Методические особенности изучения темы "Корень" в школьном курсе биологии

ВВЕДЕНИЕ

Корень – это орган, обеспечивающий растение водой и минеральными веществами и укрепляющий его в почве. В корнях образуются многие важные для жизни растения вещества.

Корни всасывают из почвы воду и растворенные в ней минеральные вещества.

На жизнедеятельность корней влияют внешние условия: температура почвы, наличие в ней влаги, растворенных минеральных веществ и воздуха.

Основной целью работ явилось освещение основных методических особенностей при изучении темы «Корень» на уроках биологии в средней школе.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Показать как тема «Корень» освещается в школьных учебниках по биологии.

2. Рассмотреть основные методические приемы при изучении данной темы.

3. Разработать уроки и контрольные работы по теме «Корень».

ГЛАВА 1. ВИДЫ КОРНЕЙ И ТИПЫ КОРНЕВЫХ СИСТЕМ

Функции корня. Корни закрепляют растение в почве и прочно удерживают его в течение всей жизни. Через них растение получает из почвы воду и растворенные в ней минеральные вещества. В корнях некоторых растений могут откладываться и накапливаться запасные вещества.

Виды корней. Различают три вида корней: главные, придаточные и боковые [1]. При прорастании семени первым развивается зародышевый корешок. Он превращается в главный корень.

Рис. 1. Типы корневых систем

Корни, образующиеся на стеблях, а у некоторых растений и на листьях, называют придаточными. От главного и придаточных корней отходят боковые корни.

Типы корневых систем. Все корни одного растения образуют корневую систему. Различают два типа корневых систем — стержневую и мочковатую [2]. Корневую систему, в которой сильнее всех развит похожий на стержень главный корень, называют стержневой. Стержневую корневую систему имеет большинство двудольных растений, например щавель, морковь, свекла и др. [1].

Обычно стержневая корневая система хорошо видна только у молодых, выросших из семян двудольных растений. У многолетних растений (лютик, земляника, подорожник) часто главный корень отмирает, а от стебля отрастают придаточные корни.

Мочковатой называют корневую систему из придаточных и боковых корней. Главный корень у растений с мочковатой системой недостаточно развит или рано отмирает. Мочковатая корневая система характерна для однодольных растений пшеницы, ячменя, лука, чеснока и др.

Для того чтобы научиться различать типы корневых систем, выполните лабораторную работу.

Глава 2. Методические особенности преподавания

темы «Корень» в средней школе

В процессе изучения данной темы главное внимание обращается на усвоение учащимися знаний о строении корня во взаимосвязи с функциями, связи корня со средой обитания, о важнейших агротехнических мероприятиях, вытекающих из биологии корня, способствующих его росту и развитию; формирование умений распознавать на натуральных объектах типы корневых систем, ставить опыты по выяснению основных функций корня, выращивать растенияи ухаживать за ними, проводить рыхление почвы, пикировку, окучивание, подкормку.

Содержание темы позволяет решить воспитательные задачи: формировать материалистическое мировоззрение на основе раскрытия сущности процесса питания растений из почвы, строение и функций корня в свете причинной обусловленности явлений, путей управления ростом растений с помощью различных агроприемов (внесение необходимых удобрений, обработка почвы, мелиорация и др.).

Корень. Значение почвы для растений. На первом уроке по теме необходимо добиться усвоения учащимися знаний о почве как важном для растений факторе внешней среды, о видах корней и типах корневых систем. На уроке проводится лабораторная работа, беседа, рассказ, демонстрация диафильма «Корень».

Урок начинается беседой, в процессе которой выясняются знания учащихся о корне. Школьники обычно указывают, что это подземный орган, который поглощает из почвы питательные вещества и укрепляет растение. Учитель дополняет ответы учащихся, сообщает, что при помощи корня растение хорошо закрепляется в почве и противостоит ветрам и даже бурям. Однако ураганной силы ветер иногда способен вырвать из почвы деревья с корнями. Способность корней связывать частицы почвы используется человеком для закрепления оврагов, осыпей, склонов рек, железнодорожных насыпей.

