Author: Маш Р.Д. Теремов А.В. Бинас Л.В. Никишов А.И. Петросова Р.А. Пилипенко Н.Я.
Tags: методика преподавания учебных предметов в общеобразовательной школе биология
ISBN: 5-09-002838-9
Year: 1990
Text
БИОЛОГИЧЕСКИМ
ЭКСПЕРИМЕНТ
В ШКОЛЕ
Реакция наземных
моллюсков на
химические
раздражители
Значение п лаи ни ков
|| передвижении рыбы
Проращивание семян
Г азообмен
при фотосинтезе
лидирующее
скрещивай ие
дрозофил
Выработка условных
рефлексов у жаб
Механизм
работы легких
Свойства
трубчатой кости
библиотека «j
учителя ПП
БИОЛОГИИ U2J
БИОЛОГИЧЕСКИЙ
ЭКСПЕРИМЕНТ
В ШКОЛЕ
КНИГА ДЛЯ УЧИТЕЛЯ
МОСКВА
«ПРОСВЕЩЕНИЕ»
1990
ББК 74.264.5
Б63
Авторы: Л. В. Бинас, Р. Д. Маш, А. И. Никишов, А. В. Те¬
ремов, Р. А. Петросова, Н. Я. Пилипенко
Рецензент; учитель-методист школы № 664 Москвы, кандидат био¬
логических наук Т. С. Сухова
Биологический эксперимент в школе: Кн. для учителя/
Б63 А. В. Бинас, Р. Д. Маш, А. И. Никишов и др.— М.: Про¬
свещение, 1990.— 192 с.: ил.— (Б-ка учителя биологии).—
ISBN 5-09-002838-9.
В книге описана методика проведения опытов по всем разделам
школьного курса биологии.
„ 4306010000—733
Б 103(03)—90 "ОДПИСНОе ББК 74-264-6
Учебное издание
Бинас Анатолий Васильевич, Маш Реми Давидович, Никишов
Александр Иванович, Теремов Александр Валентинович, Петро¬
сова Рената Арменаковна, Пилипенко Нелли Николаевна.
БИОЛОГИЧЕСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ В ШКОЛЕ
Зав. редакцией В. И. Сивоглазов, редактор Е. Д. Богданова, художники
И. А. Шолохова, М. С. Серебряков, художественный редактор Т. В. Бусарова,
технический редактор Т. Е. Молозева, корректор Л. Г. Новожилова.
ИБ № 12863
Сдано в набор 21.02.90 Подписано к печати 22.10.90. Формат 60X90Vi«. Бум. офсетная:
JV? 2. Гарнит, литер. Печать высокая. Уел. печ. л. 12+0,25 форз. Уел. кр.-отт. 12,6§.
Уч.-изд. л. 13,68+0,41 форз. Тираж 108 000 экз. Заказ № 1240. Цена 63 к.
Ордена Трудового Красного Знамени издательство «Просвещение* Министерства печати
и массовой информации РСФСР. 129846, Москва, 3-й проезд Марьиной рощи, 41.
Областная ордена «Знак Почета» типография им. Смирнова Смоленского облуправле-
ния издательств, полиграфии и книжной торговли. 214000, г. Смоленск, проспект
вм. Ю. Гагарина, 2.
ISBN 5-09-002838-9 © Бинас А. В., Маш Р. Д., Никишов А. И. и др., 1990
ПРЕДИСЛОВИЕ
Пособие представляет собой практическое руководство для учи¬
теля по методике проведения и демонстрации на уроке биологиче¬
ского эксперимента по курсу биологии средней школы. Тематика
эксперимента включает все опыты, указанные в современной
школьной программе, кроме немногих лабораторных опытов,
описание которых имеется в школьном учебнике. Вместе с тем
в пособии содержатся и такие опыты, постановка которых не пре¬
дусмотрена действующей программой, но представляется весьма
целесообразной. Это опыты, которые освещают важные вопросы
курса и могут быть рекомендованы в качестве учебных, и опыты,
рассчитанные на углубленную экспериментальную проработку
основных вопросов курса (в частности, в классах с углубленным
изучением биологии, а в перспективе — в новых курсах естество¬
знания и биологии). Проведение таких дополнительных к програм¬
ме опытов расширяет и углубляет тематику учебного эксперимен¬
та, что дает возможность не только повысить качество знаний
учащихся и их интерес к изучению биологии, но и развивать инди¬
видуальные способности учеников.. Вместе с тем все опыты, пред¬
ставленные в пособии, являются учебными, т. е. предназначены
для использования на уроках с целью изучения программного
материала. Не включены в пособие опыты полевые, выполняемые
вне учебного года (летние).
Описание опытов в пособии дано по темам современной школь¬
ной программы. По некоторым темам дается несколько опытов,
сходных по содержанию, но различных по методике. Кроме того,
методика отдельных опытов предлагается в технических вариан¬
тах. Это дает учителю возможность выбирать то, что он считает
более целесообразным или доступным, подходящим для условий
своей работы, данной школы.
Важной особенностью пособия является то, что методика мно¬
гих опытов в нем дается новая или существенно измененная, раз¬
работанная или усовершенствованная авторами. Она рассчитана
на обеспечение надежной результативности опытов в условиях
массовой школы и на использование простейшего оборудования,
а также на повышение педагогической эффективности эксперимен¬
та. Авторы использовали в своей работе известные рекомендации
по биологическому эксперименту, дополнили и уточнили их; зна¬
чительная часть разработок в данном пособии является ориги¬
нальной.
Авторами частей настоящего пособия являются: А. В. Бинас —
части 1, А. И. Никишов—части 2 (опыты с позвоночными живот¬
ными), А. В. Теремов — части 2 (опыты с беспозвоночными живот¬
ными), Р. Д. Маш — части 3, Р. А. Петросова и Н. Н. Пилипенко —
части 4.
1. ЭКСПЕРИМЕНТ ПО РАЗДЕЛУ
«РАСТЕНИЯ»
1.1. ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЕРИМЕНТА ПО ИЗУЧЕНИЮ ЖИЗНИ РАСТЕНИЙ
Постановка учебных опытов по разделу «Растения» предусмот¬
рена программой для 6 класса. Эксперимент занимает здесь зна¬
чительное место—около трети уроков курса 6 класса целиком или
частично строится на материале опытов, описание которых при¬
водится в тексте школьного учебника или в заданиях к параграфу.
Общеизвестно большое учебно-воспитательное значение экспе¬
римента в обучении естественным наукам. Особенно велика роль
его в преподавании биологии в б классе. Она определяется содер¬
жанием предмета (значительное место в нем занимает физиологи¬
ческий материал), изначальным местом его в курсе биологии сред¬
ней школы, возрастными психологическими особенностями детей
(преобладание образного, конкретного мышления над абстракт¬
ным, неразвитость ряда познавательных умений), дидактическими
возможностями биологического эксперимента.
Известна роль эксперимента в образовании убеждений, форми¬
ровании и развитии биологических понятий и материалистиче¬
ского мировоззрения, в развитии познавательных способностей де¬
тей, в возникновении и сохранении исследовательского интереса
учащихся к биологии. Все это особенно важно для курса биоло¬
гии 6 класса, в котором учащиеся впервые приступают к систе¬
матическому изучению биологии, где закладываются основы мате¬
риалистического понимания явлений жизни и приобретаются изна¬
чальные познавательные и практические умения, необходимые для
учебной и производственно-опытнической работы в более стар¬
ших классах.
К. А. Тимирязев отмечал: «...Люди, научившиеся... наблюде¬
ниям и опытам, приобретают способность сами ставить вопросы
и получать на них фактические ответы, оказываясь на более вы¬
соком умственном и нравственном уровне в сравнении с теми,
кто такой школы не проделал».
Значительное количество предусмотренных программой опытов
в 6 классе позволяет учителю использовать богатые возможности
эксперимента для обучения, развития и воспитания учащихся, а
также проводить планомерную работу по формированию и разви¬
тию у учащихся понятий об эксперименте как методе науки. Одна¬
ко дидактические возможности эксперимента могут быть реали¬
зованы полнее, если расширить тематику учебных опытов в 6 клас¬
4
се — увеличить (сверх программы) количество демонстрационных
опытов и разнообразить их темы.
Известно, что тематика учебных опытов определяется содер¬
жанием изучаемого материала (программой). Вместе с тем, на
наш взгляд, в ней должны найти отражение общие задачи школы
и преподавания биологии, такие, как изучение организма в тесной
связи со средой, политехническое обучение, развитие биологиче¬
ских понятий, развитие способностей учащихся. Исходя из этого
в состав тематики можно рекомендовать опыты, демонстрирую¬
щие: 1) само изучаемое явление (например, поглощение веществ
корнем, образование крахмала в листьях); 2) условия протекания
явления и основные закономерности его — в тех случаях, когда
это имеет большое познавательное или практическое значение
(например, выделение кислорода листьями только на свету, неза¬
менимость элементов минерального питания); 3) влияние различ¬
ных внешних условий (например, разной температуры — на про¬
растание семян, различной освещенности — на фотосинтез). Жела¬
тельно знакомить учащихся и с опытами, показывающими приме¬
нение знаний об изучаемом явлении в производстве (например,
гидропонное выращивание растений, укоренение черенков с по¬
мощью ростовых веществ).
Очень важной особенностью учебных опытов в 6 классе явля¬
ется то, что на них у учащихся впервые образуются представления
о биологическом эксперименте, формируется ряд специальных и
общепознавательных понятий: эксперимент, опыт, контроль, вари¬
ант опыта, цель опыта, сравнение, анализ в эксперименте, резуль¬
тат опыта, вывод из опыта и др. Следовательно, готовя демон¬
страцию опыта, надо планировать и работу с учащимися над
данными понятиями — по формированию и развитию их.
Анализ практики школы показывает, что отсутствие у учащих¬
ся правильных понятий нередко является причиной низкой педа¬
гогической эффективности учебного эксперимента. Учащиеся
6 класса часто путают результат опыта с выводом, по-своему, не¬
правильно понимают действие «сравнить» — в смысле приравнять,
считать равными по какому-либо одному признаку.
Цель опыта — это то, что намечено для исследования (уста¬
новления нового, подтверждения известного), например выяснить,
необходим ли свет для образования крахмала в листьях.
Результат опыта — это то фактическое, что получилось в опыте,
наблюдается в конце его, например крахмал имеется только
в той части листа, которая находилась на свету.
Вывод из опыта — это умозаключение по постановке и резуль¬
татам опыта, сделанное в соответствии с целью данного опыта,
например: свет — необходимое условие образования крахмала в
листьях.
Учащиеся должны хорошо уяснить, что сравнить — это значит
установить, найти общее, одинаковое у рассматриваемых (сравни¬
ваемых) объектов (растений, вариантов опыта) и то, что у них
разное, чем они отличаются друг от друга. Сравнение — нёпремен-
5
ное действие в изучении, познании, и в частности в эксперименте.
Учебные опыты для б класса не однотипны по методике. Для
многих из них необходим контроль в виде второго растения (ча¬
сти растения), прибора. В таком эксперименте две составные ча¬
сти— опыт и контроль,
Опытные растения в эксперименте — те, на которые оказывают
определенное действие, чтобы узнать, к чему это приведет; конт¬
рольные растения находятся в тех же общих условиях, что и
опытные, но не подвергаются каким-либо воздействиям. То, что
произойдет с контрольными растениями в учебном эксперименте,
заранее известно — как то, что должно быть (например, семена,
имеющие в достатке воду, доступ воздуха и тепло, прорастут).
И тем не менее контроль необходим в любом эксперименте как
методе науки, чтобы убедиться в том, что ожидаемое действитель¬
но происходит, и исключить возможные недоразумения и ошибки
в эксперименте. Так, например, семена в упомянутом опыте могут
не прорасти из-за потери всхожести; или в опыте по изучению ды¬
хания семян зажженная свеча (лучинка) может гаснуть в конт¬
рольном сосуде из-за того только, что объем его или размер вход¬
ного отверстия слишком малы —недостаточны для горения.
Учащимся надо понять, что только при наличии контроля в
эксперименте можно быть уверенным, что изменения, полученные
в опыте, вызваны нашим воздействием на растение, а не чем-либо
иным, случайным, неизвестным. Контроль необходим для того,
чтобы опыт был убедительным, доказательным. Сравнение резуль¬
татов, полученных в опыте и контроле, сопоставление их с исход¬
ными условиями в эксперименте и приводит к выводу — решению
поставленной задачи — достижению цели опыта.
В некоторых учебных опытах нет контроля в виде второго
растения — им служит обычное, или очевидное, состояние объекта
до (вне) эксперимента, например ветка дерева до постановки ее
в подкрашенную воду—в опыте на тему «Проведение воды и рас¬
творенных в ней веществ по стеблю». Результат в таком опыте
сравнивается с тем, что было с данным (или аналогичным) объек¬
том до опыта или обычно бывает.
В опытах по выяснению условий, необходимых для того или
иного явления, а также по изучению влияния различных условий
на тот или иной процесс (прорастания семян, испарения воды
листьями и т. п.) может быть несколько вариантов — несколько
растений, поставленных в разные условия. Например, одним пре¬
доставлены вода, воздух, тепло, а другие лишены одного из этих
условий: одни — воды, другие — тепла, третьи — доступа воздуха.
Вывод из такого опыта делается на основе анализа, сравнения
условий в каждом варианте и результатов, полученных в них.
Надо постоянно обращать внимание учащихся на то, что в
эксперименте — научно поставленном опыте — применяется «прави¬
ло единственного различия». Оно требует, чтобы различие между
опытом и контролем, между вариантами сложного (комплексного)
опыта и контрольными растениями в нем всегда было только по
6
одному условию — тому, необходимость или действие которого
выясняется в конкретном эксперименте, например по тому, есть
или нет доступ воздуха к семенам, освещается или нет лист рас¬
тения. Все другие условия должны быть одинаковыми. Только при
этом условии вывод из опыта является единственно верным и до¬
казательным. Следовательно, в опытах с несколькими варианта¬
ми— по выяснению условий, необходимых для того или иного
явления, сравнивать надо поочередно растения каждого варианта
с контрольными — в соответствии с «правилом единственного раз¬
личия». Учащимся надо понять, что сравнение вариантов друг
с другом (а не с контролем в данном опыте) не может дать до¬
стоверных знаний, так как эти варианты различаются между со¬
бой более чем по одному условию.
Если комплексная постановка опыта с вариантами представ¬
ляется сложной, ее можно заменить несколькими элементарными
опытами со схемой: контроль — опыт (например: «есть: вода, воз¬
дух, тепло» — «есть: вода, воздух; нет тепла»; «есть: вода, воздух,
тепло» — «есть: вода, тепло; нет воздуха» и т. д.). Специальные
исследования показали, что усложненная схема опыта является
педагогически более эффективной при условии основательной ра¬
боты с учащимися над опытом.
Очень важно в б классе — с самого начала изучения биологии
и знакомства с экспериментом — учить школьников анализировать
опыт, делать выводы из него, а не объяснять результаты опыта
имеющимися знаниями. Необходимо формировать логику учащих¬
ся на основе логики эксперимента, природы, а не наоборот. Плохо,
когда ученики говорят: «Лучинка горит, потому что в банке есть
кислород», вместо того, чтобы заключить из опыта: «Лучинка го¬
рит, значит, в этой банке есть (появился) кислород».
Особенностью биологических опытов в 6 классе является то,.
что с их помощью изучаются сложные процессы жизнедеятельно¬
сти растения, для понимания которых у учащихся еще нет или
недостаточно знаний по физике, химии и некоторых других, со¬
ставляющих практический опыт человека. Поэтому биологический
эксперимент в б классе ограничивается изучением внешней сторо¬
ны явлений (обнаружение явления, выяснение необходимых для
него условий, установление зависимости явления от изменения
внешних условий), без выяснения существа и механизма процессов.
Однако и при таком элементарном подходе к эксперименту неред¬
ко возникают проблемы с пониманием опыта учениками из-за
отсутствия необходимых знаний на уровне убеждения. Так, на¬
пример, учащимся 6 класса трудно представить, что щелочь по¬
глощает углекислый газ. А без уверенности в этом вряд ли будет
убедителен (понятен) опыт, демонстрирующий необходимость угле¬
кислого газа для фотосинтеза, в котором используется щелочь.
Не все учащиеся бывают убеждены в том, что слой раститель¬
ного масла, покрывающий воду, предотвращает испарение ее, и в
том, что испарение воды из блюдца, на которое помещен прибор,
обеспечивает охлаждение прибора и листа растения в нем.
7
Для того чтобы помочь учащимся понять опыт и получить
знания из него, прежде всего надо использовать опыты с более
простой для понимания методикой. Можно дать ученикам недо¬
стающие знания, показав вспомогательные опыты, прежде чем
переходить к основному. Например, показать поглощение угле¬
кислого газа щелочью. Или тот факт, что известковая вода мут¬
неет от углекислого газа и не мутнеет от воздуха, в котором заве¬
домо нет углекислого газа. Однако нет необходимости доказывать
достоверность всех знаний, которыми мы оперируем в эксперимен¬
те. От этого нас избавляет правильная постановка опыта, отвечаю¬
щая правилу единственного различия. И в этом одно из назначе¬
ний контроля в учебном эксперименте.
Обращая внимание учащихся на то, что все условия, кроме
одного, одинаковы у опытных и контрольных растений (например,
те и другие имеют слой масла на поверхности воды; сосуды для
всех — одинакового объема и т. д.), мы тем самым показываем,
что не столь важно для результата опыта, как именно влияют эти
условия, так как действуют они равно и в опыте, и в контроле,
т. е. на все растения данного эксперимента.
Но в любом случае необходимо объяснять ученикам, почему,
с какой целью мы используем в опыте данное вещество (напри¬
мер, растительное масло, кипяченую воду), зачем мы делаем так,
как делаем (например, опускаем в сосуд зажженную свечу), т. е.
необходимо проводить работу, направленную на осмысление уче¬
никами всех действий в эксперименте.
Учителю надо понимать смысл всех действий в опыте, чтобы
быть готовым ответить на возможные вопросы учащихся, в том
числе по технике эксперимента (например: «Зачем в опыте по
фотосинтезу срезанный лист помещаем в проволочную рамку?» —
«Чтобы он не смог свернуться, упасть и хорошо бы освещался
лампой»). С этой целью в описании опытов даются подробные
объяснения. Но для работы с учащимися по осмыслению методи¬
ки опыта надо использовать вопросы, важные для понимания су¬
щества эксперимента, не обращая внимания на техническую сто¬
рону опыта. Это позволит сосредоточиться на главном. Такие
вопросы приводятся автором по многим опытам. Учитель может
и сам подготовить их или дополнить имеющиеся в пособии во¬
просы.
Очень важно учить учащихся видеть существо дела, а не види¬
мость его. Например, в известном опыте по изучению условий про¬
растания семян различие между двумя вариантами (в одном се¬
мена покрыты большим слоем воды, в другом они залиты «по по¬
яс») выглядит как различие по количеству воды, налитой в банки,
а по существу оно — в наличии или отсутствии доступа воздуха к
семенам.
Проведение работы, направленной на осмысление учащимися
методики эксперимента,— важнейшее условие эффективности де¬
монстрации опыта в 6 классе. Такая работа особенно важна в тех
случаях, когда описание постановки опыта и его объяснение в
8
школьном учебнике неудовлетворительны (например, эксперимента
по дыханию семян).
Особенностью эксперимента по физиологии растений является
то, что какой бы простой ни была методика школьного опыта,
приходится иметь дело со сложнейшими явлениями жизни, неред¬
ко с результатом взаимодействия многих процессов в организме,
течение которых зависит от ряда внешних и внутренних условий.
Условия помещения в нелетнее время года неблагоприятны для
жизни растений и для проведения ряда важнейших физиологи¬
ческих опытов. Вместе с тем все явления жизни растения в той
или иной степени, на тех или иных объектах протекают и в таких
неблагоприятных условиях. Рекомендуемые в пособии объекты и
методика эксперимента рассчитаны на получение в опыте убеди¬
тельного результата в обычных условиях или при таком улучше¬
нии их, которое вполне доступно каждой школе. Поэтому очень
важно строго соблюдать все рекомендации по конкретным опытам.
1.2. ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ ПО УЧЕБНЫМ ОПЫТАМ
С РАСТЕНИЯМИ
Выбор и подготовка объектов для опытов. В качестве объекта
для опытов по изучению жизни растений в 6 классе обычно реко¬
мендуются комнатные растения. Из относительно неприхотливых
растений наиболее подходящими для этой цели являются пеларго¬
ния (разновидности ее с обычными зелеными и мягкими листья¬
ми), плектрантус, бальзамин, колеус. Лучше, если растения будут
не очень крупными, в нескольких экземплярах. Для этого надо
весной окоренить черенки их в воде (или во влажном песке) и вы¬
садить в небольшие вазоны — гончарные (цветочные горшки диа¬
метром 10—12 см), картонные или пластиковые, высотой около
10 см, изготовленные из коробок или банок хозяйственного на¬
значения (из-под молочных продуктов, препаратов бытовой химии
и т. п.).
Между тем все учебные опыты по курсу биологии 6 класса
могут быть проведены на сельскохозяйственных растениях, выра¬
щиваемых в помещении из семян. Почти все опыты могут быть
поставлены на фасоли обыкновенной, хорошими объектами для
ряда- опытов являются горох, бобы, рожь, пшеница; в эксперимен¬
те по минеральному питанию растений лучшие результаты полу¬
чаются на томатах.
Сельскохозяйственные культуры в качестве объекта учебных
опытов имеют важные преимущества перед комнатными расте¬
ниями. Их легко вырастить в необходимом количестве к опреде¬
ленному сроку. Опыты ставятся на молодых растениях, которые
занимают мало места на окне, под лампой, что существенно для
условий школы. Результаты ряда опытов на таких объектах полу¬
чаются быстрее и ярче, чем на комнатных растениях, что исклю¬
чительно важно для демонстрационного опыта. Так, например,
обработка листьев в опытах по фотосинтезу (кипячение листьев в
9
воде, а затем в спирте) занимает на уроке для комнатных расте¬
ний 20—25 мин, для фасоли — 7—10 мин; при этом значительно
меньше расходуется и спирта. Проведение опытов на сельскохо¬
зяйственных растениях имеет и политехническое значение — зна¬
комит учащихся с различными культурами, с некоторыми биоло¬
гическими особенностями их.
Методика опытов, представленных в настоящем пособии, рас¬
считана на применение в качестве объектов прежде всего сель¬
скохозяйственных растений, выращиваемых из семян. В тех слу¬
чаях, где это целесообразно, говорится и об использовании ком¬
натных растений.
Необходимые семена можно получать самим, выращивая соот¬
ветствующие культуры на учебно-опытном участке школы, на при¬
усадебных участках — в плане индивидуальных летних заданий
учащимся. Семена можно приобрести в колхозе, совхозе, а в го¬
родах— через торговлю или в контрольно-семенных лабораториях,
на станции юных натуралистов, в других школах.
Для учебных опытов в 6 классе пригодны растения, выращи¬
ваемые как в почве, так и на воде — в стеклянных банках, про¬
бирках с обычной водой. Выращивание растений на воде интересно
для экспериментальной работы во многих отношениях, в том чис¬
ле экономным использованием места, простотой ухода за расте¬
ниями, удобством использования в опытах. Выращиваются расте¬
ния на воде не более 3—4 недель, для большинства опытов под¬
ходящими являются двухнедельные растения. На таких растениях
можно провести все основные опыты курса — по изучению фото¬
синтеза, дыхания разных органов растения, поглощения веществ
корнем, испарения воды листом и др.
Проращивание семян для опытов. Проращивать семена необ¬
ходимо для опытов на проростках и для выращивания растений
на воде для других опытов. В почву же можно сеять и проросшие,
и сухие семена.
Один из способов проращивания семян — на лоскуте ткани,
сложенном в несколько слоев, обильно увлажненном и положен¬
ном на дно плоской посудины (тарелки, кристаллизатора и т. п.).
Сухие семена размещают на поверхности подстилки из ткани,
прикрывают их краями лоскута, посудину накрывают стеклом, ку¬
ском картона, тарелкой или иной крышкой. Недостатком этого спо¬
соба является то, что необходимо поддерживать нормальную влаж¬
ность ткани — смачивать ее по мере подсыхания или сливать из¬
лишек воды. Если этого не делать, прорастание семян может
затянуться, быть неравномерным, возможно и загнивание семян
при избытке воды.
При другом способе семена предварительно замачивают в во¬
де— заливают большим количеством некипяченой воды, например
в банке на 0,5—1 л. Семена фасоли, гороха, бобов выдерживают
в воде 8—10 ч (не более 12 ч), зерна ржи, пшеницы, ячменя, семе¬
на томатов — от 12 до 20 ч. Затем всю воду с семян сливают
и оставляют их в той же банке, неплотно прикрывают или помс-
ю
щают в плоскую посудину с крышкой на умеренно влажную под¬
стилку из ткани. Мелкие семена, например томатов, удобно за¬
мачивать в воде и проращивать в банках, предварительно завер¬
нув их неплотно в матерчатый мешочек.
Оба рассмотренных способа целесообразно применять для про¬
ращивания относительно большого количества семян. Для многих
же учебных опытов достаточно прорастить всего несколько штук.
С этой целью удобно использовать третий способ — проращивание
семян в небольших (на 0,25—0,3 л) стеклянных баночках из-под
продуктов питания.
Семена фасоли в количестве 15—20 штук помещают в центр
смоченного водой лоскута ткани размером примерно 12 на 12 см
и накрывают их краями лоскута так, чтобы получился сверток с
одной многослойной стороной. Этой стороной сверток помещают
на дно банки. Наливают в нее немного воды: если сверток сдви¬
нуть в сторону, то слой свободной воды должен быть от 0,5 см
(если семена проращивают при комнатной температуре) до 1 см
(если банку помещают в более теплое место). Байку закрывают
крышкой из 3—4 слоев газетной бумаги, укрепляют ее резиновым
кольцом или нитками по желобку банки. Соблюдение всех указан¬
ных тонкостей методики избавит от какого-либо ухода за семена¬
ми. Данный способ больше других подходит для проращивания
семян теплолюбивых растений (фасоль, томаты), так как неболь¬
шие банки с семенами удобно размещать у источников тепла в
школе или дома: подвешивать с помощью шнура на необходимой
высоте у печи, батареи отопления; поместить на шкаф, где теплее.
Для контроля за температурой в банку легко ввести лабораторный
термометр, проколов им бумажную крышку.
Нетребовательные к теплу объекты (горох, рожь, пшеница
и др.) прорастают при обычной комнатной температуре на второй-
третий день после замачивания. Для быстрого прорастания семян
теплолюбивых растений необходима температура 22—25 °С. При
этом семена фасоли начинают прорастать через 2—3 дня, тома¬
тов— через б—7 дней, в обратной зависимости от температуры.
При низкой комнатной температуре прорастание семян может за¬
тянуться— у фасоли до 7 дней, у томатов — до двух недель.
Семена фасоли могут прорастать неравномерно, что зависит от
качества их. Поэтому надо через 2—3 дня посмотреть и выбрать
проросшие семена, в том числе наклюнувшиеся — те, у которых
чуть вышел корешок. Эти семена либо высевают, либо помещают
на время в небольшие влажные камеры. Если надо задержать
дальнейшее прорастание семян, влажные камеры помещают в хо¬
лодное место — с температурой не ниже 0°С.
Выращивание растений на воде. Для опытов выращивают рас¬
тения на воде в обычных (химических) пробирках или в широко-
горлых стеклянных банках на 0,5—1 л. Можно использовать
и другую посуду—пузырьки, пластиковые банки, стаканы, изго¬
товленные из водонепроницаемых картонных коробок, но это ме¬
нее удобно.
Рис. 2. Приспособления для выра¬
щивания проростков в банках с во¬
дой: 1 — с картонной крышкой;
2 — с полиэтиленовой пленкой.
Рис. 1. Выращивание растений в
пробирках: 1—различные способы
укрепления проросшего семени на
краях пробирки; 2 — двухнедельное
растение фасоли в пробирке с водой.
КУ
J
При выращивании растений в пробирках к последним надо
сделать приспособление для удерживания семени на краях про¬
бирки — прикрепить к сухому стеклу перекладину из пластилина
или частично закрыть им отверстие пробирки (рис. 1). Пробирки
наполняют некипяченой водой и устанавливают вертикально в ка¬
кую-либо подходящую банку, стакан из картонной коробки и т. п.
штатив. На дно стеклянной банки надо положить лоскут ткани
или несколько слоев бумаги, чтобы уменьшить возможность раз¬
бить дно пробирки при работе. Если банка-штатив из прозрачного
стекла, ее надо обернуть несколькими слоями газетной бумаги —
закрыть от света. Это обязательно при длительном выращивании
растений.
Проросшие семена с корнем в 1 — 1,5 см помещают по одному
на край пробирки и перекладинку из пластилина, последнюю не¬
сколько прогибают вниз, чтобы корешок глубже опустился в воду,
а положение семени было более устойчивым. Воду в пробирках
можно не менять в течение 2—3 недель, если она остается про¬
зрачной, а только доливать убывающую. В первые два дня это
приходится делать дважды в день, чтобы небольшие еще корни не
оказались вне воды, позже — через день, но проростки надо опу¬
стить глубже в пробирку. При продолжительном выращивании рас¬
тений отверстие пробирки закрывают ватной пробкой, что избав¬
ляет от частого подливания воды и улучшает снабжение кор¬
ней воздухом (он поступает в пробирку вместо поглощенной воды;
за 2—3 дня воздух может занять 1/2—2/з объема пробирки). Вы¬
ращивание в пробирках особенно ценно для тех опытов, где не¬
обходимо иметь корни без каких-либо повреждений.
12
При выращивании растений в банках к последним надо сделать
крышки. Это может быть кусок картона с отверстиями для ко¬
решка семени и с прорезями, предназначенными для извлечения из
банки выросших растений целиком, с корнем (рис. 2,7). Через
прорези можно и высаживать проростки, причем такие, у которых
корень начал ветвиться, чего нельзя сделать при использовании
иных крышек.
Можно затянуть отверстие банки полиэтиленовой пленкой от
хозяйственных мешочков, прикрепив ее нитками или резиновым
кольцом по желобку банки. В пленке прокалывают (гвоздем или
пинцетом) отверстия размером около 2 мм (для семян фасоли)
на расстоянии одно от другого в 2—3 см. Одно отверстие у края
банки делают большим — через него наливают воду (рис. 2,2).
Недостатком крышки из пленки является то, что растения в
ней не могут закрепиться прочно — при извлечении одних другие
нередко падают. Однако для многих опытов вполне пригодны рас¬
тения, выращенные таким образом. Кроме того, из пленки легко
извлекать растения целиком, осторожно разрывая ее.
Можно использовать крышки от пластиковых коробок (на¬
пример, из-под маргарина) или хозяйственные полиэтиленовые
для широкогорлых банок. Отверстия для корешков в них про¬
плавляют раскаленным гвоздем. Хозяйственные крышки сами хо¬
рошо держатся на банках. В них прочно укрепляются растения.
Однако такие крышки годятся для выращивания растений только
с целью использовать отдельные органы — корни или листья, по¬
бег, так как из них невозможно извлечь растение целиком, не
повредив его.
Банки наполняют некипяченой водой, не доливая до края на
1—2 мм (крышки из картона или пленки не должны касаться во¬
ды, иначе она будет «уходить»). Семена располагают на крышке
так, чтобы корень (в 1—1,5 см) был опущен в отверстие возмож¬
но глубже. В первые 2—3 дня надо доливать воду в банки, чтобы
молодые корешки находились постоянно в воде. В дальнейшем,
в течение всего срока выращивания растений, воду добавлять не¬
обязательно, при этом значительная часть корней будет разви¬
ваться в воздухе над водой. В одной широкогорлой банке можно
выращивать до 10 растений фасоли.
Выращивание в почве растений для учебных опытов. Для опы¬
тов желательно иметь растения, выращенные в небольших вазо¬
нах. Это могут быть обычные цветочные горшочки или иные — са¬
модельные. Очень удобно выращивать растения для опытов в ва¬
зонах, изготовленных из высоких картонных коробок из-под молока,
кефира. Используется нижняя часть коробки, высотой 8—9 см;
в дне ее прокалывают несколько мелких отверстий для стока из¬
лишков воды. Так же можно изготовить вазоны из пластиковых
банок подходящего размера и формы.
Вазоны-отрезки от упомянутых коробок могут использоваться
и как штативы для пробирок, экраны от света для банок, сосуды
для воды.
