Развитие исследовательских навыков на уроках биологии

Категория: Опыт профессионалов.

Развитие исследовательских навыков на уроках биологии

«Опыт и наблюдение-таковы величайшие источники мудрости, доступ, к которым открыт для каждого».

Чэннинг.

Сегодня основной целью реформирования образования является качественное образование. Качественное образование -это составная часть образовательной практики, процессов и результатов.

Целью биологического образования в современной школе является не только возможность получить адекватные, необходимые современные знания, навыки и умения, но уметь применять приобретённые знания на практике. И важным аспектом в биологическом образовании является формирование экспериментальных навыков. Я считаю, что работа в этом направлении очень актуальна. Это позволяет развить мотивацию к изучению предмета, познанию научных методов и приёмов в результате проведения лабораторных (экспериментальных) работ. Проблемы современного общества требуют инноваций в области биологических наук. Школа должна активно участвовать в формировании будущих учёных, разработчиков современных технологий. Как практикующий учитель могу с уверенностью сказать, что ученики отдают предпочтение экспериментальным видам деятельности на уроках. Учащиеся – это тот живой «материал», из которого можно формировать, так необходимый обществу «продукт». Но, к сожалению, я считаю, данный ресурс используется в школе не в полной мере. В учебной программе, на мой взгляд, есть существенная возможность реформировать лабораторный практикум по предмету. А именно, откорректировать тематическое планирование работ и их структуру, количество часов, но самое существенное – это более глубокое и разностороннее формирование исследовательских навыков и умений.

Программный материал современных учебников перенасыщен. Формированию компетентной личности в предмете учителю способствуют разнообразные педагогические технологии. И от умения учителя грамотно, творчески использовать их, зависит результат. Но, наибольший эффект, на мой взгляд, в изучении темы, глубины её понимания, дают уроки практической направленности.

Современные подходы к качественному образованию должны пересмотреть структуру лабораторного практикума и его технического обеспечения, согласно требованиям современности. Анализ структуры лабораторных работ в современных учебниках по биологии позволяет сделать вывод, что недостаточно широко используется современное оборудование. Некоторые работы и вовсе основаны на изучении схем и рисунков, их сравнении, не требующие никакого лабораторного оборудования. Такой вид деятельности не может лежать в основе лабораторной работы. Ведь это просто формирование и применение учебных навыков, таких, как умения сравнивать, анализировать, делать выводы. Лабораторный практикум современных учебников недостаточно формирует исследовательские навыки, так как в своей инструкции имеет готовый алгоритм действий учащегося, начиная с определения цели, материалов и оборудования, хода работы. Учащемуся остаётся, следуя готовой инструкции, выполнить работу. Следовательно, при выполнении работы формируется следующий перечень навыков:

– Умение использовать материалы и оборудование;

– Следовать чётко поставленной инструкции (ход работы)

– Умение сделать вывод;

– Оформлять работу в рабочей тетради согласно описанию.

– Соблюдать правила техники безопасности.

Анализ мирового опыта в проведении лабораторных (исследовательских) работ в школьном образовании, а также опыт работы в международной программе позволяет сделать вывод, что современный лабораторный практикум требует серьёзного реформирования. Так, например, необходимо расширить и углубить структуру работ. Структурирование работы должно соответствовать возрастным группам учащихся, уровню развития их навыков и умений. Так, например, учащиеся 6-7 классов работают по готовым типовым образцам структуры работы. А учащиеся 8-9 классов, используя навыки структурирования работы, сами определяют некоторые этапы выполнения работы. А учащиеся 10-11 классов должны сформировать навыки самостоятельного планирования, выбора материалов и оборудования, выполнения практической части, оформление работы согласно структуре. Такой подход в планировании лабораторного практикума позволит значительно расширить исследовательские, аналитические и творческие навыки, самостоятельность, ответственность.

В данной статье я хочу поделиться своим многолетним опытом работы в международной программе и предложить пример проведения лабораторной работы. Лабораторная (исследовательская) работа имеет определённую структуру, с которой учащиеся начинают знакомиться с самого начала изучения предмета. Структура работы содержит следующие этапы.

1. Вступление.

2. План исследования:

3. Гипотеза. Выдвинуть гипотезу и обосновать её.

4. Изменения. Прокомментировать, что будет изменяться, что повлияет на изменения. Научно обосновать эти изменения.

5. Список оборудования.

6. Инструкция.

7. Ход исследования.

8. Выводы. Сделать общий вывод. Проанализировать гипотезу (подтверждена гипотеза или опровергнута). Научно его объяснить. Выразить своё отношение к методике исследования. Что бы вы могли изменить в методике?

6. Заключение.

