Вопросы биохимии и молекулярной биологии в нормативных документах, примерных ООП и учебно-методической литературе

Вопросы биохимии и молекулярной биологии в нормативных документах, примерных ООП и учебно-методической литературе

В статье приводится анализ нормативных документов, регламентирующих работу учителя биологии, в частности при изучении вопросов биохимии и молекулярной биологии.

Аннотация статьи
нормативные документы
учебники биологии
ЕГЭ
спецификация
кодификатор
ФГОС СОО
фундаментальное ядро содержания ОО
Ключевые слова

Молодой учитель, приступая к профессиональной деятельности, должен ориентироваться в современных требованиях организации образовательного процесса. Подготовка к урокам должна начинаться с изучения нормативных документов и учебно-методической литературы: Федеральный государственный образовательный стандарт, примерной образовательной программы, примерной программы по предмету, учебников и других. На их основе учитель определяет систему фактов и понятий, изучение которых должно углубляться и уточняться по мере овладения ученика универсальными учебными действиями. Прослеживание отражения требований в учебниках, анализ их структуры и содержания, характера изложения материала, методического аппарата дает возможность выявить взаимосвязанные уроки, их роль и место в изучаемом курсе. Тогда учитель будет давать не отдельные уроки, а систему уроков по теме и курсу в целом.

Одним важным нормативным документом является «Фундаментальное ядро содержания общего образования». Это базовый документ, необходимый для создания базисных учебных планов, программ, учебно-методических материалов и пособий. Основное назначение документа в системе нормативного сопровождения стандартов – это определить:

  1. Систему базовых национальных ценностей, характеризующих самосознание российского народа.
  2. Систему основных понятий, которые относятся к областям знаний, представленным в средней школе.
  3. Систему ключевых задач, которые формирую универсальных видов учебной деятельности, адекватных требованиям стандарта к результатам образования.

Документ «Фундаментальное ядро содержания ОО» фактически нормирует содержание учебных программ, организацию учебной деятельности по отдельным учебным предметам, определяя элементы научной и функциональной грамотности, без освоения которых или, без знакомства с которыми, уровень общего образования, достигнутый выпускником российской школы начала XXI столетия, не может быть признан достаточным для полноценного продолжения образования и последующего личностного развития.

Фундаментальное ядро содержания ОО отражает систему основных элементов научного знания в средней школе (обязательный минимум к содержанию данной темы). При изучении вопросов биохимии и молекулярной биологии учитель должен рассмотреть:

  1. В части «Анатомия и физиология человека» в теме «Обмен веществ и превращение энергии».
  2. В части «Цитология и биохимия» в темах: «Строение, функции и разнообразие клеток», «Химические состав клетки», «Обмен веществ и превращение энергии в клетке», «Энергетический и пластический обмен», «Биосинтез белков», «Ген, генетический год» [9, с. 50-52].

Нормативный документ «Федеральный государственный образовательный стандарт среднего общего образования» определяет требования к формированию личностных, метапредметных и предметных результатов на уровне среднего общего образования. Предметные результаты изучения предметной области «Биология» должны отражать:

  1. Сформированность представлений о роли и месте биологии в современной научной картине мира; понимание роли биологии в формировании кругозора и функциональной грамотности человека для решения практических задач.
  2. Уверенное пользование биологической терминологией и символикой.
  3. Умение решать элементарные биологические задачи.
  4. Сформированность собственной позиции по отношению к биологической информации, получаемой из разных источников [8, с. 21].

Примерная основная образовательная программа [6] состоит из трех разделов: целевого, содержательного и организационного. Целевой раздел содержит планируемые результаты освоения основной образовательной программы (личностные, предметные и метапредметные). Изучая разделы предмета, Биология на уровне среднего общего образования, выпускник научится:

  1. Устанавливать связь строения и функций компонентов клетки.
  2. Решать задачи на построение фрагмента второй цепи ДНК по предложенному фрагменту первой, иРНК (мРНК), по участку ДНК.
  3. Сравнивать деление клетки.
  4. Использовать биологическую символику в задачах [6, с. 152].