Затем на основе знаний учащихся из курса природоведения изучается материал о почве, ее составе, свойствах, плодородии. Учитель демонстрирует опыты для определения физического и механического состава почвы и подводит учащихся к выводу о зависимости жизнедеятельности корней от физического состава почвы, содержания в ней питательных веществ, воды, воздуха; почва — это природное богатство, которое надо беречь от разрушений, только на плодородной почве можно вырастить хороший урожай.

Учитель раскрывает меры охраны почвы от разрушения, способствующие накоплению запасов влаги в почве (снегозадержание, ранняя вспашка земель под зябь, раннее боронование весной, посадка полезащитных полос и др.), указывает на необходимость высокоэффективного использования земель, улучшения их плодородия как важнейшего условия повышения урожайности растений.

На следующем этапе урока изучается внешнее строение корней. Учитель сообщает, что все корни одного растения образуют корневую систему, и показывает учащимся на таблице главный, боковые и придаточные корни, раскрывает понятия стержневой и мочковатой корневых систем. Он отмечает, что общая поверхность корней одного растения очень большая, намного превышает надземную часть. Учитель просит установить взаимосвязь строения и функций корневой системы. С его помощью учащиеся делают вывод, что большая протяженность корневой системы обеспечивает закрепление, удержание растения в почве, поглощение воды и питательных веществ.

Затем учащиеся получают живые и гербарные экземпляра, растении с различными типами корневых систем и выполняют лабораторную работу «Изучение стержневых и мочковатых корневых систем», пользуясь заданием, изложенным в инструктивной карточке:

1. Рассмотрите корневую систему взрослых растений гороха и пшеницы, найдите черты отличия и установите типы корневых систем у растений.

2. Отберите растения со стержневой корневой системой, укажите признаки, по которым вы будете их отбирать.

3. Отберите растения с мочковатой корневой системой. Укажите признаки, по которым вы их отберете.

4.Заполните таблицу 7 «Типы корневых систем».

Закреплению знаний о почве, видах корней и типах корневых систем способствует демонстрация диафильма «Корень». В заключение урока можно провести беседу по следующим вопросам: каков состав почвы? Что такое плодородие почвы? Какие корневые системы называют стержневыми, а какие — мочковатыми? На чем основано использование растений для закрепления оврагов, осыпей, берегов рек и т. п.?

Внешнее и внутреннее строение корня. Зоны корня. Ткани. Знания макро- и микроскопического строения корня необходимы для понимания протекающих в нем процессов жизнедеятельности, установления взаимосвязи его строения и функций. Целесообразно на изучение данного вопроса выделить три урока. На первом уроке следует начать формирование знаний о зонах корня, их строении и значении, об особенностях строения клеток корневого чехлика и корневых волосков в связи с выполняемыми функциями. На втором уроке следует продолжить формирование знаний о внутреннем строении корня, тканях на примере зон деления и роста, о росте корня, смене зон, значении прищипки корня для управления ростом растения, подвести школьников к выводу о причинной обусловленности биологических явлений. На третьем уроке необходимо сформировать у школьников знания о зоне проведения и ее главной функции — поглощении воды и минеральных веществ из почвы; обосновать вывод о материальных основах питания растений из почвы.

На уроках учитель в зависимости от условий может использовать беседу, работу с учебником, демонстрацию натуральных объектов, таблиц, опытов, диафильма «Корень», транспаранта «Строение корня», готовых микропрепаратов, лабораторную работу.

Первый урок начинается с устной проверки знаний о почве, се составе, свойствах и мерах охраны, о видах корней и типах корневых систем. Кроме того, проверяются умения учащихся определять типы корневых систем на живых растениях или гербарных экземплярах.