13
Можно изготовить вазоны из газеты и парафина (воска, стеа¬
рина) — так называемые парафинированные стаканчики. Удобны
для работы стаканы высотой 9 см, диаметром около 6 см. В ка¬
честве формы для их изготовления используют стеклянную банку
из-под майонеза, соков и т. п. Одинарный лист газеты большого
формата разрывают на две продольные полосы. Каждую полосу
складывают вдоль так, чтобы ширина одного слоя была равна
высоте банки или несколько меньше. Затем плотно обертывают
банку бумагой и загибают одинарный слой газеты на дно. Бумаж¬
ный стакан снимают с банки, захватывают пинцетом так, чтобы
он не развернулся, и опускают в расплавленный парафин. Пропи¬
тавшийся парафином стакан охлаждают на воздухе, при этом
скрепляют все швы, сжимая их пальцами, выравнивают дно ста¬
кана; оно может быть запечатано полностью или иметь небольшие
отверстия, щели. В одном стакане можно выращивать до четырех
растений фасоли.
В вазоны насыпают почву нормальной влажности частями (сна¬
чала на 7з высоты вазона, затем на 2/з, далее доверху), уплотняют
ее только по стенкам; поверхность почвы должна быть ниже края
вазона на 1—1,5 см.
Высевают семена в такие вазоны на небольшую глубину, фа¬
соли—на глубину около 2 см, лучше проросшие, в этом случае
корнем строго вниз. Посевы фасоли очень желательно поместить
хотя бы на первое время в теплое место (20—25°С), можно и с
плохим освещением. При недостатке тепла и избыточной влажно- .
сти почвы в начале прорастания всходы фасоли могут оказаться
больными, с бурыми пятнами на основании стебля. Для некото¬
рых опытов такие растения нежелательны.
Подготовка влажных камер. Для постановки ряда опытов по
теме «Корень» необходимо иметь небольшие влажные камеры.
В них можно проращивать семена, а также сохранять некоторое
время проростки для опытов по разным темам.
Под влажную камеру лучше всего приспособить чашки Петри.
Для этого надо на дно их поместить промокательную бумагу или
лоскут ткани, вырезанные по размеру дна чашки. Если желатель¬
но, чтобы крышка камеры не запотевала, ее протирают изнутри
ватным тампоном, пропитанным смесью глицерина с водой в от¬
ношении 1:1. Бумагу (ткань) заливают водой, затем всю свобод¬
ную воду сливают. Влажная камера готова.
Аналогичную влажную камеру можно изготовить из чайного
блюдца и прозрачной пленки от полиэтиленовых хозяйственных
мешочков. На край сухого блюдца тщательно примазывают пла¬
стилин в виде валика. Из пленки вырезают круг диаметром на
2 см больше, чем блюдце. На дно кладут влажную ткань или
промокательную бумагу. Блюдце накрывают пленкой, натягивают
ее и одновременно прижимают к пластилину, затем проглаживают
ногтем места соприкосновения пленки с пластилином, чтобы обе- *
спечить герметичность соединения. После открывания влажной
камеры эту процедуру повторяют. Если при этом пленка оказыва-
✓
14
Рис. 3. Влажная камера, приготовленная из банки,— для
постановки опытов с корнем.
ется смоченной водой в местах соприкосновения
с пластилином, ее надо обсушить, иначе она не
прилипнет.
Можно делать влажные камеры из стеклян¬
ных хозяйственных банок на 0,25—0,3 л (из-под
майонеза, соков и других продуктов). Если
влажная камера будет использоваться для вре-
менного хранения проростков или подращивания
их, на дно ее кладут увлажненную ткань и за¬
крывают крышкой из плотной бумаги, фоль¬
ги или полиэтиленовой, которые продаются к таким баночкам.
Для постановки некоторых опытов с корнями на дно банки вместо
ткани наливают воду слоем 0,5—1 см, в банке устанавливают кар¬
тонную стенку, лучше двухслойную. Высота ее — чуть ниже банки
(стенка не должна касаться крышки), ширина — по диаметру от¬
верстия банки (рис. 3). Нижний край стенки надо вырезать по
форме выпуклого дна бапки, чтобы он лучше смачивался водой.
Желательно наложить на обе стороны картона промокательную
бумагу, что улучшает смачиваемость его и повышает влажность
воздуха в камере.
Планирование работы по подготовке опытов к урокам. Важной
особенностью большинства опытов с растениями является их отно¬
сительно большая длительность (от нескольких дней до недель).
В связи с этим необходимо заблаговременно спланировать работу
по подготовке опытов к определенным урокам. Эта работа состоит
из собственно постановки опыта иа готовом объекте (комнатные
растения, сельскохозяйственные растения, выращенные из семян)
и из выращивания растений для опытов. Все опыты, рекомендуе¬
мые в настоящем пособии, могут быть поставлены на растениях,
выращенных из семян в кабинете биологии, на окне классной ком¬
наты. Поэтому в таблице 1 указана продолжительность как самих
опытов (на готовом объекте), так и всей работы — от начала вы¬
ращивания растений для опыта до получения результата в нем.
Приводимые в таблице данные ориентировочные, приблизительные.
Более точные сведения, с учетом разных условий, приводятся в
описании опытов. Пользуясь данными таблицы 1 и календарно-
тематическим планом учителя, легко спланировать сроки начала
работы по всем опытам, которые намечено провести. Если опытов
ставится много, то часть растений, выращенных для одного опыта,
может стать объектом для других опытов. Еще проще замачивать
и высевать небольшое количество семян фасоли каждые две не¬
дели — в тот период, когда предстоит постановка многих опытов,
например в октябре-ноябре.
15
Таблица 1. Ориентировочные сведения для ка¬
лендарного планирования работы по эксперименту
с растениями в 6 классе — по программе 1988 г.
Месяцы
Вид работы по конкретным опытам
Время от начала
работы до полу¬
чения результата
в опыте
Сентябрь
Выращивание растений для опытов по ми¬
неральному питанию растений:
для опытов на естественном освещении
для опытов на электроосвещении
6—7 недель
4—5 недель
Октябрь
Постановка опытов по теме «Клеточное
строение растительного организма»
Постановка опытов по минеральному пита*
нию растений:
на естественном освещении
на электрическом освещении
Выращивание растений для опытов по ды¬
ханию корней
Выращивание растений для опытов по по¬
глощению веществ корнем: 1.4.7; 1.4.8
Проращивание семян для опыта по росту
корня — 1.4.4
Выращивание растений для опытов по по¬
глощению веществ корнем:
для опытов 1.4.6 и 1.4.5 — 2-й вариант
для опыта 1.4.5—1-й вариант
Проращивание семян для опытов по росту
корня: 1.4.1; 1.4.2; 1.4.3
Постановка опытов по росту корня:
для опыта 1.4.4
для опытов 1.4,1; 1.4.2; 1.4.3
Постановка опытов по поглощению веществ
корнем
Выращивание растений для опытов по рос¬
ту побега:
для опыта 1.5.2
для опытов 1.5.1 и 1.5.3
От’ нескольких
минут до 1—2 ч
3—4 недели
10—14 дней
18—22 дня
15—23 дня
16—18 дней
Ю—18 дней
6—12 дней
5—10 дней
2 недели
2—5 дней
2—3 дня
20—35 дней
15—20 дней
Ноябрь
Ноябрь —*•
декабрь
Постановка опытов по дыханию корней
Постановка опытов по росту побега:
для опыта 1.5.2
для опытов 1.5.1; 1.5.3
Выращивание растений для опытов по фо¬
тосинтезу
Выращивание растений для опытов по ды¬
ханию листьев
Выращивание растений для опытов по ис¬
парению воды листьями
2 дня
10—20 дней
5—10 дней
18—22 дня
14—28 дней
21—23 дня
16
П родолжение
Месяцы
Вид работы по конкретным опытам
Бремя от начала
работы до полу¬
чения результата
в опыте
Декабрь
Декабрь —
январь
Постановка опытов по фотосинтезу:
на естественном освещении зимой
на электрическом освещении
Постановка опытов по дыханию листьев
Постановка опытов по испарению
'Выращивание растений для опытов по пере¬
движению веществ по побегу
3—4 ДНЯ
8—12 ч
2—3 дня
1—3 дня
21—28 дней
Январь
Выращивание растений для опытов по ды¬
ханию стеблей
Постановка опытов по передвижению ве¬
ществ по побегу
Постановка опытов по дыханию стеблей
16—22 дня
1—2 дня
2—3 дня
Февраль
Постановка опытов по теме «Вегетативное
размножение цветковых растений»
10—15 дней
Март —
апрель
Постановка опыта по росту и питанию про¬
ростков — 1.7.13
3—4 недели
Апрель
Постановка опыта по росту и питанию про¬
ростков — 1.7.12
Постановка опыта по влиянию температуры
на прорастание семян — 1.7.5
Постановка опыта по условиям прорастания
семян — 1.7.4
Постановка опытов по набуханию семян при
прорастании: 1.7.1; 1.7.2.; 1.7.3
Постановка опытов по дыханию семян:
опыта 1.7.11
опытов 1.7.6; 1.7.7; 1.7.8; 1.7.10
опыта 1.7.9
2 недели
5—7 дней
2—3 дня
1—2 дня
4—5 дней
3—4 дня
2—3 дня
1.3. ОПЫТЫ ПО ТЕМЕ «КЛЕТОЧНОЕ СТРОЕНИЕ РАСТИТЕЛЬНОГО
ОРГАНИЗМА»
Опыты по теме «Клеточное строение растительного организма»
не предусмотрены ныне действующей программой. Однако есть
большой смысл в том, чтобы знакомить учащихся с важнейшими*
функциями растительной клетки на опытах с так называемым-цел¬
лофановым мешочком — моделью креткиг Такие опыты позволяют
2 Заказ № 1240 j 17
показать учащимся сам факт существования полупроницаемых
материалов (моделирующих живую оболочку клетки) и возмож¬
ность поступления веществ в клетку, определяемую свойствами
оболочки и содержимого клетки, что вполне доступно и весьма
полезно для обучения и воспитания учащихся 6 класса. Опыты
с целлофановым мешочком вызывают большой интерес у учени¬
ков, а также дают им представление о модельном эксперименте.
В теме «Клеточное строение растительного организма», которая
изучается в самом начале курса, можно ограничиться постанов¬
кой 1—2 простейших опытов, демонстрирующих поступление воды
в модель клетки. В ходе изучения последующих тем, таких, как
«Корень», «Лист», «Семя», целесообразно поставить более слож¬
ные опыты с целлофановым мешочком, демонстрирующие поступ¬
ление веществ из почвы, из воздуха в модель клеток корня, листа,
семени. Это не только возбудит интерес у учащихся, но и будет
способствовать развитию важнейших понятий курса биологии и
укреплению материалистических представлений у детей. В классах
с углубленным изучением биологии целесообразно демонстриро¬
вать несколько опытов с целлофановым мешочком уже в теме
«Клетка», что позволит полнее и глубже изучить явления и сам
метод модельного эксперимента.
Для изготовления целлофанового мешочка — модели клетки —
необходимо иметь целлофан — тонкую прозрачную синтетическую
пленку, проницаемую для воды. Такая пленка используется в
торговле в качестве оберточного материала для различных пище¬
вых продуктов. Для опытов годится не любая пленка, а лишь та,
которая, будучи опущена в воду, становится мягкой, эластичной,
например пленка, в которой продают фасованное мясо, от паке¬
тов для некоторых кондитерских изделий («Хлебные палочки»,
«Сухари ванильные»), прокладки в лечебном перцовом пластыре,
а также «чехлы» сосисок. Непригодна полиэтиленовая пленка от
хозяйственных мешочков и т. п., как непроницаемая для воды.
Вместо целлофана можно использовать чертежную бумагу — каль¬
ку или бытовую пергаментную бумагу, однако у этих заменителей
есть недостатки — они непрозрачны и менее прочны, чем целлофан.
В самом простом варианте мешочек — модель клетки — может
быть изготовлен из маленького кусочка целлофана и небольшой
стеклянной трубочки, например от обычной аптечной пипетки.
Однако есть практический смысл подготовить для демонстрацион¬
ного опыта постоянный и крупный мешочек-прибор (осмометр),
который можно использовать многократно. Для этого мешочек
укрепляют на пробке, в которую посредством другой пробки встав¬
ляют длинную тонкую стеклянную трубку. Разные устройства
такого целлофанового мешочка показаны на рисунке 4.
Изготовление целлофанового мешочка. Вначале целлофан на¬
до смочить водой и обсушить промокательной (газетной) бумагой
или тканью. Величина мешочка — с грецкий орех, несколько боль¬
ше или меньше (т. е. в поперечнике примерно от 2,5 до 4 см).
Кусок пленки необходимого размера собирают в виде мешочка на
Рис. 4. Различные модели клетки
(целлофановые мешочки): 1, 2, 3,
4 — разные мешочки о пробками;
5— модель (осмометр) из пузырька.
Рис. 5. Модели клетки без раствора
(сухой целлофановый мешочек):
1 — без пробки; 2 — то же без труб¬
ки (слева — сухая, справа — набух¬
шая) ; 3 — постановка опыта с мо¬
делью клетки в воде.
пробке, расправляя складки, прикрепляют его плотно нитками,
шпагатом, обрезают лишние концы пленки. Мешочек прикрепляют
к пробке с большим отверстием (1 —1,5 см), в которое плотно
вставляется другая пробка с тонкой (2—3 мм) длинной трубкой
(рис. 4,5). Такой прибор можно легко и быстро наполнять рас¬
твором (и промывать от старого), подъем жидкости в нем про¬
исходит на глазах — на 5—10 см за 10 мин; нечаянно сломанную
трубку легко заменить запасной. Пробка-основа может быть ре¬
зиновой, корковой или самодельной из пластилина (рис. 4,4).
Удобны пробки пластиковые от винных бутылок (рис. 4,2), отвер¬
стие в них вырезают или выплавляют горячим пинцетом (гвоздем).
Аналогичный осмометр можно изготовить из небольшого пузырька
без дна (рис. 4,5).
Важное условие результативности данного опыта — герметич¬
ность прибора. Мешочек прикрепляют тугой обвязкой (шпагатом
или нитками, предварительно смоченными водой) или специальной
липкой лентой (изоляционной, пластырной и т. п.). Если исполь¬
зуется корковая пробка, место соединения трубки с ней надо
промазать пластилином. Все это обеспечивает подъем жидкости в
трубке на высоту 30 см и более, что демонстрирует значительное
давление.
В одних опытах мешочек наполняют раствором сахара. Он го¬
товится из двух объемных частей сахарного песка и одной части
2*
19
горячей воды. В мешочек с раствором можно добавить 1—2 капли
красной или зеленой туши, чернил, медицинской зеленки или
других подходящих красителей. Это сделает более заметными
подъем жидкости в трубочке прибора и полупроницаемость клет¬
ки: вода поступает в модель клетки, а окрашенное содержимое
клетки не выходит наружу. В других опытах мешочки наполняют
2%-ным раствором крахмального клейстера или смесью указан¬
ного раствора сахара и крахмала. Мешочек-прибор укрепляют
либо в лапке лабораторного штатива, либо проволокой, которой
охватывают пробку мешочка, и концами кладут на края банки
с водой.
Можно изготовить более простой целлофановый мешочек —
без пробки и без раствора, так называемый сухой — с трубкой
(для демонстрации поступления воды в клетку) и без нее (для
опытов, показывающих поступление в клетку веществ, растворен¬
ных в воде). Простота изготовления дает возможность ставить
много опытов с целлофановым мешочком, недостатком же явля¬
ются небольшие размеры, плохо видимые издалека.
На лоскут предварительно смоченного и обсушенного целло¬
фана насыпают 1—2 см3 сахарного песка (можно с добавкой по¬
рошка красителя) или смеси сахарного песка с крахмалом в
отношении примерно 10:1, свертывают содержимое в плотный
мешочек, подрезают концы целлофана и вставляют между ними
тонкую стеклянную трубочку, плотно прикрепляют (прикручива¬
ют) мешочек ниткой к трубочке (рис. 5,/).
Сухой мешочек без трубочки представляет собой шарик («ис¬
кусственную клетку») диаметром около 1 см, изготовленный из
целлофана. Содержимое шарика — сахар или смесь сахара с
крахмалом—уплотняют, концы целлофановой пленки складывают
в виде жгутика, туго перевязывают нитками, а затем обрезают
выше обвязки на 0,5 см (рис. 5,2). Такие «клетки» могут быть
заготовлены впрок — они хранятся длительное время. При поста¬
новке опыта клетку-шарик опускают в воду до места обвязки
(рис. 5,5). О поступлении воды и создании напряжения судят по
виду и на ощупь: шарик раздувается, округляется, становится
упругим, если его проколоть иглой — брызнет струйка. Опыты
с «искусственной клеткой» можно демонстрировать при изучении
темы «Клетка», но они интересны и для темы «Семя»—для свя¬
зи понятий о поглотительной функции клетки и набухании семян
при прорастании.
Опыты по изучению поступления веществ
в растительную клетку (на модели)
1.3.1. Поступление воды в клетку (целлофановый мешочек)
Цель опыта — показать явление поступления воды в клетку и
создания в результате этого давления, обеспечивающего тургор,
напряжение (упругость) клеток.
20
1
■1
Оборудование. Целлофановый мешочек-прибор с пробкой (осмометр), за¬
полненный раствором сахара и укрепленный в штативе или на банке — с по¬
мощью проволоки, или сухой мешочек — с трубкой или без нее; пипетка; банка
с водой; линейка; фломастер или тушь черная, пластилин; нитки; резиновое
кольцо; игла — для опыта с сухим мешочком без трубки.
Постановка опыта. Опыт в мешочке-приборе ставится в начале
урока или в ходе его. Убедительный результат может быть по¬
лучен через 15—20 мин. Сняв трубку, мешочек погружают в воду
до места обвязки его, укрепляют в таком положении. Уровень
раствора при этом понижается, его доливают пипеткой, оставляя
место только для пробки. Затем вставляют в прибор пробку с
трубочкой. Если раствор сахара вышел наружу, мешочек надо
сполоснуть и перемести в чистую воду. Через несколько минут
можно наблюдать подъем жидкости в трубке, т. е. поступление
воды в модель клетки под давлением. Отмечают время начала
наблюдения подъема и соответствующий исходный уровень рас¬
твора в трубке. Отметку делают на трубке фломастером или
тушью, кусочком пластилина.
Опыт с сухим мешочком на трубочке ставится за 1—2 ч до
урока. Мешочек ставят па дно банки (стакана) с небольшим
количеством воды — уровень ее не должен быть выше места об¬
вязки мешочка (см. рис. 5,3). Когда мешочек сам наполнится рас¬
твором и несколько набухнет (через 1—2 ч — в зависимости от
объема мешочка), его извлекают из воды и сохраняют в закрытой
банке. При демонстрации опыта на уроке мешочек вновь опускают
в воду, как раньше, и вскоре наблюдают подъем жидкости в
трубочке.
При постановке опыта с мешочком без трубки («искусственной
клеткой») его подвязывают к нитке, опускают в воду до места
обвязки и закрепляют на стакане в таком положении с помощью
резинового кольца (см. рис. 5,5). Набухание «клетки» происходит
за 20—25 мин. О поступлении воды и создании напряжения (тур¬
гора) судят по виду (мешочек раздувается, округляется); если его
проколоть иглой — брызнет струйка. Для большей наглядности
желательно иметь вторую «клетку»-мешочек — сухую или с раство¬
ром, т. е. подготовленную к опыту, такого же размера (конт¬
рольную) .
1.3.2. Поступление растворенных в воде веществ в клетку
Цель опыта — показать возможность поступления растворенных
в воде веществ в клетку и явление полупроницаемости оболочки
клетки (на модели).
Оборудование. Целлофановый мешочек-модель клетки, заполненный 2%-ным
раствором крахмального клейстера и укрепленный как в предыдущем опыте,
или сухой мешочек без трубки («искусственная клетка»), заполненный смесью
сахара с крахмалом (10: 1); нитки; резиновое кольцо; банка с водным раство¬
ром иода (10—20 капель 5%-ного раствора иода на стакан воды).
21
Постановка опыта. Сухой мешочек предварительно — за I—2 ч
до урока — выдерживают в воде до набухания, как в предыдущем
опыте.
При демонстрации опыта на уроке тот или иной мешочек опу¬
скают (как в предыдущем опыте) в воду с иодом. Через несколько
минут наблюдается окрашивание содержимого целлофанового ме¬
шочка (крахмала в нем) от иода. Вместе с тем не происходит
окрашивания воды, окружающей мешочек, что свидетельствует
о том, что крахмал не может выйти из него и, следовательно, обо¬
лочка модели клетки полупроницаема.
1.3.3. Поступление воды и растворенных в ней веществ в клетку
Цель опыта — показать на модели одновременное протекание
двух важнейших процессов жизнедеятельности клетки: поступле¬
ния веществ и создания напряжения (тургора).
Оборудование. Такое же, как для опыта «Поступление воды в клетку»,
и дополнительно — водный раствор иода, как для предыдущего опыта, с той
лишь разницей, что мешочек-прибор заполняется смесью, составленной из
1—2 частей сахарного раствора указанной ранее крепости и одной части
2%-ного раствора крахмального клейстера, а сухие мешочки готовят из смеси
сахарного песка и крахмала в отношении примерно 10: 1.
Постановка опыта. Мешочки подготавливают к уроку как в
опыте «Поступление воды в клетку», а при демонстрации на уро¬
ке их опускают в воду, содержащую иод. Окрашивание содержи¬
мого мешочков от иода происходит очень быстро, а спустя
5—10 мин наблюдается подъем жидкости в трубке.
Вопросы на осмысление методики первых трех опытов с целло¬
фановым мешочком. Почему модель клетки делают из целлофана?
(Эта пленка полупроницаема подобно оболочке растительной клет¬
ки: через нее одни вещества проходят легко, а другие с трудом
(сахар) или вовсе не проходят (крахмал).) Почему мешочек на¬
полняют крепким раствором сахара? (Известно, что крепкие рас¬
творы сахара и других веществ, например солей; при соприкос¬
новении с водой притягивают ее, как бы стремятся разбавиться,
смешаться с водой; в то же время раствор сахара проходит через
пленки с мельчайшими отверстиями хуже, медленнее, чем вода.
Все это обеспечивает увеличение объема жидкости в модели клет¬
ки, как и в настоящей.) Для чего к мешочкам прикрепляют длин¬
ную трубку? (Чтобы узнать, создается ли в клетке давление при
поступлении в нее воды и насколько оно велико.) С какой целью
модель клетки наполняют крахмальным клейстером? (Чтобы вы¬
яснить, сможет ли пройти иод, растворенный в воде, в модель
клетки. Известно, что крахмальный клейстер не проходит через
пленку с очень маленькими отверстиями.) Для чего целлофановый
мешочек наполняют одновременно и раствором сахара, и крах¬
мальным клейстером? (Чтобы показать наглядно и разбухание
клеток от поступления в нее воды, и прохождение в клетку ве¬
щества, растворенного в воде,— иода. Одного крахмального клей¬
стера недостаточно, так как он не обладает свойством сахара,
22
растворенного в воде.) Что доказывает опыт с целлофановым
мешочком, заполненным раствором сахара? (Что вода может про¬
никать в клетки и создавать давление в них, обеспечивая упругость
и насыщение клеток водой.) Что доказывает опыт с целлофановым
мешочком, заполненным крахмальным клейстером? (Что вещест¬
ва, растворенные в воде, могут проникать в клетку и сохраняться
в ней, не выходить обратно.)
1.3.4. Зависимость поступления в клетку воды и растворенных в
ней веществ от содержимого клетки и свойств ее оболочки
Цель опыта’—выяснить роль содержимого клетки и свойства
ее оболочки в обеспечении поступления воды и растворенных в
ней веществ. Показать на модели зависимость функционирования
клетки от ее строения.
Оборудование. Четыре одинаковых по размеру мешочка-прибора с пробкой
(осмометры), укрепленные в штативах или на банках (с помощью проволоки),
изготовленные из разных материалов: два из целлофана, один из полиэтилено¬
вой пленки и один из фильтровальной (промокательной) бумаги, или четыре
примерно равных сухих мешочка с трубочкой, изготовленные из таких же ма¬
териалов, что и осмометры, из них один (целлофановый) — пустой, без содер¬
жимого, другие три наполненные сахарным песком; банки с водой; крепкий
раствор сахара (как для других опытов); маленькая воронка; пипетка—для
опыта с мешочками-приборами; нитки; резиновые кольца к банкам—для опы¬
та с сухими мешочками.
Постановка опыта. В опыте с осмометрами один мешочек из
целлофана наполняют водой, все другие — раствором сахара.
Вставляют в осмометры пробки с трубками и опускают все их в
банки с водой, как в опыте «Поступление воды в клетку». Резуль¬
тат получается через 10—15 мин: жидкость поднимается только
в одном мешочке — из целлофана и с раствором сахара. Другие
мешочки остаются без изменений (лишь бухмажный может разва¬
литься). При постановке опыта с сухими мешочками их предва¬
рительно 1—2 ч выдерживают в воде для набухания (как в пре¬
дыдущих опытах), а затем на уроке ставят снова в воду. Набухает,
а затем начинает работать только один из них — из целлофана
и с раствором сахара.
Опыт можно усложнить, добавив в содержимое мешочков крах¬
мал (сухой — в сухие мешочки, в виде клейстера — в раствор са¬
хара) и опуская мешочки в воду с добавлением раствора иода.
Или провести дополнительный опыт: налить в три пробирки по
2—3 мл 1—2%-ного раствора крахмального клейстера, закрыть
пробирки разными по проницаемости пленками (целлофановой,
полиэтиленовой, бумажной), плотно привязав их к пробиркам, и
опустить каждую пробирку пленкой вниз в отдельную банку с
водным раствором иода на дне; уровень воды должен быть ниже
места обвязки пленки.
Вопросы на осмысление методики опыта. С какой целью опыт
делают с мешочками, изготовленными из разных материалов —
полупроницаемых, легко- и труднопроницаемых? (Чтобы выяснить,
23
имеет ли значение свойство проницаемости оболочки для работы
модели клетки.) Для чего один из целлофановых мешочков на¬
полняют раствором сахара, другой — чистой водой (или оставляют
пустым)? (Чтобы выяснить, зависит ли поступление воды в мо¬
дель клетки от содержимого ее.) Что доказывает данный опыт?
(Что поступление воды в модель клетки под давлением происхо¬
дит благодаря полупроницаемости ее оболочки и наличию сахара.)
Так же могут быть использованы некоторые вопросы, рекомендо¬
ванные к предыдущим опытам.
Два следующих опыта целесообразно поставить при прохожде¬
нии темы «Корень» — для развития понятия о жизнедеятельности
клетки в связи с изучением функции корневых волосков, а послед¬
ний опыт — в теме «Побег» (подтема «Лист» —для иллюстрации
на модели газообмена в клетках.
1.3.5. Поступление воды из почвы в корневой волосок (на модели)
Цель опыта — показать на модели возможность клеток всасы¬
вать воду из почвы.
Оборудование. Целлофановый мешочек — модель клетки (с пробкой, осмо¬
метр), заполненный крепким раствором сахара и укрепленный в лапке штатива,
или сухой мешочек с трубкой; вазон с влажной почвой или песком.
Постановка опыта. Мешочек, наполненный раствором сахара,
смачивают водой и помещают в небольшое углубление на поверх¬
ности влажной почвы или песка (рис. 6,/). Убедительный ре¬
зультат получается через 15—20 мин. Сухой мешочек, также по¬
мещенный в почву, дает результат примерно через час. Чтобы
Рис. 6. Постановка опытов с моделью клетки: 1 — в почве; 2 — в воздухе.
ускорить получение результатов опыта, надо предварительно вы¬
держать мешочек в воде до набухания так, как это рекомендовано
по другим опытам с сухим мешочком.
1.3.6. Поступление растворенных в воде веществ в клетку из почвы
Цель опыта — показать на модели корневого волоска поглоще¬
ние растворенных веществ из почвы.
Оборудование. Сухой целлофановый мешочек без трубки («искусственная
клетка»), заполненный смесью сахарного песка с крахмалом (10:1); вазон с
тщательно промытым песком, увлажненным водным раствором иода цвета
крепкого чая, или: материалы для изготовления сухого мешочка с сахаром; по¬
рошок-реактив на азот из набора Магницкого; вазон с почвой; аммиачная или
другая селитра.
Постановка опыта. При постановке опыта, демонстрирующего
поступление в клетку иода, сухой мешочек зарывают в песок,
увлажненный раствором иода, так же как в предыдущем опыте.
Если дать предварительно набухнуть мешочку в чистой воде, то
поступление иода можно наблюдать через несколько минут после
погружения в песок.
Для другого варианта опыта делают мешочек-клетку с содер¬
жимым, состоящим из смеси сахарного песка (объемом с гороши¬
ну) с реактивом на азот (объемом с пшеничное зерно). Мешочек-
клетку смачивают водой и зарывают в почву, последнюю жела¬
тельно предварительно полить слабым раствором нитратов
(щепотка селитры на стакан воды). Через несколько минут наблю¬
дается характерное окрашивание содержимого «клетки» в розово¬
малиновый цвет, а позже происходит и набухание ее. Как можно
ускорить опыт, сказано раньше.
1.3.7. Поступление веществ из воздуха в клетку
Цель опыта — показать на модели поглощение клеткой веществ
из воздуха.
Оборудование. Сухой целлофановый мешочек как для предыдущего опыта,
банка стеклянная с плотной крышкой, водный раствор иода цвета чайной за¬
варки, нитки, резиновое кольцо к банке.
Постановка опыта. Сухой мешочек предварительно (за 1—2 ч)
замачивают в воде до набухания.
Демонстрация опыта. На уроке в банку наливают немного во¬
ды с иодом и подвешивают над водой мешочек, банку закрывают
(рис. 6,2), Через несколько минут содержимое мешочка окра¬
шивается в синий цвет.
1.4. ОПЫТЫ ПО ТЕМЕ «КОРЕНЬ»
По теме «Корень» программой предусмотрена постановка опы¬
тов по трем вопросам: рост корня, поступление воды в корень,
дыхание корней. Нет в программе опытов, показывающих важ¬
нейшую функцию корня — обеспечение минерального питания рас¬
25
тения: опытов с водными культурами, доказывающих необходи¬
мость минеральных веществ для растения, и опытов, демонстри¬
рующих поглощение корнем растворенных в воде веществ. Однако
эти опыты исключительно важны в познавательном и политехни¬
ческом плане. Знакомство с ними способствует формированию
у учащихся убеждения в материальности биологических явлений
и понятия об эксперименте как методе науки. Это хорошо показа¬
но К- А. Тимирязевым в его книге «Жизнь растения».
Рекомендуемая в методической литературе методика опытов
с водными культурами, рассчитанная на длительное выращивание
растений (до плодоношения), оказалась сложной и ненадежной
для условий массовой школы. Учитывая большое учебно-воспита¬
тельное значение опытов с водными культурами, в пособии дано
описание упрощенной их методики, рассчитанной на получение
убедительных учебных результатов в условиях, приемлемых для
каждой школы.
По усовершенствованной программе учащиеся начинают изу¬
чать дыхание растений посредством опытов в теме «Корень».
В связи с этим опыты по дыханию корней становятся эксперимен¬
тальной основой для изучения дыхания растений в последующих
темах — «Побег», «Семя». Поэтому они должны показать учащим¬
ся наглядно и убедительно поглощение кислорода и выделение
углекислого газа как две стороны процесса дыхания. Этой цели
отвечают два опыта, представленные в данном пособии: с лучин¬
кой, демонстрирующий поглощение кислорода, и с известковой во¬
дой, доказывающий выделение углекислого газа. Известный опыт
(он описан во многих изданиях школьного учебника), в котором
одни растения, выращиваемые на воде, продуваются воздухом, а
другие нет, в действительности показывает не дыхание корней как
обмен газов, а лишь необходимость доступа воздуха к корням для
жизни растения. Его целесообразно рассматривать только после
знакомства учащихся с экспериментальным доказательством по¬
глощения кислорода и выделения углекислого газа при дыхании
корней, т. е. с опытами с лучинкой и с известковой водой.
Опыты по изучению роста корня
1.4.1. Рост корня в длину
Цель опыта — выяснить, как, какой частью корень растет в
длину.
Объекты и оборудование. Проросшие семена гороха или фасоли, бобов с
корнем около 2 см, влажная камера, приготовленная из чашки Петри, блюдца
или банки (см. 1.2), тушь черная, лучше предварительно налитая в блюдце и
загустевшая в результате частичного высыхания, миллиметровая линейка, не¬
большие палочки (спички), лезвие бритвы, фильтровальная (промокательная)
бумага, пластилин, канцелярские булавки—для влажной камеры, приготов¬
ленной из банки.
Постановка опыта. Для опыта отбирают 3—4 семени с более
или менее прямым корнем, без признаков повреждения и начала
26
образования боковых корней. Семена кладут во влажную камеру,
из которой прежде сливают всю свободную воду. Поверхность кор¬
ня должна быть не влажной. Если корни оказались мокрыми,
их можно осторожно обсушить фильтровальной бумагой, но лучше
сделать иначе — предварительно выдержать 1—2 ч эти семена
во влажной камере, в которой нет свободной воды.