Содержательный раздел отражается содержание данной темы, примерной программы учебного предмета. В блоке «Структурные и функциональные основы жизни» отражается предметная составляющая вопросов биохимии и молекулярной биологии: «Молекулярные основы жизни. Неорганические вещества, их значение. Органические вещества (углеводы, липиды, белки, нуклеиновые кислоты, АТФ) и их значение. Биополимеры. Другие органические вещества клетки.

Жизнедеятельность клетки. Пластический обмен. Фотосинтез, хемосинтез. Биосинтез белка. Энергетический обмен. Хранение, передача и реализация наследственной информации в клетке. Генетический код. Ген, геном» [6, с. 417].

Вопросы биохимии и молекулярной биологии ежегодно встречаются на Едином государственном экзамене для выпускников школ. Кодификатор элементов содержания и требований к уровню подготовки выпускников образовательных организаций для проведения единого государственного экзамена по биологии является одним из документов, определяющих структуру и содержание контрольных измерительных материалов (КИМ) ЕГЭ. В частности, в Кодификаторе 2019 года [4] вопросы, касающиеся биохимии и молекулярной биологии рассматриваются в разделе 2 «Клетка как биологическая система», элементы содержания, проверяемые на ЕГЭ: «2.3. Химический состав клетки. Взаимосвязь строения и функций неорганических или органических веществ (белков, нуклеиновых кислот, углеводов, липидов, АТФ), входящих в состав клетки. Роль химических веществ в клетке».

В части требований к уровню подготовки выпускников, достижение которых проверяется на ЕГЭ по биологии отмечается, что ученик должен:

  1. Знать и понимать: 1.2. Строение и признаки биологических объектов: 1.2.1. Химический состав и строение органоидов; 1.2.2. Генов, хромосом. 1.3. Сущность биологических процессов и явлений: 1.3.1. Обмен веществ и превращение энергии в клетке и организме, пластический и энергетический обмен; 1.3.6. Круговорот веществ и превращение энергии. 1.4. Современную биологическую символику по цитологии, генетики, селекции.
  2. Уметь: 2.1. Объяснять: 2.1.5. Причины устойчивости, саморегуляции систем. 2.2. Устанавливать взаимосвязи: 2.2.1. Строения и функций молекул, органоидов клетки, пластического и энергетического обмена. 2.5. Распознавать и описывать: 2.5.3. Биологические объекты по их изображению. 2.7. Сравнивать: 2.7.2. Процессы и явления (обмен веществ у человека, пластический и энергетический обмен) [4, с. 6-9].

В спецификации контрольных измерительных материалов ЕГЭ представляется информация об обобщенном плане варианта КИМа, вопросы биохимии и молекулярной биологии могут проверяться в заданиях части 1 (3, 5, 19) и части 2 (24,27) [7, с. 10-13]. Демоверсия заданий ЕГЭ по биологии 2019 года содержит вопросы по биохимии и молекулярной биологии (табл. 1).

Таблица 1

Примеры заданий из ЕГЭ по биологии 2019 года, вопросы биохимии и молекулярной биологии [2]

Задание

3

Двуцепочечная молекула ДНК содержит 260 нуклеотидов, 82 из которых в качестве азотистого основания имеют гуанин. Определите количество нуклеотидов с аденином, входящих в состав молекулы.

В ответе запишите только соответствующее число.

5

становите соответствие между процессами и этапами энергетического обмена: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.

ПРОЦЕССЫ

А. расщепление глюкозы в цитоплазме

Б. синтез 36 молекул АТФ при расщеплении одной молекулы глюкозы

В. образование молочной кислоты

Г. полное окисление веществ до CO2 и H2O

Д. образование пировиноградной кислоты

ЭТАПЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБМЕНА

1. бескислородный

2. кислородный

В поле ответа введите последовательность цифр, соответствующих буквам АБВГД.

19

Установите последовательность процессов биосинтеза белка.

1. поступление и-РНК в активный центр рибосомы

2. вход стоп-кодона и-РНК в активный центр рибосомы

3. синтез и-РНК на матрице ДНК

4. распознавание кодоном антикодона

5. образование пептидных связей

Запишите в ответ соответствующую последовательность цифр.