Затем проводится изучение нового материала. Организуется самостоятельная работа учащихся по заданию: 1) рассмотрите корни проростков пшеницы (или какого-либо другого растения) и опишите их внешний вид; 2) вынутые из почвы корми проростков встряхните, найдите участки корня, на которых пет почвы, и участки с комочками почвы; 3) установите, сколько участков можно выделить на корне, чем они различаются между собой.

По итогам самостоятельной работы проводится беседа с использованием таблицы «Корень и его зоны. Строение молодого корни» и транспаранта «Строение корня». Учащиеся подводятся к выводу, что на корне можно различить несколько частей или зон — корневой чехлик, деления, роста, всасывания и проведения.

После этого обсуждается проблема: как различаются по внутреннему строению разные участки корпя? Для ее решения учащиеся выполняют лабораторную работу «Рассматривание корневых волосков и чехлика невооруженным глазом и под микроскопом», используя инструктивную карточку с заданиями:

1.Рассмотрите в лупу корпи проростков пшеницы и ответьте па вопросы: каково строение и цвет кончика корпя? По каким признакам можно определить зону всасывания?

2.Рассмотрите под микроскопом микропрепарат «Корневой чехлик и корневые волоски». Сравните клетку корневого чехлика и корневой волосок.

3.Зарисуйте корневой волосок н сделайте надписи к рисунку.

4.Ответьте на вопрос: в чем сходство строения клеток корневого чехлика и корневого волоска?

После лабораторной работы проводится беседа, обобщаются знания об особенностях строения клеток "корневого чехлика и корневых волосков в связи с функциями. Отмечается, что клетки этих зон отличаются друг от друга формой и размерами. Учитель сообщает о том, что за счет корневых волосков увеличивается общая поверхность корня и повышается его эффективность как органа поглощения. На I мм2 поверхности всасывающей зоны может располагаться от 200 до 400 корневых волосков, благодаря чему контакт корня с почвой увеличивается в 18—40 раз. Подчеркивается, что корневой волосок представляет собой вытянутую клетку с очень тонкой оболочкой, что позволяет ему тесно соприкасаться с частицами почвы и поглощать воду и минеральные вещества.Если останется время, то для закрепления знаний о зонах корня, строении и функциях корневого чехлика и корневых волосков можно организовать самостоятельную работу учащихся с рисунком учебника и провести беседу по вопросам: какие различают зоны корня? Каковы строение и функции клеток корневого чехлика? Почему его так называют? Какая зона называется всасывающей? Какое строение она имеет? Что представляет собой корневой волосок?

Целесообразно предложить учащимся дома повторить материал о строении растительной клетки.

На втором уроке после проверки знаний о зонах корня, внутреннем строении корневого чехлика и зоны всасывания учитель привлекает внимание учащихся к таблице и рисунку учебника, показывает зоны деления и роста корня, просит учащихся описать строение клеток этих зон, подчеркивает, что в этом участке корня клетки постоянно делятся, а затем растут. После этого демонстрируется опыт «Верхушечный рост корня», с помощью которого учащиеся убеждаются в том, что корень растет верхушкой. Затем учитель вводит понятие ткани, иллюстрирует его на примере особенности строения и функций образовательной ткани.

Учитель демонстрирует опыт «Значение прищипки главного корня для развития боковых корней» и сообщает о использовании этого приема при пикировке растений. Учащиеся приходят к выводу, что пикировка рассады способствует образованию мощной корневой системы в верхних, наиболее богатых питательными веществами слоях почвы и в конечном счете приводит к повышению урожая. Этот пример убеждает школьников в том, что ростом и развитием растений можно управлять.

Затем раскрывается механизм постепенной смены зон корня, всасывающий участок с корневыми волосками после их отмирания становится проводящим, на месте растущего участка образуются корневые волоски. Благодаря смене зон корня успешно осуществляются его функции: снабжение растений водой и питательными веществами, укрепление в почве. Учащиеся делают вывод: смена зон корня является важным приспособлением к поглощению воды и питательных веществ из все новых участков почвы.