Остро и тонко заточенной спичкой по всей длине корня нано¬
сят (по одной стороне) метки тушью в виде небольших, но хо¬
рошо заметных точек или коротких черточек на расстоянии одна
от другой в 1,5—2 мм. Семя при этом надо держать за семядоли
(трогать руками корень не следует), прикосновение к корню кон¬
цом спички должно быть очень легким, особенно у кончика, а пре¬
бывание корней на воздухе — вне влажной камеры — как можно
меньшим. Начинать разметку лучше с основания корня.
Семя с размеченным корнем помещают во влажную камеру
так, чтобы кончик корня непременно касался влажной бумаги, а
сторона с метками не касалась ее. Лучше семя положить у стен¬
ки камеры, желательно фиксировать его кусочком пластилина.
Если используется влажная камера, приготовленная из банки, се¬
мя прикрепляется булавкой к картонной стойке корнем вниз и
так, чтобы он касался влажного картона на высоте 5—6 см над
водой. Булавкой прокалываются обе семядоли (по центру их) и
картон (см. рис. 3).
Убедительный результат опыта получается через 1—2 дня
(в зависимости от температуры в помещении): метки заметно рас¬
ходятся только у кончика корня. В дальнейшем корни значительно
вырастают в длину, при этом метки становятся плохо заметными.
При демонстрации опыта крышку влажной камеры снимают.
Для большей наглядности поблекшие метки можно обновить
тушью.
Вопросы на осмысление методики опыта. Почему надо нано¬
сить метки тушью по всему корню, а не по части его? Почему рас¬
стояния между метками должны быть одинаковыми и небольши¬
ми? В Какой части корня метки стали бледнее и почему? Что
доказывает опыт с метками?
Можно делать метки фломастером темного цвета (кроме крас¬
ного), а также пастой для шариковых ручек или масляной крас¬
кой. Последние не смываются водой и сохраняются лучше, чем
метки тушью, однако надо предварительно проверить пригодность
этих веществ, так как некоторые виды их оказывают неблагопри¬
ятное воздействие на корень. Наносится краска или паста в виде
мелких капелек-точек обычной швейной иглой — легким прикос¬
новением поверхности кончика иглы.
1.4.2. Влияние на рост корня удаления кончика его
Цель опыта — выяснить, как влияет на рост корня удаление
участка роста его в длину.
Объекты и оборудование. Проросшие семена гороха или фасоли, бобов с
корнем в-2—3 см, 2—3 влажные камеры, приготовленные из чашек Петри, блю-
ч
дец или банок (см, 1.2), миллиметровая линейка, лезвие бритвы, канцелярские
булавки — для опыта в банках.
Постановка опыта. Для опыта отбирают 2—3 пары семян с оди¬
наковыми (в паре) по размеру и форме корнями, без признаков
каких-либо повреждений. Каждую пару семян помещают в от¬
дельную влажную камеру. Брать семена следует только за семя¬
доли, нельзя долго держать их вне камеры. У корня одного
семени в каждой паре отрезают кончик примерно в 0,5 см.
Длину корня у опытного (с обрезкой) и контрольного (целого)
семени измеряют и записывают. Продолжительность опыта
4—5 дней. За это время фильтровальную бумагу влажной камеры,
приготовленной из чашки Петри или блюдца, приходится смачи¬
вать по мере подсыхания — через день-два.
В конце опыта измеряют длину главного корня у опытного
и контрольного проростков, отмечают количество и сравнительный
размер боковых корней (где их больше и где они крупнее). В пер¬
вые дни можно видеть, что главный корень растет только у конт¬
рольного семени, а боковые корни появляются раньше у опытно¬
го— с обрезанным кончиком корня. Позже боковые корни
образуются у обоих проростков, но их больше и они крупнее
у опытного, у которого был удален участок роста главного корня.
Удаление кончика корня способствует образованию и росту боко¬
вых корней.
При демонстрации опыта. Проростки извлекают из влажной
камеры, желательно разместить их рядом на темном фоне.
Вопросы на осмысление методики опыта. Каких участков ли¬
шился корень при удалении его кончика? Зачем у опытного семени
удаляется кончик корня? Зачем нужно измерить длину главного
корня в начале и конце опыта? Для чего необходимо контрольное
растение — семя с целым корнем? Что доказывает опыт с прищип¬
кой главного корня?
1.4.3. Рост корня при различной температуре
Цель опыта — установить, влияет ли температура на скорость
роста корня.
Объекты и оборудование. Проросшие семена гороха или фасоли с корнем
в 0,5—2 см, 2—3 влажные камеры той или иной конструкции (см. 1.2) или
6—9 химических пробирок с пробками из ваты; промокательная бумага; нож¬
ницы, пинцет (или палочка); банки или штативы для пробирок; линейка; тер¬
мометр; булавки канцелярские — для постановки опыта во влажных камерах,
приготовленных из банок.
Постановка опыта. Для опыта отбирают 6—12 семян без ка¬
ких-либо признаков заболевания или повреждения корня, жела¬
тельно более крупных, и делят их на 2—3 равные группы (по чис¬
лу используемых влажных камер) так, чтобы в каждой оказались
аналогичные семена (если они разные по размеру). Каждую груп¬
пу '(3—4 семени) помещают в отдельную влажную камеру, пред¬
варительно замерив и записав длину корня — наименьшего и наи-
28
большего в группе (от ... до ...). Семена надо держать только за
семядоли, линейкой к корням не прикасаться.
Если используются влажные камеры, приготовленные из ба¬
нок, то семена прикрепляют булавкой к верхней части картонной
перегородки камеры так, чтобы корешок касался влажного кар¬
тона и был направлен вниз. Камеры должны быть закрыты крыш¬
кой и иметь на дне слой воды в 1—2 см (рис. 3).
Если опыт ставится в пробирках, то в каждую из них (сухую)
надо ввести полоску промокательной бумаги шириной 2—3 см
(для стандартных пробирок диаметром до 1,5 см) и длиной по
высоте пробирки. Она должна выстилать пробирку изнутри на
половину — две трети поверхности. В каждую пробирку наливают
воды около 2 см по высоте, смочив бумагу. Верхний конец поло¬
ски бумаги длиной в 2—3 см сдвигают (пинцетом или палочкой)
вниз по стенке так, чтобы получилась площадка из скомканной
бумаги с отверстием у стенки. На эту площадку кладут семя, опу¬
стив корень в отверстие. Лучше, если он будет касаться влажной
бумаги. Пробирки закрывают рыхлыми пробками из ваты (пробка
не должна касаться семени и бумаги) и ставят в штативы или
банки.
Влажные камеры (или группы из 2—3 пробирок) помещают
в места с разной температурой, при которой рост корня происходит
заметно различно. Для гороха это б—8, 10—12, 16—18 °С; для фа¬
соли соответственно 10—12, 16—18, 24—26 °С. Температура 6—8
и 10—12 СС может быть в осеннее время на улице или между
рамами окна; в погребе, на окне (10—12°С), в холодильнике
(6—8°С). Температура 16—18°С — комнатная; повышенная тем¬
пература (24—26 °С) может быть в тепличке, у печи, батареи
отопления, под электрической лампой.
Продолжительность опыта 2—3 дня. Прирост главного корня
за сутки — в прямой зависимости от температуры — от 0,5 до 2 см
у гороха и до 3 см у фасоли. Начало образования боковых кор¬
ней (на 3—4-й день) снижает наглядность опыта. В конце опыта
надо измерить и записать длину корня у всех семян, группы, за
исключением тех, у которых рост корня резко отрицательно отли¬
чается от других в данной температурной группе (из-за прежде¬
временного образования боковых корней, повреждения корня).
Демонстрация опыта. Сравнивают по каждой группе семян,
находившейся при определенной температуре, исходный размер
корней (от и до) и длину их в конце опыта (от и до), делают
вывод о влиянии температуры на скорость роста корня, выясняют
значение этого явления для жизни растения.
Если опыт проводят учащиеся, то удобнее ставить его в про¬
бирках. Это позволит легко вести наблюдения за ростом корня
по дням: суточный прирост отмечают фломастером (или тушью)
на стекле снаружи.
Опыт по выяснению влияния температуры на рост корневой
системы в целом может быть поставлен на растениях фасоли, вы¬
ращиваемых в пробирках с водой (см. 1.2) в течение 7—14 дней.
29
1.4.4. Рост корней при различном доступе воздуха к ним
Цель опыта — выяснить, влияет ли на рост корней доступ воз¬
духа к ним.
Объекты и оборудование. Проросшие семена гороха (4—5 штук) с корнем
в 1—2 см или наклюнувшиеся семена редиса (15—20 штук); стеклянная банка
на 0,25—0,3 л (из-под майонеза, соков и т. п.); картон; ножницы; мелкий пе¬
сок; вата; бумага оберточная (газетная).
Постановка опыта. В начале опыта изготавливают из картона
вертикальную перегородку для банки, чтобы отделить в ней
небольшую воздушную камеру. В перегородке прокалывают мно¬
гочисленные отверстия и устанавливают ее в банке так, чтобы
вертикальные края плотно прилегали к стенкам, а расстояние
между стенкой и картоном было примерно 2 см. Большее прост¬
ранство банки заполняют влажным песком, уплотняя его. В песок
высевают семена гороха или редиса. Глубина заделки семян не
должна превышать 2 см. Меньшее пространство (воздушную ка¬
меру) закрывают сверху кусочком ваты, а всю банку обертывают
бумагой, тщательно закрывая от света. Песок регулярно полива¬
ют, особенно после появления всходов, не допуская его пересыха¬
ния (при поливке вода должна смочить весь песок и выступить
на дне воздушной камеры).
Через две недели можно наблюдать результат опыта: все кор¬
ни или основная масса их располагаются в слое песка, прилегаю¬
щем к картонной стенке воздушной камеры; в песке, прилегаю¬
щем к стеклу, встречаются лишь единичные корни.
При демонстрации опыта делается вывод о влиянии доступа
воздуха к корням на рост их и выясняется практическое исполь¬
зование этого вывода.
Опыты по изучению поглощения корнем воды
и растворенных в ней веществ
1.4.5. Поглощение корнем растворенного в воде окрашенного ве¬
щества (опыт с краской в двух вариантах)
Цель опыта — показать, что корни поглощают растворенные
в воде вещества и они проходят в сосуды корня.
Объекты и оборудование. Для первого варианта опыта: 2—7-дневные про¬
ростки гороха или фасоли с корнем не менее 2 см, выращенные в пробирках
с водой или во влажных камерах (см. 1.2); влажная камера, приготовленная из
чашки Петри (блюдца, тарелки), или несколько пробирок с пробками; два не¬
больших стаканчика — для раствора краски и для чистой воды. Для второго
варианта опыта: 7—10-дневные проростки гороха или фасоли, растущие в про¬
бирках с водой (см. 1.2); фильтровальная (промокательная) бумага; штатив
или банка для пробирок. Для первого и второго вариантов опыта: лезвие брит¬
вы; ручная лупа 2—3-кратного увеличения; водный 0,2%-ный раствор метиле¬
новой сини (синьки) 50—100 мл или синие (или, что хуже, красные) чернила. Их
надо предварительно проверить в опыте, так как пригодны не все сорта (марки)
чернил, а лишь те, в которых нет или мало взвеси. Можно профильтровать
имеющиеся чернила или раствор хозяйственной синьки и практически опре¬
делить их пригодность.
30
Постановка опыта. По первому варианту корни проростков по¬
гружают примерно на одну минуту в 0,2%-ный раствор метилено¬
вой сини (или чернил, разбавленных водой в отношении: синих
1:5, красных 1:1), затем споласкивают корни в чистой воде
(для красных чернил лучше этого не делать). Корни должны
быть густо окрашенными, если же окраска окажется бледной,
следует повторить всю процедуру.
Проростки с окрашенными корнями помещают во влажную ка¬
меру или по одному проростку в пробирки. Последние предвари-
тельно споласкивают водой, а позже — с проростком — закрывают
пробками и располагают горизонтально. Опыт дает лучшие резуль¬
таты, если окрашенные части корня не касаются стенок пробирки
или бумаги влажной камеры, за исключением кончика корня. Про¬
должительность опыта 1—2 дня.
По второму варианту опыт ставится на проростках, растущих
в пробирках с водой. Воду в пробирках заменяют, не вынимая
растения, раствором метиленовой сини, полученным от разведения
0,2%-ного раствора водой в отношении 1 : 100 (или разбавленными
чернилами: синими 1—2 капли на пробирку воды, красными
1:10). Ежедневно воду доливают в пробирки, сохраняя в ней
первоначальный уровень раствора. Продолжительность опыта
2—3 дня.
Демонстрация опыта. На уроке растения извлекают из влажной
камеры (пробирок) или из пробирок с подкрашенным раствором
(второй вариант опыта). В последнем случае корни споласкивают
в чистой воде и слегка обсушивают фильтровальной бумагой.
Затем делают поперечные срезы корня и рассматривают их на
белой бумаге или в капле воды на предметном стекле. Срезы
делают не очень тонкие — примерно !/з—Уг мм. Срезы главного
корня хорошо просматриваются невооруженным глазом, а все —
лучше при 2—3-кратном увеличении. Надо делать срезы с различ¬
ных участков корня, чтобы найти вполне убедительную картину —
явное окрашивание центральной части корня и отдельных сосудов.
При использовании красных чернил картина получается хуже:
краски больше в коровой части корня, а не в центральной.
Вопросы на осмысление методики опыта. С какой целью в
опыте используется окрашенное вещество? Почему для опыта надо
брать целые, неповрежденные корни? Зачем надо сделать и рас¬
смотреть поперечные срезы корня? Что доказывает опыт с под¬
крашенной водой?
1.4.6. Поглощение корнем минеральных веществ
Цель опыта — показать, что корни поглощают минеральные
вещества.
Объекты и оборудование. Два 1—2-недельных растения фасоли или гороха,
выращиваемых в пробирках с водой (см. 1.2), 0,1%-ный раствор медного купо¬
роса CuS04-5H20, приготовленный на дистиллированной воде, 5%-ный раствор
желтой кровяной соли (под таким названием это вещество продается как хими¬
кат для фотографических работ) К4 [Fe(GN)eJ -ЗНгО; два стаканчика или банки
из прозрачного стекла — для раствора реактива и для чистой воды.
31
Постановка опыта. За 3^-20 ч до демонстрации опыта на уро¬
ке воду в одной пробирке заменяют, не вынимая растения, рас-
твором CuS04-5H20; второе растение оставляют в воде в качестве
контрольного.
Демонстрация опыта. Целесообразно сначала показать учащим¬
ся, что будет, если смешать оба вещества, используемые в данном
опыте: появится осадок красноватого цвета. Следует подчеркнуть,
что таким образом с помощью одного вещества можно обнару¬
жить другое (сравнить с действием иода на крахмал, углекислого
газа — на известковую воду, если учащиеся знакомы с этим).
Учащимся объясняют, как был поставлен опыт, а затем обнаружи¬
вают поглощенное вещество в корне. Для этого опытное растение
извлекают из пробирки, споласкивают корни в чистой воде и по¬
мещают в раствор желтой кровяной соли на 2—3 мин. В резуль¬
тате взаимодействия реактива с солью, накопившейся в корне за
время опыта, происходит яркое красновато-розовое окрашивание
корней. То же проделывают с контрольным растением. При рас¬
сматривании результата опыта корни обоих растений надо поме¬
стить в чистую воду.
Вопросы на осмысление методики опыта. С какой целью корни
растения помещают в раствор медного купороса — бесцветного ми¬
нерального вещества? Для чего в опыте используется раствор
желтой кровяной соли? Почему корни, находившиеся в растворе
медного купороса, надо сполоснуть в чистой воде, прежде чем
опускать их в раствор желтой кровяной соли? Что доказывает
опыт с раствором медного купороса?
Помимо описанных опытов, интересной для учащихся может
быть демонстрация способности корней «собирать» растворенные
в воде вещества из очень слабых растворов: метиленовой сини —
от разведения 0,2%-ного раствора в 1:1000, чернил —- «следы».
Опыт ставится на 5—10-дневных растениях фасоли и гороха, рас¬
тущих в пробирках с водой. Воду для 1—2 растений заменяют
раствором краски, таким же раствором наполняют пустую (без
растения) контрольную пробирку. Уже на следующий день будет
хорошо заметно окрашивание корней, более сильное, чем раство¬
ра, а через 2—3 дня раствор в пробирке с растением станет
совершенно чистым от краски, что заметно при рассматривании
на белом фоне обеих пробирок, помещенных рядом. Особенно
убедительно это выглядит, если смотреть на пробирки сверху.
1.4.7. Поглощение корнем воды и передвижение ее в стебель
(опыт, демонстрирующий корневое давление)
Цель опыта— показать, что корни не только поглощают воду,
но и обеспечивают передвижение ее в стебель (корневое дав¬
ление) .
Объекты и оборудование. Несколько 1—2-недельных растений фасоли, рас¬
тущих в почве, без признаков заболевания (пятнистости у основания стебля),
или комнатные растения с неветвящимся основанием стебля толщиной 4—7 мм —■
плектрантус, колеус, пеларгония, бальзамин, фуксия и др.; лезвие безопасной
32
бритвы, пластилин или резиновые баллончики от глазных пипеток, ножницы,
стеклянные трубочки с оплавленными краями — от глазных пипеток или в виде
отрезков в 5—6 см трубки с внутренним диаметром 4—5 мм (для опытов на
фасоли), тонкие с просветом 1—3 мм, длиной 20—30 см, короткие, примерно
2 см, с отверстием несколько большим, чем толщина основания стебля (для
опытов с комнатными растениями). При выращивании фасоли для данного
опыта нельзя допускать пересыхания почвы, но вредно и избыточное увлаж¬
нение ее.
Постановка опыта. Первый вариант — с креплением трубки
пластилином. В начале опыта тщательно разминают пластилин
и скатывают из него «колбаску» толщиной б—8 мм, длиной
4—5 см (тоньше и короче ее делают для фасоли, крупнее — для
комнатных растений). Стебель растения на высоте 2—3 см от
почвы охватывают пластилином в виде замкнутого кольца, слегка
прижимая пластилин к стеблю. Затем часть пластилина осторожно
смазывают с кольца на стебель вверх и вниз так, чтобы обеспе-
чить прочное и абсолютно герметичное присоединение пластилина
к стеблю — сделать конусовидную муфту для крепления трубки
(рис. 7,2). Это удобно делать легкими, скользящими движениями
пальца, при этом другой рукой стебель надо придерживать с про-
тивоположной стороны. Верхний край муфты должен гладко и
незаметно (без щели и т. п.) переходить на стебель по всей окруж¬
ности его. Желательно, чтобы верхняя конусовидная часть муфты
была не более 1 см. Острой бритвой растение срезают на пенек
над самым краем муфты (но не по пластилину, чтобы не замазать
Рис. 7. Постановка опыта с корневым давлением: в центре — общий вид опыта
на растениях фасоли; 1, 2 — последовательные этапы прикрепления трубочки
к растению: 1 — посредством резинового наконечника, 2 — с помощью пласти¬
лина.
3 Заказ N& 1240
33
им срез стебля), надевают на пенек стеклянную трубку. Можно
слегка вонзить трубку в пластилин, придерживая муфту снизу.
Часть пластилина с муфты осторожно смазывают на трубку, гер¬
метично закрывая место их соединения (рис. 7,2). Короткие труб¬
ки сами хорошо держатся на растении, длинные надо укрепить
в строго вертикальном положении, подвязав к палочке или про¬
волоке, воткнутой в почву вазона.
При всех операциях пластилин, поверхность стебля, руки, труб¬
ки должны быть сухими (от воды), иначе не получится герме¬
тичное соединение, а следовательно и опыт.
Для комнатных растений, имеющих относительно толстый сте¬
бель, к пластилиновой муфте сначала крепится короткая переход¬
ная трубка подходящего диаметра, а уже в нее вставляется тонкая
длинная трубка. В этом случае желательно ввести в короткую
трубку воду (пипеткой, чтобы не замочить стенок трубки) — по¬
крыть ею срез пенька. Тонкая трубка укрепляется герметично
в короткой с помощью пластилина: им заполняется щель между
трубками и промазывается по сухому место соединения.
Второй вариант постановки опыта — с креплением трубки по¬
средством резинового баллончика от глазных пипеток. От баллон¬
чика отрезают закрытый конец длиной 1,5—2,0 см — для опытов
с фасолью или 2—3 см—для опытов с комнатными растениями.
В центре закрытого конца баллончика вырезают круглое отвер¬
стие диаметром 1—2 мм. Для этого надо сложить продольно
дважды конец — дно баллончика и срезать ножницами небольшую,
самую крайнюю часть его. Получится трубочка с разными отвер¬
стиями на концах, с помощью которой к растению герметично
присоединяется стеклянная трубка.
Чтобы надеть резиновую трубочку на пенек стебля фасоли, не
повредив его, надо вставить в большее отверстие ее смоченный
водой конец стеклянной трубки (от той же глазной пипетки или
в виде отрезка диаметром около 0,5 см) и вдвигать стеклянную
трубку, вращая, в резиновую до тех пор, пока малое отверстие
у последней не растянется настолько, что можно будет надеть
трубку на пенек растения (рис. 7,1). Делать это надо быстро,
иначе трубки могут «присохнуть» друг к другу. Если это произо¬
шло (и резиновая трубка не скользит по стеклянной), надо сде¬
лать все заново, предварительно вновь смочив конец стеклянной
трубки (для этого достаточно опустить его в воду).
Растение срезают на пенек высотой в 2—3 см, быстро встав¬
ляют стеклянную трубку в резиновую, как описано выше, надева¬
ют на пенек и закрепляют на нем. Для этого удерживают одной
рукой резиновую трубку, другой — вывинчивают из нее вверх стек¬
лянную до тех пор, пока резиновая трубка не охватит плотно
стебель (см. рис. 7,1). Если при этом стеклянная трубка выйдет
целиком из резиновой, ее легко вставить вновь, не снимая резино¬
вую трубку с растения. Небольшие отрезки и трубочки от глазных
пипеток легко удерживаются на фасоли без дополнительного
укрепления.
34
На комнатные растения с относительно жестким стеблем тол¬
щиной более 4 мм резиновая трубочка крепится иначе: ее пред¬
варительно смачивают изнутри водой и осторожно натягивают на
пенек широким отверстием. Затем в узкое отверстие вставляют
тонкую стеклянную трубку, конец которой предварительно сма¬
чивают водой. Длинную трубку подвязывают к палочке или про¬
волоке, воткнутой в почву вазона.
После постановки трубки на растение тем или иным способом
обильно поливают почву теплой водой (комнатной температуры
или слегка подогретой) и помещают вазоны в более теплое место
комнаты. Если в трубке имеется вода, надо отметить уровень ее
(фломастером, кусочком пластилина). Верхнее отверстие трубки
лучше прикрыть кусочком пластилина или ватой — для уменьше¬
ния испарения. В течение всего опыта необходимо поддерживать
нормальную влажность почвы. Подъем жидкости в трубке при бла¬
гоприятных условиях (температуры, влажности почвы, состояния
растения) будет заметен через несколько часов, а через 1—2 дня
он дает убедительный результат опыта. Чем тоньше трубка, тем
больше высота подъема при всех равных условиях. Жидкость
поднимается и удерживается в трубке до 7 дней и более — у круп¬
ных комнатных растений.
При демонстрации опыта выясняют, с какой целью и как был
поставлен опыт, что получилось и о чем это говорит.
Вопросы на осмысление методики опыта. С какой целью на
срезанный стебель растения укрепляют стеклянную трубку? Поче¬
му надо очень тщательно соединить трубку со стеблем? Зачем
растение в опыте поливают теплой водой и ставят в теплое место?
Что доказывает опыт с трубкой, укрепленной на пеньке срезан¬
ного растения?
Данный опыт обычно ставят без контроля. Если же в качестве
контрольного поставить опыт на растении с мертвыми корнями,
то можно будет показать учащимся, что корневое давление —
свойство живых корней, живых тканей. Убить корни, не вызывая
гниения их, можно крепким раствором поваренной соли или
5—10%-ным раствором селитры (им обильно поливают почву).
Последний вариант хорош тем, что показывает учащимся недо¬
пустимость применения больших количеств минерального удоб¬
рения.
1.4.8. Поглощение воды корнем и передвижение ее в стебель
при различных внешних условиях
Цель опыта — показать, что корневое давление у растений за¬
висит от внешних условий — от температуры и влажности почвы.
Объекты и оборудование. 10—14-дневные растения фасоли или бобов, вы¬
ращенные в трех одинаковых вазонах с почвой (по 4—5 растений на вазон);
накануне постановки опыта почву в вазонах не надо поливать. Оборудование —
то же, что и для предыдущего опыта (то из него, что необходимо для работы
с фасолью).
3*
35
Постановка опыта. В каждом вазоне отбирают по 2—3 лучших
растения и закрепляют на них тем или иным способом, описан¬
ным для предыдущего опыта, небольшие стеклянные трубочки
(лучше — от глазных пипеток), остальные растения срезают, но
из почвы не вынимают.
Два вазона ставят в теплое место (18—25°С), почву в одном
из них обильно поливают теплой водой, а в другом не поливают.
Третий вазон помещают в холодное место (от 0 до 8°С), почву
в нем поливают холодной водой. Продолжительность опыта
2—3 дня.
При демонстрации опыта выясняют практическое значение за¬
висимости от температуры и влажности почвы поглощения воды
корнем и передвижения ее в надземные части.
1.4.9. Поступление минеральных веществ в растение
Цель опыта — показать поглощение минеральных веществ кор¬
нями, в частности азотных, и передвижение их в стебель.
Объекты и оборудование. 2—4 вазона (банки) на 0,2—0,3 л с песком или
водой, в которых выращены 7—10-дневные растения фасоли — по 3—4 штуки в
банке; селитра — NaNO^ или NH4N03; весы; пипетка; лезвие бритвы; стеклянные
и резиновые трубочки — как для предыдущих опытов; реактив на азот из на¬
бора Магницкого или раствор дифениламина в серной кислоте.
Постановка опыта. В 1—2 вазона вносят по 0,1—0,2 г селитры,
растворенной в небольшом количестве воды. 1—2 вазона оставля¬
ют в качестве контрольных — без внесения селитры. Через
2—3 дня растения во всех банках поочередно срезают на пенек
и укрепляют на них короткие стеклянные трубочки — с помощью
резиновых трубочек, как описано в предыдущих опытах. Желатель¬
но иметь таких растений больше, так как корневое давление
у растений, выращиваемых в песке, и особенно на воде, проявля¬
ется хуже, чем у почвенных культур. Помещают все банки рядом
в более теплое место (20—30 °С). Если опыт проводится в бан¬
ках с песком, надо обильно полить его и не допускать пересыха¬
ния в последующие дни. Демонстрацию опыта проводят на уроке,
когда в трубочках у каких-либо опытных и контрольных растений
появится жидкость (проявится корневое давление), т. е. через
2—3 дня.
Демонстрация опыта. На уроке, после объяснения цели и по¬
становки опыта, сначала показывают учащимся, что получится,
если смешать 1—2 капли раствора, которым полили растения в
опыте, с реактивом — определителем азотосодержащих веществ.
При использовании реактива из набора Магницкого 1—2 капли
жидкости смешивают на стекле с небольшим количеством (с пше¬
ничное зерно) реактива. При наличии азота смесь окрашивается
в малиновый цвет. Если используется раствор дифениламина в
концентрированной серной кислоте (с азотной солью — с анионом
NO-Г, он дает синее окрашивание), то следует соблюдать боль¬
шую осторожность (концентрированная кислота!). После ознаком¬
36
ления учащихся с реакцией на азот (азотная соль) проводят
определение азотной соли и устанавливают наличие ее в трубочке
у опытного растения и в воде, взятой из вазона, в котором оно
росло, и отсутствие этого вещества в трубочках у контрольных
растений, которые не получали азотной соли.
Опыты по изучению минерального питания растений
Опыты с водными культурами (в банках или в пробирках)
Объекты и оборудование. Проросшие семена томата (нештамбовых сортов)
или перца, бальзамина. Оборудование для постановки опытов в банках: банки
стеклянные на 0,2—0,3 л (из-под майонеза, соков и т. п.) или чайные стака¬
ны; лоскуты темной ткани; Нитки; ножницы; остроконечный пинцет или гвоздь;
парафин (воск, стеарин) в посуде, пригодной для нагревания; воронка малая.
Оборудование для постановки опытов в пробирках: химические пробирки, бан¬
ка (в качестве штатива для пробирок); пластилин. Общее оборудование для
опытов в банках и в пробирках для изготовления растильни: небольшая стек¬
лянная банка; промокательная или газетная- бумага; нитки; остроконечная па¬
лочка или гвоздь; парафин (воск, стеарин) в посуде, пригодной для нагрева*
ния; химикаты: суперфосфат, хлорид калия (КС1), нитрат натрия (NaNOa),
хлорид железа (FeCl3); лампа на 60 или 40 Вт, подвешенная на штативе; ли¬
сты газетной бумаги; вата, вода кипяченая для приготовления растворов и
сырая; пипетки, баночка для полоскания пипеток.
Подготовка объектов и оборудования для опытов. Семена на¬
чинают проращивать за 2—3 недели до начала опыта (см. 1.2).
Для подготовки проростков надо сделать специальную растильню
из стеклянной банки (непременно сухой): отверстие банки покрыть
промокательной или газетной бумагой, плотно прикрепить ее нит¬
ками по желобку банки, сделать у противоположных краев банки
два отверстия (в 5—6 и 2—3 мм) и пропарафинировать бумагу,
опустив (не снимая с банки) в расплавленный парафин. При
посеве растильню доверху наполняют некипяченой водой, затем
в бумаге прокалывают мелкие отверстия (на расстоянии одно
от другого 0,5—1 см) и в них опускают корешки проросших се¬
мян. Выращивание на растильне ведут в течение 1—2 недель при
обычном комнатном освещении. По мере роста растений их надо
опускать глубже в воду, чтобы предотвратить заболевание корне¬
вой шейки и вызвать образование придаточных корней. Для из¬
влечения растений из растильни бумагу осторожно прорывают
около проростка.
При постановке опытов в банках к последним делают несъем¬
ные, несмачиваемые и светонепроницаемые крышки. Для этого
надо закрыть отверстие банки лоскутом темной ткани, натянуть
его и плотно привязать к банке; удерживая лоскут в натянутом
положении, проделать в нем б отверстий, расположенных по
окружности: одно диаметром 1 см—для наполнения банки водой,
другое (напротив первого) 2—3 мм—для выхода воздуха и че¬
тыре диаметром 4—5 мм —для растений; последние делают не¬
сколько дальше от сливного отверстия и отступая от стенок при¬
мерно на 1 см, на расстоянии друг от друга 1,5—2 см. После
37
этого края лоскута выравнивают (обрезают) и всю ткань на бан¬
ке дважды опускают в жидкий парафин. Когда он остынет, но
еще не затвердеет окончательно, заплывшие отверстия прочищают
пинцетом или гвоздем. На стекло наклеивают этикетку, банку
обертывают несколькими слоями газетной бумаги (для затемне¬
ния) — не очень плотно, так, чтобы можно было вынимать ее в
дальнейшей работе. На бумаге делают ту же надпись, что и на
этикетке. Такие банки можно использовать для опытов много раз.
Питательные смеси для водных культур готовят из трех ис¬
ходных растворов. Для получения исходных растворов азотной
и калийной солей берут два небольших пузырька с 40 см3 кипя¬
ченой воды, в одном растворяют 2 г нитрата натрия, в другом —
0,5 г хлорида калия. Для приготовления раствора фосфорной соли
берут 10 г гранулированного суперфосфата, заливают 80 см3 горя¬
чей воды, тщательно перемешивают, дают остыть до комнатной
температуры. Затем 20 см3 этого прозрачного настоя смешивают
с 180 см3 кипяченой воды. На пузырьки наклеивают этикетки:
«Азотная соль», «Калийная соль», «Фосфорная соль».
Выращивание растений проводится на обычной питьевой не¬
кипяченой воде комнатной температуры. Для предотвращения
у растений хлороза в нее вносят хлорид железа из расчета
1—2 капли концентрированного раствора на 1—2 л воды.
При посадке растений из растильни в банки или пробирки
отбирают одинаковые по размеру экземпляры, без признаков
заболевания или повреждения. Если главный корень очень длин¬
ный (или надломан у некоторых растений), его надо укоротить
(до 5—6 см) одинаково у всех проростков.
Банки наполняют водой доверху и в каждое из четырех отвер¬
стий для растений опускают проросток. Затем слить часть воды
из банки (примерно на 1—1,5 см) и слегка закрепить растения
в отверстиях при помощи небольшого веретеновидного ватного
тампона. При этом все проростки должны стать примерно одной
высоты — с расстоянием от крышки банки до семядольных ли¬
стьев 1—1,5 см.