Проанализировать этапы работы. Отметить сильные и слабые стороны. Где возникали затруднения и как их вы преодолевали?

Как учащиеся начинают изучать структуру, я приведу пример работы на тему: «Строение растительной клетки», 6 класс. Работа оформлена и предусмотрено частичное её оформление. Обычно она представлена на листах А4 в печатном виде.

Тема. Строение растительной клетки.

Инструкция-руководство.

Introduction (вступление)

Всё живое состоит из клеток: человек, пшеница, заяц и жираф. Одни организмы состоят из одной клетки, например, бактерии или амёба, а другие являются сложными многоклеточными. Например, лист яблони состоит из 50 млн. клеток. В сложном многоклеточном организме каждая клетка выполняет свои функции. Как бы ни отличались организмы друг от друга, например, растения и животные, у них клетки по строению имеют много общего.

Сформулируй проблему (цель), которую ты будешь изучать.

Предполагаемые суждения учащихся: растения состоят из клеток. Моя цель работы, изучить строение растительной клетки.

Задай вопрос(ы) к проблеме, позволяющие изучить её:

Предполагаемый вопрос:

– А как я могу изучить? Что для этого необходимо использовать?

– Как правильно приготовить микропрепарат растительной клетки и т. д.

Материалы и оборудование:

Учащиеся на столе рассматривают материалы и оборудование и оформляют в работе.

Ход работы: Проведите исследование, соблюдая процедуру данного метода.

Метод. (определён работой)

1. Предметное стекло протрите салфеткой.

2. Пипеткой капните каплю слабого раствора йода на предметное стекло.

3. Пинцетом снимите маленький кусочек тонкой кожицы с внутренней стороны сочной чешуи луковицы. Положите кусочек кожицы в слабый раствор йода, осторожно расправьте кожицу препаровальной иглой и накройте покровным стеклом.

4. Рассмотрите приготовленный вами микропрепарат. Осторожно передвигая предметное стекло по предметному столику, найдите такое место на микропрепарате, где лучше всего видны клетки.

5. Рассмотрите клетки кожицы чешуи лука. Найдите оболочку, цитоплазму и ядро клетки.

Результаты процесса:

Схема. Результаты исследования строения растительной клетки на примере кожицы чешуи лука. Зарисуйте клетку и подпишите её части. (учащиеся зарисовывают и описывают схему строения растительной клетки)

Заключение.

 Сделайте вывод по результатам вашего исследования.

Предполагаемый вывод: растительная клетка состоит из . .

Оценка метода.

 Оцените метод: Что вам понравилось в данном методе. Что бы вы изменили, совершенствовали в данном методе?

Учащиеся оценивают метод, предлагаемый в работе, отвечая на поставленные вопросы в инструкции. Например, совершенствуя данный метод, можно расширить список изучаемых клеток, рассмотреть клетки других растительных организмов, сравнить, а также, например. Рассмотреть клетки разных тканей растений и также сравнить их.

Самооценивание:

 как успешно осуществлялись этапы работы, какие трудности возникли при выполнении работы и как вы их преодолевали.

 какие организационные и учебные навыки вы совершенствовали при выполнении работы:

Таким образом, мы видим, что освоение структуры работы происходит постепенно. Учитель помогает освоить структуру, где сначала допускается обсуждение этапов работы в классе с последующим индивидуальным оформлением работы учащимися в тетради. Цель – научить и понять структуру. Интересно, что результаты процесса могут быть представлены в разных формах, в виде схем, рисунков, таблиц, графиков и диаграмм. Где учащиеся формируют умения интерпретировать данные в разных формах и анализируют их. Также важно отметить, что учащиеся учатся оценивать метод, его достоверность и эффективность, а также предлагают своё видение развития данной темы. Особенно, на данном этапе работы могут появляться интересные предложения учащихся о совершенствовании или изменении проведения работы. Это способствует формированию научного подхода к изучаемой теме, на данном этапе проявляется творчество, могут рождаться инновации.

Далее, я предлагаю пример работы по теме: «Свойства молекул белка. Денатурация», 10 класс.

На данном этапе обучения учащиеся уже владеют структурой работы, умеют её применить. Роль учителя заключается в том, что объявляется тема и учащимся предлагается подробная инструкция к выполнению работы. От того, как грамотно и последовательно составлена учителем инструкция для учащегося, зависит успех выполняемой работы.

Далее студенты выполняют работу полностью самостоятельно, используя навыки компьютерной технологии. Работа сдаётся в печатном виде.

Тема: Денатурация белка

Инструкция для учащегося.

Вступительная информация.