Рассмотрение вопроса о смене зон корня позволяет сосредоточить внимание учащихся на взаимосвязях в организме растения, показать зависимость одной зоны корня от другой, взаимосвязь между строением и функциями, подчеркнуть причинную обусловленность биологических явлений.

С целью закрепления знаний о внутреннем -строении корня, его тканях можно организовать самостоятельную работу учащихся с учебником по заданию: найдите в тексте материал о тканях, выпишите определение ткани; заполните таблицу 8.

Третий урок следует начать с изучения нового материала. Рассказ учителя сопровождается демонстрацией таблицы, на которой учащиеся рассматривают зону проведения. Затем им предлагается рассмотреть рисунок учебника, обратить внимание на строениеи функции проводящей ткани. Такая подготовка позволяет приступить к проведению наблюдения под микроскопом готового микропрепарата «Первичное строение корня». В результате формулируется вывод: в центральной части корня находятся сосуды — проводящая ткань. По ним поглощенные корнем вещества, вода передвигаются по стеблю в листья.

Затем на основе актуализации знаний учащихся о питании растений и животных из курса природоведения организуется обобщающая беседа по вопросам: какое значение имеет питание для живых организмов? Чем отличается питание растений от питания животных? Какую роль играет корень в питании растения?

Под руководством учителя школьники делают обобщение: питание— это процесс поглощения организмом из внешней среды веществ и использование их для построения своего тела, роста, развития и других жизненных проявлений. Питание растений отличается от питания животных и человека. Все растения — от водорослей до цветковых — способны создавать органические вещества. Животные же питаются готовыми органическими веществами. Большинству растений свойственно почвенное (минеральное) и воздушное (фотосинтез) питание. Основную функцию почвенного питания выполняет корень.

После такого краткого вступления демонстрируется опыт, показывающий поглощение воды корнями. Для опыта используется V-образный стеклянный прибор (потометр), который заполняется подкрашенной водой. В широкое колено прибора помещается бальзамин с хорошо развитыми корнями. Прибор укрепляется в штативе. В потометре с растением через несколько часов происходит понижение уровня воды.

Демонстрируя опыт, учитель задаёт учащимся вопрос: почему в потометре с растением стало меньше воды? Учащиеся делают вывод, что корни бальзамина поглощают воду, поэтому уровень воды в приборе с растением понижается.

Затем учитель спрашивает: что обеспечивает поступление воды в корень? Для получения ответа на этот вопрос он демонстрирует опыт с бальзамином, описанный в учебнике (вместо бальзамина можно взять другие растения, например герань, примулу). Учащиеся объясняют, что вода поднялась вверх по стеклянной трубке, так как корень всасывает воду. Учитель сообщает, что силу, с которой вода поступает из корня в стебель, называют корневым давлением. Корневое давление обеспечивает поступление и передвижение воды в растении.

Знания о поглощении корнем воды следует использовать для обоснования приема полива. Учитель рассказывает о влиянии полива на урожай растений, показывает на комнатных растениях, как их надо поливать, и формулирует правила полива.

Затем перед учащимися ставится проблема: что поглощает корень из почвы, кроме воды? Для ее решения необходимо вспомнить о составе растения и почвы. Учащиеся отмечают наличие в растении и в почве минеральных веществ. Эти вещества корень поглощает из почвы. Учитель сообщает, что в настоящее время ученые установили необходимость определенных минеральных веществ для нормального роста и развития растений. При их недостатке в почве происходят нарушения жизненных процессов: замедляется рост и развитие растения, образование органических веществ. Выращивание растений без почвы в специальных растворах солей показало, что для жизни растений необходимы калий, азот, фосфор. Нужны растениям и другие вещества, но в очень малых количествах. Можно привести примеры, показывающие, сколько минеральных веществ поглощают растения из почвы. Так, растения пшеницы на 1 га почвы поглощают более 40 кг азота, 20 кг фосфора, 25 кг калия.