В пробирках растения укрепляют с помощью пластилина. Для
этого сначала немного тщательно размятого пластилина наносят
(примазывают) на внутренний край сухой пробирки — по окруж¬
ности, на половину — две трети ее. Затем пробирку наполняют
водой, опускают в нее одно растение (до семядольных листьев),
часть воды сливают (около 1 см по высоте) и обсушивают пласти¬
лин промокательной бумагой. Делают из пластилина небольшую
тонкую дужку и осторожно, легко охватив ею стебель проростка,
прижимают концы дужки к пластилину, укрепленному на краю
пробирки (рис. 8,/). При этом нельзя сдавливать растение. Место
прикрепления проростка должно быть примерно на 1 см ниже
семядольных листьев. Так надо подготовить несколько пробирок,
чтобы иметь возможность выбирать лучшие. Пробирки закрывают
ватными тампонами (они не должны касаться воды), ставят в
банки-штативы (рис. 8,2), на дно которых надо положить вату
38
Рис. 8. Постановка опытов с водными культурами в пробирках: 1—схема при¬
крепления растения к стенке пробирки (вид сверху, стебель изображен кружоч¬
ком, пластилин — штриховкой); 2— пробирки с опытными растениями, установ¬
ленные в банке.
или лоскут ткани. Банки обертывают бумагой, промежутки между
пробирками сверху закладывают ватой. Это делается для того,
чтобы уменьшить освещение корней и раствора в пробирках.
Постановка водных культур и текущая работа с ними. Поста¬
новку растений на растворы желательно начать спустя 5—7 дней
после посадки их в сосуды. При этом удаляют растения, оказав¬
шиеся поврежденными, и выравнивают количество проростков в
банках для одного опыта или отбирают пробирки с одинаковыми
растениями. Исходные растворы солей вносят в банки или про¬
бирки с растениями пипетками: в пробирки — каплями, в банки —
порциями по 0,5 см3. Для этого удобно на аптечных пипетках
отметить карандашом для стекла или масляной краской границу,
соответствующую объему примерно 0,5 см3. После внесения одного
исходного раствора пипетку необходимо споласкивать в чистой
воде.
В ходе опыта раз в неделю все растворы (и воду в варианте
«нет солей») заменяют свежими: наливают в банки или пробирки
чистую воду, не доливая до края на 1,5—2 см, вносят необходи¬
мые исходные растворы по схеме опыта. Кроме того, в пробирки
надо доливать убывающую воду (до первоначального уровня, ко¬
торый следует отметить на пробирке) через каждые 2—3 дня, а
позже и чаще.
Опыты проводят на солнечном окне или при электрическом
освещении. При освещении растений по 6—8 ч в сутки, как и при
39
проведении опытов на солнечном окне осенью, продолжительность
опытов равна 3—4 неделям. При круглосуточном освещении впол¬
не удовлетворительный учебный результат получается через
10—14 дней, считая со времени постановки растений на растворы.
Расстояние от поверхности лампы до листьев должно быть
8—10 см—для лампы 60 Вт, б—8 см — для лампы 40 Вт (или
15—20 см для ламп 75—100 Вт). По мере роста растений лампу
поднимают, сохраняя указанное расстояние от нее до листьев.
После получения убедительных учебных результатов опыт дол¬
жен быть прекращен, так как для дальнейшего нормального роста
и развития растений необходимы иные условия и методика водных
культур, неприемлемые для постановки простейших учебных опы¬
тов (для учащихся б класса). Наибольший допустимый срок вы¬
ращивания растений (томатов), получающих три необходимых
элемента (N, Р, К), фаза 6—7 листа. Эти растения достигают
высоты 14—16 см при толщине стебля более 3 мм, имеют
5—7 нормально окрашенных листьев с размером пластинки до
6x5 см. Растения же, выращиваемые без солей или без одной
из них, имеют по 1—2 маленьких листочка, бледных или густо¬
фиолетовых, с признаками отмирания; высота этих растений и
толщина стебля мало отличаются от того, какими они были до
начала опыта.
1.4.10. Выращивание растений на растворе минеральных веществ
Цель опыта — показать, что для жизни растений необходимы
минеральные вещества.
Объекты и оборудование. Две банки или две группы пробирок с расте¬
ниями томатов (перца, бальзамина), подготовленные, как описано выше; ис¬
ходные растворы азотной, калийной, фосфорной солей; воронка; пипетка; бан¬
ка для полоскания пипетки; лампа на штативе — если опыт проводится на
электрическом освещении.
Постановка и ведение опыта. В воду одной банки или одной
группы пробирок вносят исходные растворы солей: азотной —
две пипетки (1 см3) на банку или 2 капли в каждую пробирку;
калийной и фосфорной — по одной пипетке (0,5 см3) для банок
или по одной капле для пробирок. Банки и пробирки подписывают
«NPK» или русскими буквами «АФК». Банку и пробирки без
солей обозначают «вода» или «нет солей».
Спустя неделю меняют раствор на свежий, при этом в пробир¬
ки надо внести по 4 капли азотной соли и по 2 капли калийной
и фосфорной. По мере роста растений в пробирках норму внесения
солей можно еще удвоить. Если окраска листьев станет бледнеть
(что зависит от качества используемой воды), надо уменьшить
количество фосфорной соли до 1—2 капель. Можно попробовать
увеличить количество хлорида железа, вносимого в воду для
опыта.
Демонстрация опыта. Сравнивают растения, находящиеся в
разных условиях минерального питания, между собой и с тем,
40
какими были они до начала опыта (для этого желательно сохра¬
нить в засушенном виде проростки, с которыми начинали опыт).
Следует обратить внимание учащихся на факт отмирания семя¬
долей и листьев у растений варианта «нет солей» как на еще одно
доказательство голодания растений.
Удовлетворительные результаты в данном опыте — в пробир¬
ках—могут быть получены при использовании вместо указанных
химикатов 0,1%-ного раствора готовой смеси минеральных удоб¬
рений, имеющейся в продаже.
1.4.11. Выращивание растений на растворах минеральных веществ
разного состава
Цель опыта — показать, что для питания растений необходимы
азотные, фосфорные и калийные соли.
Объекты и оборудование. Четыре банки или четыре группы пробирок (по
2—3 пробирки в группе) с растениями томатов (перца, бальзамина), подготов¬
ленные для опыта; исходные растворы и другое оборудование, как для преды¬
дущего опыта.
Постановка и ведение опыта. Растения в одной банке или в
одной группе пробирок будут выращиваться в воде без солей —
это будет вариант «вода» или «нет солей». В воду трех банок
(или групп пробирок) вносят исходные растворы веществ по схе¬
ме опыта: NPK—РК—NK. Вариант без калия (NP) лучше не
брать, так как он не всегда дает хороший результат в относи¬
тельно кратковременной работе. На этикетках соответствующих
банок (пробирок) отмечают состав смеси минеральных веществ.
Например для банки, в которую вносят только калийную и фос¬
форную соли — «РК» (по-русски «ФК») или «нет азотной соли»,
или «есть калийная и фосфорная соли, нет азотной соли».
Исходные растворы солей вносят: азотной — две пипетки
(1 см3) на банку или две капли на одну пробирку; калийной и
фосфорной — по одной пипетке или по одной капле (для про¬
бирок). Раз в неделю растворы во всех сосудах меняют на све¬
жие, полностью сливая старые. При этом в пробирках надо уве¬
личивать количество вносимых исходных растворов так, как это
показано для предыдущего опыта. В ходе опыта желательно отме¬
чать дату образования очередного листа у растений всех вариан¬
тов и факт отмирания нижних листьев у растений, не имеющих
полного состава солей.
При демонстрации опыта важно отметить большое сходство
между растениями, не получавшими какой-либо соли, и теми,
что росли на чистой воде (рис. 9), и сделать дополнительный
вывод из опыта о том, что полное отсутствие одного из необходи¬
мых веществ практически равносильно отсутствию всех их. Надо
отметить и объяснить факт отмирания листьев при минеральном
голодании. Можно обратить внимание учащихся на характерные
признаки азотного голодания (бледные листья, пятна некроза —
41
Рис. 9. Опытные растения, выращенные на
разных растворах: 1 — NPK; 2 — вода без со¬
лей; 3-РК; 4 — NK.
разрушения ткани листа) и фосфорно¬
го (темные листья, фиолетовое окра¬
шивание их с нижней стороны).
Вопросы на осмысление методики
опыта с водными культурами. Почему
растения в данном опыте выращивают
на воде, а не в почве? Какие условия
одинаковые у одних и других расте¬
ний опыта? Чем отличаются условия,
созданные в опыте для одних и дру¬
гих растений? Почему растения в не¬
которых банках (пробирках) опыта
лишают какой-либо одной соли, а не
двух? Какие растения в опыте «Вы¬
ращивание растений на растворах раз¬
ного состава» надо сравнить между
собой, чтобы сделать правильный вы¬
вод из опыта? Что доказывает опыт?
На основе методики упрощенных
водных культур может быть постав¬
лен ряд опытов, углубляющих знания учащихся о минеральном
питании растений и о практическом значении данного вопроса.
Приводим краткое описание трех таких опытов.
1.4.12. Выращивание растений на растворе, в котором вместо азот¬
ной (или фосфорной) используется поваренная соль
Цель опыта — показать незаменимость необходимых минераль¬
ных веществ другими солями.
Опыт проводится в трех банках (или группах пробирок),
В одну (контрольную) вносятся все три соли (NPK), во вторую —
азотная и калийная, в третью фосфорная и калийная. Кроме того,
во вторую и третью банки вместо недостающих солей вносится
обычная столовая (поваренная) соль — по одной пипетке (или
одной капле — для пробирок) 1%-ного раствора.
Через 1—2 недели будут заметны результаты; растения, полу¬
чившие вместо азотной или фосфорной соли другую соль, остают¬
ся живыми, но не растут; контрольные растения растут хорошо.
1.4.13. Выращивание растений на растворе, в котором временно
отсутствует необходимое вещество
Цель опыта — выяснить, как влияет на рост растений времен¬
ное отсутствие одной из необходимых солей.
Опыт может быть поставлен в двух вариантах, для каждого
требуется две банки или две группы пробирок. В первом варианте
в обе банки сначала вносятся все соли (NPK). Через 1—2 недели,
л*
42
как только будет отмечен значительный прирост растений, в одну
из банок (группу пробирок) не вносить какую-либо из солей—■
азотную или фосфорную. Во втором варианте растения в одной
банке 'сначала не имеют азотной или фосфорной соли, а после на¬
ступления заметного отставания их в росте вносится недостающая
соль. ,
1.4.14. Выращивание растений при разном количестве минераль¬
ных веществ
Цель опыта — показать, как влияет на рост растений разное
количества минеральных веществ.
Опыт проводится методом упрощенной песчаной культуры. Три
стакана наполняют хорошо промытым речным песком и в каждый
высаживают по 4 одинаковых растения томата в фазе первого
настоящего листа (отбираются из растильни). Через неделю после
посадки в каждом стакане оставляют по два лучших растения.
В тот же день вносят соли: в один стакан 2 пипетки азотной,
5 калийной и 10 фосфорной (надпись на этикетке — «больше со¬
лей») ; во второй стакан вносят 3—4 капли азотной соли, полпи¬
петки калийной и 1—2 пипетки фосфорной (надпись на этикетке —
«меньше солей»); в третий стакан солей не вносят («нет солей»).
После внесения солей песок поливают водой до полного его сма¬
чивания во всех стаканах одинаково. В дальнейшем во всех
стаканах поддерживают нормальную влажность песка.
Когда на растениях образуется 6—7-й лист (примерно через
месяц), рассматривают результат опыта: наблюдают большое раз¬
личие между растениями, выросшими в разных стаканах, по тол¬
щине и высоте стебля, числу и величине листьев.
Опыты по изучению дыхания корней
Опыты, демонстрирующие дыхание корней (газообмен при ды¬
хании)
Подготовка объектов для опытов. Опыты, демонстрирующие
поглощение кислорода и выделение углекислого газа при дыхании
корней, могут быть поставлены на разных объектах: на корнях
прорастающих семян; лука, выращиваемого на воде; на корнях
комнатных растений. Для этого надо определить то количество
корней, которое обеспечивает получение убедительного результата
в опыте при использовании сосудов того или иного объема. Опы¬
ты, описание которых приводится ниже, рассчитаны на использо¬
вание корней от молодых (10—14-дневных) растений ржи (пше¬
ницы, ячменя) или фасоли, выращенных на воде или в песке.
Для выращивания растений в песке пригодны любые вазоны
(ящички, цветочные горшки, стаканы, изготовленные из картон¬
ных коробок из-под молочных продуктов, в последнем случае
надо сделать несколько отверстий-проколов в дне стакана для
стока лишней воды) высотой 7—9 см. Песок желательно про-
43
Рис. 10. Проращивание зерен в мешочках с целью получения
корней для опытов по изучению дыхания.
мыть. Вазоны наполняют песком, оставляя бортик
в 1—1,5 см. Посев с целью получения корней про¬
водится очень густой: на площади около 50 см2
(площадь картонного вазона) высевается до 60 зе¬
рен злаков или 5—6 семян фасоли. Лучше исполь¬
зовать проросшие семена. Для злаков удобно снять
слой песка примерно в 1 см, разложить зерна бо¬
лее-менее равномерно, а затем засыпать (закрыть)
их слоем снятого песка, полить обильно. Фасоль,
однако, лучше выращивать на воде. Продолжитель¬
ность выращивания растений 10—14 дней.
Для получения корней ржи (пшеницы и т. п.) при выращива¬
нии на воде проросшие зерна в количестве от 20 до 60 штук по¬
мещают на влажный лоскут марли (бинта), который затем связы¬
вается в мешочек. Последний на нитке подвешивают в высокой
стеклянной банке (на 0,8, 1, 3 л) или в широкогорлой молочной
бутылке. В сосуд наливают воду на !/з—!/г его высоты. Наружный
конец нитки закрепляют на сосуде кольцом из шпагата или рези¬
новым (рис. 10). Сначала мешочек надо опустить, в воду, чтобы
хорошо смочить зерна, а затем поднять его над водой (потянув
за нитку) на 1—2 см. В одной широкогорлой банке можно раз¬
местить 3—4 мешочка. Банку (бутылку) закрывают крышкой
(ватной пробкой) негерметично, слегка приоткрыв ее или, что
лучше, сделав небольшое (0,5—1 см) отверстие в крышке. При
обычной комнатной температуре за 7—10 дней вырастают густые
корни длиной 10—12 см. Когда листья достигнут края банки, их
можно отрезать целиком или частично. О выращивании фасоли
на воде сказано в 1.2.
Если растения выращивались в песке, корни их извлекают
вместе с комом песка и помещают в тарелку с водой. Здесь осто¬
рожно разрушают ком и выделяют из него отдельные растения,
корни их отмывают от песка, переносят в чистую воду. Отрезают
корни у основания стебля. У растений, выращенных в мешочках
на воде, корни срезают по месту их выхода из ткани: обстрига¬
ется вся «борода» корней, мешочек при этом не развязывают.
Срезку проводят в воде или над водой. У фасоли, выращенной
на воде, корневую систему обрезают на воздухе. До начала опыта
срезанные корни всех растений должны находиться в воде.
1.4.15. Поглощение кислорода при дыхании корней (опыт с лу¬
чинкой)
Цель опыта — доказать, что корни поглощают из воздуха кис¬
лород, т. е. дышат.
Объекты и оборудование. Корни от 10—14-дневных растений ржи (пшени¬
цы, ячменя) или фасоли, выращенных на воде или в песке, из расчета: на каж¬
дые 100 см3 объема используемых сосудов — 25 растений ржи (пшеницы) или
44
4 растения фасоли; два одинаковых сосуда из прозрачного стекла на 100—
300 см3 — колбы, бутылочки или пузырьки с входным отверстием (горловиной)
диаметром не менее 12 мм; пробки к сосудам — резиновые, пластиковые (от ап¬
течных пузырьков) или изготовленные из пластилина; лучинки — тонкие деревян¬
ные палочки, лучше сосновые; спиртовка, спички, вода комнатной температу¬
ры кипяченая или отстоявшаяся сырая.
Постановка опыта. Один сосуд наполняют водой. В него по¬
мещают необходимое количество корней, опуская их в воду и
вращая при необходимости. Корни злаков лучше предварительно
собрать в пучок, укладывая их верхушками в одну сторону. Воду
из сосуда выливают, оставляя 1—2 мл ее. Это небольшое коли¬
чество воды необходимо для того, чтобы при рассматривании
результата опыта с ее помощью ликвидировать запотевание стенок
сосуда изнутри (наклоняя и вращая сосуд), что позволит лучше
видеть корни и поведение пламени лучинки. Желательно распре*
делить корни равномерно по дну сосуда, что можно сделать с
помощью палочки или посредством встряхивания сосуда с неболь¬
шим количеством воды.
В контрольный сосуд — без корней — наливают воды столько,
сколько было оставлено в опытном сосуде. Оба сосуда закрывают
плотно пробками и ставят рядом в темное (или слабо освещаемое)
место с комнатной температурой на два дня — до момента демон¬
страции опыта.
Демонстрация опыта. Сначала зажечь спиртовку, чтобы пламя
было постоянно под рукой, затем вынуть неполностью пробку
из опытного сосуда, так, чтобы можно было снять ее позже одной
рукой. При этом надо возможно меньше нагревать сосуд рукой,
чтобы из него не вышел воздух. Лучинку поджигают от пламени
спиртовки, снимают пробку и опускают лучинку спокойно, не то¬
ропясь, в опытный сосуд. Как только лучинка погаснет, надо
вынуть ее, а сосуд прикрыть пробкой. Если пламя гаснет в самом
верху сосуда, то демонстрацию можно повторить (тут же — для
большей наглядности или в другом классе). То же самое проде¬
лывают с контрольным сосудом — без корней. Если отверстие в
нем небольшое — около 12 мм в диаметре, надо быстро провести
через него пламя и опустить лучинку глубже, где она будет хо¬
рошо гореть некоторое время. Не дожидаясь, когда лучинка по*
гаснет в результате использования кислорода в контрольном со¬
суде, ее надо вынуть быстро, чтобы пламя не погасло на выходе
из сосуда. Это особенно важно при постановке опыта в неболь¬
ших пузырьках, объемом около 100 см3.
Вопросы на осмысление методики опыта. Зачем (с какой
целью) опускают зажженную лучинку в опытный и контрольный
сосуды? (Чтобы узнать, есть ли кислород в воздухе, находящемся
в данном сосуде.) Почему (отчего) гаснет лучинка в сосуде с кор¬
нями? (От отсутствия или недостатка кислорода.) Что доказывает
опыт с лучинкой? (Что корни поглощают кислород из воздуха, что
они дышат, поглощая кислород.) Для чего (зачем) нужен конт¬
рольный сосуд без корней? (Чтобы убедиться, что воздух в закры¬
45
том сосуде сам по себе — без корней — не изменяется и что лу¬
чинка может гореть в сосуде такого размера и формы, если в нем
имеется кислород.)
1.4.16. Выделение углекислого газа при дыхании корней (опыт
с известковой водой)
Цель опыта — доказать, что корни при дыхании выделяют угле¬
кислый газ.
Объекты и оборудование. Корни от 3—4 растений ржи (пшеницы, ячменя)
или от одного растения фасоли, выращенных на воде или в песке в течение
10—14 дней; две одинаковые химические пробирки; пробки к пробиркам —
резиновые или из пластилина, нитки; кипяченая вода, известковая вода.
Постановка опыта. Обе пробирки наполняют кипяченой водой.
Корни подвязывают к нитке длиной 15—20 см и опускают их в
одну пробирку, оставив, конец нитки снаружи. Затем сливают всю
воду из пробирок и закрывают их плотно пробками. Это лучше
проводить не в комнате, а за окном, чтобы пробирки наполнились
воздухом, в котором углекислого газа меньше, чем в помещении.
Обе пробирки кладут рядом, горизонтально или с небольшим на¬
клоном ко дну» в темное место с комнатной температурой. Про¬
должительность опыта два дня.
Демонстрация опыта. Открывают опытную пробирку, держа
ее вертикально, дном вниз, и, прикрыв пальцем отверстие ее,
осторожно извлекают корни за нитку, стараясь не вытеснить воз¬
дух из пробирки, закрывают последнюю пробкой на время. (Мож¬
но извлекать корни из пробирки и под водой, держа пробирку
дном вверх.) В обе пробирки наливают примерно поровну немного
известковой воды (1,5—2 см по высоте пробирки), закупоривают
и встряхивают их одновременно несколько раз. Как только извест¬
ковая вода хорошо помутнеет, образуя «молоко», встряхивание
надо прекратить, иначе — при избытке углекислого газа — помутне¬
ние может ослабнуть из-за перехода нерастворимого в воде ве¬
щества (СаСОз) в растворимое (Са(НС03)2).
Вопросы на осмысление методики опыта. Зачем (с какой
целью) приливают известковую воду в опытную и контрольную
пробирки? (Чтобы узнать, есть ли углекислый газ в данной про¬
бирке.) Отчего мутнеет известковая вода? (От углекислого газа.)
Что доказывает опыт с известковой водой? (Что корни при дыха¬
нии выделяют углекислый газ.) Для чего нужна контрольная про¬
бирка без корней? (Для сравнения с опытной, чтобы убедиться
в том, что в такой же пробирке, но без корней известковая вода
не изменяется или мутнеет мало —от углекислого газа, который
всегда содержится в небольшом количестве в воздухе.) Для чего
встряхивают пробирки с известковой водой? (Чтобы смешать из¬
вестковую воду с воздухом, ускорить их соединение.) Зачем извле¬
кают корни из пробирки? (Чтобы они не могли как-нибудь подей¬
ствовать на известковую воду и тем самым снизить чистоту
опыта.)
46
Опыт, демонстрирующий вы¬
деление углекислого газа приды¬
хании, может быть поставлен на
не отделенных от растения кор¬
нях, т. е. на целом растении. Для
этого надо вырастить 10—14-днев¬
ное растение фасоли в пробирке
с водой (см. 1.2). При постанов¬
ке опыта воду из пробирки сли¬
вают, корни промывают кипяче¬
ной водой . (не вынимая их из
пробирки), отверстие пробирки
герметично запечатывают пласти¬
лином. Для уменьшения испаре¬
ния воды растением один из двух
листьев срезают. Через два дня
выявляют результат опыта так,
как описано выше.
Методика рассматриваемого опыта может быть иной — с опре¬
делением углекислого газа путем пропускания воздуха из опыт¬
ного и контрольного сосудов в известковую воду. Опыт ставится
в пробирках или, что значительно лучше, в таких же сосудах (кол¬
бах, бутылочках, пузырьках), которые указаны для опыта, демон¬
стрирующего поглощение кислорода при дыхании, с тем же или
вдвое меньшим количеством корней. К сосудам надо иметь допол¬
нительно специальную пробку — с вмонтированными в нее ворон¬
кой и газоотводной трубкой (рис. 11). Если нет подходящей проб¬
ки, ее можно изготовить из пластилина, укрепляется она на сосуде
как крышка. Все места соединений деталей пробки надо тща¬
тельно промазать пластилином, чтобы обеспечить абсолютную гер¬
метичность.
При выявлении результата опыта каждый сосуд по очереди
закрывают плотно специальной пробкой, газоотводную трубку ее
опускают в небольшой пузырек (удобны из-под антибиотиков) с
прозрачной известковой водой, наливают воду в воронку. При
этом отверстие в воронке должно быть постоянно закрыто слоем
воды, пока последняя вливается. В результате в известковой воде
появляются, «пробегают» пузырьки воздуха. Если этого не про¬
исходит, надо плотнее вставить пробку, промазать дополнительно
все соединения. Как только известковая вода значительно помут¬
неет, вливание воды в воронку надо закончить, сосуд закрыть
обычной пробкой. Если он достаточно большой и не весь заполнен
водой, его можно использовать повторно в данном или другом
классе.
1.4.17, Дыхание корней при различной температуре
Цель опыта — показать зависимость дыхания корней от тем¬
пературы.
Рис. И. Пробки с воронкой и газо¬
отводной трубкой: 1 — резиновая;
2 — пластилиновая.
47
Объекты и оборудование. Двухнедельные растения фасоли, выращенные на
воде (см. 1.2); 3 или 6 пробирок с пробками, кипяченая вода; известковая во¬
да, термометр; пластилин (вместо пробок).
Постановка опыта. Для опыта отбирают 3 или 6 растений с
одинаковыми по размеру корневыми системами, которые срезают
и помещают по одной в каждую пробирку, наполненную кипяче¬
ной водой. Затем всю воду сливают, пробирки плотно закрывают
пробками или пластилином и помещают на 1—2 дня в места с раз¬
личной температурой: у батареи отопления (печи), на столе, на ок¬
не или между рамами, в холодильник и т. п. Убедительные резуль¬
таты получаются при следующих температурах (для фасоли):
26—30, 16—20, 4—10 °С. Перед тем как рассматривать результа¬
ты опыта, все пробирки надо выдержать при комнатной темпе¬
ратуре 5—10 мин.
Демонстрация результата опыта. Каждую пробирку поочередно
осторожно открывают (стараясь долго не нагревать ее рукой и тем
самым не выпустить воздух), вливают в нее 1—2 мл известковой
воды, вновь плотно закрывают пробкой. Когда во все пробирки
будет налит реактив, их надо одновременно встряхнуть несколько
раз и сравнить степень помутнения известковой воды. При этом
желательно отбросить корни к пробке — резким движением про¬
бирки в соответствующем направлении,
1.5. ОПЫТЫ ПО ТЕМЕ «ПОБЕГ»
Опыты по изучению роста побега
1.5.1. Рост молодого побега в длину
Цель опыта — выяснить, как, какой частью растет молодой
побег в длину.
Объекты и оборудование. Молодые проростки гороха или бобов, выращи¬
ваемые в почве или на воде, или 1—2-недельные растения фасоли, или ветки
деревьев и кустарников в воде, у которых начался рост побегов (что проис¬
ходит через 2—3 недели после постановки в воду); тушь черная, спички, нож
или лезвие бритвы, миллиметровая линейка.
Постановка опыта. Остро и тонко заточенной спичкой наносят
метки тушью (в виде небольших, но хорошо заметных точек или
коротких черточек, на расстоянии одна от другой 1,5—2 мм) по
всей длине верхнего междоузлия побега — по одной стороне его —
и нижележащего (у фасоли это подсемядольное колено). Опыт
ставится в 2—3 повторностях.
Растения помещают в темное или слабо освещаемое место,
желательно более теплое — для усиления роста побегов. Растения,
выращиваемые в почве, регулярно поливают. Продолжительность
опыта от дня нанесения меток — 3—7 дней. Опыт показывает, что
молодой побег растет по всей длине верхнего междоузлия, но
больше — в верхней части его.
48
1.5.2. Влияние на рост побега удаления верхушечной почки
Цель опыта — выяснить, как влияет на рост побега удаление
верхушечной почки его.
Объекты и оборудование. 4—6 всходов гороха (3—5-дневных) или фасо¬
ли (10—14-дневных), выращиваемых в почве или на воде, или комнатные рас¬
тения (пеларгония, герань, плектрантус, колеус, фуксия), если ко времени поста¬
новки опыта у них происходит заметный рост побегов; лезвие безопасной
бритвы.
Постановка опыта. Все растения делят на две группы. Одну
оставляют в качестве контроля. У растений другой группы сре¬
зают самую* верхнюю часть стебля с почкой, у фасоли при этом
должны остаться семядоли. Все растения помещают рядом в сла¬
бо освещаемое теплое место, почву в вазонах регулярно полива¬
ют. Продолжительность опыта 10—20 дней. Результат опыта по¬
зволяет сделать следующие выводы: рост побега происходит за
счет верхушечной почки, при удалении ее рост побега в длину
прекращается и начинается рост побегов из других почек.
1.5.3. Рост побега при различных внешних условиях
Цель опыта — показать, что рост побега в длину зависит от
внешних условий-—от освещенности и температуры.
Объекты и оборудование. 2—3 всхода фасоли (гороха, бобов), или карто¬
феля, высаженного в почву, или небольших комнатных растений (герань, пелар¬
гония, колеус, плектрантус), желательно с одним неветвящимся стеблем; ли¬
нейка.
Постановка опыта. Измеряют и записывают общую высоту каж¬
дого растения (от уровня почвы до верхушечной почки) и длину
самого верхнего междоузлия. Одно растение ставят на* солнечное
окно или под электролампу, другое — в темное или слабо осве¬
щаемое место в комнате, третье растение помещают в холодное
место (между рамами окна или в холодильник, погреб). В ходе
опыта поддерживают нормальную влажность почвы во всех вазонах.
Через 5—10 дней измеряют общую высоту растений и длину верх¬
него междоузлия, определяют прирост побега за время опыта.
На основе опыта можно сделать два вывода: 1) внешние усло¬
вия— освещенность, температура—оказывают влияние на рост
побегов; 2) рост побега в условиях очень слабого освещения или
в темноте происходит быстрее, чем на свету, но при длительном
пребывании в темноте (или при очень слабом освещении) побеги
вырастают тонкие, бледные (этиолированные) и непрочные; для
нормального роста побега необходим свет.
Опыты по изучению фотосинтеза
Подготовка объектов, оборудования и условий для опытов по
изучению фотосинтеза. Опыты по фотосинтезу, в особенности по
изучению газообменных явлений при фотосинтезе, являются наи¬
более сложными как в техническом отношении, так и для пони-
4 Заказ № 1240
49
1
мания учащимися б класса, если ставить эксперимент научно со¬
стоятельно и получать в нем достоверные результаты. В техниче¬
ском отношении это связано с недостаточным для фотосинтеза
естественным освещением в помещении зимой и е проблемами,
возникающими при использовании в опытах электрического осве¬
щения (например, ослабление фотосинтеза из-за чрезмерного на¬
грева листьев вблизи лампы или слабой освещенности их — при
удалении от источника света). Поэтому для того, чтобы надежно
обеспечить получение убедительного результата в таких опытах,
необходимо тщательно соблюдать все рекомендации по методике
эксперимента.
Объектами опытов могут быть комнатные растения (пеларго¬
ния, примула и др.) и фасоль, что значительно лучше: листья фа¬
соли, выращенной в комнатных условиях, легче и быстрее обраба¬
тываются при обнаружении в них крахмала, при меньшем расхо¬
довании спирта. Это дает возможность при демонстрации каждого
опыта выявлять на уроке наличие крахмала в листьях, что повы¬
шает дидактическую ценность эксперимента. Кроме того, листья
первой пары 10—20-дневных растений фасоли технически очень
удобны для опытов в сосудах — по изучению газообмена при фо¬
тосинтезе. На использование их в качестве основного объекта
опытов рассчитана методика, представленная в настоящем по¬
собии.
Опыты могут быть поставлены на листьях целых растений и
на листьях, срезанных с растения. Педагогическая ценность опы¬
тов с организмом как единым целым очевидна, однако надежные
результаты в опытах по фотосинтезу на целых растениях могут
быть получены только при хорошем естественном, солнечном осве¬
щении, на что рассчитывать зимой не приходится. Поэтому в осно¬
ву методики представленных ниже опытов положено использование
одиночных листьев, срезанных с растения, и электрического осве¬
щения обычными лампами. Вместе с тем постановка опытов на
листьях, отделенных от растения, позволяет получать удовлетво¬
рительные результаты даже на слабом (зимнем) естественном
освещении, так как образующийся в листе крахмал не может от¬
текать в темные часы суток и накапливается в листе. Однако
продолжительность опыта при таком освещении 3—5 дней — вме¬
сто 8—20 ч на электрическом.
Опыты по изучению газообмена при фотосинтезе ставятся в не¬
больших стеклянных сосудах — в плоскодонных круглых колбах
на 150—200 см3 (диаметр шара колбы примерно 65 мм, горло
высотой 50 мм и диаметром около 25 мм) или в хозяйственных
банках из светлого, неокрашенного и гладкого стекла объемом
0,20-»-0,25 л — из-под майонеза, продуктов детского питания, соков.
Вместо банок можно использовать химические или чайные тонко¬
стенные стаканы. Работать с колбами технически проще, но их
может не быть (необходимого размера и формы) в школе. Кроме
того, опыт в банках часто дает более яркий результат из-за луч¬
шего расположения в них листьев по отношению к свету.
50
Для опытов в сосудах используются листья первой пары, нор¬
мально зеленые (не желтеющие — отмирающие со временем) раз¬
мером 3—4 см в ширину и 4—5 см в длину — при постановке опы¬
тов в колбах или 4—5 см на 6—8 см—для опытов в банках,
стаканах. У более крупных листьев (в том числе и комнатных рас¬
тений) обрезают часть пластинки, боковые края и верхушку. Лист
срезается с растения с черешком, затем под водой (т. е. в воде)
у черешка обрезают острой бритвой кончик в 0,5 см, чтобы избе¬
жать закупорки сосудов пузырьками воздуха. Если основание ли¬
стовой пластинки имеет очень глубокий вырез, надо обрезать вы¬
ступающие края листа — по прямой, перпендикулярно к черешку.
Подготовленные таким образом листья помещают основанием в
воду, налитую в блюдце, чтобы срез черешка не мог подсохнуть
во время подготовки опыта. Для опытов, в которых листья не
помещают в сосуды, можно использовать и простые листья первой
пары, и части (доли) сложных листьев фасоли (3-го, 4-го).
