VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

Современная школа переживает период обновления. Одним из направлений модернизации является дифференциация и индивидуализация обучения, осуществление которого можно реализовать через элективные курсы.

Генетика изучает два фундаментальных свойства живых систем — наследственность и изменчивость, т.е. способность живых организмов передавать свои признаки и свойства из поколения в поколение, а также приобретать новые качества. Наследственность создает непрерывную преемственность признаков, свойств и особенностей развития в ряду поколений. Изменчивость обеспечивает материал для естественного отбора, создавая как новые варианты признаков, так и бесчисленное множество комбинаций прежде существовавших и новых признаков живых организмов [1]. С помощью этой «великой» науки человек может выявить и вылечить ряд заболеваний, прежде неизлечимых, а также проводить исследования для изучения аспектов генетики, которые бы «работали» на благо человечества.

При реализации курса «Прикладные аспекты генетики (генетика песчанки монгольской)» учащиеся могут знакомиться с информацией теоретического и практического характера из области генетики, решить задачи как репродуктивного, так познавательного и творческого содержания. Данный курс позволит учащимся иметь целостное представление о генетической и биологической науках и решить вопрос в определении выбора профессии, связанной какой-либо отраслью биологической науки (медициной, агрономией, экологией, микробиологией и др.). Курс отражает сложность и многогранность, он основан как на классических, так и на современных достижениях генетической науки.

Элективный курс основан на принципах доступности, научности, преемственности и наглядности; опирается на знания и умения, полученные учащимися при изучении биологии (темы по Генетике); позволяет более глубоко раскрыть некоторые генетические вопросы; выстраивает материал таким образом, который позволяет формировать познавательный интерес учащихся.

В процессе занятий предполагается приобретение учащимися опыта поиска информации по предлагаемым вопросам, её обработка и выступление перед аудиторией. Ведущими формами занятий станут интерактивные методы, применение компьютерных технологий, видеофильмов, семинары, лабораторные и практические работы. Возможно возникновение дискуссий, где будут обсуждены различные точки зрения по изучаемым вопросам.

Курс включает в себя постановку эксперимента (скрещивание животных как для выявления генотипа родительской пары, так и выведение потомства нового окраса шерсти). Элективный курс рекомендуется в работе с учащимися в классах с углубленным изучением биологии, в системе дополнительного образования детей. Обязательным условием для подтверждения эмпирических данных наличие живого уголка (вивария) для проведения разведения животных и практического подкрепления полученных результатов скрещиваний грызунов. Так как животные удобны для содержания, можно их содержать в домашних условиях

Методическое обеспечение элективного курса «Прикладные аспекты генетики (генетика песчанки монгольской)»

1. Рабочая программа элективного курса «Прикладные аспекты генетики (генетика песчанки монгольской)».

2. Фотоальбом и презентация, содержащие фотографии и описание признака «окрас шерсти» (распространенные и редкие фенотипы и генотипы) песчанки монгольской, содержащихся в виварии ПГСГА и у заводчиков г.о. Самара.

3. Методические рекомендации для работы в программе Microsoft Office Excel для создания решетки Пеннета. Решетка Пеннета необходима для генетического анализа скрещивания особей, различающихся по 5 парам генов.

4. Таблица фенотипов и генотипов песчанки монгольской.

5. Авторские задачи для учащихся по генетике песчанки монгольской разного уровня сложности. Методические рекомендации по их решению (с примерами).

6. Литература и инет-источники по генетике песчанки монгольской, в том числе и авторские научные статьи.

Содержание методического обеспечения элективного курса

1. Рабочая программа элективного курса «Прикладные аспекты генетики (генетика песчанки монгольской)» (фрагмент)

Рабочая программа элективного курса по биологии разработанадля учащихся 10 класса и составлена на основе Государственного стандарта общего образования (приказ Министерства образования и науки РФ от 05.03.2004 № 1089) и примерных программ среднего общего образования по биологии.

Целью курса является формирование более углубленных познаний в вопросах одного из разделов общей биологии «Генетика», практическое изучение некоторых аспектов в наследственности и изменчивости признаков, проведение исследования с одарёнными детьми на живых объектах – песчанках монгольских.

В ходе изучения данного курса предполагается формирование у учащихся:

1. Знаний об основных генетических закономерностях и законах, основных методах генетических исследований, причинах и профилактике возникновения наследственных заболеваний.

2. Навыки практического использования полученных знаний при решении генетических задач.

3. Самостоятельности при выборе темы исследования, а так же хода его проведения.

4. Умений работать с живыми объектами генетических исследований, в частности с песчанками монгольскими.

5. Умений ориентироваться в современном информационном поле, получать и отбирать необходимую информацию.

Курс рассчитан на 34 учебных часов. При необходимости общее количество часов может быть увеличено (до 70) за счет увеличения объема проводимых практических занятий, семинаров, ролевых игр и самостоятельных (аудиторных работ), планы проведения которых прилагаются к каждой рассматриваемой теме.