27

Фрагмент генетического аппарата вируса, представленного молекулой РНК, имеет нуклеотидную последовательность: АУГГУАГЦУУУУАУА. Определите нуклеотидную последовательность фрагмента двуцепочечной молекулы ДНК, которая синтезируется в результате обратной транскрипции на вирусной РНК. Установите последовательность нуклеотидов в иРНК и аминокислот во фрагменте белка вируса, если матрицей для синтеза иРНК служит цепь, комплементарная вирусной РНК.

Ответ поясните. Для решения задания используйте таблицу генетического кода.

Приведен генетический код (иРНК)

Задания по биохимии и молекулярной биологии включаются в теоретический и практический туры регионального этапа Всероссийской олимпиады по биологии для 11 учащихся классов (табл. 2.)

Таблица 2

Задания Всероссийской олимпиады по биологии, секция «Биохимия» [5]

Формулировка задания практического тура

1

В четырех пробирках находятся растворы альбумина, глюкозы, крахмала и аскорбиновой кислоты.

Для идентификации этих веществ и их мономерных звеньев используйте качественные реакции на данные вещества. Используйте реагенты, имеющиеся на вашем рабочем месте

1.1. Составьте план работы (4 балла).

1.2. Используя разработанный план, проведите идентификацию предложенных веществ. На основе полученных результатов, заполните таблицу (12 баллов).

Растворы веществ

Используемые реактивы

Условия проведения реакции

Окраска продукта

Продукты реакции

(химизм)

 

Альбумин

 

 

 

 

 

Глюкоза

 

 

 

 

 

Крахмал

 

 

 

 

 

Аскорбиновая кислота

 

 

 

 

2

Каково значение идентифицированных вами веществ и продуктов их распада в метаболических процессах человека? (4 балла)

В учебнике А. А. Каменского с соавторами [3] вопросы биохимии и молекулярной биологией рассматриваются во 2 главе «Клетка», это самая информативная глава учебника в ней 25 параграфов. Материал изложен на 91 странице печатного текста. На изучение главы 2 «Клетка» выделяется 20 уроков, из них 7 уроков на изучении вопросов биохимии и молекулярной биологии (табл. 3)

Таблица 3

Поурочное планирование (фрагмент по УМК А.А. Каменского с соавторами)

№ урока

Тема урока

Параграф учебника

Кол-во часов

5

Клетка. Методы цитологии. Клеточная теория.

5

1

6

Особенности химического состава клетки.

6

1

7

Вода и ее роль в жизнедеятельности клетки. Минеральные вещества и их роль в клетке

7-8

1

8

Углеводы и их роль в жизнедеятельности клетки. Липиды и их классификация.

9-10

1

9

Строение белков. Структура белковой молекулы. Функции белков.

11

1

10

Нуклеиновые кислоты и их роль в жизнедеятельности клеток. АТФ и другие органические соединения клетки.

12-13

1

11

Строение клетки. Клеточная мембрана. Ядро.

14

1

12

Строение клетки. Цитоплазма. Клеточный центр. Рибосомы. Комплекс Гольджи. Лизосомы.

15

1

12

Строение клетки. Эндоплазматическая сеть. Митохондрии Пластиды. Клеточный центр.
Органоиды движения. Клеточные включения.

16-17

1

14

Сходства и различия в строении прокариотических и эукариотических клеток растений, животных, грибов.

18-19

1

15

Неклеточные формы жизни. Вирусы и бактериофаги.

20

1

16

Энергетический обмен в клетки.

21-22

1

17

Автотрофное питание. Гетеротрофное питание. Фотосинтез и хемосинтез.

23-25

1

18

Генетический код. Транскрипция. Синтез белков в клетке.

26-27

1

Задания, представленные в учебнике А. А. Каменского с соавторами, способствуют формированию разных видов УУД:

1. Задания, направленные на развитие умений работать с информацией, представленные в разных видах.

§9 Углеводы и их роль в жизнедеятельности клетки.

Углеводы являются производными многоатомных спиртов и состоят из C, H и O. Химики определяют эти соединения как многоатомные оксиальдегиды или многоатомные оксикетоны. Название «углеводы» хотя и является устаревшим, но и по сей день широко используется, в том числе и в научной литературе. Своё название этот класс соединений получил потому, что у большинства из них соотношение водорода и кислорода в молекуле такое же, как и в воде. Общая формула углеводов Cn(H2O)m, где n не меньше Однако не все соединения, относящиеся к классу углеводов, соответствуют данной формуле. Выясните какие это соединения?