В каждый сосуд помещают один лист. Если используются
колбы, лист укрепляют в них с помощью маленькой пластинки
из пластилина: ее накладывают на черешок листа и прилепляют
концами к сухому дну колбы (рис. 12). Это удобно сделать тупым
концом карандаша, смоченного водой. Длина черешка в этом слу¬
чае должна быть 1 —1,5 см. На дно колбы наливают слой воды
0,5—0,7 см.
При постановке опытов в банках лист укрепляют в них с по¬
мощью специальных приспособлений, сделанных из мягкой медной
или алюминиевой проволоки сечением 1,0—1,5 мм,— складных
рамок или спиральных подставок. Размеры и устройство их пока¬
заны на рисунке 13.
Проволочные рамки скрепляются в основании их нитками.
Изменяя форму одной из рамок, добиваются,, чтобы при склады¬
вании они сцеплялись в верхней части, как показано на риоун-
Рис. 12. Укрепление листа при поста- Рис. 13, Приспособления для креп-
новке опытов по фотосинтезу в колбах: ления листьев в банках: 1 — прово-
1 — вид сзади; 2 — вид спереди (с во- лочная рамка; 2 — спиральная под-
дой).
ставка.
4*
51
1
2
l
2
Рис. 14. Закрепление листьев: 1 —в про¬
волочной рамке (пунктиром обозначена
отрезная часть листа); 2 — на спираль¬
ной подставке (вид сзади, конец череш¬
ка и край листа находятся в воде).
Рис. 15. Установки для опытов в со¬
бранном виде: 1 — с листом на спи¬
ральной подставке; 2 — с листом в
рамке.
ке 14,1. Лист помещают в раскрытую рамку, предварительно отре¬
зав под водой лезвием бритвы нижний край листа и весь черешок.
Лист должен находиться в рамке возможно ниже. Рамки скла¬
дывают, зажимая пластинку листа, и скрепляют в верхней части
«замком».
В подставке (рис. 13,2) спиральный канал с просветом 2—3 мм
предназначен для введения черешка листа. Он должен быть на¬
клонным, чтобы конец черешка мог находиться под водой
(рис. 14,2). Вертикальная дужка подставки служит опорой для
пластинки листа, ее надо слегка наклонить назад для лучшего
освещения листа в опыте. Черешок закрепляют в канале, закли¬
нивая его с помощью подходящего кусочка спички.
Листья, закрепленные в приспособлениях, до их использования
в опыте помещают в банки или блюдца с водой так, чтобы срез
листа или черешка находился в воде.
Чтобы получить достаточную для фотосинтеза освещенность
листа от лампы, надо приблизить лист к лампе, но при этом не¬
обходимо обеспечить его охлаждение — предотвратить перегрев.
Для этого лист помещают частью листовой пластинки в воду, а
сосуд, если опыт проводится в нем, ставят в чашку Петри или
блюдце с водой (рис. 15). Испаряющаяся вода охлаждает уста¬
новку и находящийся в ней лист.
Обычная электрическая лампочка (без каких-либо отражате¬
лей) подвешивается над столом или подоконником на высоте
7—12 см (в прямой зависимости от мощности лампы). С этой
целью удобно использовать лабораторный металлический штатив.
Если его нет, то под лампой надо поместить металлический лист
(крышку и т. п.) в качестве меры повышенной предосторожности.
В любом случае следует установить перед лампой, со стороны под¬
хода к столу (окну), защитный экран — кусок фанеры или пла¬
стика.
52
Сосуды с листьями располагают вокруг лампы на одном уров¬
не или несколько ниже, но так, чтобы хорошо освещалась перед¬
няя (верхняя) сторона листа. В таблице 2 приводятся данные,
которыми надо руководствоваться при постановке опытов в сосу¬
дах по методике с охлаждением листа.
Таблица 2
Расстояние от поверхности
лампы до плоскости листа
(см) *
При мощности (Вт) лампы
100
75
60
40
25
15
14—22
| 10—16
8—13
5—10
4—7
1,5—4
Примечание. Если продолжительность освещения будет 8—10 ч, то
расстояние должно быть наименьшим из указанных пределов, при продолжи¬
тельности опыта в 16—24 ч — наибольшим.
Для улучшения освещения установки с листьями можно разме¬
стить на подставках (банках, горшочках), но лучше, если лампа
будет подвешена выше, а листья расположены наклонно. Этого
легко добиться для листьев, укрепленных в рамках или на спи¬
ральных подставках, изменяя угол наклона их.
Опыты по фотосинтезу на электрическом освещении желатель¬
но проводить в прохладном месте — при температуре 10—16 °С —
на окне или возле него, под приоткрытой форточкой.
Перед постановкой опытов растения выдерживают в темноте
для обескрахмаливания листьев (крахмал в темноте переходит в
сахар, который оттекает в другие органы растения): фасоль — в те¬
чение одних суток, комнатные растения — 3—5 дней (у последних
крахмал долго сохраняется).
По окончании опыта в листьях определяют наличие крахмала.
Для этого их сначала кипятят в воде (чтобы убить клетки и сде¬
лать их более проницаемыми для веществ): листья фасоли —
2—3 мин, комнатных растений — 7—10 мин, а затем столько же
времени в этиловом (винном) спирте (с целью извлечения хлоро¬
филла из листьев — обесцвечивания их). Сваренные листья пере¬
носят из воды в спирт пинцетом, не расправляя их, чтобы не
порвать.
Работа пройдет быстрее и интереснее, если заранее подгото¬
вить к уроку горячую воду (например, в чайнике), прогреть элек¬
троплитку и варить листья на водяной бане, изготовленной из двух
химических стаканов разного размера. В больший стакан налива¬
ют воду, в ней варят лист и в нее же опускают затем меньший
стакан со спиртом. Предварительно делают из проволоки подве¬
ску к малому стакану, чтобы он мог висеть в большом, не касаясь
дна. Когда спирт закипит, всю водяную баню снимают с .плитки
(или со спиртовки) — спирт продолжает кипеть на воде.
53
Обесцветившийся лист извлекают из спирта и расправляют на
руках, затем кладут в блюдце и заливают небольшим количест¬
вом воды, в которую добавляют раствор иода в иодистом калии
или аптечную настойку иода—до получения цвета чая средней
крепости. Окрашивание крахмала в листе проявляется вскоре же,
а через 5 мин оно становится гуще.
При работе с фасолью спирта требуется очень немного: 20—
25 мл достаточно для обработки 1—2 небольших листьев. Если
спирта мало, можно отрезать часть листа перед его обработкой.
Окрашенный хлорофиллом спирт может использоваться в спир¬
товках.
Вместо этилового спирта можно использовать изопропиловый
спирт, продающийся в хозяйственных магазинах под маркой
«ИПС» в качестве средства для чистки стекла. В крайнем случае
можно применить вместо спирта ацетон, но не кипятить его, а
лишь нагреть в горячей воде, прикрыв неплотно крышкой, ватной
пробкой. Поблизости не должно быть огня. Листья, обесцвеченные
в ацетоне, становятся хрупкими, ломкими, их надо расправить и
перенести в водный раствор иода быстро, не давая им высохнуть.
1.5.4. Необходимость света для образования крахмала в листьях
Цель опыта — доказать, что крахмал образуется в листьях толь¬
ко на свету.
Объекты и оборудование. 10—14-дневные растения фасоли или комнатные
растения (пеларгония и др.), предварительно выдержанные в темноте; полоски
черной фотобумаги или фольги шириной около 1,5 см; пластилин; два блюдца
(чашка Петри) или глубокая тарелка — для постановки опыта на срезанных
листьях; лезвие безопасной бритвы; вода; источник света—электролампа, укреп¬
ленная на металлическом штативе; линейка. Оборудование для обработки листь¬
ев: закрытая электроплитка или спиртовка со штативом и асбестовой сеткой
к ней, самодельная водяная баня или отдельно два химических стакана, нож¬
ницы, пинцет, горячая вода, блюдце или чашка Петри, раствор иода в иодистом
калии или аптечная настойка иода, пипетка, этиловый спирт (96°) или замени¬
тель его, кусок картона — для прикрывания водяной бани от излишнего испа¬
рения воды и спирта.
Постановка опыта. Первый способ — на листьях, отделенных
от растения. Лист срезают с черешком, под водой обновляют срез
последнего, ставят основанием на дно сухого блюдца (чашки Пет¬
ри) и прикрепляют черешок его ко дну полоской (дужкой) из
пластилина. В блюдце наливают воду слоем примерно 0,5—0,7 см.
На обе стороны листа накладывают полоски черной бумаги (фоль¬
ги) — одну точно против другой, укрепляют их на листе с по¬
мощью пластилина: маленькие кусочки пластилина закладывают
между свободными концами полосок, концы сжимают, натягивая
при этом полоски. В одном блюдце могут быть установлены
2—3 листа (рис. 16). Желательно вырезать в полоске, которой
лист прикрывается сверху, какие-либо фигурки или слово («свет»,
«крахмал», «фотосинтез»). Можно и наложить на лист фигурки,
вырезанные из черной бумаги (например, цифры года, класса).
54
Рис. 16. Постановка опыта «Необходимость
света для образования крахмала» на оди¬
ночном срезанном листе: 1 — вид спереди;
2 — вид сзади.
Рис. 17. Постановка опыта по фотосин-
гезу в тарелке.
Их осторожно укрепляют на верхней стороне листа с помощью ка¬
пельки некрахмального клея, клей не должен покрывать всей
фигурки. Расстояние от листа до лампы и время освещения выби¬
раются в соответствии с данными таблицы 2.
Можно сделать иначе: положить листья наклонно на край
блюдца или глубокой тарелки с водой на дне слоем около 1 см
так, чтобы нижняя часть пластинки листа (шириной не более
1 см) оказалась в воде, и прилепить края листа кусочками пла¬
стилина к сухому бортику блюдца, тарелки. Черешок у листьев
в этом случае отрезается предварительно целиком (иначе он мо¬
жет выйти из воды во время опыта). На лист накладывают поло¬
ски, как описано выше или иначе — укрепляя ими одновременно
лист на краю тарелки (рис. 17). Посудину с листьями ставят под
лампу,»что обеспечивает хорошее освещение всех листьев, распо¬
ложенных по кругу. Расстояние и время указано в таблице 2. Для
опыта в тарелке лучше использовать лампы в 60 или 40 Вт. Этот
способ дает возможность получать в одной установке одновре¬
менно несколько опытных листьев, что важно для школ, где име¬
ется ряд параллельных классов.
Второй способ — постановка опыта на листьях, не отделенных
от растения. Чтобы получить хорошие результаты в данной по¬
становке (густое окрашивание листьев), нужно использовать лам¬
пы в 60—100 Вт, расстояние должно быть соответственно
15—20 см, а температура в помещении — не выше 18°С. Продол¬
жительность опыта около суток. Однако удовлетворительный ре¬
зультат может быть получен и при условиях, предусмотренных в
таблице 2 для постановки опытов по методике с охлаждением ли¬
ста. Листья растений лучше располагать ниже уровня лампы. Если
опыт ставится на фасоли, надо оставить один опытный лист, уда¬
лив другие (чтобы улучшить водоснабжение оставленного листа),
65
а почву в горшке обильно полить. Для растений фасоли, выращен¬
ных на воде и имеющих корни, условия освещения приемлемы
такие же, как указаны выше, а для лишенных корней (срезанных)
несколько иные: расстояние 16—18 см — при лампе 60 Вт или
13—14 см — при 40 Вт, время освещения — около суток.
Фактическая освещенность листьев может быть различной в
зависимости от изменения напряжения в сети. Поэтому приведен¬
ные параметры экспозиции (время освещения, расстояние до
лампы определенной мощности) надо корректировать в местных
условиях, на своем опыте. Интересно отметить, что вполне убе¬
дительный результат может быть получен при использовании
лампочки и батарейки для карманного фонарика, но для этого на¬
до приблизить лампочку почти вплотную к листу — к тому месту,
где сделан вырез фигурки в полоске черной бумаги.
Демонстрация опыта. Проводят обработку листа (кипячение
в воде, а затем в спирте) и определяют в нем крахмал с помощью
иода. Предварительно желательно отрезать часть листовой пла¬
стинки, без которой можно обойтись. Это позволит экономнее
использовать спирт. У листьев, которые нижней частью находи¬
лись в воде, отрезают всю подводную часть, так как в ней обычно
крахмал не образуется даже при освещении ввиду отсутствия
или недостаточности доступа воздуха (углекислого газа) к клет¬
кам из воды. Чтобы не усложнять объяснение опыта, эту часть
листа удаляют, исходя из того, что условия у нее иные, чем у
опытных (закрытых от света) и контрольных (открытых для све¬
та) участков листовой пластинки, окруженной воздухом.
Лист, отражающий результат опыта, показывают учащимся,
пронося по классу в блюдце с раствором иода, или издалека на
просвет, налепив его на пластинку из прозрачного пластика, стек¬
ла или на чашку Петри.
На основании опыта вывод: свет —- необходимое условие обра¬
зования крахмала в листьях.
Вопросы на осмысление методики опыта. С какой целью дела¬
ется данный опыт? Зачем на листе укрепляют полоски черной бу¬
маги (фольги)? Зачем (с какой целью) растение до опыта поме¬
щают в темноту? (Или: почему нельзя делать опыт на листьях,
которые не находились предварительно в темноте?) Зачем лист
кипятят в воде? Зачем лист помещают в спирт? С какой целью на
лист действуют иодом? Какие органические вещества окрашива¬
ются от иода в фиолетовый цвет? Что означает окрашивание листа
в фиолетовый или черный цвет от иода? Почему одна часть листа
окрасилась от иода в черный цвет, а другая нет? Что доказывает
опыт, в котором часть листа закрывается от света?
Ответы на эти вопросы освещались при объяснении методики
эксперимента. Ряд вопросов может быть выяснен с учащимися по
ходу демонстрации обработки листьев (кипячение и т. д.). Это по¬
зволит рационально использовать время. Хорошее знание учащи¬
мися всех вопросов очень важно для усвоения ими других опы¬
тов по изучению фотосинтеза.
f
1.5.5. Выделение кислорода листьями при фотосинтезе
Цель опыта — показать, что листья выделяют кислород на све¬
ту и это происходит в результате фотосинтеза, т. е. при образо¬
вании крахмала.
Объекты и оборудование. Два одинаковых по размеру и предварительно
обескрахмаленных листа фасоли или пеларгонии; три одинаковые хозяйственные
банки из светлого, неокрашенного и гладкого стекла объемом 0,20—0,25 л или
три круглые плоскодонные колбы на 0,15—0,20 л с пробками к ним (резиновы¬
ми или сделанными из пластилина) —для постановки опыта в колбах; три
блюдца глубоких бытовых или от чашек Петри; лезвие безопасной бритвы; лу¬
чинки (лучше сосновые); спиртовка; спички; вода; две рамки или подставки для
листьев (см. рис. 13) или вместо них пластилин и палочка-карандаш — при по¬
становке опыта в колбах, кристаллизатор (или глубокий тазик); трубка рези¬
новая или пластиковая (например, для соков и т. п.) длиной 20—30 см; кусок
картона размером примерно 8 на 8 см; карандаш по стеклу (или пластилин);
вата, спирт, отрезок проволоки около 20 см — если будет использоваться способ
выжигания кислорода; источник света и оборудование для обработки листьев —
как для предыдущего опыта (1.5.4); линейка; колпак из черной бумаги или
картона.
Постановка опыта. В начале опыта сосуды наполняют возду¬
хом, в котором нет или мало кислорода — недостаточно для го¬
рения; зажженная лучинка в нем гаснет. Сделать это можно дву¬
мя способами: выжиганием кислорода в банках и наполнением
банок или колб воздухом, выдыхаемым человеком,— остатками
воздуха из легких. Опишем сначала постановку опыта в банках.
При первом способе закрепляют ватный тампон на лучинке или
проволоке, смачивают его спиртом и поджигают. Пламя должно
быть высотой 3—5 см (величина его зависит от размера тампона
и количества спирта, что легко регулировать). Ход работы пока¬
зан на рисунке 18. Банку держат близко над водой, налитой в
кристаллизатор (тазик), пламя быстро вводят в банку (рис. 18, /),
постепенно выводят и тотчас же опускают банку горловиной в
воду (рис. 18,/—2), ставят под водой на блюдце и извлекают
все, не переворачивая, из воды. При этом вода входит в банку
на —7з ее высоты (если воды
вошло больше, следует все по¬
вторить, проветрив банку). В бан¬
ке должен остаться слой воды
высотой примерно 1,5 см, не бо¬
лее, иначе лист будет погружен
в воду глубже чем следует. Уда¬
ляют избыток воды из банки,
вдувая в нее под водой воздух
из легких, как показано на ри¬
сунке 18,5. Банку при этом дер¬
жат рукой, чтобы она не опро¬
кинулась.
Другой способ — наполнение
банок воздухом, выдыхаемым че¬
Рис. 18. Заполнение сосудов возду¬
хом, обедненным кислородом: 1—2 —
выжигание кислорода; 3 — вытесне¬
ние воды из банки выдыхаемым воз¬
духом.
52!
ловеком, проще, но менее надежен. Банку заполняют водой, плот¬
но прикрывают куском картона и опускают горловиной в воду,
в банку вводят трубку. Затем делают глубокий вдох, задержи¬
вают дыхание, насколько это возможно, зажимают нос, выдыхают
первые порции воздуха в сторону и лишь после этого вдувают
воздух по трубке в банку до тех пор, пока уровень воды в ней
не опустится до отметки, соответствующей высоте слоя воды в
1,5 см (отметку нужно сделать заранее карандашом по стеклу
или пластилином). Банку при этом все время придерживают ру¬
кой. Под водой банку ставят на блюдце и всю установку пере¬
носят из воды на стол.
Для тс/го чтобы убедиться в том, что воздух в банке не под¬
держивает горение, банку на блюдце опускают в воду, заменяют
блюдце куском картона, прижимая картон, извлекают банку из
воды, переворачивают и ставят дном на стол. Слегка отодвинув
картон, опускают в банку горящую лучинку. Она должна погас¬
нуть в верхней части банки. Банку плотно прикрывают картоном,
переворачивают и опускают в воду, где ее снова ставят на блюдце,
удалив картон и не выпуская из рук. После этого готовую для
опыта установку извлекают из воды и ставят на стол.
Подготовив таким образом все банки, приступают к размеще¬
нию в них листьев. Предварительно листья укрепляют в рамках
или на подставках (см. рис. 14). Банку с блюдцем опускают в
воду, придерживая рукой, сдвигают блюдце и вводят в банку
(под водой) лист — верхушкой его в сторону дна банки. Также
под водой банку с листом снова ставят на блюдце и затем всю
установку переносят из воды на стол.
Если опыт ставится в колбочках, то выжигание кислорода
проводят в большой широкогорлой банке (на 1—3 л), из которой
затем перегоняют воздух в колбы известным методом вытесне¬
ния водой. Для этого надо иметь к банке пробку с воронкой и га¬
зоотводной трубкой (такая пробка показана на рис. 11). Наполне¬
ние колб выдыхаемым воздухом можно провести так же, как
описано для банок. Но методически правильнее сделать иначе: на¬
полнить выдыхаемым воздухом одно-двухлитровую колбу, убе¬
диться с помощью горящей лучинки (введя ее лишь в верхнюю
часть колбы), что воздух в ней не поддерживает горение, закрыть
колбу пробкой с воронкой и газоотводной трубкой и перегнать
этот воздух известным способом в колбочки с укрепленными в них
листьями и без листа. При этом в горле колбы оставляют столько
воды, сколько надо иметь, чтобы затем на дне колбы был слой
ее в 0,5—0,7 см. Это количество зависит от размеров колбы,
и его надо установить самим предварительно. Таким же образом
можно наполнять и банки, но с ними это более сложно, хотя и
избавляет от необходимости проверять воздух зажженной лучин¬
кой в каждой банке перед постановкой опыта.
Наполненные воздухом колбочки закрывают резиновыми проб¬
ками вне воды. Для этого их плотно прикрывают под водой ку¬
ском картона, ставят на стол и, отводя картон в сторону, закры-
вают пробкой. Пробками из пластилина (в виде крышек) можно
закрывать колбы и под водой, и вне ее. Все колбы ставят в блюд¬
ца с водой для самоохлаждения их при освещении лампой.
Листья помещают в две банки (колбы), а третий сосуд остав¬
ляют без листа. Он нужен для того, чтобы показать учащимся,
что состав воздуха при отсутствии листа не изменился от осве¬
щения— он, как и прежде, не поддерживает горение.
Все три установки (банки или колбы — каждая в блюдце с во¬
дой) размещают вокруг лампы в соответствии с рекомендациями
таблицы 2. Один из сосудов закрывают от света колпаком из
черной бумаги или картона.
Демонстрация опыта. На уроке установку опускают в воду,
удерживая банку в вертикальном положении, извлекают из нее
лист, банку закрывают картоном или пластиковой ^крышкой с
пробкой (см. рис. 21,2), достают из воды, ставят дном на стол
и проверяют наличие в ней кислорода с помощью зажженной лучин¬
ки. Проверив содержание кислорода во всех банках, проводят
определение крахмала в листьях (техника этой работы дана вы¬
ше) и убеждаются в том, что образование крахмала и выделение
кислорода листом на свет — явления, тесно связанные между со¬
бой. В результате опыта кислород появляется (лучинка горит)
только в сосуде с листом, находившимся на свету, и только у ли¬
ста в этом сосуде образовался крахмал. Из опыта следует вывод:
выделение кислорода листьями на свету происходит в результа¬
те образования крахмала на свету, т. е. при фотосинтезе. Очень
важно добиться усвоения учащимися этого вывода.
Вопросы на осмысление методики опыта. Зачем опускают в
банку (колбу) горящую лучинку? (Чтобы узнать, есть ли кислород
в воздухе банки.) Что мы определяли с помощью зажженной лу¬
чинки в опыте по дыханию корней? (То же самое — есть ли кис¬
лород в воздухе.) Когда лучинка горит в банке, что это означа¬
ет? (Что в воздухе банки есть кислород.) Почему (отчего) гаснет
лучинка в банке? (От недостатка кислорода.) Зачем одну банку
(колбу) с листом ставят на свет? (Чтобы убедиться в том, что
листья на свету выделяют кислород.) Для чего один сосуд с ли¬
стом закрывают от света? (Чтобы узнать, будет ли выделяться
кислород в темноте.) Какие условия одинаковы у листьев в двух
банках? (Все, кроме освещения.) Какие условия разные у листьев
в двух банках? (Освещение.) Зачем нужна банка (колба) без
листа? (Ответ на этот вопрос был дан раньше — по опыту 1.4.15.)
Зачем (с какой целью) проверяют воздух в банках в начале
опыта? (Чтобы быть уверенным, что в нем нет кислорода или очень
мало — недостаточно для горения.) Зачем (с какой целью) про¬
веряют воздух в конце опыта? (Чтобы узнать, появился ли в бан¬
ках кислород.) Для чего в каждой банке проверяют воздух и опре¬
деляют крахмал в листе? (Чтобы узнать, связано ли изменение
состава воздуха с образованием крахмала.) Что доказывает опыт?
(Что листья выделяют кислород только на свету — при фотосинте¬
зе, т. е. при образовании крахмала.) Почему (с какой целью)
59
все банки (колбы) ставят .в блюдце с водой? (Ответ на этот во¬
прос— для учащихся более технический, а не по существу мето¬
дики— дан при объяснении методики эксперимента.)
1.5.6. Необходимость углекислого газа для образования крахмала
в листьях
Цель опыта — показать, что крахмал образуется в листе на
свету только при наличии в воздухе углекислого газа.
Объекты и оборудование. Общие для всех вариантов постановки опыта;
источник света и Оборудование для обработки листьев — как для предыдущих
опытов (1.5.4, 1.5.5); два одинаковых по размеру и предварительно обескрах-
маленныХ листа фасоли или пеларгонии. Для первого варианта: две одинаковые
банки или колбы (такие, как для предыдущего опыта); два блюдца или одна
чашка Петри; две рамки или подставки для листьев (см. рис. 13)—при поста¬
новке опыта в банках или пластилин и палочка-карандаш—для постановки
опыта в колбах; кристаллизатор (тазик); лезвие бритвы; трубка для вдувания
воздуха в сосуды; кусок картона размером примерно 8X8 см. Для второго ва¬
рианта: две чашки Петри диаметром около 10 см; пластилин; питьевая сода;
3%-ный раствор соляной кислоты; глицерин; пипетка аптечная — если в опыте
будут использоваться сода и кислота.
Постановка опыта. Первый вариант. Если опыт ставится в бай¬
ках, листья укрепляют^в рамках или на подставках, как показано
на рисунке 14. В обе банки наливают воду слоем примерно 1,5 см,
в одну из них (опытную) вдувают выдыхаемый воздух по трубоч¬
ке ;(не под водой), плотно прикрывают ее куском картона и опу¬
скают горловиной в воду. Под водой в банку помещают лист,
ставят банку на блюдце, и извлекают из воды. Вторую банку
(контрольную) готовят так же, но не вдувают в нее воздух. Если
опыт ставится в колбах, лист укрепляют в них с помощью пла¬
стилина (см. рис. 12), воду наливают на дно слоем примерно 1 см;
закрывают колбы пробками вне воды, ставят каждую из них на
блюдце с водой. Обе установки (с банками или с колбами) раз¬
мещают рядом у лампы в соответствии с данными таблицы 2.
По второму варианту опыт ставится в чашках Петри, при
этом верхняя и нижняя части чашки меняются местами. К чашке
большего диаметра (т. е. к крышке, ставшей дном) прикрепляют
изготовленные из пластилина подставку для листа высотой около
1 см, длиной 4—5 см и ванночку для получения углекислого газа
(если в опыте будут получать газ), как показано на рисунке 19.
Воду наливают в чашку до половины высоты, лист кладут на под¬
ставку так, чтобы в воде находилось только основание пластинки
и черешок (рис. 19). Желательно чашку меньшего диаметра про¬
тереть изнутри ватой, смоченной смесью глицерина с водой (1:1),
это предотвратит запотевание стекла, которое затрудняет рас¬
сматривание содержимого чашки. В собранной установке зазор
между половинками чашки Петри заполнен водой — она как бы
закупоривает установку, а испаряясь, и охлаждает ее.
Опытный лист помещают в закрытую чашку, контрольный — в
приоткрытую чашку или в закрытую, в которой получают углекис-
60
Рис. 19. Постановка опыта «Необхо¬
димость углекислого газа для фото¬
синтеза» в чашк£ Петри.
Рис. 20. Постановка опытов по га¬
зообмену на листьях, не отделенных
от растения.
лый газ от реакции соды с соляной кислотой. Сода берется в из-
избытке, 3%-ный раствор кислоты— 1—2 мл. Эту чашку закрыва¬
ют, когда закончится реакция. Чашки ставятся под лампу на рас¬
стоянии, указанном в таблице 2.
Опыт можно поставить на листьях, не отделенных от расте¬
ния, при хорошем солнечном освещении или электрическом от
лампы в 100 Вт (расстояние до листьев 18—20 см). Постановка
опыта показана на рисунке 20. На каждом из двух растений фа¬
соли 2—3-недельного возраста, выращенных в почве или на воде,
удаляется один лист, а второй вместе со стеблем вводится в не¬
большую колбу, поддерживаемую проволокой или штативом. Кол¬
ба с опытным листом герметически закупоривается пробкой с вы¬
резом, все просветы замазываются пластилином. Колба с конт¬
рольным листом оставляется открытой или закрывается, но тогда
в нее нужно выдохнуть (подуть) воздух. Почва в горшках обиль¬
но поливается.
При демонстрации опыта определяют крахмал в обоих листь¬
ях. Он образуется только в том листе, к которому был доступ
углекислого газа. На основе опыта делают вывод: для образова¬
ния крахмала в листьях на свету необходим углекислый газ.
Вопросы на осмысление методики опыта. С какой целью в
один сосуд (банку, колбу) выдыхают воздух из легких? (Или!
с какой целью один прибор — чашку Петри — оставляют неполно¬
стью закрытым?) (Чтобы обеспечить лист достаточным количест¬
вом углекислого газа.) Для чего в опыте применяют кислоту и
соду (если применяют)? Чем отличаются условия у листьев в
опытных и контрольных сосудах (приборах)? (Только доступно¬
стью углекислого газа к листу.) Почему крахмал не образовался
в листе, помещенном в небольшой закрытый сосуд (чашку Петри)
с обычным атмосферным воздухом? (Потому что в таком сосуде
углекислого газа было очень мало — недостаточно для образова¬
ния заметного количества крахмала в листе.)
61
1.5.7. Поглощение углекислого газа листьями при фотосинтезе
Цель опыта — доказать, что листья поглощают углекислый газ
из воздуха в процессе фотосинтеза, т. е. при образовании крахма¬
ла на свету.
Объекты и оборудование. 1—2 обескрахмаленных листа фасоли или пелар¬
гонии — с рамками или подставками для них (если опыт проводится в банках)
или пластилин и палочка-карандаш (если опыт проводится в колбах); 2—3 оди¬
наковых банки или колбы (такие, как для других опытов по фотосинтезу) с
блюдцами к ним; кристаллизатор (тазик); трубка для вдувания воздуха в со¬
суды; небольшой кусок картона; карандаш по стеклу или пластилин; известко¬
вая вода; длинная пипетка; колпак из черной бумаги или картона — для
одного сосуда (если опыт ставится с тремя банками или колбами); источник све¬
та и оборудование для обработки листьев — как для других опытов по фото¬
синтезу.
Постановка опыта. Все сосуды наполняют воздухом, состоя¬
щим из двух частей атмосферного и одной части выдыхаемого
человеком. В такой смеси количество углекислого газа выше, чем
в атмосферном воздухе, но не слишком велико, что важно для
данного опыта.
Смесь готовят отдельно в каждой банке (колбе) или в одной
большой колбе, из которой потом перегоняют во все сосуды, как
в опыте 1.5.5. Каждый сосуд (или большую колбу) заполняют
водой на 7з—Уг ее объема, прикрывают плотно картоном и опу¬
скают горловиной в воду, с помощью трубки выдыхают воздух
в сосуд (рис. 18,3) до тех пор, пока уровень воды не опустится
до отметки (примерно 1,5 см от края банки). Придерживая банку
(иначе она может перевернуться), в нее под водой вводят лист,
закрепленный в рамке или на подставке, там же ставят банку на
блюдце и всю установку извлекают из воды. Если опыт ставится
в колбах, в них сначала закрепляют лист (рис. 12), а после напол¬
няют воздухом необходимого состава, как банки, закрывают проб¬
ками вне воды, ставят каждую колбу в блюдце с водой.
Лист помещают в один или два сосуда — в зависимости от из¬
бранной схемы опыта, а одну банку (колбу) готовят так же, но
без листа. Все сосуды располагают вокруг лампы в соответствии
с таблицей 2. По элементарной схеме опыта готовят две установ¬
ки: с листом и без листа, по более сложной — три: одна без листа,
две с листом, из них одна освещается, а другая закрывается от
света колпаком.
На ярком естественном освещении опыт может быть поставлен
с целым растением. Лист помещают в колбу, как показано на ри¬
сунке 20, затем в нее вдувают воздух из легких, колбу закрывают
пробкой с вырезом, промазывают пластилином. В контрольную
колбу — без листа — воздух вдувают таким же образом.
Демонстрация опыта. Сначала из сосудов извлекают лист (под
водой, как в других подобных опытах), затем из каждого сосуда
поочередно осторожно выливают всю воду, держа банку (колбу)
дном вверх и слегка приоткрывая крышку-картон (или пробку кол-
бы), наливают в них по 8—10 мл известковой воды, закрывают
62
сосуды и встряхивают несколько раз. В сосуде с листом, который
освещался, известковая вода остается прозрачной (углекислого
газа нет), а в других — мутнеет, приобретает вид молока, что
свидетельствует о наличии углекислого газа. После этого прово¬
дят определение крахмала в листе. Результат его позволяет сде¬
лать вывод о том, что поглощение углекислого газа листьями
происходит именно при фотосинтезе.
Вопросы на осмысление методики опыта. С какой целью в
банки приливают известковую воду? Отчего мутнеет известко¬
вая вода? Почему в опыте листьям дают немного углекислого га¬
за? (Чтобы в банке не осталось непоглощенного углекислого газа,
от которого известковая вода помутнеет и будет не ясно, погло¬
щал ^и лист углекислый газ.) Зачем в опыте нужна банка (кол¬
ба) без листа? (Ответ дан по аналогичному вопросу к другим
опытам.) Зачем один сосуд с листом закрывают от света? (Что¬
бы в листе* не мог проходить фотосинтез — не мог образоваться
крахмал из-за отсутствия света.) Какие условия имеются у листа
в одном (контрольном) сосуде? Какие условия имеются у листа
в другом (опытном) сосуде? Что доказывает опыт? (Что листья
поглощают углекислый газ на свету и что это происходит при
фотосинтезе.)