Белки – сложные органические соединения, биополимеры, без которых невозможно существование живой клетки. В составе белковых полимеров обнаружено около 20 различных аминокислот. Чем выше уровень организации белка, тем слабее химические связи. Под влиянием различных физических и химических факторов – температура, радиация, химические вещества, встряхивание и т. д. – связи рвутся, структуры белка четвертичная, третичная и вторичная деформируются, разрушаются и изменяются свойства белковой молекулы. Нарушение природной структуры белка называется денатурацией. Степень денатурации белка зависит от интенсивности воздействия и может быть обратимой и необратимой. Белки отличаются друг по лёгкости денатурации.

Многие белки денатурируют от действия ничтожных концентраций химических веществ, а некоторые даже от незначительного химического воздействия.

Составь план и проведи исследование, чтобы определить степень денатурации белка альбумина в результате действия на него не менее трёх факторов.

Чтобы начать работу, вы должны уметь ответить на следующие вопросы:

 Что вы знаете о структуре молекул белка из ваших учебников?

 Какими химическими свойствами обладает белок?

 Что вы знаете о денатурации?

 Какие факторы влияют на денатурацию белка?

Задачи:

 Определи проблему, над которой ты будешь работать в виде вопроса.

 Чётко сформулируй цель работы.

 Напиши гипотезу для твоего эксперимента. Объясните, почему ваш метод будет хорошо работать и что вы думаете по поводу результатов эксперимента?

 Запишите все изменения, которые могут повлиять на результаты вашего эксперимента. Констатируйте, что вы будете измерять, что будет изменяться.

 Дайте подробное описание, что вы намереваетесь делать. Вы должны включить список оборудования и необходимые химические реактивы, написать инструкцию, чтобы другие молодые учёные могли воспользоваться ею, чтобы осуществить свой план.

 Выполните ваше исследование, соблюдая технику безопасности.

 Запишите ваши результаты в подходящей таблице, графике, выполните необходимые расчёты.

 Сделайте выводы по результатам вашего исследования.

 Дайте оценку вашего метода. Что не работало в вашем плане?

 Что работало хорошо? Что забыли вы при планировании? Что вы сделали, чтобы расширить или изменить метод?

 Дайте оценку собственной гипотезе.

Тема: Денатурация белка

Выполнила и оформила работу учащаяся 10 класса Желтоноженко Юлия.

Вступление.

Из школьного курса биологии, я знаю, что белки – это сложные органические соединения, биополимеры, без которых невозможно существование живой клетки. В составе белковых полимеров обнаружено около 20 различных аминокислот. Чем выше уровень организации белка, тем слабее химические связи. Мне кажется, что белок – это источник жизни, имеющий множество свойств, выполняющий различные функции и имеющий структуру (первичная, вторичная, третичная и четвертичная), которая может меняться. Кроме того, я знаю, что денатурация – это нарушение природной структуры белка, степень которой зависит от интенсивности воздействия. Также мне известно, что впервые белковую молекулу исследовал Я. Беккори в 1736 году. Состав белковой молекулы был изучен с помощью метода химического расщепления.

Структура молекулы белка очень необычная, в связи с чем, белковую молекулу относят к гетерополимерам (от греч. Heteros – другой). В состав молекулы белка входят только те аминокислоты, в которых и аминогруппа ( ), и карбоксильная группа (COOH) соединены с одним и тем же атомом углерода. Кроме того, я знаю, что каждая аминокислота, составляющая молекулу белка, отличается от другой особой химической группировкой, которая называется радикалом (R – группой).

Во время изучения уроков биологии мы изучали химические свойства белка. Из этих уроков я узнала, что белок характеризуется множеством свойств. Одно из свойств – это растворимость белка в воде. Большинство белков хорошо растворяются в воде, некоторые растворяются, но не полностью, а третьи совсем не растворяются. Еще одно свойство белка – это устойчивость к влиянию внешней среды. Также белок имеет свойство денатурировать.

Я знаю, что денатурация белка – это изменение его природной структуры под воздействием различных факторов. В своей работе мне интересно провести исследование и изучить влияние различных факторов на денатурацию белка. Я ставлю вопрос, на который хочу найти ответ в результате проведения исследования: как влияют разные факторы среды на денатурацию белка.

Цель работы: Изучить денатурацию белка при воздействии на него трёх факторов: температура, этиловый спирт, соли тяжёлых металлов.

Планирование: Я планирую провести следующие опыты:

1. Изучить влияние различных температур на денатурацию белка.

2. Изучить влияние этилового спирта на денатурацию белка, добавляя в раствор альбумина разную концентрацию спирта (40%, 70%, 90%).

3. Изучить влияние солей тяжёлых металлов на денатурацию белка, добавляя в раствор альбумина разный объём (2 мл, 4 мл, 6 мл) солей тяжелых металлов ( , ), используя при этом одинаковую одно нормальную концентрацию.