2. Задания, направленные на развитие коммуникативных умений.

§17 Строение клетки. Митохондрии. Пластиды. Органоиды движения.

Приведите примеры различных видов движения клеток. Сравните механизм движения у разных видов клеток.

3. Задания, направленные на развитие общих мыслительных умений и навыков, способности самостоятельно планировать пути решения конкретных задач.

§12 Нуклеиновые кислоты и их роль в жизнедеятельности клетки.

1. Фрагмент одной цепи ДНК имеет следующий состав: А-А-Г-Г-Ц-Ц-Ц-Т-Т-. Используя принцип комплементарности, достройте вторую цепь.

2. В молекуле ДНК тиминов насчитывается 24% от общего числа азотистых оснований. Определите количество других азотистых оснований в этой молекуле.

В начале и в конце каждого параграфа предлагаются от 1 до 4 вопросов для самостоятельной работы учащихся. В конце некоторых параграфов приводятся основные понятия темы и дополнительная информация. Параграфы разделяются на подтемы, что облегчает поиск информации и помогает лучше ориентироваться в учебнике.

При изучении главы «Клетка» предусматривается выполнение одной лабораторной работы, §11 «Строение и функции белков». Плана, хода работы, оборудования, отчетности учащихся по лабораторной работе в учебнике не отражается.

Учебник А. А. Каменского достаточного хорошо иллюстрирован, в нем представляются рисунки, схемы и таблицы. При изучении биохимических вопросов и понятий можно использовать:

  1. Формулы строения веществ (углеводов, жиров, аминокислот, молекулы АТФ и т. д.).
  2. Схемы образования (пептидной связи, комплекса «фермент-субстрат») и процессов (энергетического обмена, фотосинтеза, транскрипции).
  3. Рисунки, отражающие особенности четырех уровней организации белковой молекулы, структуры ДНК, растительной и животной клеток и их органоидов.
  4. Таблицы сравнения (клеток прокариот и эукариот, клеток растений и животных).

В конце учебника учащимся предлагаются рубрики «Темы для дискуссий и обсуждения» (темы главы для проведения беседы, подготовки сообщения или круглого стола) и «Памятки для ученика» (памятки для поиска путей решения проблемы, рекомендации по работе над проектами, этапы проведения исследования, основные критерии оценки выполнения проекта и исследования, примерные темы для проектов и исследований).

Учебник биологии А.А. Вахрушева с соавторами для учащихся 10–11-го классов [1] знакомит учащихся с основами биологических наук и общими закономерностями живой природы. Методический аппарат учебника ориентирован на проблемно-диалогическую технологию. Множество иллюстраций, схем, афористичные названия параграфов и рубрик создают мотивацию к обучению.

Вопросы, связанные с молекулярной биологией и биохимией, рассматриваются во 2 главе «Клетка как структурная единица организма». В ней содержится 14 параграфов на 77 станицах печатного текста.

На изучение главы 2 «Клетка» выделяется 20 часов, из них 7 на изучение вопросов биохимии и молекулярной биологии (табл. 4).

Таблица 4

Поурочное планирование (фрагмент по УМК А.А. Вахрушева с соавторами)

№ урока

Тема урока

Параграф учебника

Кол-во часов

6

Неорганические вещества в клетке

6

1

7

Материал и энергия клетки: углеводы и липиды

7

2

8

Главные макромолекулы: белки и нуклеиновые кислоты. Л.Р.: Расщепление пироксида водорода живыми клетками как проявление ферментативной функции белков

8-9

1

9

Сходство и различия в строении клеток про- и эукариот

10

2

10

Строение клетки. Л.Р.: Наблюдение клеток растений и животных под микроскопом на готовых микропрепаратах. Сравнение клеток растений и животных

11-12

1

11

Вещество и энергия для жизни на Земле

13

1

12

Иные пути получения энергии

14

1

13

Хранение и использование информации

15

1

В учебнике с помощью условных разноцветных знаков отмечаются задания, способствующих формированию определенной группе умений:

1. Задания на развитие качества своей личности, формирование мировоззрения, позиций, взглядов, принципов, признание своих ошибок.