1.5.8. Фотосинтез при различных внешних условиях — разной осве¬
щенности или количестве углекислого газа (два опыта)
Цель опытов — показать зависимость фотосинтеза, его продук¬
тивности от разной освещенности листа или от количества угле¬
кислого газа в воздухе. Показателем продуктивности фотосинтеза
в этих простейших опытах для 6 класса служит степень окраши¬
вания листьев от иода (темнее — светлее), свидетельствующая об
относительном количестве крахмала в листе (больше — меньше).
Объекты и оборудование. Общие для каждого опыта: источник света и обо¬
рудование для обработки листьев — как для других опытов по фотосинтезу. Для
первого опыта: не менее четырех одинаковых и небольших листьев фасоли (луч¬
ше размером примерно 3X4 см) с растений, предварительно выдержанных в
темноте в течение суток; четыре блюдца; пластилин; лезвие безопасной бритвы;
линейка. Для второго опыта: 3—4 одинаковых по размеру и обескрахмаленных
листа фасоли или пеларгонии, укрепленные в рамках или на спиральных под¬
ставках (см. рис. 14); 3—4 банки с блюдцами к ним (как для предыдущих
опытов); кристаллизатор; картон (8x8 см); карандаш по стеклу или пластилин;
аппарат Киппа или самодельный прибор для получения углекислого газа; тон¬
кий наконечник для газоотводной трубки аппарата (прибора).
Постановка первого опыта — по влиянию на фотосинтез разной
освещенности листьев. Листья устанавливают в четыре блюдца
с водой (рис. 16) по одному или по несколько (в качестве повтор¬
ности и для параллельных классов), блюдца размещают у лампы
в соответствии с данными таблицы 3. Крахмал в листьях опре¬
деляют через 18—24 ч.
Если листья больше размером, чем рекомендуется, или темпе¬
ратура в помещении выше 18°С, то следует располагать 1-й лист
Таблица 3
Мощность
лампы (Вт)
Расстояние от лампы до листа (см)
1-го
1
2-го
З-го
4-го
60
8—9
13—15
21—23
35
40
5-6
10—11
15—16
25
25
4—5
7—8
12—13
20
15
1,5—2
4—5
8
15
на расстоянии, указанном для 2-го, 2-й — для 3-го, 3-й — для 4-го
и ограничить опыт тремя листьями.
Постановка второго опыта — по влиянию на фотосинтез коли¬
чества углекислого газа в воздухе. Все банки надо пронумеро¬
вать (карандашом по стеклу или с помощью бумажной этикетки).
Воду наливают слоем 1,5 см для первой и второй банок; 2 см
для третьей; четвертую банку наполняют до краев. Каждую банку
поочередно прикрывают плотно картоном и опускают горловиной
в воду, там (под водой) в нее помещают лист, укрепленный в
рамке или на подставке, как в других опытах, ставят банку на
блюдце и всю установку вынимают из воды, ставят на стол. Отме¬
чают уровень воды в горловинной части банки (чертой карандаша
по стеклу или кусочком пластилина, предварительно обсушив стек¬
ло в месте отметки).
Углекислый газ вводят в банки из аппарата Киппа (или ана¬
логичного самодельного прибора) по газоотводной трубке с тон¬
ким наконечником. Предварительно надо выпустить часть газа из
аппарата, чтобы наполнять банки чистым углекислым газом.
Наконечник вводят в банку, приподняв один край ее, но так, что¬
бы край банки не вышел из воды, налитой в блюдце. В банки
дают разное количество углекислого газа, о нем судят по тому,
насколько понижаемся уровень воды в банке, когда в нее входит
газ. В первой банке уровень должен понизиться на 2—3 мм, во
второй на 5—6 мм, в третьей на 8—10 мм. Четвертую банку на¬
полняют целиком углекислым газом, оставив небольшой слой во¬
ды для листа. У этого листа крахмал не образуется, так как
фотосинтез не происходит при чрезмерно большом количестве
углекислого газа.
Все банки-установки ставят на одинаковом расстоянии от
лампы — в соответствии с данными таблицы 2. Продолжитель¬
ность опыта от 8 до 24 ч.
Демонстрация опыта. На уроке все листья обрабатывают (ки¬
пятят в воде, в спирте, помещают в раствор иода) одновременно
и одинаково, предварительно пометив их посредством обрезки
той или иной части листовой пластинки. Мокрые листья накла¬
дывают на стекло в определенном порядке и показывают изда¬
лека на просвет или пронося по классу.
64
Опыты по изучению дыхания листьев
1.5.9. Поглощение кислорода при дыхании листьев (опыт с лу¬
чинкой)
Цель опыта—доказать, что листья дышат, поглощая кисло¬
род из воздуха.
Объекты и оборудование. Листья 10—14-дневных растений фасоли или ржи,
пшеницы, ячменя — из расчета на каждые 100 см3 объема используемых сосу¬
дов: фасоли — 10 листьев размером примерно 3X4 см или 5 листьев размером
5X6 см; злаков—50 листьев длиной 8—12 см или листья комнатных растений
соответствующей массы; два одинаковых высоких сосуда из прозрачного
стекла объемом от 125 до 350 см3; пробки к сосудам — резиновые, пластиковые
или изготовленные из пластилина; лучинки (лучше сосновые); спиртовка; па¬
лочка (карандаш)—длиннее высоты сосуда; банка; блюдце.
Постановка опыта. Необходимое количество листьев помещают
в один сосуд, наполняют его водой, а затем всю воду выливают
и располагают листья с помощью палочки рыхло на дне или по
стенке сосуда так, чтобы в нем осталось свободное пространство
для введения зажженной лучинки в конце опыта. Второй сосуд
(контрольный) оставляют без листьев, сполоснув его водой. Сосу¬
ды плотно закрывают пробками и ставят рядом в темное место.
Можно использовать навинчивающиеся крышки, но надо их про¬
мазать изнутри пластилином по месту соприкосновения крышки
с краем бутылки.
Опыт с листьями фасоли или комнатных растений можно по¬
ставить в хозяйственных банках на 0,2—0,3 л (из-под майонеза
и т. п.). Листья смачивают водой, связывают ниткой в пучок
(основанием в одну сторону) и помещают в банку (верхушками
ко дну банки), которую затем ставят в блюдце с водой (рис.21, /).
Вода в данном опыте служит для герметизации банки. Вместо
этого можно закрыть банку хозяйственной полиэтиленовой крыш¬
кой, промазав ее изнутри пластилином для герметичности. При
определении результата опыта листья извлекают из банки (за
нитку) под водой (как это делали в опытах по изучению фото¬
синтеза), банку там же закрыва¬
ют крышкой с отверстием и проб¬
кой (рис. 21,2) или куском кар¬
тона и ставят дном на стол. Что¬
бы* ввести горящую лучинку в
банку, вынимают пробку из
крышки (или сдвигают в сторо¬
ну картой).
Продолжительность опыта 2—
3 дня.
Демонстрация опыта. В обо¬
их сосудах проверяют наличие
кислорода С помощью зажжен- Рис' 21, Оборудование для опытов
у тл по дыханию листьев: 1—общии вид
ной лучинки, Как ЭТО сделать установки; 2— полиэтиленовая крыш*
лучше, объясняется в описании ка с отверстием и пробкой.
5 Заказ Ns 1240
65
аналогичного опыта по дыханию корней (1.4.15). Если листья за¬
няли очень много места в сосуде, его надо потрясти (не откры¬
вая) так, чтобы листья уплотнились или отошли к одной стороне.
Вопросы на осмысление методики опыта — те же, что и к опы¬
там по дыханию корней.
Схему опыта можно усложнить: подготовить одинаково два
сосуда с листьями, один из них поместить в темное место, а дру¬
гой — при обычном освещении в помещении (далеко от источников
света). Результат опыта в этом случае (лучинка погаснет в обоих
сосудах с листьями) позволяет показать учащимся, что листья
дышат и в темноте, и на свету, но заметить последнее можно
только тогда, когда в листе не происходит фотосинтеза (или он
идет очень слабо) из-за недостатка света для него.
1.5.10. Выделение углекислого газа при дыхании листьев (опыт
с известковой водой)
Цель опыта — показать, что листья при дыхании выделяют
углекислый газ.
Объекты и оборудование. Два небольших листа фасоли или комнатных
растений или 5—6 листьев всходов злаков; три обычные (химические) пробир¬
ки; пробки к пробиркам — резиновые или из пластилина; нитки; известковая
вода.
Постановка опыта. Все пробирки наполняют водой (лучше
кипяченой). В две из них помещают листья, свернув трубочкой
и предварительно подвязав к ним нитку. Затем всю воду из про¬
бирок выливают, пробирки плотно закрывают пробками, оставляя
конец нитки снаружи, и кладут рядом в место с обычным ком¬
натным освещением (далеко от источников света), но одну из них
закрывают от света темной бумагой или картоном и т. п.
Продолжительность опыта—два дня. Он покажет учащимся,
что листья дышат и в темноте, и на свету.
Демонстрация опыта. Листья извлекают из пробирок (за нит¬
ку) ; лучше это сделать под водой, опустив в нее пробирку верти¬
кально, отверстием вниз. Остатки воды в пробирке выливают на
воздухе, держа ее дном вверх и слегка приоткрыв отверстие. За¬
тем в каждую пробирку наливают поровну известковую воду —
примерно по 1,5—2 см по высоте пробирки, закрывают их и встря¬
хивают одновременно. Более полное объяснение техники данного
опыта, а также вопросы на осмысление методики его даны в опи¬
сании аналогичного опыта по дыханию корней (см. 1.4.16).
Методика определения углекислого газа может быть иной — с
пропусканием воздуха из сосудов в известковую воду. Она рас¬
смотрена при описании опыта.по дыханию корней (1.4.16). При
этом для пробирок удобно сделать пробку с маленькой воронкой
и газоотводной трубкой из пластилина (рис. 11,2).
Опыт может быть поставлен на целом растении (рис. 20). Для
этого лист или конец побега с листом вводят в небольшую колбу,
отверстие последней закрывают плотно пробкой с вырезом (для
помещения в нем черешка листа или стебля) или пластилином.
66
Опыты по изучению испарения воды листьями
1.5.11. Обнаружение испаряемой листом воды (опыт с конденса¬
цией паров)
Цель опыта — показать, что листья испаряют воду.
Объекты и оборудование. 2—3-недельные растения фасоли, выращенные в
почве или в пробирках с водой (см. 1.2), или комнатные растения плектрантус,
пеларгония, бегония и др.; электролампа, подвешенная на штативе, для поста¬
новки опыта при отсутствии прямого солнечного освещения (солнца). Для пер*
вого варианта опыта: колба или широкогорлая бутылка на 125—300 см3; пла¬
стилин или вата и пинцет; штатив лабораторный или широкогорлая стеклянная
банка на 0,35—0,5 л (или вазон с почвой); картонный стакан (вазон)—под¬
ставка для пробирок. Для второго варианта опыта: небольшой неповрежденный
полиэтиленовый пакет; нитки.
Постановка опыта. Для первого варианта выбирают лист под¬
ходящего размера без признаков отмирания пластинки или по¬
вреждения черешка. У фасоли удаляют все листья, кроме одного —
опытного. Не отделяя лист от растения, свертывают его трубкой
(продольно по отношению к центральной жилке) и осторожно
вводят в сухую колбу вместе с черешком, а для фасоли — со стеб-
лем. Колбу укрепляют в лапке штатива или помещают на банку
(рис. 22), на вазон с почвой. Колба должна располагаться так,
чтобы собирающаяся в ней вода не могла вытекать. Пробирку с
растением закрепляют в лапке штатива или устанавливают в кар¬
тонный вазон-стакан (из-под молока и Т. п., см. 1.2), в котором
делают вырезы для пробирок на разной высоте (см. рис. 22).
В опыте на растениях фасоли, выращенных в почве, вазон удобно
поставить наклонно или положить боком на стол. Отверстие кол¬
бы запечатывают пластилином или плотно закрывают ватной проб¬
кой, вводя ее осторожно (чтобы не надломить черешок или сте¬
бель) в горловину колбы с помощью пинцета. Почву в вазоне
обильно поливают водой комнатной температуры или слегка по¬
догретой.
5*
67
Электролампу размещают над колбой на высоте, равной при¬
мерно удвоенному расстоянию, указанному в таблице 2. Если в
помещении жарко, а форточка далеко, можно усилить охлажде¬
ние колбы, положив ее на влажную почву в вазоне или на воду,
налитую в банку-подставку, на блюдце с водой. В солнечную
погоду опыт лучше ставить на окне (на солнце) под открытой
форточкой. Хорошие результаты — появление капель, а затем и
лужицы воды в колбе —под лампой или на солнце получаются
за 2—4 ч. На несолнечном окне продолжительность опыта
1—3 дня, при этом может быть получено лишь запотевание стен¬
ки колбы (без свободной воды) и только в случае запечатывания
колбы пластилином. Результаты опыта, проведенного под лампой
или на солнце, хорошо сохраняются несколько дней, если сосуд
запечатан пластилином, а вся установка хранится на окне. Рас¬
тения, выращиваемые в почве, при этом регулярно поливают.
Второй вариант. Листья вводят в пакет из прозрачной поли¬
этиленовой пленки, края пакета аккуратно собирают и прикрепля¬
ют нитками к прочному черешку комнатного растения или к
стеблю фасоли (рис. 23). Растение помещают у лампы или на
окно с прямым солнечным освещением (на солнце). В этих усло¬
виях стенки пакета покрываются капельками воды через 2—4 ч,
а типичное запотевание можно наблюдать в течение урока, если
опыт поставлен вблизи открытой форточки. На несолнечном окне
получается только запотевание пакета — за 1 день. Опыт во вто¬
ром варианте технически проще, в пакете лучше, чем в колбах,
сохраняется испарина. Но опыт в первом варианте нагляднее тем,
что в нем образуется лужица от испаренной листом воды.
Если опыт ставится на фасоли, выращенной в пробирках с во¬
дой, то можно плотно закрыть отверстие пробирки пластилином
и отметить уровень воды в ней на начало опыта. Это позволит
установить не только испарение воды листом, но и убыль ее в
пробирке в результате испарения, что повысргг дидактическую
ценность учебного эксперимента. Так же можно поставить опыт
со срезанным листом комнатного растения, помещенным черешком
в пробирку с водой. Желательно поставить и дополнительный
опыт: налить воду в чашку Петри с сухой изнутри крышкой, по¬
ставить чашку на окно или под лампу. Запотевание крышки,
появление на ней капелек (спустя 1—2 ч) покажет учащимся
явление конденсации паров.
Вопросы на осмысление методики опыта. Зачем лист помеща¬
ют в закрытую колбу (пакет)? Почему колбу с листом ставят на
солнечное окно (или под лампу)? С какой целью почву поливают
подогретой водой (если это имело место в опыте)? Для чего отме¬
чают уровень воды в пробирке?
1,5.12. Испарение листом поглощаемой воды (опыт с визуальным
и весовым определением)
Цель опыта — показать, что лист поглощает и испаряет много
воды.
68
Объекты и оборудование. 2—3 листа с длинными черешками 2—3-недельных
растений фасоли или комнатных растений одного вида (плектрантус, пеларгония
и т. п.), разные по размеру, 4—5 одинаковых пробирок; две широкогорлые
стеклянные банки или стаканы; весы с двумя чашками (лучше настольные),
разновес к ним; песок; блюдце; лезвие безопасной бритвы; масло растительное;
пипетка аптечная; пластилин, если в опыте не используется масло; электролампа,
-подвешенная на штативе, если опыт ставится не на солнечном окне; карандаш
по стеклу или фломастер.
Постановка опыта. Листья срезают с растения и тотчас же
помещают черешками в блюдце с водой, под водой обрезают конец
черешка на 0,5—1 см. Все пробирки кроме одной наполняют во¬
дой комнатной температуры, не доливая до края на 1 —1,5 см.
Одну пробирку с водой оставляют без листа, в другие (2—3)
помещают по одному листу, опуская черешок в воду возможно
глубже. Затем в каждую пробирку с водой наливают пипеткой
масло слоем примерно 0,5 см или закупоривают пробирки мягким
пластилином, стараясь не повредить черешок. Отмечают уровень
воды в каждой пробирке (стеклографом или фломастером, кусоч¬
ком пластилина). На левую чашку весов ставят банку с 3—4 про¬
бирками— одну пустую, все другие с листом; на правую чашку
помещают банку с одной пробиркой — с водой и маслом поверх
воды (или запечатанную пластилином), но без листа. На эту
чашку насыпают песок, чтобы уравновесить весы. Весы ставят
на солнечное окно или (если нет солнца в данное время) под
лампу, у печи или батареи отопления, но так, чтобы в дневное
время листья не оказались в темноте или полумраке. Продолжи¬
тельность опыта в хороших условиях 1—2 дня, в обычных ком¬
натных — 3—4.
Опыт может быть поставлен с одним листом. 2—3 разных по
размеру листа берут для того, чтобы показать учащимся, что
количество поглощаемой и испаряемой листом воды зависит от
величины его. Это делает опыт интереснее, не усложняя его по
существу. Обычно данный опыт ставят без взвешивания. Но в этом
случае он не является бесспорным доказательством испарения,
так как результат опыта (убыль воды в пробирке) можею объяс¬
нить и одним поглощением воды листом. Использование в опыте
одновременно двух методов исследования — весового и визуально¬
го — дает возможность наглядно и убедительно показать учащим¬
ся 6 класса, что листья испаряют воду, которая поступает в них.
Демонстрация опыта. На уроке отмечают понижение уровня
воды в пробирках с листом и отсутствие этого в пробирке без
листа, а также поднятие левой чашки весов, т. е. уменьшение
массы воды. Из этого следует, что слой масла (или пластилино¬
вая пробка) предотвращает испарение воды с поверхности ее и
что убыль воды в пробирках есть результат поглощения и испа¬
рения воды листом. Уравновешивая левую чашку весов разно¬
весом, определяют общую массу воды, которую испарили все ли¬
стья за время опыта. Наряду с этим (или вместо этого) можно
налить в пустую пробирку, находящуюся на левой чашке весов,
воды столько, сколько нужно, чтобы уравновесить весы. Это на-
69
глядно покажет учащимся, сколько воды поглотили и испарили
листья.
Вопросы на осмысление методики опыта. Зачем отмечают уро¬
вень воды в пробирках в начале опыта? С какой целью пробирки
плотно закрывают пластилином (или наливают масло на поверх¬
ность воды)? Зачем нужна пробирка с водой (и маслом), но без
листа? Для чего пробирки помещают на уравновешенные весы?
Как определяют массу испарившейся воды? Почему в данном
опыте убыль воды определяют зрительно и взвешиванием?
1.5.13. Присасывающее действие листьев
Цель опыта — показать, что испарение является одним из двух
«двигателей», обеспечивающих поднятие воды в растении (дру¬
гим «двигателем» служит корневое давление).
Объекты и оборудование. 2—3-недельные растения фасоли или листья ком*
натных растений с относительно тонким черешком (например, пеларгонии); длин¬
ная тонкая (с просветом 2—3 мм) трубка, стеклянная или из прозрачного
пластика; пластилин; блюдце; лезвие безопасной бритвы; кипяченая вода; шта-
тив лабораторный или картонный стакан-вазон (см. 1.2). Желательно иметь
электролампу, подвешенную на штативе. Дополнительное оборудование — толь*
ко для одного из технических вариантов опыта: отрезок стеклянной трубки
с оплавленными краями длиной 3—4 см, диаметром 4—5 мм, резиновый бал-»
лончик к нему (от аптечной пипетки), ножницы, аптечная пипетка.
Постановка опыта. На один конец длинной сухой трубки нано¬
сят хорошо размятый пластилин в виде небольшого колечка, края
его смазывают на стекло — вниз по трубке — на конус, обеспечивая
тем самым абсолютную герметичность соединения. Срезают один
лист с черешком или верхушку стебля фасоли с первой парой
листьев. Конец черешка (или стебля) отрезают под водой (1 см
и более). Стебель фасоли должен быть коротким (2—4 см), так
как в более старых частях его имеется полость с воздухом, кото¬
рый в ходе опыта может образовать воздушную пробку (пузырь),
из-за чего прекратится поступление воды в стебель. Удаляют во¬
ду со стебля (черешка) тканью, бумагой и примазывают к нему
плотно (тщательно, но осторожно) пластилин в виде муфты так,
как это рекомендовалось по опыту с корневым давлением?
(см. 1.4.7, рис. 7,2). Еще раз подрезают под водой конец черешка
(стебля), выступающий из муфты, временно сохраняют все в
блюдце с водой.
Опустив трубку концом с пластилином в кипяченую воду, заса¬
сывают ее ртом до полного заполнения трубки, закрывают послед¬
нюю пальцем под водой, достают из воды, держа вертикально.
Закрывают верхний конец трубки шариком-пробкой из пластили¬
на, перевертывают трубку и вставляют в нее конец муфты с ли¬
стом или стеблем; слегка надвигают муфту на трубку, чтобы
прилепить ее к пластилину на трубке. Снимают шарик-пробку
и плотно соединяют муфту с трубкой. Затем обсушивают пласти¬
лин тканью (бумагой) и тщательно смазывают его так, чтобы не
осталось щели в месте соединения (см. рис. 24,7). Если в трубке
70
Рис. 24. Установки для демонстрации присасывающего действия листьев с раз¬
ными способами присоединения листа к трубке (1, 2); 3—рабочее положение
прибора.
под срезом стебля оказался воздух, надо разъединить муфту и
снова провести наполнение трубки водой.
По второму техническому варианту тонкую трубку присоеди¬
няют к отрезку стеклянной трубки диаметром 4—5 мм с помощью
резинового баллончика так, как это рекомендовалось по опыту
с корневым давлением (см. 1.4.7, рис. 7,1), или примазывают пла¬
стилином. На свободный сухой коней короткой трубки намазы¬
вают пластилин, наполняют составленную трубку кипяченой во¬
дой, укрепляют стебель или лист в короткой трубке так, как
описано выше. В этом варианте проще перезаряжать полученный
прибор (так называемый потометр): достаточно вынуть из бал¬
лончика тонкую трубку, а затем, заполнив ее водой, вновь вста¬
вить, ввинчивая в отверстие баллончика. Если в последнем или
в короткой трубке оказался воздух, его выпускают, сжимая бал¬
лончик, и замещают водой (с помощью аптечной пипетки).
Трубку (прибор) подвешивают вертикально или кладут в на¬
клонном положении — вниз концом без листьев. Для этого удобно
использовать картонный вазон-стакан, сделав в нем для трубки
вырезки соответствующей глубины (рис. 24).
Продолжительность опыта при постановке иод лампой или
на солнце 1—2 дня, в обычных комнатных условиях — 3—4; она
зависит и от диаметра тонкой трубки, и от количества и размера
листьев. В результате опыта вода поднимается на высоту 30 см —
по всей длине трубки стандартного размера. Если опыт идет
медленно, на трубке отмечают (фломастером, пластилином) подъ-
ем воды за каждый день.
71
1.5.14. Испарение воды листьями при различных внешних условиях
Цель опыта — показать влияние внешних условий на испарение
воды листьями.
Объекты и оборудование. 4—6 примерно одинаковых по размеру листьев
с длинными черешками (или 2—3 побега с первой парой листьев); 2—3-недель¬
ной фасоли или комнатных растений одного вида (плектрантус, пеларгония
и т. п.); 4—6 одинаковых по диаметру пробирок; 2^—3 банки или штатива для
пробирок; блюдце; лезвие бритвы; масло растительное или пластилин; карандаш
по стеклу или фломастер; электролампа, если нет солнца на окне или иных
источников тепла. Опыт может быть поставлен и на 2—3 одинаковых прибо¬
рах (потометрах), подготовленных как в предыдущем опыте.
Постановка опыта. Листья (или стебель) срезают и помещают
по одному во все пробирки с водой так, как в опыте 1.5.12, запе¬
чатав пробирки пластилином или налив слой масла на поверх¬
ность воды в них. В каждую банку ставят одну или две пробир¬
ки (две — для повторности в опыте). На всех пробирках отмечают
исходный уровень воды стеклографом или фломастером. Банки
(или потометры) помещают в разные условия температуры и
освещения: 1) на солнечное окно или под лампу, у батареи отоп¬
ления, т. е. где тепло и светло; 2) на несолнечное окно; 3) в тем¬
ное Или полутемное место в комнате. Продолжительность опыта
1—2 дня; при наличии солнца на окне или при использовании
лампы убедительный результат получается менее чем за сутки.
Опыты по изучению передвижения веществ по побегу
1.5.15. Прохождение воды и растворенных в ней веществ по побегу
Цель опыта — выяснить, по каким частям побега проходят
вода и растворенные в ней вещества.
Объекты и оборудование. Три 2—3-недельных растения фасоли или гороха,
выращенные на воде или в почве, или облиственные побеги бальзамина, пел¬
аргонии, деревьев; две банки (колбочки); темноокрашенный водный ‘раствор
красных чернил (эозина) или фуксина, метиленовой сини (синьки); вата; лез¬
вие безопасной бритвы.
Постановка опыта. Фасоль (горох) срезают чуть выше уровня
почвы (или над корневой шейкой — у растений в воде), конец каж¬
дого побега обрезают под водой на 1—2 см, чтобы удалить те
сосуды, в которые, возможно, вошел воздух при срезке растений.
Аналогично готовят побеги комнатных растений и деревьев. Два
побега ставят в банку с окрашенной водой, один — в банку с чи¬
стой водой (этот побег нужен для сравнения в конце опыта). Бан¬
ки закрывают ватными пробками и помещают рядом в теплое
место, лучше на солнечное окно или под лампу. Продолжитель¬
ность опыта 1—2 дня.
Демонстрация опыта. На уроке рассматривают и сравнивают
окраску всех побегов, обращают внимание на то, что в листьях
окрашены крупные и мелкие жилки — вся проводящая сеть. Мож¬
но сделать и показать поперечные и продольные разрезы стебля,
72
предварительно сполоснув окрашенную часть стебля в чистой
воде.
Вопросы на осмысление методики опыта. С какой целью в
опыте используют окрашенную воду? (Чтобы можно было заме¬
тить, по каким частям побега передвигаются вода и растворенные
в ней вещества.) Что доказывает опыт с подкрашенной водой?
(Что вода и растворенные в ней вещества проходят по древесин¬
ным сосудам стебля и листьев.)
1.5.16. Влияние испарения воды листьями на движение веществ
в побеге
Цель опыта — показать, что скорость прохождения по побегу
воды и растворенных в ней веществ зависит от испарения воды
листьями.
Объекты и оборудование. Объекты и водные растворы красок такие же,
как для предыдущего опыта, но побеги подбирают попарно одинаковые и в
количестве четырех как минимум; пробирки одинаковые по диаметру — по ко¬
личеству используемых в опыте побегов; банки или иные штативы для проби¬
рок; пластилин; лезвие бритвы; линейка; карандаш по стеклу или фломастер;
лампа, подвешенная на штативе, если нет других источников тепла (солнца
на окне, теплых батарей отопления).
Постановка опыта. Концы побегов подрезают под водой, как
в предыдущем опыте. Каждый побег помещают в отдельную
пробирку с одинаковой для всех подкрашенной водой, отмечают
уровень ее в пробирке, последние закрывают плотно пластилином.
Половину пробирок ставят в банку (штатив), которые помещают
под лампу, или на солнечное окно (если есть солнце), или у печи,
батареи отопления, т. е. в более теплое и сухое место; другие про¬
бирки— во второй банке — оставляют в обычных комнатных усло¬
виях. Продолжительность опыта от нескольких часов (на солнце,
под лампой) до двух дней.
При демонстрации опыта на уроке отмечают уровень воды в
пробирках, сравнивают его по вариантам опыта, а также со сте¬
пенью окрашивания листьев у побегов.
Опыты, демонстрирующие дыхание стеблей
Цель опытов — показать, что стебли дышат так же, как корни
и листья, поглощая кислород из воздуха и выделяя углекис¬
лый газ.
Объекты и оборудование. Стебли 1—2-недельных растений фасоли, выра¬
щенной на воде или в почве (подсемядольная часть и настоящий стебель —
без листьев), из расчета на каждые 100 см3 сосуда 5—6 растений — для опыта,
демонстрирующего поглощение кислорода, и 2—3 растения — для опыта, пока¬
зывающего выделение углекислого газа при дыхании, или соответствующее это¬
му количество зеленых стеблей комнатных растений. Длинные стебли разре¬
заются на такие куски, которые свободно помещаются в используемые сосуды,
У стеблей фасоли удаляют семядоли.
Постановка опытов — такая же, как по опытам, демонстри¬
рующим дыхание корней и . листьев (1.4.15; 1.4.16; 1.5.9; 1.5.10).
Продолжительность первого опыта 3 дня, второго — 2 дня.
73
1.6. ОПЫТЫ ПО ТЕМЕ «ВЕГЕТАТИВНОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ
ЦВЕТКОВЫХ РАСТЕНИЙ»
Опыты по вегетативному размножению растений, обычно про¬
водимые в школе, освещают лишь одну сторону вопроса — раз¬
личные способы вегетативного размножения. Вопрос же о том,
какие условия необходимы для окоренения черенков, не выяс-
няется. Между тем экспериментальное установление учащимися
необходимости для окоренения черенков определенных внешних
условий и влияния отдельных факторов на корнеобразование име¬
ет большое познавательное и практическое значение. При поста¬
новке таких опытов учащиеся знакомятся с биологическими осно¬
вами черенкования, сознательно усваивают агротехнические
требования по созданию оптимальных условий для черенков (тем¬
пературы, влажности, аэрации).
Опыты по выяснению условий, необходимых для окоренения
черенков
Опыты, освещающие условия окоренения черенков, целесооб¬
разно ставить одновременно и демонстрировать на уроке все вме¬
сте. Это позволит сделать общий в&вод из трех опытов о том,
что для окоренения черенков необходимо наличие одновременно
трех внешних условий: воды (влажной среды), тепла и доступа
воздуха к черенкам. Цель отдельных опытов ясна из темы — пока¬
зать необходимость для окоренения черенков одного из внешних
условий.
1.6.1. Необходимость воды (влажной среды) для образования кор¬
ней у черенков
Объекты и оборудование. 4—6 стеблевых олиственных черенков 8—10 см
длиной легко укореняющихся комнатных растений одного вида (плектрантус,
герань, традесканция, колеус и т. п.) или томата; четыре одинаковые стеклян¬
ные банки на 0,25—0,5 л; хорошо промытый песок; клейкая лента (канцеляр¬
ская или изоляционная, медицинская).
Постановка опыта. У каждого черенка отрезают 3Д листовой
пластинки верхнего крупного листа, остальные листья (кроме
верхушечного мелкого, если он имеется) удаляют целиком. Выса¬
живают черенки поровну в две банки, наполненные сухим песком.
В одной песок оставляют сухим, в другой немного смачивают во¬
дой. Обе банки накрывают такими же банками и прикрепляют
клейкой лентой (рис. 25). Опыт не следует ставить на солнечном
окне. Образование корней у черенков происходит через 10—
15 дней (в зависимости от температуры помещения).
Демонстрация опыта. Черенки извлекают из банок и сравнива¬
ют опытные растения с контрольными, пронося их по классу.
Надо обратить внимание учащихся на то, что неполитые черенки
за время опыта остались живыми — не высохли без воды, однако
корни у них не образовались. Это убеждает учащихся в том,
74
Рис. 25. Постановка опы¬
та «Необходимость во¬
ды для образования кор¬
ней у черенков».
Рис. 26. Результат опы¬
та «Необходимость до¬
ступа воздуха для обра¬
зования корней у черен¬
ков» 1 — опытные расте¬
ния; 2 — контрольные
растения.
что развитие корней не произошло у опытных черенков из-за не¬
достатка воды, а не в результате высыхания и гибели растений.
1.6.2. Необходимость доступа воздуха для образования корней
у черенков
Объекты и оборудование. 6—8 неодревесневших олиственных черенков
(8—10 см длиной) растений одного вида, имеющих шероховатую поверхность
стебля (томат, плектрантус, колеус, герань, пеларгония); вазелин-, две одинако¬
вые стеклянные банки.
Постановка опыта. У всех черенков оставляют по 1—2 верху¬
шечных листа, у крупных листьев срезают часть листовой пла¬
стинки. Опытные и контрольные черенки (по 3—4 штуки) ставят
раздельно в банки, в которые затем наливают некипяченой воды
несколько больше половины банки. У опытных черенков до поме¬
щения их в воду тщательно обмазывают вазелином всю поверх¬
ность стебля за исключением верхней трети или четверти черенка,
.не замазывая при этом срез стебля, через который в черенок бу¬
дет поступать вода (рис. 26). За время опыта (10—15 дней) при
комнатной температуре 18—20 °С корни образуются только у конт¬
рольных растений.
При демонстрации опыта следует сказать учащимся, что черен¬
ки многих растений не могут окореняться в воде, потому что для
них недостаточно небольшого количества воздуха, растворенного
в воде. В данном же опыте мы использовали такие растения, для
окоренения черенков которых требуется мало воздуха, но если
доступа его не будет совсем, корни не образуются, как это на¬
блюдается у черенков, смазанных вазелином в нашем опыте.