Курс включает в себя 6 тем (разделов), разделённых на подтемы. Приведем пример одной темы. Тема 4 «Генетические исследования», которая включает в себя 10 часов, из которых 1 час –лекций, а 9 часов – семинары и практические занятия.

Тема 4. Генетические исследования (10 ч)
1	Объекты генетических исследований.	1	Узнают: о объектах генетических исследований. Смогут: перечислить и рассказать о объектах генетических исследований.	Лекция
2	Методика проведения генетических исследований.	1	Узнают: метод проведения генетического анализа. Смогут: рассказать о методах проведения генетического анализа.	Семинар
3	Монгольские песчанки как объекты генетических исследований.	1	Узнают: о монгольских песчанках как объекте генетических исследований. Смогут: понаблюдать животных в лабораторных условиях.	Семинар
4	Решение задач по наследованию признака «окрас шерсти» песчанок.	1	Узнают: об особенностях наследования признака «окрас шерсти» у песчанок монгольских. Смогут: решать задачи по наследованию разных признаков у монгольских песчанок.	Семинар Решение задач
5	Генетический анализ	6	Смогут: самостоятельно выбрать тему, составить схемы скрещиваний для генетического исследования, определят генотипы родительских пар и потомства	Практическая работа

2. Фотоальбом по генетике песчанки монгольской (фрагмент)

Окрас шерсти: Золотой агути (GoldenAgouti) Генотип: A* C* E* G* P*

Фенотип: Основной цвет шерсти красновато-золотой. Черный остевой волос, черный тиккинг, серая грунтовка. Цвет живота белый. Четко видна граница цветов между белым животом и цветом пальто, без смешивания или тенденции одного цвета переходить в другой. Ширина белого низа живота приблизительно равна половине окрашенного пальто (одна треть всей окраски). Линия чистых золотых волос идет по границе цветов и расширяться вниз на внешней стороне лап. Глаза: черного, как уголь цвета, окружены серыми волосками шерсти. Усы черные и белые, длинные.

а		б
в	г	д

Рис. 1. Окрас песчанок Золотой Агути (GoldenAgouti): а – внешний вид, б – мордочка, в – окраска шерсти на боку, г – лапа, д – хвост.

Бурмиз (Burmese) Генотип: aacbcbE* G* P*

Фенотип: Основной цвет шерсти – насыщенно шоколадный. Пойнты (нос, уши, хвост и лапы) ближе к черному или шоколадному. Цвет пальто исчезает от хребта к животу цвета темного крема. Интенсивность пойнта носа исчезает на мордочке к ушам. Затемнение усиливается к основанию хвоста. Все лапы по цвету одинаковые и совпадают с цветом первой фаланги лапы. Уши черные, четко окрашены. Глаза черные. Когти и усы соответствуют цвету пойнта.

а			б
в	г	д

Рис. 2. Окрас песчанок Бурмиз (Burmese): а – внешний вид, б – мордочка, в – окраска шерсти на боку, г – лапа, д – хвост.

3. Методические рекомендации для работы в программе Microsoft Office Excel для создания решетки Пеннета. Рассматриваются в научной статье И.В. Наливайко, А.С. Яицкого [4].

Скриншот решетки Пеннета, созданной с помощью программы Microsoft Office Excel. Решентка Пеннета позволяет проанализировать возможные генотипы потомства родительской пары определенного (заданного) окраса шерсти.

4. Генотипы и генотипы песчанок монгольских (признак «окрас шерсти»). Фрагмент. Вся таблица содержит 48 вариантов проявлений рассматриваемого признака [4].

№ п/п	Фенотип (русское название)	Фенотип (английское название)	Генотип
1	Золотой агути	Golden Agouti	A*	C*	E*	G*	P*
2	Колор-пойнт (КП) золотой агути	CP Agouti	A*	cbcb	E*	G*	P*
3	Лайт колор-пойнт (ЛКП) золотой агути	Lt. CP Agouti	A*	cbch	E*	G*	P*
4	Серый агути (Грей агути)	Grey Agouti (White Bellied Grey Agouti)	A*	C*	E*	gg	P*
5	Колор-пойнт (КП) серый (грей) агути (дым, жемчуг)	CP Grey Agouti (Smoke, Pearl)	A*	cbcb	E*	gg	P*
6	Лайт колор-пойнт (ЛКП) серый агути	Lt. CP Grey Agouti	A*	cbch	E*	gg	P*
7	Чёрный	Black	aa	C*	E*	G*	P*
8	Бурмиз (Колор-пойнт (КП) чёрный)	Burmese (CP Black)	aa	cbcb	E*	G*	P*
9	Сиам (ЛКП чёрный)	Siamese (Lt. CP Black)	aa	cbch	E*	G*	P*

5. Примеры задач по генетике песчанки монгольской [3,4,6,8].