§17 Вирусы – генные паразиты.

9. Приведите доводы за и против прививок детям.

10. Какие практические шаги в изучении вирусов вы считали бы первоочередными, если бы стали вирусологами?

2. Задание на умение организовать свою деятельность: ставить цель, планировать работу, оценивать результат, осуществлять стратегию.

§8-9 Белки и нуклеиновые кислоты – главные макромолекулы.

Пероксид водорода – токсичный продукт обмена веществ клетки, который расщепляется на O и H2O. Приготовьте 3% раствор пероксида водорода и капните несколько капель на кусочек сырого и вареного картофеля. Объясните получившиеся результаты.

3. Задания на умение работать с информацию, на поиск, осмысление, фиксирование и использование ее.

§6 Неорганические Вещества в клетке.

5. Почему стойко удерживается ионный сосав внутри клетки?

6. приведите примеры заболеваний, связанных с нехваткой тех или иных химических элементов.

7. Как связаны строение молекулы воды и ее биологические функции?

4. Задания на умение общаться и взаимодействовать в команде.

§17 Вирусы – генные паразиты.

Поработайте в паре: пусть один приводи доводы за то, чтобы ставить прививки детям, а другой – против. Затем поменяйтесь ролями.

5. Задания на умение применять разные группы умений: жизненные задачи и проекты.

§18 Основы цитологии. Повторение.

Жизненная задача 1. «Покупка в магазине полезных продуктов».

Ситуация. Очень часто покупатели магазинов сомневаются, покупать тот или иной продукт, кому он рекомендован и полезен, а кому лучше воздержаться, содержит ли он консерванты, витамины и т. п.

Роль. Грамотный покупатель.

Результат. Рекомендации, как использовать информацию на этикетке продуктов для того, чтобы сделать правильные покупки для семьи разного возраста, с разным состоянием здоровья. Наряду с учебником полезно воспользоваться интернетом для получения сведений.

В учебнике имеются разнообразные рубрики: «Для самых любознательных» (дополнительный текст, работа в группе) и «Мои биологические исследования» (самостоятельная исследовательская работа, знания, для выполнения которых необходимы информационные технологии).

В начале параграфов перед учащимися ставится проблемная ситуация или задача, для решения которых необходимые базовые знания. Параграфы разделяются на пункты, перед которым приводится вопрос, ответ на который необходимо найти в последующей информации. В конце параграфов приводится список основных терминов и вопросы изучаемой темы. В рубрике «Мои биологические исследования» отражаются названия лабораторных работ, планируемых к выполнению.

Учебник биологии А.А. Вахрушева с соавторами так же достаточного хорошо иллюстрирован. При изучении вопросов биохимии и молекулярной биологии учитель может применить:

  1. Рисунки (строение молекулы нейтрального жира или липида, молекулы АТФ, органоиды клетки, репликация ДНК и т. д.)
  2. Схемы (образование водородных связей, сложных углеводов из простых, пептидных связей; строение бактерий; химизм фотосинтеза, получения энергии их органических молекул в клетке, цикла Кребса, биосинтеза белка и т. д.)
  3. Таблицы (содержание веществ/химических элементов в клетке, различия клеток прокариот и эукариот, различия растительной и животной клеток и т. д.)

В конце каждой главы учебника размещается обобщающий параграф, рекомендованный для проведения контрольной работы и состоящий из рубрик: «вопросы для повторения», «что означают эти понятия», «жизненные задача». В конце учебника размещаются: приложения (исторические вехи в развитии биологии, каталог живой природы), предметный указатель (термины из всего учебника) и проблемные вопросы уроков (авторский вариант).

Основные понятия, формируемые при изучении вопросов биохимии и молекулярной биологии в двух учебниках практически одинаковы: «неорганические вещества», «органические вещества», «белки», «липиды», «углеводы», «энергетический обмен клетки», «нуклеиновые кислоты», «аденозинтрифосфорная кислота», «биосинтез белка», «гомеостаз», «пластический обмен», «энергетический обмен», «метаболизм», «фермент», «фосфорилирование», «подготовительный этап», «полное кислородное расщепление», «клеточное дыхание».