1.6.3. Необходимость тепла для окоренения черенков
Объекты и оборудование. 6—8 стеблевых черенков (8—10 см длиной) легко
укореняющихся в воде комнатных растений одного вида (плектрантус, колеус,
герань, традесканция, бегония и др.) или томата; две одинаковые стеклянные
банки с водой; термометр.
Постановка опыта. Все черенки надо подготовить как в пре¬
дыдущем опыте. Затем их делят на две равные группы и ставят
7 ъ
в банки с водой. Одну банку оставляют при комнатной темпера¬
туре (18—20 °С), другую сохраняют при 5—6°С — при темпера¬
туре, недостаточной для образования корней за время опыта (по¬
мещают в погреб, холодильник, между рамами окна и т. п.). Воду
в банках меняют через каждые два дня.
Демонстрацию опыта можно проводить, когда начнут образо¬
вываться корни у черенков, находившихся при комнатной (бла¬
гоприятной) температуре (через 10—15 дней). Сравнивая черен¬
ки обеих групп, учащиеся должны сделать вывод, что тепло яв¬
ляется необходимым условием для окоренения черенков; если
тепла недостаточно, то черенки не укореняются, несмотря на на¬
личие других необходимых внешних условий — воды и воздуха.
Данный опыт можно поставить на черенках двух видов ком¬
натных растений, отличающихся отношением к теплу при окоре¬
нении (например, бегонии и пеларгонии). Это позволит показать
учащимся, что тепло — необходимое условие для окоренения че¬
ренков, но для разных растений потребность в тепле при этом
различна.
Вопросы на осмысление методики опытов по выяснению внеш¬
них условий окоренения черенков. С какой целью черенки, поме¬
щенные в сухой песок, накрыли байкой сверху? (Чтобы черенки
не засохли, остались живыми без полива.) Зачем накрыли банкой
сверху черенки, помещенные во влажный песок? ’(Чтобы условия
у этих черенков были во всем одинаковыми с условиями, имею¬
щимися у других черенков, кроме одного — наличия воды в пе¬
ске.) С какой целью некоторые черенки замазали с поверхности
вазелином? (Чтобы к этим черенкам не было доступа воздуха,
растворенного в воде.) Какие условия были созданы черенкам,
смазанным вазелином? (У них было тепло, вода—она поступала
через разрез стебля, но не было воздуха — доступа его к поверх¬
ности стебля.) Какие условия были у черенков, не смазанных ва¬
зелином (помещенных в сухой песок, во влажный песок)? и т. п.
вопросы.
1.6.4. Влияние различной температуры на образование корней
у черенков
Объекты и оборудование. 9—12 стеблевых черенков (8—10 см длиной) од¬
ного вида комнатных растений или томата; три одинаковых горшочка с песком
или стеклянные банки — в зависимости от используемых объектов; термометр.
При постановке данного опыта лучше использовать растения, медленно укоре¬
няющиеся в обычных комнатных условиях (лимон, фикус, роза).
Постановка опыта. Черенки готовят как в предыдущих опы¬
тах. При окоренении черенков в песке срезают нижний конец стеб¬
ля непосредственно под нижним узлом черенка. Все черенки де¬
лят на три равные группы, каждую из которых ставят в от¬
дельную банку с водой (черенки фикуса, фуксии, герани, колеуса,
пеларгонии, плектрантуса и т. п.) или сажают в горшок с песком
(лимон, роза и др.). Для поддержания постоянной нормальной
влажности песка, в который помещены черенки, их следует на¬
76
крыть стеклянной банкой. Банки или горшочки помещают в усло¬
вия с достаточно резким различием по температуре, например:
для первой группы черенков 5—6, для второй группы 10—12, для
третьей 20—25°С. Опыт с медленно укореняющимися растениями
продолжается месяц-полтора. Быстро укореняющиеся растения
(томат, герань, колеус и др.). дают результат через 2—3 педели,
однако различие между второй и третьей группами наблюдается
при этом в основном количественное.
Демонстрация опыта. Черенки, укоренившиеся в песке, выка¬
пывают и пер.еносят в отдельные банки с водой. Сравнивая ре¬
зультаты опыта по каждой группе черенков, учащиеся убеждают¬
ся в том, что температура оказывает большое влияние на окоре¬
нение черенков. При относительно низкой температуре черенки
не окореняются или отрастание корней у них происходит очень
медленно, в результате чего за определенный промежуток вре¬
мени образуется меньше корней, чем при более высокой темпе¬
ратуре. На основании опыта в беседе выясняется, какое практиче¬
ское значение имеет установленная закономерность, как она мо¬
жет быть использована в практике черенкования ’(вегетативного
размножения) растений.
После демонстрации опытов на уроке (при завершении их) че¬
ренки, у которых не образовались корни, помещают в благопри¬
ятные условия, чтобы вырастить из них растения для школы.
Вазелин смывается с черенков теплой водой с мылом.
1.7. ОПЫТЫ ПО ТЕМЕ «СЕМЯ»
Опыты по изучению прорастания семян
1.7.1. Набухание семян при прорастании
Цель опыта — показать поглощение воды семенами при набу¬
хании их.
Объекты и оборудование. Семена фасоли или гороха; две одинаковые ши-
рокогорлые стеклянные банки на 0,2—0,3 л; полиэтиленовые крышки к банкам
или пленка; нитки или резиновые кольца для крепления пленки.
Постановка опыта. В одной банке 10—15 семян заливают во¬
дой примерно до половины их высоты («по пояс»), в другой бан¬
ке столько же семян оставляют сухими — для сравнения в конце
опыта. Обе банки закрывают крышками или пленкой, закрепляя
последнюю нитками или резиновым кольцом. Продолжительность
опыта один день. При демонстрации опыта на уроке отмечают
большое увеличение размера набухших семян и поглощение ими
всей воды, имевшейся в банке.
1.7.2. Набухание семян в почве
Цель опыта — показать, что семена при набухании отнимают
воду от почвы.
Объекты и оборудование. Те же, что для предыдущего опыта, и дополни¬
тельно: почва; предмет, удобный для уплотнения почвы в банках.
77
Постановка опыта. На дно двух банок насыпают почву нор¬
мальной влажности слоем 1 —1,5 см. В одной банке в почву за¬
рывают 10—15 сухих семян. В обеих банках почву уплотняют и
банки плотно закрывают полиэтиленовыми крышками или плен¬
кой. Результат наблюдается через 1—2 дня.
При демонстрации опыта на уроке обращают внимание уча¬
щихся на то, что почва в банке с семенами разрыхлена и заметно
иссушена (по сравнению с почвой в контрольной банке без се¬
мян), а семена набухли.
1.7.3. Сила, развиваемая семенами при набухании
Цель опыта — показать, насколько велика механическая сила,
создаваемая набухающими семенами.
Объекты и оборудование. Семена гороха; небольшой стеклянный пузырек
с пробкой; мелкий песок; пипетка аптечная; две деревянные планки; шпагат;
полиэтиленовый мешочек.
Постановка опыта, Пузырек наполняют сухими семенами го¬
роха и песком, добиваясь заполнения последним всех пустот сре¬
ди семян. Это делают для того, чтобы разбухающие семена не
могли заполнять пустоты, что уменьшило бы давление семян на
стенки пузырька. Затем в пузырек пипеткой вливают воду до
полного смачивания песка и, если потребуется, досыпают еще
песок. Пузырек закрывают пробкой и зажимают его сверху и
снизу деревянными планками, концы которых туго стягивают шпа¬
гатом (рис. 27), чтобы семена не вытолкнули пробку и не отколо¬
ли дно пузырька, что снизило бы эффект. Всю установку поме¬
щают в полиэтиленовый мешочек. Через сутки пузырек оказы¬
вается расколотым.
1.7.4. Необходимость для прорастания семян воды, тепла и доступа
воздуха
Цель опыта—показать, что для прорастания семян необходи¬
мо наличие одновременно трех внешних условий — воды, тепла,
воздуха.
Объекты и оборудование. Семена гороха или фасоли, пшеницы, ржи; че¬
тыре одинаковые небольшие стеклянные банки или колбы, пузырьки; крышки
или пробки к сосудам; кипяченая вода.
Постановка опыта. На каждую
банку наклеивают этикетку с за-
писыо условий, создаваехмых семе¬
нам: для банки № 1—«Есть: во¬
да, воздух, тепло», для банки
№ 2 — «Есть: воздух, тепло; нет во¬
ды», для банки № 3 — «Есть: вода,
тепло; нет воздуха», для банки
Рис. 27. Постановка опыта, демонстрирую¬
щего силу набухания семян.
7Ь
№ 4— «Есть: вода, воздух; нет тепла». В каждую банку поме¬
щают 10—15 семян. В банки № 1 и № 4 наливают воду «по
пояс» семенам, т. е. примерно до половины их высоты, у этих
семян есть вода и доступ воздуха к ним. В банку № 3 наливают
воду более чем на половину ее высоты, надежно лишая семена
доступа воздуха. Все банки закрывают и ставят рядом в комнате,
кроме банки № 4, которую помещают в холодное место (в холо¬
дильник, между рамами окна или вне помещения). Продолжи¬
тельность опыта 2—3 дня (для фасоли — лишь при температуре
выше 18°С, лри более низкой — 5—7 дней).
Демонстрация опыта. На уроке отмечают, что семена проросли
в банке № 1, где у них были вода, тепло и доступ воздуха, и не
проросли в других банках, в каждой из которых не было какого-
либо одного условия из имеющихся у проросших семян. Для это¬
го сравнивают банку № 1 (условия в ней и результат опыта)
поочередно с банками № 2, 3, 4. Обращают внимание учащихся
на то, что только при таком сравнении (варианта опыта, где
получен ожидаемый результат, с вариантом, отличающимся от
первого лишь одним условием) можно сделать неопровержимый
вывод из опыта о необходимости того или иного условия для
прорастания семян. Затем сравнивают (анализируют) все вариан¬
ты опыта между собой, что позволяет сделать вывод о необхо¬
димости для прорастания семян одновременного наличия воды,
тепла и воздуха вместе.
Вопросы на осмысление методики опыта. Какие условия созда¬
ны для семян в банке № 1 (№ 2, 3, 4)? Зачем (с какой целью)
в одну банку наливают немного воды, а в другую много? (Чтобы
в одной банке у семян были вода и воздух, а в другой — не было
бы доступа воздуха к семенам из-за большого слоя кипяченой
воды.) Какие банки опыта надо сравнивать между собой, чтобы
сделать вывод о необходимости того или иного условия для про¬
растания семян? Зачем сравнивают все банки между собой? (Что¬
бы сделать вывод о необходимости всех условий вместе.) Зачем
банку № 1 закрывают крышкой? (Чтобы вода не испарялась.)
Почему закрывают крышками все другие банки? (Чтобы они не
отличались от банки № 1 даже по этому условию.)
1.7.5. Проращивание семян при различной температуре
Цель опыта — показать влияние температуры на прорастание
семян.
Объекты, и оборудование. Семена теплолюбивых растений (фасоли, помидо¬
ров, кукурузы) и нетребовательных к теплу культур (гороха или ржи, пше¬
ницы); 6—8 одинаковых банок из прозрачного стекла (из-под майонеза, горчи¬
цы) или чашек Петри; лоскуты ткани или промокательная бумага; газетная
бумага (для изготовления крышек к банкам); нитки или резиновые кольца к
банкам; шпагат; термометр.
Постановка опыта. Дно банок выстилают лоскутом ткани
или промокательной бумагой, сложенной в несколько слоев.
В 3—4 банки помещают по 10—15 семян теплолюбивых растений
79
одного вида, в другие 3—4 банки — по стольку же семян нетребо¬
вательной к теплу культуры. В каждые 3—4 банки наливают во¬
ды поровну и столько, чтобы она не покрывала семена «с голо¬
вой». Закрывают банки крышками из нескольких слоев газетной
бумаги и помещают их в условия с различной температурой:
2—6°С (в холодильник, погреб), 10—15 °С (между рамами, вне
помещения), 18—20, 24—26°С (у печи, батареи отопления, в
комнатной тепличке). Для расположения банок у печи, батареи
отопления их удобно подвешивать на шпагате на той высоте,
где имеется необходимая температура. Продолжительность опыта
5—7 дней.
Опыты по изучению дыхания семян
1.7.6. Поглощение кислорода при дыхании прорастающих семян
(опыт с лучинкой)
Цель опыта — показать, что прорастающие семена дышат, по¬
глощая кислород из воздуха, как корни, листья и другие органы
растения.
Объекты и оборудование. Зерна ржи (пшеницы, ячменя) или семена горо¬
ха, фасоли из расчета одно зерно (семя) на каждые 2—3 см3 объема исполь¬
зуемых сосудов; две одинаковые колбы, бутылочки из прозрачного стекла объе¬
мом от 100 см3 и более с диаметром отверстия не менее 12 мм; пробки к со¬
судам— резиновые или изготовленные из пластилина; лучинки; спиртовка.
Подготовка опыта. Семена замачивают в воде (см. 1,2). Через
день-два набухшие или наклюнувшиеся семена помещают в один
сосуд. Второй сосуд (контрольный) оставляют без семян, предва¬
рительно сполоснув его водой. Оба сосуда закрывают плотно
пробками и ставят рядом в темное или слабо освещаемое место
(чтобы появляющиеся ростки не позеленели). Продолжительность
опыта для набухших семян — 2—3 дня, для наклюнувшихся —
]—2 дня.
При демонстрации опыта на уроке в обоих сосудах проверяют
наличие кислорода с помощью зажженной лучинки. Как это сде¬
лать лучше, объясняется в описании опыта по дыханию корней
(1.4.15).
Вопросы на осмысление методики опыта — такие же, как к опы¬
ту с лучинкой, демонстрирующему дыхание корней (1.4.15).
1.7.7. Выделение углекислого газа при дыхании прорастающих
семян (опыт с известковой водой)
Цель опыта — показать, что прорастающие семена выделяют
углекислый газ при дыхании, как корни, листья и другие органы
растения.
Объекты и оборудование. . Объекты те же, как для предыдущего опыта,
но во вдвое меньшем количестве; два сосуда, как для предыдущего опыта, и
специальная пробка к ним с воронкой и газоотводной трубкой (для вытесне¬
ния воздуха из сосудов) или три одинаковые химические пробирки с пробка¬
ми (резиновыми или из пластилина); лоскут бинта (марли); нитки; известко¬
вая вода.
80
Постановка опыта. Семена замачивают в воде. Через два дня,
когда они наклюнутся, две порции их — по 5—6 зерен или по
1—2 семени на пробирку объемом около 20 см3 — завертывают в
два маленьких мешочка из бинта, подвязав каждый мешочек к
нитке длиной 20—25 см. Мешочки смачивают водой и помещают
каждый в свою пробирку (мешочек должен свободно входить в
нее). Семя фасоли или гороха можно подвесить к нитке (вместо
помещения в мешочек), проколов иглой семядоли. Вторая пробир¬
ка с семенами служит повторностью — на случай неудачи с пер¬
вой. Третью пробирку (контрольную) споласкивают и оставляют
без семян. Все пробирки закрывают плотно пробками, оставляя
конец нитки снаружи, и кладут рядом. Продолжительность опыта
1—2 дня.
Демонстрация опыта. На уроке семена осторожно (чтобы не
вытеснить весь воздух из пробирки) извлекают за нитку из про¬
бирки. Это можно сделать на воздухе, держа пробирку дном вниз,
но лучше — под водой, опустив пробирку отверстием в кипяченую
воду (как в опыте по дыханию листьев). Затем в эту пробирку
и в контрольную наливают поровну известковую воду—1—2 см
по высоте пробирки, закрывают их и встряхивают одновременно
до тех пор, пока не появится явное помутнение известковой воды.
Постановка опыта .в колбах (бутылочках) аналогична: в одну
насыпают семена, другую оставляют без семян, но выявление
углекислого газа в этом случае проводят посредством пропускания
воздуха из сосудов в известковую воду. Этот вариант работы рас¬
смотрен в описании аналогичного опыта по дыханию листьев
(1.5.10). Таким способом можно определять углекислый газ и при
постановке опыта в пробирках, но для этого надо сделать малень¬
кую пробку с воронкой и газоотводной трубкой !(см. рис. 11,2).
Этот способ можно применить с целью разнообразить методику
учебного эксперимента.
Вопросы на осмысление методики опыта такие же, как к ана¬
логичному опыту по дыханию корней (1.4.16).
1.7.8. Поглощение кислорода и выделение углекислого газа
при дыхании прорастающих семян (опыт с использованием чистого
кислорода)
Цель опыта — показать поглощение чистого кислорода и вы¬
деление только углекислого газа при дыхании прорастающих
семян.
Объекты и оборудование. Проросшие зерна пшеницы или ржи с корешками
длиной около 0,5 см; две пробирки химические; пробка корковая; нож или
бритва; нитки; резиновая пробка к пробирке или пластилин; две колбы или
пузырьки; две трубки стеклянные или пластиковые тонкие, длиной чуть больше
высоты колбы (пузырька); 5—6%-ный раствор щелочи; прибор и вещества (на¬
пример, КМп04) для получения кислорода или заряженная кислородная подуш¬
ка; кристаллизатор или тазик с водой; палочка (карандаш).
Постановка опыта. Пробирки споласкивают водой. В одну из
них помещают 15—20 проросших зерен. Вырезают из корковой
б Заказ № 1240
81
Рис. 28. Постановка опыта, доказывающе¬
го поглощение кислорода при дыхании се¬
мян: в центре — установка в собранном
виде; 1, 2 —отдельные части прибора.
пробки две маленькие пробочки та¬
кого размера и формы, чтобы они
плотно держались в пробирке, но
при этом с двух сторон оставался
бы просвет между пробкой и стен¬
кой пробирки. Размер просвета
меньше толщины зерна, он служит
для прохождения воздуха. Пробоч¬
ки подвязывают к нитке и вводят
в каждую пробирку: опытную — с
семенами и контрольную — без се¬
мян. Пробкой сдвигают семена ко
дну пробирки, но так, чтобы между семенами осталась пустоты
(рис. 28,7). Подготовленные таким образом обе пробирки на¬
полняют чистым кислородом способом вытеснения воды из проби¬
рок (описание его дано раньше—1.5.5) и плотно закрывают
пробирки пробкой, в которую вставлена трубочка, так как пока¬
зано на рисунке 28. Пробирки укрепляют на колбе (пузырьке)
с раствором щелочи, опустив конец трубки в раствор. На следую¬
щий день вся или почти вся пробирка с семенами будет заполне¬
на щелочью, поглотившей углекислый газ, который выделяли се¬
мена в процессе дыхания взамен поглощаемого кислорода. В конт¬
рольной пробирке (без семян) ничего не изменяется. Опыт убеж¬
дает учащихся в том, что при дыхании поглощается именно кис¬
лород, а выделяется только углекислый газ.
1.7.9. Поглощение кислорода и выделение углекислого газа при ды¬
хании прорастающих семян (опыт в приборе Козыря)
Цель опыта — показать процесс газообмена при дыхании
семян.
Объекты и оборудование. Проросшие зерна злаков или семян гороха, фасо¬
ли с корнем 0,5—1 см; прибор для наблюдения газообмена при дыхании рас¬
тений и животных; длинная стеклянная трубка с внутренним диаметром около
2 мм; короткая (8—10 см) стеклянная трубка; пластилшг; подкрашенная вода
в баночке (стаканчике); 5—6%-ный раствор щелочи; резиновая груша — если
необходимо быстро проветривать прибор перед повторной постановкой опыта.
Постановка опыта. Опыт с растениями в приборе конструкции
И. В. Козыря проходит более успешно в том случае, если его
несколько видоизменить: манометр заменить длинной тонкой
стеклянной трубкой, а кран — короткой, конец которой должен
быть опущен на 4—5 см в прибор. Новый вид прибора показан
на рисунке 29. Вместо стеклянной трубки, изогнутой как показа¬
но на рисунке (и весьма хрупкой), можно применить прямую тон¬
кую трубку из стекла или пластика (от стержней шариковых ру-
82
Рис. 29. Видоизмененный «Прибор для наблюдения газо¬
обмена при дыхании растений и животных».
чек, для соков, коктейля), которую присоединя¬
ют с помощью резиновой к отрезку стеклянной
трубки, оставшейся от манометра (но это хуже,
так как чем больше будет соединений в прибо¬
ре, тем менее он надежен).
Короткая трубка служит для вентилирования
прибора при повторной постановке опыта (спу¬
стя час или более) — через нее вдувают воздух
с помощью резиновой груши. В рабочем состоя¬
нии прибора эта трубка закрыта пластилиновым шариком-проб¬
кой диаметром около 1 см. Иной способ проветривания — открыть
прибор и подуть в него — менее надежен и удобен.
В донную часть прибора наливают раствор щелочи через ниж¬
ний тубус. Уровень раствора должен быть ниже сетки не менее
чем на 1 см. Семена насыпают в прибор (на сетку) примерно до
половины его высоты, прибор плотно закрывают пробкой, места
соединения всех частей его тщательно промазывают пластилином.
Конец длинной трубки опускают в банку с подкрашенной водой.
Конец короткой трубки закрывают шариком-пробкой перед демон¬
страцией опыта, так как подъем воды в длинной трубке начинает¬
ся вскоре же и идет «на глазах»—за 30 мин вода может подняться
на высоту 10—12 см. Чтобы сбросить столбик воды в трубке и
начать новое наблюдение, надо снять на время шарик-пробку с
короткой трубки. После часа работы прибора (на уроке, до
и после него) его необходимо проветрить — пополнить воздухом
с достаточным количеством кислорода для дыхания семян.
1.7.10. Дыхание прорастающих семян при разной температуре
Цель опыта — показать зависимость дыхания семян от темпе¬
ратуры.
Объекты и оборудование. Проросшие семена с корнем длиной 0,5—1 см
одной культуры — пшеницы, ржи, фасоли, гороха; три (шесть) одинаковые про¬
бирки; пробки к пробиркам — резиновые или изготовленные из пластилина; ки¬
пяченая вода; известковая вода.
Постановка опыта. Отбирают три (шесть) одинаковых по мас¬
се и длине корешка семени, помещают их по одному в пробирки
с кипяченой водой. Сполоснув семена и пробирки, всю воду сли¬
вают, пробирки плотно закрывают пробками и помещают на один
день в места с различной температурой: у батареи (печи), на сто¬
ле, на окне или между рамами, в холодильник и т. п. Убедитель¬
ный результат получается при следующих температурах: для пше¬
ницы, ржи, гороха около 0, 6—10, 16—18 °С; для фасоли 4—10,
16-—20, 26—30 °С. Перед тем как рассматривать результат опыта,
все пробирки надо выдержать 5—10 мин при комнатной темпе¬
ратуре.
6*
83
Демонстрация опыта. На уроке осторожно открывают одну
пробирку (стараясь долго не нагревать ее рукой и тем самым
не выпустить воздух) и вливают в нее немного известковой воды
(1—2 см по высоте пробирки), пробирку плотно закрывают и
ставят в штатив. То же самое проделывают с остальными про¬
бирками. Когда во все пробирки будет налит реактив, их встря¬
хивают одновременно (и одинаково) несколько раз и сравнивают
степень помутнения известковой воды, по которой судят об ин¬
тенсивности дыхания семян в разных температурных условиях.
1.7.1 К Рост и дыхание проростков
Цель опыта — показать, что дыхание необходимо для роста
проростков.
Объекты и оборудование. Объекты — такие же, как для предыдущего опы¬
та; две (четыре) пробирки с пробками; прибор для получения углекислого га¬
за; кристаллизатор или тазик с водой.
Постановка опыта. В две (четыре) предварительно смоченные
водой пробирки помещают по одному проросшему семени, отмеча¬
ют (записывают) длину корня и ростка. В одной (двух) пробирке
оставляют атмосферный воздух, а в остальных заменяют его на
углекислый газ (способом вытеснения воды), исключая тем самым
возможность дыхания семян в этих пробирках. Все пробирки за¬
крывают плотно пробками и кладут рядом. Продолжительность
опыта два дня. У контрольных растений (дышащих) наблюдается
прирост, а у опытных — нет.
Опыты по изучению роста и питания проростков
1.7.12. Изменение запасных веществ в семени при росте проростков
Цель опыта — показать, что запасные вещества семени рас¬
ходуются по мере роста проростков — на рост их.
Объекты и оборудование. Семена гороха или фасоли, злаков; банка или
пробирки о водой, подготовленные для выращивания растений (см. 1.2), или
вазоны с песком; фильтровальная или промокательная бумага; аптечная на¬
стойка иода; пинцет; металлическая пластинка (крышка от банки).
Постановка опыта. Несколько (10—20) семян одной культуры
замачивают в воде. На следующий день определяют крахмал у на¬
бухших семян, а еще через день — у наклюнувшихся, т. е. начав¬
ших прорастать. Затем оставшиеся семена высевают в песок или
высаживают на воду, когда корни достигнут длины 1,5—2 см
(см. 1.2). Выращивать растения лучше в затененном месте. Сле¬
дующие определения крахмала в семядолях (или в эндосперме)
проводят, когда появятся проростки, и далее через каждые
3—4 дня — до полного истощения запасов в семени.
Крахмал определяют слабым раствором аптечной настойки
иода в воде (цвет чая). Содержимое эндосперма или часть семя¬
доли тщательно растирают с каплей воды (это удобно делать руч¬
кой пинцета на металлической пластинке (крышке) и переносят
84
в виде мазка на промокательную бумагу. Ткани растения осто¬
рожно удаляют с бумаги, а на остаток мазка капают раствор
иода. О количестве крахмала судят по степени окрашивания мазка
(от черно-синего до бледно-серого цвета). На бумажке пишут да¬
ту и состояние (фазу роста) растения. К концу опыта набирается
5—6 бумажек-проб.
При демонстрации опыта на уроке вновь действуют иодом на
все бумажки (пробы) и сравнивают их.
1.7.13. Рост проростков с различным количеством питательных
веществ в сёмени
Цель опыта — доказать, что рост проростков происходит за
счет запасных веществ семени.
Объекты и оборудование. Проросшие семена фасоли или гороха с корнем
длиной 1—2 см; банка для выращивания растений на воде (см. 1.2) или че¬
тыре (восемь) одинаковые пробирки, установленные в штативе или в банке;
пластилин; лезвие безопасной бритвы; линейка.
Постановка опыта. Подбирают четыре семени примерно одина¬
ковых по величине семядолей и длине корешка. У одного семени
срезают обе семядоли, у другого — полторы семядоли, у третье¬
го—одну семядолю, четвертое семя оставляют целым. Целесооб¬
разно продублировать опыт — поставить его с повторностью (на
восьми семенах). Все семена высаживают в банку с водой или
по одному в пробирки, укрепляя их с помощью пластилина. Опи¬
сание этого дано в разделе 1.2. Можно высеять семена в песок,
но опыт на воде нагляднее, так как хорошо видны рост и размеры
не только побега, но и корневой системы.
Растения помещают в слабо освещаемое место, чтобы исклю¬
чить рост за счет фотосинтеза. Продолжительность опыта
2—3 недели. Если растения выращивают в одной банке, то по
окончании опыта их извлекают и располагают в определенном
порядке на листе картона.
Демонстрация опыта. На уроке обращают внимание не только
на высоту проростков, но и на толщину стебля и размер листовой
пластинки листьев, от которых зависит питание проростков за
счет фотосинтеза в дальнейшем.
85
2. ЭКСПЕРИМЕНТ ПО РАЗДЕЛУ
«ЖИВОТНЫЕ»
Программа по биологии в разделе «Животные» не предусмат¬
ривает проведение опытов с животными, если не считать наблю¬
дения за реакциями дождевого червя на раздражение. Связано
это прежде всего с большими трудностями обеспечения процесса
обучения необходимыми живыми объектами. Многие из них во
время изучения раздела «Животные» находятся в природе в спяч¬
ке, в состоянии покоя на той или иной стадии развития. Их за¬
благовременная заготовка и содержание требуют создания уголка
живой природы, постоянного внимания со стороны учителя био¬
логии, вызывают сложности, связанные с их кормлением, и пр.
Однако это не значит, что учитель биологии не может использо¬
вать школьный биологический эксперимент как метод обучения
при ознакомлении учащихся с изучаемыми в школе типами и
классами животных.
Опыты с животными, как правило, связаны с выяснением
влияния различных факторов на их жизнедеятельность, выработ¬
кой условных рефлексов, изучением ориентирования и т. п. и тре¬
буют длительного времени на выполнение.
Опыты по разделу «Животные» в своем большинстве могут
быть выполнены учащимися только во внеурочное время, до или
после изучения соответствующих вопросов на уроках биологии.
Учитывая это, учитель биологии или использует на уроках сооб¬
щения учащихся о заранее проведенных опытах, или предлагает
провести те или иные опыты в связи с изучаемым материалом и
выделяет в дальнейшем время для ознакомления всех учащихся
с результатами выполненной неурочной работы.
Опыты с беспозвоночными животными
2.1. ОПЫТЫ С ПРОСТЕЙШИМИ
Опыты с простейшими доступны для выполнения в любое вре¬
мя года. Их можно ставить как на уроках, так и во внеурочное
время. Главное, что необходимо для них,— это заранее получить
культуру простейших. Наиболее удобным объектом для этого сле¬
дует считать различных инфузорий: парамеций, бурсарий, стило-
нихий и др. Культура может быть смешанной либо чистой. Для
86
приготовления чистой культуры инфузорий необходимо предвари¬
тельно прокипятить субстрат, на котором будут разводиться про¬
стейшие, и заселить его отловленными с помощью микропипетки
и выбранными для опытов объектами. Субстратом для культур
могут служить загнившие части водных растений, в том числе и
аквариумных, погибшие моллюски и рыбки, которых заливают
прудовой водой или водой из аквариума. Разводят культуры про¬
стейших в нескольких повторностях, с тем чтобы в дальнейшем
оставить для опытов наиболее удавшиеся культуры.
2.1.1. Реакции простейших на действие различных раздражителей
Данный опыт ставится как демонстрационный, с целью выяс¬
нения ответных реакций простейших на действие света и химиче¬
ских раздражителей — поваренной соли и раствора уксусной кис¬
лоты.
Объекты и оборудование. Культура простейших, предметные и покровные
стекла; микроскоп; лупа; стеклянная трубка и пипетка; настольная лампа; пла¬
стилин; миллиметровая и фильтровальная бумага; светонепроницаемая бумага;
поваренная соль и раствор уксусной кислоты.
Познакомить учащихся с ответными реакциями простейших на
действие различных раздражителей удобнее всего, использовав
для этого в качестве объекта опытов инфузорию-туфельку. С ней
учащиеся достаточно подробно знакомятся при изучении темы
«Одноклеточные животные — простейшие», и ее несложно полу¬
чить в любое время года в школьных условиях. Другие объекты,
например различные амебы и эвглены, сложны в культивирова¬
нии, слишком малоподвижны или имеют малые размеры, что
затрудняет работу с ними.
В опыте учащимся предлагается понаблюдать за ответными
реакциями инфузорий-туфелек на действие химических раздра¬
жителей. Для этого используют кристаллическую поваренную соль
и слабый раствор уксусной кислоты (столовый уксус, разбавлен¬
ный в 2—3 раза водой).
Проведение и демонстрация опыта. На предметное стекло по¬
мещают каплю культуры инфузорий-туфелек и рядом с ней нано¬
сят каплю чистой воды. Обе капли соединяют между собой водя¬
ным мостиком. Затем к капле с инфузориями с противоположной
ее стороны придвигают несколько кристалликов поваренной соли.
’•Соль, растворяясь в воде, начинает действовать на инфузорий, ко¬
торые устремляются по водяному мостику в каплю с чистой
водой.
Наблюдать за движением инфузорий можно невооруженным
глазом (объекты достаточно крупные, 0,1—0,3 мм), но лучше для
этого воспользоваться четырехкратной лупой. Учитель предлагает
учащимся измерить скорость передвижения инфузорий. С этой
целью предварительно под предметное стекло, на котором нанесе¬
ны две капли воды, подкладывают полоску миллиметровой бумаги
и измеряют время, затраченное инфузориями на перемещение из
одной капли в другую.
87
В другом варианте опыта учащиеся выясняют ответную реак¬
цию инфузории-туфельки на действие раствора уксусной кислоты.
Для этого предметное стекло с нанесенной на него каплей куль¬
туры накрывают покровным стеклом и помещают под микроскоп.
Затем осторожно пипеткой под покровное стекло прибавляют не¬
много уксусной кислоты и рассматривают препарат при большом
увеличении микроскопа, предварительно удалив излишек воды по¬
лоской фильтровальной бумаги. На препарате учащимся будут
видны убитые инфузории и на периферии их клеток выброшенные
трихоцисты — защитные нити, имеющие вид тонких коротких па¬
лочек. Учитель объясняет учащимся, что инфузории-туфельки в
естественных условиях используют трихоцисты в сокращении чис¬
ленности других инфузорий.