На следующем этапе урока выясняется, как поступает и передвигается веда по растению. Для этого учащиеся рассматривают поперечный разрез корня на таблице, рисунке учебника или готовом микропрепарате под микроскопом, знакомятся с особенностями строения сосудов в корне. В результате школьники уясняют, что вода и минеральные вещества поглощаются из почвы корневыми волосками. Под действием корневого давления эти вещества поступают в клетки коры корня, а из них — в сосуды. По сосудам вода и минеральные вещества поднимаются сначала в стебель, а затем — в листья.

В заключение урока с целью закрепления знаний о поглощении корнем воды и минеральных веществ проводится беседа по вопросам: как доказать, что корень поглощает воду из почвы? Что такое корневое давление, какова его роль в жизни растения? Какие минеральные вещества необходимы растениям? Каковы особенности строения и роль сосудов в корне? В какой ткани они находятся? Почему растения лучше поливать вечером теплой, а не холодной водой? Каковы правила полива растений?

Дома учащимся рекомендуется провести полив комнатных растений с использованием правил полива.

Учитель. Послушайте стихотворение.

Мы в букет собрали маки жаркие,

Много незабудок голубых.

А потом цветов нам стало жалко,

Снова в землю посадили их.

Только ничего не получается:

От любого ветерка качаются!

Почему осыпались и вянут?

Без корней расти и жить не станут!

Как ни тонок, неприметен

Под землею корешок,

Но не может жить на свете

Без него любой цветок!

(В. Жак)

Как вы думаете, почему растение не может жить без корня? (Ученики высказывают свои соображения.) Когда дует сильный ветер, попробуйте удержать за ручку зонтик. Трудно! Какая же сила нужна, чтобы дуб или липу с толстыми стволами и ветвями удержать на месте при ветре или урагане?. Сила могучего великана! Этой силой обладают корни. Словно стальные канаты натянуты они во все стороны и держат растение. Корни очень крепки. Попытайтесь разорвать тонкий корешок. Нелегко это сделать! А ведь корней у каждого растения очень много и они идут далеко вглубь и вширь.

Все корни одного растения образуют корневую систему. (Таблички с новыми терминами укрепляются на магнитной доске.)

В зависимости от местных условий корневые системы растений располагаются по-разному. На равнине корни обычно растут в глубину. У горных растений – проникают в трещины, расширяют их и разрушают скалы. В песчаной пустыне вместо земли песок, но и к этим условиям приспособились растения. У кустарника джузгуна корни тянутся вдоль поверхности песков на 20 м. Как бы ни бушевала буря, корневая система держит растение, как якорь.

А еще корень ищет в почве и доставляет растению необходимые вещества. (Используется рисунок из «Книги для чтения по ботанике», стр. 29). У верблюжьей колючки в пустыне корни уходят на глубину до 15 м, достигая грунтовых вод. Но рекорд глубины принадлежит корням вяза – 110 м.

Учитель. Так какова же роль корней в жизни корня?

Учащиеся. Корни закрепляют растение в почве, снабжают его водой и минеральными солями, проникая на большую глубину. (Раскрывают функции корней на примерах.)

Учитель. Растет корень чаще всего прямо вниз. И растет он своей верхушкой. Это можно доказать на опыте. Взгляните – вот гербарии двух проростков гороха. Чем они отличаются друг от друга?

Учащиеся. У одного проростка корни длиннее, а листья мелкие; у другого – корни короче, но их больше, а листья крупнее.

Учитель. У второго проростка верхушку корня отщипнули. И он перестал расти в длину, но зато от него стали отрастать другие, новые корни. Это свойство роста корней человек использует при выращивании рассады. (Примеры технологии выращивания рассады томатов, огурцов и др.)

1. Работа с учебником – прочитать определение понятия пикировка.

2. 2. Зарисовать в тетрадях схему пикировки.

3. 3. Записать в тетрадях вывод: корень растет своей верхушкой.

Учитель. Известны случаи, когда стебли растений прорастали сквозь асфальт. А ведь его трудно пробить даже ломом. Корни растений очень сильные. Они могут «прогрызать» даже камни. Самая твердая почва для них не преграда.