1. Сколько типов гамет образуют особи монгольской песчанки, генотип которых: а) aaCCE*G*pp (Lilac – Лилак), б) aac(b)c(b)EеGgPp (Burmese – Бурмиз), в)AаCсEеGgPpSpsp (Golden Agouti Рied – Золотой Агути с воротником)?

2. Самка монгольской песчанки окраса Lilac – Лилак (генотип aaCCEEGgpp) скрещивается с самцом окраса Black – Черный (aaCСEeGgPP). Какого окраса детенышей можно ожидать от этой пары животных? Будут ли детеныши материнского окраса?

3. Верно ли утверждение: «При скрещивании песчанок окрасов Lilac – Лилак и Argente Golden – Золотой Аргент будут рождаться щенки окрасов Lilac и Argente Golden»?

4. Желательно ли скрещивать особей монгольской песчанки окраса Golden Agouti Рied – Золотой Агути с воротником, гомозиготных по генам A, C, D, E, G,Pи гетерозиготных по гену Sp, если особи с генотипом SpSp погибают еще до рождения. Какая доля детенышей погибнет? Какие фенотипы и генотипы будут у выживших детенышей?

5. Какой генотип и фенотип должны быть у родительских особей, чтобы родился детеныш Медовый Темноглазый – Dark Eyed Honey (A*C*eeG*P*)?

Разработанные задачи прошли апробацию в процессе обучения биологии в 11 классе во время педагогической практики в МБОУ СОШ № 67 с углубленным изучением отдельных предметов г.о. Самара. Учащиеся с интересом включились в процесс изучения генетики песчанки монгольской и решили задачи на наследование признака «окрас шерсти», познакомившись со сложным типом его наследования.

Изучение особенностей наследования окраса шерсти у песчанки монгольской при реализации элективного курса «Прикладные аспекты генетики (генетика монгольской песчанки)» будет способствовать освоению учащимися таких генетических понятий как «родительская пара», «потомство первого поколения», «потомство второго поколения», «генотип», «фенотип», «гаметы», «аллели», «множественный аллелизм», «чистая линия», «гомозигота», «гетерозигота», «анализируемое скрещивание», «взаимодействие генов», «решетка Пеннета» и других. Создание схем генетической родословной скрещиваемых пар животных способствует формированию навыков решения генетических задач, эмпирический анализ генотипов и фенотипов содержащихся животных должен направить учащихся к созданию алгоритма скрещивания животных для выведения грызунов заданных окрасов шерсти.

Список литературы

1. Инге-Вечтомов С.Г. Генетика с основами селекции/ учеб. для биол. спец. ун-тов. – М.: Высшая школа, 1989. 591 с.

2. Монгольские песчанки: [Электронный ресурс]. URL:http://gerbils-club.ru/colors.shtml (Дата обращения: 4.11.15)

3. Наливайко И.В.Монгольская песчанка как объект изучения генетики в вузе // Самарский научный вестник. Самара: ПГСГА, 2014. № 2 (7). С. 79-81.

4. Наливайко И.В. Роль кружка «Общая биология» в формировании ключевых компетенций студентов-биологов // Биологическое и экологическое образование студентов и школьников: актуальные проблемы и пути их решения: материалы II международной научно-практической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения профессора М.П. Меркулова. Самара: ПГСГА, 2014. С. 120-126.

5. Наливайко И.В., Яицкий А.С. Возможности программы Microsoft Office Excel для анализа результатов исследований студентов по генетике // Дидактика XXI века: инновационные аспекты использования ИКТ в образовании: материалы международной научно-практической заочной конференции 19 мая 2014 года / [редкол.: О.Ф. Брыксина (отв. ред.), Е.Н. Тараканова, М.А. Воронина] Ч.2. Самара: ПГСГА, 2014 С. 132-135.

6. Поздяева Т.А. Проявление множественного аллелизма гена С (на примере монгольской песчанки), Globularia : межвузовский сборник исследовательских работ студентов. Вып. 2/ отв.ред. А.А.Семенов. Самара : ПГСГА, 2015. С. 89-94.

7. Фильчикова С., Гречина О. Генетика окрасов песчанок/ ГрызЛандия. Журнал о грызунах и зайцеобразных. 2007. № 03. С. 6-11.

8. Чичкова А.И., Наливайко И.В. Генетика монгольской песчанки: прогноз возможных фенотипов при скрещивании родительской пары определенного окраса //Зоологические чтения – 2014:Материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием / под ред. А. В. Сахарова, Л. А. Ишигеновой ; Мин-во образования и науки РФ, Новосиб. гос. пед. ун-т. Новосибирск : Изд-во НГПУ, 2014. С. 214-218.

Код для цитирования: Скопировать