Гипотеза: Я предполагаю:

1) Чем выше будет температура нагревания раствора альбумина, тем эффективнее будет проходить денатурация белка.

Мои предположения основываются на моём жизненном опыте, когда при повышении температуры до 41°-42° тела возникает опасность гибели человека. Это связано с изменением структуры белка. А тело человека преимущественно состоит из белков.

2) Чем больше этилового спирта будет добавлено в раствор альбумина, тем быстрее белок будет денатурировать.

Чем меньше этилового спирта будет добавлено в раствор альбумина, тем медленнее белок будет денатурировать.

– При добавлении 40% спирта в раствор альбумина белок будет денатурировать медленно.

– При добавлении 70% спирта в раствор альбумина белок будет денатурировать не очень быстро, но всё-таки и не медленно.

– При добавлении 90% спирта в раствор альбумина белок будет денатурировать быстро.

Я основывалась на знаниях об алкоголизме. Люди, употребляющие алкоголь более высоких концентраций могут быстрее погибнуть.

3) Чем больше солей тяжёлых металлов будет добавлено в раствор альбумина, тем быстрее будет происходить денатурация белка.

Чем меньше солей тяжёлых металлов будет добавлено в раствор альбумина, тем медленнее будет происходить денатурация белка.

В этом случае я основываюсь на своих знаниях в области экологических проблем.

Эксперимент 1. Влияние температуры на денатурацию белка.

Параметры.

Постоянные: раствор альбумина – 40 мл.

Переменные: температура воды в водяной бане.

Оборудование: коническая колба на 500 мл, мерный стакан, пробирка, держатель, водяная баня, электрическая плитка и градусник.

Растворы: раствор альбумина.

Ход исследования:

Для того чтобы получить раствор альбумина вначале я взяла яйцо, отделила белок от желтка, затем я измерила 40 мл белка с помощью мерного стакана. Разбавила белок, добавив в него воды в пятикратном размере, то есть 200 мл. Такую концентрацию я определила и выбрала для своего опыта до начала работы. После этого я тщательно взболтала раствор до тех пор, пока не появилась густая, обильная пена белого цвета. Затем я взяла стеклянную банку, накрыла её двухслойной марлей так, чтобы она немного провисала для лучшей фильтрации. Далее я отфильтровала раствор и заметила, что на марле остался осадок. Я поняла, что эти белые сгустки (осадок) – белок глобулин, денатурацию которого мне и предстоит исследовать. Основываясь на эти данные, я сделала вывод о том, что в банке остался альбумин. А в колбе осталась белая, воздушная пена.

Затем я взяла пробирку и закрепила на ней держатель. Потом я взяла мерный стакан и налила в него 25 мл раствора альбумина, затем налив этот раствор в пробирку. Далее мне предстояло подготовить водяную баню. Для этого я взяла электроплитку и установила водяную баню. Затем я налила воду в водяную баню и включила в электросеть. Затем я опустила пробирку с раствором альбумина в водяную баню при температуре равной 35°. Затем я просто наблюдала за изменениями и ждала, пока вода вскипит. Первые изменения я заметила при температуре 68°. Тогда появились нитевидные сгустки, то есть началась денатурация белка. При дальнейшем повышении температуры происходили следующие изменения: при температуре – 71° произошло заметное помутнение раствора. При температуре равной 74° раствор альбумина приобрёл молочный оттенок. Когда температура достигла 79°, раствор стал насыщенный, непрозрачный. Затем при температуре 85° раствор уплотнился, цвет стал ярче, появились пузырьки. После этого при температуре 88° я заметила обильное появление пузырьков. Далее при повышении температуры до 95° сам раствор альбумина остался таким же, но появилось ещё больше пузырьков и они стали больше по размеру. И затем, когда вода закипела (температура – 100°) произошло заметное уплотнение раствора, кроме того белок перешёл в равномерно плотный осадок.

Я составила свой собственный метод, пользуясь которым можно последовательно проделать всё, что я выполняла во время своего исследования ещё раз, самостоятельно.

Метод:

1. Отделить белок от желтка.

2. Перелить белок в мерный стакан.

3. В пятикратном размере разбавить белок дистиллированной водой.

4. Хорошо взболтать до появления пены.

5. Профильтровать через марлю.

6. Наполнить пробирку до середины полученным раствором альбумина.

7. Держатель закрепить на пробирке.

8. Установить электроплитку с водяной баней, опустив в неё пробирку.

9. Следить за изменениями.

10. Наблюдения оформлять в таблицу.

Результаты исследования:

Я провела эксперимент по разработанной мною методике и решила занести все полученные результаты исследования в таблицу.

Таблица 1. Влияние температуры на денатурацию белка в растворе альбумина.