В анализируемых учебниках биологии авторы несколько по-разному подходят к изучению вопросов биохимии и молекулярной биологии. На наш взгляд наиболее содержательным, интересным, доступным является учебник А.А. Каменского с соавторами.

В целях совершенствования современного образования учителю необходимо знать и правильно ориентироваться в нормативных документах, научиться вдумчиво и глубоко анализировать документы, необходимые для повествования своего предмета. Знание и умение использования нормативно-правовых документов – необходимое условие для эффективного осуществления учебного процесса в школе. Использование нормативно-правовых документов, регламентирующих учебный процесс, способствует эффективности повышения профессионализма учителя.

Текст статьи
  1. Вахрушев А. А. Биология 10-11 классы: учеб. для организаций, осуществляющих образовательную деятельность. Базовый уровень/ А.А. Вахрушев, О.В. Бурский, А.С. Раутиан, Е.И. Родионова, М.Н. Розанов. – М.: Балласс, 2015. – 400 с.
  2. Демонстрационный вариант контрольных измерительных материалов ЕГЭ 2019 года по биологии. Составлен на основе ФГОС ООО и ФГОС СОО (приказ Минобразования РФ от 05.03.2004 №1089) [Электронный ресурс]. – Режим доступа: URL: http://www.fipi.ru/EGE-I-GVE-11/DEMOVERSII-SPECIFIKACII-KODIFIKATORY. Дата обращения: 25.04.2019.
  3. Каменский А.А. Биология: Общая биология. 10-11 классы: учебник / А. А. Каменский, Е. А. Криксунов, А. А. Пасечник. – 7-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2019. – 367 с.
  4. Кодификатор элементов содержания и требований к уровню подготовки выпускников образовательных организаций для проведения единого государственного экзамена по биологии / Составлен на основе ФГОС ООО и ФГОС СОО (приказ Минобразования РФ от 05.03.2004 №1089) [Электронный ресурс]. – Режим доступа: URL: http://www.fipi.ru/EGE-I-GVE-11/DEMOVERSII-SPECIFIKACII-KODIFIKATORY. Дата обращения: 20.04.2019.
  5. Олимпиадные задания практического тупа регионального этапа XXVII Всероссийской олимпиады школьников по биологии [Электронный ресурс]. – Режим доступа: URL: http://www.sipkro.ru/index.php/deyatelnost/olimpiady/90-олимпиада/237-банк-олимпиадных-заданий. Дата обращения: 30.03.2019.
  6. Примерная основная образовательная программа образовательного среднего общего образования. Одобрена решением федерального учебно-методического объединения по общему образованию (протокол от 28 июня 2016 г. №2/16-з) / 2016. – 569 с.
  7. Спецификация контрольных измерительных материалов ЕГЭ 2019 года по биологии. Составлен на основе ФГОС ООО и ФГОС СОО (приказ Минобразования РФ от 05.03.2004 №1089) [Электронный ресурс]. – Режим доступа: URL: http://www.fipi.ru/EGE-I-GVE-11/DEMOVERSII-SPECIFIKACII-KODIFIKATORY. Дата обращения: 20.04.2019.
  8. Федеральный государственный образовательный стандарт среднего общего образования (Приказ № 413 от 6 октября 2009 г., зарегистрирован в Минюсте РФ 4 июня 2012 г. рег. №24480) [Электронный ресурс]. – Режим доступа: URL: https://goo-gl.ru/4WVe. Дата обращения: 30.03.2019.
  9. Фундаментальное ядро содержания общего образования / Рос. акад. наук, Рос. акад. образования; под ред. В. В. Козлова, А. М. Кондакова. – 4-е изд., дораб. – М.: Просвещение, 2011. – 79 с.
Список литературы
Ведется прием статей
Прием материалов
c 24 июля по 30 июля
Осталось 6 дней до окончания
Публикация электронной версии статьи происходит сразу после оплаты
Справка о публикации
сразу после оплаты
Размещение электронной версии журнала
03 августа
Загрузка в eLibrary
03 августа
Рассылка печатных экземпляров
11 августа