Участок верхушки корня, за счет которого он растет, называют зоной роста.

Главную роль в продвижении растущего корня в грунте играет корневой чехлик. Он как колпачок защищает верхушку корня от повреждений.

Главная задача корня – поглощение воды из почвы. Если осторожно выкопать молодое растение (демонстрируется рассада), можно увидеть, что корешки тесно оплетают частицы земли. Эти тонкие корневые волоски – мощное орудие всасывания.

Биологи измерили длину всех корней у растения ржи. Она оказалась равной 623 км, а с корневыми волосками – 11 тыс. км.

(По ходу объяснения учащиеся находят соответствующие участки корня на рисунке «Строение корня» в учебнике. Для ознакомления с корневыми волосками предлагается также рассмотреть под лупой корни проростка гороха.)

1. Показать на таблице участки корня и рассказать об их функциях.

2. Записать в тетради название зон корня.

3. Записать в тетради вывод: на корне растения выделяют отдельные участки, связанные с выполнением разных функций.

Учитель. Корневые системы разных растений различаются по внешнему строению. Посмотрите на таблицу «Типы корневых систем». В чем состоят эти различия?

(Ученики высказывают свои соображения.)

Если хорошо выделен центральный корень, а от него отходят более мелкие – это стержневая корневая система. Если центральный корень незаметен среди других – это мочковатая корневая система.

1. Прочитать вслух определение типов корневых систем в учебнике.

2. Рассмотреть предложненные гербарные экземпляры растений с различными типами корневых систем и привести свои примеры растений.

3. В тетради зарисовать схемы корневых систем.

Учитель. Некоторые растения откладывают в видоизмененных корнях – корнеплодах – часть созданных питательных веществ про запас. (Демонстрируются корнеплоды свеклы, моркови.)

А у плюща развиваются корни-присоски – с их помощью это растение цепляется за опору и растет, карабкаясь в вверх по стволам деревьев.

У некоторых тропических растений – фикусов – корни начинают расти на широко раскинувшихся ветвях. Достигнув земли, они утолщаются и превращаются в подпорки для кроны дерева.

У мангров – деревьев и кустарников, растущих на низких берегах теплых морей, где в почве имеется избыток воды и недостаток кислорода, появляются необычные корни – дыхательные. Они растут не вниз, а вверх, и, выходя на поверхность, поглощают кислород из воздуха.

Корни дерева веллингтония, также растущего на очень влажной почве, поднимаются из почвы сплошной стеной. В такой чаще корней можно даже устраивать загоны для лошадей.

Учащиеся записывают в тетрадях названия видоизменений корней и их примеры.

В заключение урока звучит басня Крылова «Свинья под дубом».

В начале урока учитель раздает учащимся на каждую парту лист формата А4, на котором записана последовательность выполнения задания. Учащиеся, используя текст учебника, записывают в тетрадях определения (задания 1–3). После окончания работы по каждому заданию учитель проводит проверку качества ее выполнения. Поскольку в каждом классе всегда имеются дети, которые работают (в силу различных причин) гораздо медленнее других, учитель спрашивает по каждому заданию нескольких учеников. Перед выполнением четвертого задания учащиеся просматривают видеофрагмент (развитие мочковатой корневой системы у зерновки пшеницы – любительская съемка) и далее заполняют имеющийся текст. После проверки учитель демонстрирует следующий видеофрагмент (развитие стержневой корневой системы на примере семени фасоли). Опираясь на просмотренный видеофрагмент, учащиеся выполняют задание. Для закрепления знаний учащимся предлагается еще два видеофрагмента – развитие мочковатой и стержневой корневых систем (из документального видеофильма «Почва»).

Вариант 1

1. Укажите функции корней:

А.

Б.

2. Дайте определения в тетради:

а) главный корень развивается из ... ...;

б) придаточные корни отрастают от ... и ...;

в) боковые корни развиваются на ... корне и на ... корнях;

г) корневая система – совокупность всех ... одного растения.