Когда я опустила пробирку с раствором альбумина в нагретую воду (водяная баня), температура была равна 35°. Затем я наблюдала за раствором альбумина и следила за изменениями. Первое, что я заметила – это появление нитевидных сгустков в растворе альбумина. Эти первые изменения произошли с раствором альбумина при температуре 68°. Затем я внимательно следила за изменениями и повышением температуры воды в водяной бане. При температуре 71° я заметила, как произошло заметное помутнение раствора альбумина. Когда температура достигла 74°, раствор альбумина стал молочного цвета. Спустя несколько минут, раствор стал насыщенный, непрозрачный при температуре 79°. Когда температура поднялась ещё на несколько градусов (она стала равна 85°), раствор уплотнился, цвет стал ярче, появились пузырьки. Наблюдая за раствором альбумина дальше, я замечала, как начинало появляться всё больше и больше пузырьков. При температуре 95° количество пузырьков в растворе увеличивалось, а также увеличивался их размер. Затем температура достигла 100° – вода закипела, раствор альбумина уплотнился, белок перешёл в осадок.

Основываясь на результаты исследования, а также на составленную мною таблицу, я сделала вывод, что чем выше становится температура нагревания раствора альбумина, тем быстрее проходит денатурация белка.

Эксперимент 2. Влияние спирта на денатурацию белка.

Параметры.

Постоянные: раствор альбумина – 5 мл.

Переменные: концентрация спирта (40%, 70%, 90%).

Оборудование: коническая колба на 500 мл, мерный стакан, 3 пробирки, подставка для пробирок, 4 градуированные пипетки (одна для раствора альбумина, три для разной концентрации спирта), стеклянная палочка.

Растворы: раствор альбумина.

Ход исследования:

Часть 1.

Я взяла градуированную пипетку и с её помощью налила 5 мл ранее приготовленного раствора альбумина в пробирку. Затем я взяла другую градуированную пипетку, для того чтобы растворы не смешивались и добавила к раствору альбумина 5 мл 40% спирта. Полученный раствор я перемешала стеклянной палочкой, чтобы раствор стал более однородным. Тогда я поняла, что явных изменений не происходит, потому что концентрация самого спирта совсем не большая. Я только заметила, что в растворе появились еле заметные круглые точечки (сгустки).

Часть 2.

Я взяла чистую пробирку и с помощью градуированной пипетки добавила в неё 5 мл в этот раз 70% спирта и размешала полученный раствор стеклянной палочкой. В этот раз я заметила, что происходили небольшие изменения. Раствор помутнел и стал более густым.

Часть 3.

С помощью градуированной пипетки я добавила 5 мл раствора альбумина в чистую пробирку. Затем, используя другую градуированную пипетку, я добавила в этот раствор 5 мл 90% спирта. В этот раз, наблюдая за раствором, я заметила, что происходили значительные изменения. Во-первых, я заметила, что в растворе равномерно распределились сгустки круглой формы. Во-вторых, сам раствор стал более густым и плотным. В-третьих, я заметила, что раствор стал значительно менее прозрачным.

Я составила свой собственный метод, пользуясь которым можно последовательно проделать всё, что я выполняла во время своего исследования ещё раз, самостоятельно.

Метод:

1. Приготовить раствор альбумина.

2. Взять три чистые пробирки.

3. В каждую пробирку добавить по 5 мл раствора альбумина.

4. Взять три градуированные пипетки.

5. Приготовить 40%, 70%, 90% спирт для эксперимента.

6. С помощью градуированных пипеток добавить в каждый раствор альбумина спирт (40%, 70%, 90%).

7. Взять три стеклянных палочки.

8. Размешать раствор в каждой пробирке с помощью стеклянных палочек.

9. Следить за изменениями.

10. Наблюдения вносить в таблицу.

Результаты исследования:

Я провела эксперимент по разработанной мною методике и решила занести все полученные результаты исследования в таблицу.

Таблица 2. Влияние спирта на денатурацию белка в растворе альбумина.

Когда я добавила в раствор альбумина 40% спирт, я поняла, что явных изменений не происходило. В растворе только появились еле заметные круглые точечки (сгустки).

Во второй части эксперимента, когда я добавила 70% спирта в раствор альбумина, я заметила, что раствор помутнел и стал более густым. Но и в этом случае изменения были небольшие.

Во время эксперимента с добавлением 90% спирта в пробирку с раствором альбумина я заметила, что происходили заметные изменения. Во-первых, я заметила, что в растворе равномерно распределились сгустки круглой формы. Кроме того во время наблюдения за раствором, я определила, что раствор стал более густым и плотным или другими словами менее прозрачным.

Основываясь на результаты исследования, а также на составленную мною таблицу, я сделала вывод, что чем больше этилового спирта будет добавлено в раствор альбумина, тем быстрее белок будет денатурировать. То есть, чем меньше этилового спирта будет добавлено в раствор альбумина, тем медленнее белок будет денатурировать.

Эксперимент 3. Влияние концентрации растворов солей и на денатурацию белка.

Параметры.

Постоянные: раствор альбумина – 10 мл.

Переменные: концентрация растворов солей и (2 мл, 4 мл, 6 мл).

Оборудование: коническая колба на 500 мл, 6 пробирок, мерный стакан, подставка для пробирок, 3 градуированные пипетки (одна для раствора альбумина, две для солей и ), стеклянная палочка.

Растворы: раствор альбумина, раствор солей и .

Ход исследования:

Опыт с раствором альбумина и раствором соли .

Часть 1.

Для начала я приготовила раствор альбумина, отделив белок от желтка и процедив взболтанный белок через марлю. Далее с помощью мерного стакана я отделила от всего раствора альбумина только 10 мл. Затем я добавила в раствор альбумина 2 мл соли Наблюдая за раствором, я сразу же заметила, что раствор стал значительно мутнее. Для более наглядного результата я размешала раствор стеклянной палочкой, и заметила, что в нём также появились маленькие пузырьки. Раствор стал нежно бирюзового цвета.

Часть 2.

Для проведения второй части эксперимента я приготовила пробирку с 10 мл раствора альбумина. Затем с помощью чистой градуированной пипетки я добавила в раствор альбумина 4 мл раствора соли . Получившийся раствор я перемешала стеклянной палочкой и заметила, что произошли некоторые небольшие изменения. Раствор стал более мутным, появились маленькие белые сгустки в виде нитей. Раствор приобрёл белёсый оттенок.

Часть 3.

Я налила в пробирку 10 мл раствора альбумина и добавила к нему 6 мл раствора соли . Затем я размешала полученный раствор стеклянной палочкой и следила за изменениями. Но изменения происходили совсем незначительные. Получившийся раствор еле заметно помутнел и изменил свой цвет. Раствор стал светло голубоватого оттенка. Заметного помутнения и других изменений в растворе я не наблюдала.

Опыт с раствором альбумина и раствором соли .

Часть 1.

В начале, я приготовила 10 мл раствора альбумина, налив его в пробирку и добавила в него 2 мл раствора соли . Я заметила, что произошли изменения. Раствор помутнел и стал более плотный. Раствор приобрёл молочный, белый оттенок.

Часть 2.

Я налила 10 мл раствора альбумина в чистую пробирку и добавила 4 мл раствора соли Затем я помешала раствор стеклянной палочкой. Наблюдая за изменениями, к моему удивлению раствор стал менее плотный и менее мутный, а также приобрёл светло белый оттенок.

Часть 3.

Я взяла пробирку с 10 мл раствора альбумина и добавила в неё 6 мл раствора соли По моим наблюдениям раствор стал почти прозрачным, помутнение раствора понизилось. При концентрации раствора соли 6 мл цвет раствора стал значительно прозрачнее.

Я составила свой собственный метод, пользуясь которым можно последовательно проделать всё, что я выполняла во время своего исследования ещё раз, самостоятельно.

Метод.

1. Опыт с раствором альбумина и раствором соли .

2. Приготовить раствор альбумина.

3. Взять три пробирки, в каждую налить по 10 мл раствора альбумина.

4. Добавить в пробирки раствор соли (в первую пробирку 2 мл, во вторую 4 мл, в третью 6 мл).

5. Размешать растворы в каждой пробирке стеклянной палочкой.

6. Следить за изменениями в каждой пробирке.

7. Сравнить растворы каждой пробирки.

8. Наблюдения вносить в таблицу.

Метод. Опыт с раствором альбумина и раствором соли .

1. Приготовить раствор альбумина.

2. Взять три пробирки, в каждую налить по 10 мл раствора альбумина.

3. Добавить в пробирки раствор соли (в первую пробирку 2 мл, во вторую 4 мл, в третью 6 мл).

4. Размешать растворы в каждой пробирке стеклянной палочкой.

5. Следить за изменениями в каждой пробирке.

6. Сравнить растворы каждой пробирки.

7. Наблюдения вносить в таблицу.

Результаты исследования:

Я провела эксперимент по разработанной мною методике и решила занести все полученные результаты исследования в таблицу.

Таблица 3. Влияние концентрации раствора соли на денатурацию белка.

Когда я добавила в раствор альбумина 2 мл раствора соли , я заметила, что в растворе появились маленькие пузырьки. Раствор стал нежно бирюзового цвета. Раствор значительно помутнел.

После того, как в раствор альбумина я добавила 4 мл раствора соли , я увидела, что раствор стал более мутным, а также в нём появились маленькие белые сгустки в виде нитей. Кроме того раствор приобрёл белёсый оттенок.

Когда я добавила в раствор альбумина 6 мл соли , я заметила, что раствор еле заметно помутнел и изменил свой цвет. Также раствор стал светло голубоватого оттенка, но заметного помутнения и других изменений в растворе я всё-таки не наблюдала.

Таблица 4. Влияние концентрации раствора соли на денатурацию белка.

В опыте, когда в раствор альбумина я добавила 2 мл соли , я заметила, как раствор помутнел и уплотнился. Кроме помутнения и уплотнения, раствор приобрёл молочный, белый оттенок.

После того, как я добавила 4 мл соли в раствор альбумина, я увидела, что раствор стал менее плотный и менее мутный. Кроме этого я заметила, что раствор приобрёл светло белый оттенок.

Когда я добавила в раствор альбумина 6 мл соли , я поняла, что раствор стал почти прозрачным, помутнение раствора понизилось. Кроме того, изменился цвет раствора. Он стал значительно прозрачнее.

Основываясь на результаты моего исследования, а также на составленные мною таблицы, я пришла к выводу, что чем больше солей тяжёлых металлов будет добавлено в раствор альбумина, тем медленнее будет происходить денатурация белка. Также я могу сказать, что чем меньше солей тяжёлых металлов будет добавлено в раствор альбумина, тем быстрее будет происходить денатурация белка.

Заключение.

Научное обоснование результатов.

Завершая работу над исследованием денатурации белка, я могу сделать следующее научное заключение:

Выполняя работу, при этом сталкиваясь с различными видами заданий и экспериментами, я поняла, что все опыты, которые я проводила во время исследования денатурации белка, связаны с жизнью человека. Например, эксперимент, когда я исследовала влияние температуры на денатурацию белка. В заключение этого эксперимента я выяснила, что чем выше температура, тем быстрее проходит денатурация белка. А также я поняла, что существует предел температуры, при которой происходит денатурация белка. Всё что я исследовала в своей работе, проводя опыты, я могу доказать реальными примерами из жизни человека. Например, когда человек болеет, у него поднимается температура и чем выше она становится, тем больше вероятности того, что в организме этого человека начнёт происходить денатурация белка. А когда в организме человека температура увеличивается до того состояния, когда начинается денатурация, белки прекращают выполнять свои многочисленные функции, от чего человек умирает.

Второй эксперимент, посвящённый изучению влияния спирта на денатурацию белка, помогает нам увидеть, что на самом деле происходит с организмом человека, употребляющего алкоголь. Явным примером этого является эксперимент, когда я добавила в раствор альбумина 40%, 70% и 90% спирт. Во время эксперимента я заметила, что даже при небольшой концентрации спирта (то есть 40%) денатурация белка происходила. То есть когда человек выпивает даже не много алкоголя, в его организме уже происходит денатурация белка. А в том случае, когда человек употребляет много алкоголя, белок начинает денатурировать ещё с большей скоростью. К тому же существуют и такие случаи, что человек выпивает слишком много алкоголя, в связи, с чем в его организме происходит стремительная денатурация, и белок перестаёт выполнять свои функции и человек погибает.

Во время третьего опыта, я изучала влияние солей таких тяжёлых металлов, как и на денатурацию белка. К моему удивлению во время выполнения опытов, я поняла, что даже при совсем маленькой концентрации солей денатурация белка всё-таки происходит. И чем меньше концентрация соли, тем заметнее выглядит весь процесс, при котором и происходит денатурация белка. Конечно же, я понимаю, что медь – это очень важный микроэлемент, участвующий в обменных процессах. Также я знаю, что такие особенности меди, как взаимодействие с кислородом, подверженность обратимому воздействию и способность к комплексообразованию определяют её роль во всех живых клетка. Но, тем не менее, я осознаю, что соединения этого микроэлемента – токсичны (в высоких концентрациях) и именно из-за этого существует опасность отравления человека в процессе такой производственной деятельности, как например, при обработке изделий из меди и плавке медного лома. После таких работ у людей может наблюдаться раздражение слизистых, сладкий привкус во рту, кроме того общее недомогание: головная боль, слабость, тошнота, боль в мышцах и высокая температура. Не смотря на все эти факторы с каждым днём насыщение биосферы тяжёлыми металлами возрастает, и вероятность заболевания и смерти людей повышается.

Подтверждение гипотезы.

В самом начале своей работы я ставила перед собой цель и составляла гипотезу. На данном этапе работы, я могу с уверенностью сказать, что я выполнила поставленную мной ранее цель, так как я подробно изучила денатурацию белка при воздействии на него температуры, этилового спирта, а также солей тяжёлых металлов. Кроме главной цели всей моей работы я высказала своё мнение, гипотезу, то есть предположение результатов всех опытов. В гипотезе я указала свою точку о том, что произойдёт с течением каждого эксперимента с раствором альбумина. Первое моё предположение было высказано о влиянии температуры на денатурацию белка. Я предположила, чем выше будет температура нагревания раствора альбумина, тем быстрее будет проходить денатурация белка. И наоборот, чем ниже будет температура нагревания раствора альбумина, тем медленнее будет проходить денатурация белка. Первая моя гипотеза полностью подтвердилась экспериментом, а также дальнейшей работой с результатами в таблице и моими наблюдениями, появляющимися во время различных этапов исследования. Во второй своей гипотезе я предположила, что чем больше этилового спирта будет добавлено в раствор альбумина, тем быстрее белок будет денатурировать, то есть чем меньше этилового спирта будет добавлено в раствор альбумина, тем медленнее белок будет денатурировать. Эта гипотеза опять же подтвердилась всеми моими наблюдениями и исследованием всего эксперимента. Проводя опыт, я доказала, что даже при маленькой концентрации спирта добавленного в раствор альбумина денатурация белка будет проходить, но медленно, чем при добавлении в раствор альбумина 70% спирта и тем более 90%. Третьей моей гипотезой было предположение о том, что чем больше солей тяжёлых металлов будет добавлено в раствор альбумина, тем быстрее будет происходить денатурация белка, то есть чем меньше солей тяжёлых металлов будет добавлено в раствор альбумина, тем медленнее будет происходить денатурация белка. Но во время проведения данного эксперимента, я поняла, что моя гипотеза неверная. Когда я оценила всю ситуацию и проанализировала все свои наблюдения, я действительно убедилась в том, что в начале работы сделала неправильное предположение. На самом деле оказалось, что денатурация белка происходит при добавлении в раствор альбумина даже маленького объёма солей. А при увеличении объёма соли в раствор альбумина, раствор наоборот становится более светлый и прозрачный, менее мутный, потому что осадок растворяется.

Трудности, возникающие во время работы.

Особых трудностей на протяжении всей работы не возникало, но выполняя один из этапов эксперимента, по своему личному желанию мне пришлось приостановиться и проделать эксперимент повторно. Во время исследования влияния солей тяжёлых металлов на денатурацию белка у меня возникло маленькое недопонимание. Я выполнила весь эксперимент верно, добавив в раствор альбумина 2 мл, 4 мл, а затем 6 мл различной соли, но наблюдая за изменениями, я заметила, что при добавлении меньшего объёма соли в раствор альбумина изменения происходили даже более заметные и значимые. Раствор становился значительно более плотным, густым и приобретал более насыщенный оттенок. Такие наблюдения меня смутили, и я решила проверить данный эксперимент, проделав все необходимые действия заново. Но когда я повторила опыт, я убедилась в правильности своих первоначальных наблюдений, так как во второй раз произошло всё тоже, что и в первый. Но это не доставило мне особых трудностей, потому что я была рада повторить эксперимент и убедиться в своих действиях. Заканчивая работу над данными экспериментами, я могу сделать вывод и порадоваться тому, что у меня получилось доказать последовательность своих действий, а также принять правильный вариант своей первоначальной гипотезы.

Факторы для продолжения эксперимента.

Я считаю, что вся проделанная мною исследовательская работа – очень актуальна и имеет множество других вариантов, которые также могли бы привести к подтверждению каких-либо факторов. Лично я могу предположить похожий опыт с раствором альбумина, но теперь уже с добавлением других кислот, на пример концентрированной серной кислоты. Или, например, смешать раствор альбумина с другими солями или с радиоактивными элементами, чтобы наглядно увидеть, как радиация может влиять на организм человека. Кроме всех перечисленных факторов, для продолжения эксперимента можно изменить постоянные, заменив раствор альбумина, на белок глобулин и другие белки. В результате исследования также можно сравнить денатурацию белков растительного и животного происхождения при воздействии на них различных факторов.

В заключении, могу с уверенностью сказать, что при таком подходе к выполнению школьного лабораторного практикума виден значительный рост учащихся. И как любой учитель, желающий научить своих учеников, увлечь научной работой, предлагаю педагогическому сообществу не оставаться на достигнутом, изучать мировой опыт и пытаться изменить процесс обучения к лучшему. Ведь важен не только сам процесс, а прежде всего результат.

М. В. Михайлова, Международная школа Фонда образования Н. Назарбаева. , г. Алматы, Казахстан

• Назад
• Вперед