Для ознакомления учащихся с реакциями простейших на дей¬
ствие света инфузорий-туфелек помещают в стеклянную трубку,
оба конца которой заклеивают пластилином. Половину трубки обо¬
рачивают светонепроницаемой бумагой (подойдут упаковочные
пакеты из-под фотобумаги) и помещают ее под сильный источник
света (настольная лампа с лампочкой 60—100 Вт). Через некото¬
рое время инфузории переместятся из освещенной части трубки
в затененную. Учащимся предлагают сделать вывод об отношении
инфузорий-туфелек к действию такого раздражителя, как свет.
По результатам данных опытов учитель организует на уроке
«Инфузория-туфелька как представитель простейших» обобщаю¬
щую беседу.
'Вопросы. Как реагирует инфузория-туфелька на действие хи¬
мических раздражителей и света? Какой характер носят эти ответ¬
ные реакции простейших? Какое значение они имеют в жизни про¬
стейших? Что такое раздражимость?
2.1.2. Поглощение веществ и образование пищеварительных вакуо¬
лей у простейших
Объекты и оборудование. Культура инфузорий-туфелек, краска акварель¬
ный кармин или разбавленная тушь; фильтровальная бумага; пипетка; предмет¬
ные и покровные стекла; микроскоп.
В этом демонстрационном опыте учащиеся выясняют способность инфузо¬
рий-туфелек поглощать твердые мельчайшие частицы, взвешенные в воде, и
образовывать пищеварительные вакуоли, т. е. в эксперименте моделируется
процесс питания простейших. В качестве твердых частиц используют густотер¬
тую краску акварельный кармин или разбавленную тушь (за неимением ис¬
пользуют толченый древесный уголь).
Проведение и демонстрация. На предметное стекло помещают
каплю с инфузориями. Накрывают ее покровным стеклом и поло¬
ской фильтровальной бумаги удаляют излишек воды. Затем пи¬
петкой добавляют к инфузориям немного краски и помещают пре¬
парат под микроскоп. Рассматривают препарат при большом уве¬
личении. На препарате будет видно, как мельчайшие взвешенные
частички с током воды, создаваемым движением околоротовых
ресничек, вовлекаются в ротовое углубление, глотку и собираются
в маленький пузырек на ее конце. Отшнуровываясь от глотки, ну-
88
зырек превращается в пищеварительную вакуоль и начинает пере¬
мещаться по цитоплазме клетки инфузории. Через некоторое вре¬
мя можно наблюдать соприкосновение пищеварительной вакуоли
со стенкой клетки и выбрасывание частичек краски наружу.
По окончании опыта, который может быть заложен в начале уро¬
ка и завершен в его конце, необходимо подвести учащихся к вы¬
воду о внутриклеточном питании простейших и роли в этом про¬
цессе пищеварительных вакуолей.
Вопросы. Как происходит поступление пищевых веществ в
организм простейших? Какая роль в этом процессе отводится пи¬
щеварительным вакуолям? Каким образом происходит удаление
. из организма простейших непереваренных остатков пищи?
2.1.3. Влияние температуры воды на скорость размножения про-
\ стейших
Цель опыта — выяснение влияния температуры окружающей
среды на скорость размножения инфузорий-туфелек. По времени
опыт длительный, поэтому закладывают его заранее, за 1,5—2 не¬
дели до начала изучения темы «Одноклеточные животные — про¬
стейшие».
Объекты и оборудование. Культура инфузорий-туфелек; несколько про¬
бирок с ватными пробками; водный термометр; пипетка.
Постановка и проведение опыта. Берут несколько пробирок
с водой и прибавляют в них по капле культуры инфузорий так,
чтобы их было не слишком много. Инфузорий необходимо снаб¬
дить пищей, для этого добавляют в каждую пробирку по капле
сырого молока, разбавленного водой. Все пробирки закрывают
ватными пробками и ставят в разные температурные условия,
например около батареи отопления и между оконными рамами.
Водным термометром измеряют температуру воды в пробирках.
Разница должна составлять не менее Ю°С, например 20—25 °С
и 10—15°С. Периодически проводят контроль кислотности среды,
в которой происходит размножение инфузорий-туфелек (pH дол¬
жен быть равен 7). Использовать для этого удобно универсальную
индикаторную бумагу.
Через 1,5—2 недели подводят результаты эксперимента. Уча¬
щиеся увидят, что в пробирках, помещенных в теплые условия,
туфельки размножаются быстрее (деление происходит каждые
сутки) и их количество будет заметно больше, чем в пробирках
с холодной водой. Оценка количества простейших проводится уча¬
щимися визуально.
Вопрос. Как влияет температура окружающей среды на ско¬
рость размножения инфузорий-туфелек?
Дополнительно можно рекомендовать учащимся выполнить за¬
дание на выяснение влияния кислотности окружающей среды на
жизнедеятельность инфузорий-туфелек. С этой целью проводят
следующий эксперимент. Берут две пробирки с культурой инфузо-
рий-туфелек. В одной пробирке среда должна быть нейтральной
89
(контроль), в другой слабокислой (эксперимент) с pH, равным 5
или 4. Нужная кислотность достигается прибавлением нескольких
капель скисшего молока. В ходе данного эксперимента учащиеся
выясняют, что кислая среда действует на инфузорий-туфелек угне¬
тающе.
2.2. ОПЫТЫ ПО ТЕМЕ «КИШЕЧНОПОЛОСТНЫЕ»
В опытах с кишечнополостными основная трудность заключа¬
ется в том, что изучение этих животных по школьной программе
приходится на весну и поэтому заготовить объекты для уроков
необходимо заранее летом. Например, можно отловить пресно¬
водных гидр из водоемов и пронаблюдать за питанием и передви¬
жением полипов, действием стрекательных клеток, процессом пи¬
щеварения. Однако содержать гидр в аквариуме или банках до¬
вольно трудно, так как питаются они только живым кормом —
дафниями и циклопами (в крайнем случае можно кормить ку¬
сочками сырого мяса).
2.2.1. Выяснение продолжительности переваривания гидрой раз¬
личного вида пищи
Объекты и оборудование. Живые гидры в банках; дафнии; циклопы; кусоч¬
ки сырого мяса; мотыль; мальки рыб; водный термометр; часы.
Постановка опыта. Гидр помещают в небольшие банки и кор¬
мят различным кормом. В одном варианте опыта гидрам дают
дафний или циклопов, в других кормят кусочками сырого мяса,
мотылем.
Наблюдая за процессам переваривания пищи (для этого гидр
можно отсадить в часовое стекло), учащиеся выясняют время,
необходимое для полного переваривания пищи. Дафнии и циклопы
перевариваются гидрой за 6—8 ч, волокна мяса и крупные ли¬
чинки за 20 ч. Констатировать окончание переваривания учащие¬
ся могут по изменившимся очертаниям тела гидры. Из толстого,
бочонковндного тело становится вытянутым, стебельчатым. Допол¬
нительно учащимся дается задание на выяснение влияния темпе¬
ратуры окружающей среды на длительность переваривания пищи.
Можно предложить также подсчитать число убитых и съеденных
гидрой за один раз дафний или циклопов. Результаты опытов уча¬
щиеся оформляют в виде таблицы и делают сообщения на уроках
«Пресноводная гидра. Среда обитания и внешнее строение», «Вну¬
треннее строение гидры».
Таблица 4. Пищеварение гидры
/
Вид пищи
Продолжительность переваривания пищи
t° воды ...
t° воды ...
Дафнии или циклопы
Мотыль
Сырое мясо
00
Для закрепления результатов опыта учитель предлагает уча¬
щимся ответить на вопрос: какая пища переваривается гидрой
быстрее, а какая — медленнее?
2.2.2. Размножение гидры почкованием
Объекты и оборудование: гидры в банке е водой, живые дафнии или цик¬
лопы (при их отсутствии другой живой корм: мотыль, трубочник — режут на
небольшие кусочки и препаровальной иглой подносят к щупальцам, а затем
сдвигают о нее при помощи стеклянной палочки).
Проведение опыта: учащимся предлагается поместить несколь¬
ко гидр в пол-литровую банку с водой и с веточкой элодеи, регу¬
лярно кормить гидр живым кормом и наблюдать, будут ли на их
теле образовываться небольшие выпячивания — почки. Если будут,
то как быстро они образуются?
В процессе проведения опыта необходимо отмечать, как со
временем будет изменяться внешний вид образовавшихся почек,
через сколько суток молодые гидры отделяются от материнского
организма. Опыт можно продолжить для выяснения, через какое
время отделившиеся молодые гидры начнут почковаться сами.
Вопросы: Как размножаются гидры при благоприятных услови¬
ях жизни — наличии корма, необходимой температуры воды, до¬
статке кислорода?
Каково значение размножения почкованием в жизни гидры?
2.2.3. Влияние интенсивности кормления гидры на ее почкование
Объекты и оборудование. Живые гидры в банках; дафнии или циклопы;
водный термометр.
Проведение опыта. Опыт проводят с несколькими повторностя¬
ми. Отловленных гидр отсаживают в небольшие банки. Кормят
гидр в одном случае часто, в другом — значительно реже. Банки
предварительно нумеруют. По ходу опыта, который продолжается
несколько недель и закладывается как моделирующий экспери¬
мент, учащиеся отмечают время и место появления на теле гидры
первых почек, отделения дочерних почек от материнского орга¬
низма, общее число почек и начало почкования дочерних особей.
По результатам эксперимента проводят обобщающую беседу.
Вопросы. Какие способы размножения известны у пресновод¬
ного полипа гидры? При каких условиях происходит размножение
гидры половым путем? При каких условиях происходит размноже¬
ние гидры бесполым путем — почкованием? Как влияет интенсив¬
ность кормления гидры на ее почкование?
В заключение опыта учитель подводит учащихся к выводу
о том, что бесполое размножение гидры — почкование происходит
только при благоприятных условиях, т. е. при кормлении полипа
живым кормом.
2.2.4. Измерение скорости передвижения гидры
Наблюдать непосредственно за передвижением гидры учащимся
трудно, так как процесс этот протекает очень медленно. Но сам
факт перемещения гидры можно обнаружить в опыте.
91
Объекты и оборудование. Живая гидра в банке; источник света; тушь; мил¬
лиметровая бумага; часы.
Постановка и проведение опыта. Живую гидру помещают в
банку, заполненную водой. Рядом с банкой устанавливают источ¬
ник света. Им может служить, например, осветитель для аквариу¬
ма с рефлектором и лампой накаливания мощностью 15—25 Вт.
Банку ставят вдали от естественного света. Гидра обязательно
перемещается на стенку банки, ближнюю к источнику света. Ме¬
сто прикрепления подошвы гидры к стенке банки отмечают тушью,
поставив на стекле крестик или точку. Замечают время начала
опыта, а затем переворачивают банку другой стороной к свету.
Через сутки повторяют все сначала, предварительно помечая ме¬
сто прикрепления подошвы гидры. Полосками миллиметровой бу¬
маги измеряют расстояние, пройденное гидрой, разделив его на
время опыта; находят среднюю скорость передвижения полипа.
Вопросы. Какое значение для жизни гидры имеет ее способ¬
ность перемещаться из одной части водоема в другую? Какими
способами гидра может передвигаться?
2.3. ОПЫТЫ ПО ТЕМАМ «ПЛОСКИЕ ЧЕРВИ» И «КОЛЬЧАТЫЕ ЧЕРВИ»
Большинство видов плоских, круглых червей, изучаемых в шко¬
ле, принадлежит к внутриполостным паразитам человека и жи¬
вотных. Опыты с ними не проводятся. Объектами для исследова¬
ний являются в основном свободноживущие черви — планарии,
дождевые и пиявки. В методической литературе описаны многочис¬
ленные опыты с ними. В этих опытах выясняют реакции дождевых
червей на раздражение и изучают регенерацию. Опыты с этими
объектами, как правило, длительные, поэтому следует заклады¬
вать их в качестве демонстраций на уроках. Наиболее доступными
и наглядными для опытов считаются кольчатые черви: дождевые,
трубочник, энхитреусы и пиявки. Однако и среди плоских червей
есть очень интересные объекты, например молочно-белая и бурая
планарии, которых учащиеся могут отловить в природе. Заготовка
объектов для опытов производится в теплое время года. Содержать
зимой червей надо в банках, ведрах или специальных садках.
В качестве примеров рассмотрим некоторые возможные экспери¬
менты с червями.
2.3.1. Изучение реакций планарии на действие различных раз¬
дражителей
Объекты и оборудование. Живые планарии, лупа, светонепроницаемая и
миллиметровая бумага; пластилин, настольная лампа, поваренная соль; кусочки
нарезанных червей или нежирное мясо.
Наиболее удобным объектом для опыта следует считать мо¬
лочно-белую планарию, достигающую длины 3 см. Найти ее мож¬
но на нижней стороне листьев водных растений, например кубыш¬
ки или кувшинки. Однако более распространен в наших водое¬
мах другой вид планарии — бурая. Часто она попадает в аквариум
вместе с живым кормом — трубочником. В длину бурая пла-
92
нария достигает 1 см. Она может подолгу жить в аквариуме вме¬
сте с рыбами, не причиняя им никакого вреда. Рыбы планарий не
трогают из-за слизи, обильно покрывающей тело червя. В аквариу¬
ме планарии передвигаются по его стенкам, скапливаясь иногда
; на них в огромном количестве. Собрать их со стенок не состав-
I ляет особого труда, достаточно воспользоваться скребком или
лезвием бритвы.
В первом варианте опытов предлагается изучить ответные ре¬
акции планарий на действие температурных раздражителей. Для
этого двух червей помещают в две чашки Петри или любую дру¬
гую посуду с невысокими стенками и широким дном. В одну чаш¬
ку наливают холодную воду (температура 8—10 °С), в другую теп¬
лую и наблюдают за передвижением червей. Движение планарии
в чашке с холодной водой замедляется и вскоре прекращается со¬
всем. С помощью миллиметровой бумаги, подложенной под дно
чашек, измеряют расстояние, пройденное планариями в обоих ва¬
риантах опыта. Разделив расстояние на время опыта, получают
фактическую скорость перемещения червей. Учащиеся убеждают¬
ся, что двигательная активность планарий в теплой и холодной
воде разная.
Вопрос. Какое значение для жизнедеятельности планарий мо¬
жет иметь зависимость их двигательной активности от темпера¬
туры окружающей среды?
Учащиеся делают вывод о приспособительном характере та¬
кой зависимости, связанной с наличием или отсутствием в приро-
' де корма планарий по сезонам года.
При действии механических раздражителей (прикосновение,
препятствие на пути) планария отворачивает в сторону переднюю
часть тела и продолжает движение. Сделав в чашке Петри лаби¬
ринт из кусочков пластилина, можно заставить планарию пере¬
двигаться в нужном направлении. Если поместить на пути червя
кристаллик поваренной соли, планария сожмется в комок, а затем
начнет движение в другом направлении.
Реакции на действие света можно наблюдать, поместив чашку
с планариями на экран графопроектора или осветив ее лампой
мощностью 100—200 Вт. Предварительно часть чашки (экран гра¬
фопроектора) прикрывают светонепроницаемой бумагой. Через
некоторое время учащиеся увидят, что все черви переместились
с освещенной части в область тени.
Пищевые рефлексы можно наглядно продемонстрировать, если
к планариям, находящимся в чашке, поместить кусочки нарезан¬
ных дождевых червей или нежирного мяса. Вскоре все планарии
соберутся возле пищи. Опыт можно усложнить, поместив на пути
планарий к пище препятствие, сделанное из пластилина.
Вопросы. Что такое рефлекс и когда он проявляется? Какое
строение имеет нервная система плоских червей? Какие органы
чувств развиты у планарии? Какой характер имеют ответные ре¬
акции планарии на действие температурных, механических, хими¬
ческих, световых раздражителей и присутствие пищи?
93
Для закрепления понятий «половое» и «бесполое размноже¬
ние» при изучении темы «Тип Плоские черви» можно провести
следующий демонстрационный эксперимент.
2.3.2. Влияние температуры воды и условий кормления на способ
размножения планарии
Объекты и оборудование. Живые планарии в чашках Петри или банках;
водный термометр; кусочки нарезанных червей или дафнии с циклопами.
Постановка и проведение. Опыт проводят в нескольких повтор¬
ностях и двух вариантах (в холодной и теплой воде). Планарий
помещают в банках или чашках в разные температурные условия
и усиленно кормят живым кормом или кусочками нарезанных чер¬
вей. Учащиеся наблюдают появление на теле планарий перетяжек
и деление червя на отдельные небольшие части. В варианте с хо¬
лодной водой процесс этот протекает значительно медленнее. На¬
ряду с бесполым размножением у планарии известно и половое.
В опыте планариям перестают давать корм и наблюдают пре¬
кращение бесполого размножения в обоих вариантах опыта.
Из результатов опыта учащиеся делают выводы, что бесполым
путем планарии размножаются главным образом в теплое время
года, когда в водоемах достаточно пищи. К половому способу
размножения планарии переходят осенью с исчезновением корма
из водоемов.
2.3.3. Изучение реакций дождевого червя на действие различных
раздражителей
Объекты и оборудование. Дождевые черви; самодельный стеклянный са¬
док; лампа мощностью 100 Вт, светонепроницаемая бумага; стиральный по¬
рошок.
Постановка и проведение. Необходимо изготовить специальный
садок. Два небольших куска стекла с помощью реек и проволо¬
ки скрепляют так, чтобы получился садок с расстоянием между
стенками не более 1 см.
Для выяснения реакции на свет в садок насыпают перегнойной
земли и помещают 5—10 дождевых червей. Червей надо класть
на поверхность почвы, здоровые черви обязательно уйдут в зем¬
лю, а больные останутся. Почву в садке необходимо увлажнить и
поддерживать в таком состоянии на протяжении опыта. Одну
часть садка закрывают светонепроницаемой бумагой и освещают
мощной лампой. Через некоторое время увидим, как все черви
переместятся в затененную часть садка. Этот опыт демонстрирует
отрицательную реакцию червей на действие света.
Вопрос. Какое значение в жизни дождевых червей имеет отри¬
цательная реакция на свет?
Обобщающая беседа по результатам опыта проводится на уро¬
ке «Внешнее строение дождевого червя, наблюдение за его пере¬
движением и реакциями на раздражение».
94
Реакцию червей на уменьшение влаги в почве можно наблю¬
дать, если перестать увлажнять почву в садке и довести ее до
полного иссушения. В этом случае черви соберутся вместе в один
плотный клубок (в клубке легче поддерживать влажность). Смо¬
чив почву водой, понаблюдаем, как черви снова расползутся по
всему садку.
В стакане воды растворяют щепотку стирального порошка и
поливают такой водой почву. Учащиеся смогут наблюдать быстрый
выход дождевых червей на поверхность. Учитель объясняет уча¬
щимся результаты опыта. Поверхностно-активные вещества
(ПАВ), содержащиеся в стиральном порошке, образуют тонкую
непроницаемую для воздуха пленку на коже червя. Черви испы¬
тывают недостаток воздуха и покидают норки. В ходе обобщаю¬
щей беседы по опыту выясняется способ дыхания дождевого чер¬
вя и роль в этом процессе кожи.
2.3.4. Изучение роли дождевых червей в перемешивании почвы
Этот эксперимент лучше всего проводить в классе как демон¬
страционный.
В нем учащимся предлагается познакомиться с ролью дожде¬
вых червей в перемешивании почвы.
Объекты и оборудование. 5—10 дождевых червей; 2—3-литровая банка или
садок Щербакова; перегнойная земля, песок.
Постановка и проведение. В банку или садок на 2/3 насыпают
перегнойную землю, затем сверху 2—3 см песка. Землю и песок
увлажняют и поддерживают влажность в течение всего опыта.
Помещают в банку или садок 5—10 дождевых червей и ставят
в темное место. Червей необходимо периодически подкармливать
вареным картофелем, листьями чая, оставшимися после заварки,
тертой морковью. По ходу опыта садок или банку осматривают
и записывают наблюдаемые изменения, отмечая, когда черви
начали выносить наружу частицы земли, пропущенные через ки¬
шечник. Постепенно граница, разделяющая слой песка и земли,
делается все менее различимой и через месяц исчезает совсем.
Результаты, полученные в ходе опыта, учащиеся оформляют в
виде таблицы и делают сообщения на уроке.
Таблица 5. Перемешивание почвы дождевыми
червями
Наблюдаемые явления
Дата наблюдения
1. Появление первых комочков земли
на песке
2. Начало исчезновения границы «пе¬
сок — земля»
3. Полное исчезновение границы «пе¬
сок — земля»
95
Для закрепления результатов опыта учитель проводит с уча¬
щимися беседу.
Вопросы. Какую роль дождевые черви выполняют в природе?
Какое значение для роста растений имеет деятельность дождевых
червей по перемешиванию почвы?
Другой опыт с дождевыми червями наглядно демонстрирует
учащимся их способность образовывать в почве плодородный пе¬
регнойный слой. Закладывают опыт за 1,5—2 месяца до начала
изучения темы «Тип Кольчатые черви».
2.3.5. Изучение роли дождевых червей в повышении плодородия
почвы
Объекты и оборудование. 5—10 дождевых червей; 2—3-литровая банка или
оадок Щербакова; промытый песок; корм для червей.
Постановка и проведение. В банку или садок насыпают промы¬
того песка без примесей глины и земли. Помещают 5—10 дожде¬
вых червей и кормят их вареным картофелем, опавшими листьями,
белым хлебом, смоченным в молоке. Корм не надо зарывать в
песок, а следует располагать на его поверхности. Здоровые черви
сами затащат кусочки пищи в свои норки.
Через 1,5—2 месяца учащимся дается задание измерить тол¬
щину образованного червями перегнойного слоя и ответить на
вопрос: какое значение для растений и для животных, обитающих
в почве, имеет деятельность дождевых червей по образованию
перегнойного слоя?
В теме «Тип Кольчатые черви» можно провести опыт на за¬
крепление у учащихся понятия «регенерация».
2.4. ОПЫТЫ ПО ТЕМЕ «МОЛЛЮСКИ»
Объектами для данных опытов могут быть выбраны изучае¬
мые по программе большой прудовик и беззубка. Эксперименты
с ними проводятся как демонстрационные на уроках по теме «Тип
Моллюски» или даются учащимся в качестве самостоятельных за¬
даний для выполнения во внеурочное время. Значительно облегча¬
ет проведение опытов с моллюсками доступность объектов и воз¬
можность их содержания в аквариуме. В качестве примера рас¬
смотрим некоторые из возможных опытов с ними.
2.4.1. Изучение способов передвижения большого прудовика
Объекты и оборудование. Большой прудовик, банка с водой или аквариум.
Проведение опыта. Отловленного с помощью водного сачка
большого прудовика поместим в банку или аквариум с прудовой
водой. Выставив из раковины мускулистую ногу, прудовик начнет
передвигаться по стенкам банки. Столкнем прудовика со стенок
банки. Моллюск на какое-то время погрузится на дно, а затем
довольно быстро как поплавок всплывет к поверхности для ды¬
96
хания. Связано это с тем, что в раковине есть дыхательная по¬
лость, сжав которую прудовик опускается на дно и, наоборот,
расширив, всплывает. Теперь прикоснемся к мягкому участку те¬
ла прудовика палочкой. Нога немедленно втянется в раковину,
и прудовик, выпустив из дыхательного отверстия пузырьки воз¬
духа, опустится на дно. Всплыть к поверхности, как ранее, прудо¬
вик уже не сможет. Учитель подводит учащихся к выводу, что
это связано с отсутствием воздуха в дыхательной полости моллю¬
ска. Пронаблюдав за дальнейшим поведением прудовика, учащие¬
ся увидят, как прудовик будет подниматься к поверхности воды
за воздухом по стенкам банки.
Вопросы. Чем дышит большой прудовик? Какое строение име¬
ют его органы дыхания и где они расположены? Почему, нахо¬
дясь под водой, прудовик может подолгу не подниматься за
воздухом?
2.4.2. Изучение ответных реакций моллюсков на действие хими¬
ческих раздражителей
Объекты и оборудование. Наземные моллюски; стекло размером 20X30 см;
листья алоэ или пеларгонии; корка апельсина или мандарина; раствор разбав¬
ленной уксусной кислоты (на выбор), листья огурцов или салата.
Проведение и демонстрация опыта. 1. В качестве объектов
для опыта удобно использовать крупных наземных брюхоногих
моллюсков — виноградную улитку или улитку ахатину, разводи¬
мую в последнее время любителями. Моллюсков выпускают на
кусок стекла и ждут, когда они начнут ползать. Затем перед
ними по стеклу проводят черту срезом листа алоэ или пеларгонии
(можно использовать корку апельсина или мандарина). Учащиеся
наблюдают, как моллюски, доползая до черты, останавливаются,
а затем отворачивают в сторону. Опыт доказывает наличие у мол¬
люсков хорошо развитого обоняния и наглядно демонстрирует их
отрицательную реакцию на едкий сок алоэ или эфирные масла,
содержащиеся в корках цитрусовых. В качестве химического раз¬
дражителя с успехом можно использовать раствор разбавленной
уксусной кислоты. Теперь усложним опыт. Для этого очертим на
стекле соком алоэ окружность вокруг улитки. Улитка будет дви¬
гаться по замкнутому кругу и, не найдя свободного выхода из не¬
го, изгибая тело дугой и не касаясь черты, переступает через пре¬
пятствие и продолжает движение.
2. Улиток привлекает запах листьев некоторых растений. На¬
пример, улитка ахатина положительно реагирует на запах листьев
огурцов или салата. Если провести по стеклу дорожку соком ли¬
стьев этих растений, то улитка будет двигаться по ней, не свора¬
чивая в стороны. Так можно «заставить» улитку следовать в нуж¬
ном направлении. В конце опыта учащиеся делают вывод о спо¬
собности некоторых наземных брюхоногих моллюсков восприни¬
мать запахи и реагировать на них.
7 Заказ № 1240
97
Вопросы. Какие органы чувств развиты у наземных улиток и
где они расположены? Какое значение в жизни моллюсков име¬
ют органы чувств?
2.4.3. Выяснение способности водных улиток переносить высыхание
водоема
Данный опыт может быть проведен как демонстрационный
эксперимент.
Объекты и оборудование. Большой прудовик и роговая катушка; стеклянная
банка или аквариум; вода; эксикатор; хлористый кальций.
В этом опыте учащимся демонстрируют способность некоторых
водных брюхоногих моллюсков временно переносить полное высы¬
хание водоема. Чрезвычайно хорошо эта способность развита у
большого прудовика и роговой катушки, которых можно найти
практически в любом водоеме, сильно заросшем водными расте¬
ниями.
Проведение опыта. Моллюсков вылавливают водным сачком
во время биологических экскурсий на водоем и обязательно вы¬
пускают обратно после проведения опыта. Пойманных моллюсков
помещают в банку или аквариум с водой и постепенно понижают
уровень воды в нем. Когда воды не останется совсем, большого
прудовика можно поместить в эксикатор с хлористым кальцием
на дне (для поглощения влаги). Прудовик выделит плотную плен¬
ку, заклеивающую отверстие раковины, и в таком состоянии мо¬
жет находиться до одного месяца.
Роговая катушка в отличие от прудовика приклеивается усть¬
ем раковины к различным предметам или стеклу аквариума и пе¬
реносит отсутствие воды до трех месяцев. При этом тело моллю¬
ска постепенно усыхает и в конечном итоге занимает 7з часть
раковины, что хорошо заметно через полупрозрачные ее стенки.
Если аквариум или банку с водой вновь наполнить водой, то за¬
щитная пленка растворится и катушка начнет передвигаться и
питаться. Результаты эксперимента обсуждаются учителем с уча¬
щимися в ходе заключительной беседы.
Вопросы. Какое значение в жизни большого прудовика и ро¬
говой катушки имеет их способность переносить высыхание во¬
доема? Какие особенности строения водных моллюсков сохраняют
им жизнь при отсутствии воды?
2.4.4. Выяснение способности беззубки к фильтрации воды в аква¬
риуме
Этот эксперимент проводят как демонстрационный, его закла¬
дывают на первом уроке по теме «Тип Моллюски», Результаты
обсуждаются через неделю, на втором уроке.
Объекты и оборудование. Беззубка в аквариуме или банке о водой с пес-
чаным грунтом.
Проведение опыта. Литровую банку с водой ставят за две не¬
дели до опыта на яркий солнечный свет. На ее стенках вскоре
98
появляется налет зеленых водорослей. Налет водорослей соскаб¬
ливают со стенок банки и взбалтывают воду до однородного со¬
стояния. Затем насыпают в банку 2—3 см хорошо промытого реч¬
ного песка и помещают в нее беззубку. В дневник опыта записы¬
вают точное время его начала. Периодически отмечают изменение
состояния воды в банке. Беззубка, питаясь зелеными водоросля¬
ми, взвешенными в воде, прогоняет воду много раз через вводной
и выводной сифоны. Приблизительно через 2—3 суток вода в бан¬
ке станет прозрачной. Точно зная объем отфильтрованной воды и
время опыта, можно высчитать скорость фильтрации беззубки.
Вместо банки беззубку можно поместить в аквариум с «зацвет¬
шей» водой.’ Беззубка довольно быстро очистит воду от зеленых
водорослей. Для закрепления результатов опыта учитель предла¬
гает учащимся вспомнить устройство фильтрующего аппарата
беззубки.
Вопросы. Почему беззубки не встречаются в водоемах со стоя¬
чей водой? Какое значение для природы имеет способность без¬
зубки очищать воду от взвешенных частиц?
2.5. ОПЫТЫ ПО ТЕМЕ «ЧЛЕНИСТОНОГИЕ»
Опыты с членистоногими — самой большой группой изучаемых
беспозвоночных животных проводятся учителем на уроках темы
«Тип Членистоногие» в виде демонстраций либо закладываются
учащимися самостоятельно как длительные по времени экспери¬
менты для проведения в период летних каникул. Перечень опытов
с членистоногими довольно обширен, и в методической лите¬
ратуре рекомендаций по их проведению достаточно много. В дан¬
ном пособии ограничимся рассмотрением экспериментов по выяс¬
нению условий развития членистоногих, определению способов
защиты культурных растений от членистоногих—вредителей,
борьбе с переносчиками заболеваний человека и животных.
Проведение экспериментов с членистоногими значительно об¬
легчается тем, что объекты для опытов хорошо известны учащим¬
ся, доступны в природе и легко могут содержаться в уголке при¬
роды школы. Рассмотрим некоторые возможные опыты.
2.5.1. Выяснение способности дафний к фильтрации воды
Объекты и оборудование. Банка емкостью 1 л; дафнии; щепотка сухих
дрожжей; марля.
Проведение опыта. В данном опыте, проводимом во внеурочное
время, учащиеся по заданию учителя выясняют способности даф¬
ний к фильтрации определенного объема воды. Дафний отлав¬
ливают из неглубоких водоемов — луж, канав, заполненных во¬
дой, сачком из капрона. Несколько десятков крупных дафний
помещают в банку. Затем берут немного сухих дрожжей, заво¬
рачивают их в марлевый мешочек и разбалтывают в банке с водой
до появления слегка заметной мути. Банку ставят около окна
7*
99
и наблюдают за изменением состояния воды. Дафнии питаются
дрожжами и, пропуская воду через свой кишечник, очищают ее
от мути. Примерно через неделю вода в банке станет прозрачной.
По результатам опыта учитель проводит с учащимися обоб¬
щающую беседу, в которой выявляется значение дафний в при-
роде как биологических фильтров воды.
2.5.2. Изучение условий развития паутинного клеща н определение
мер борьбы с ним
Опыт занимает много времени, поэтому лучше всего его про¬
водить 2—3 учащимся самостоятельно во внеурочное время с
последующим сообщением результатов на уроке «Класс Пауко¬
образные. Клещи».
Объекты и оборудование. Комнатные растения, пораженные паутинным кле¬
щом; тепличка; опрыскиватель; настои чешуи лука; чеснока; порошок пире¬
трума.
В зимний период в помещениях на комнатных растениях часто
появляются паутинные клещи — небольшие животные размером
не более 0,3—0,4 мм, с овальным беловато-желтым Телом. Поселя¬
ются они на нижней стороне листьев и стеблях, откладывают по¬
лупрозрачные яйца. Клещи питаются соком растений, что приво¬
дит к пожелтению поврежденных листьев и их опадению.
Проведение опыта. В опыте учащимся предлагается изучить
условия развития паутинного клеща. Для этого одно пораженное
растение оставляют как контрольное, а другое помещают в теп¬
личку (можно надеть на растение полиэтиленовый пакет), где
влажность воздуха выше. Два раза в день растение в опыте опры¬
скивают водой. Учащиеся сравнивают между собой контрольное
и опытное растения и приходят к выводу, что высокая влажность
действует губительно на паутинного клеща. На опытном расте¬
нии паутинные клещи исчезнут.
Изменение условий содержания растений, пораженных паутин¬
ным клещом, может сопровождаться применением различных ме¬
тодов борьбы с ним. Для этого растения, поврежденные паутин¬
ным клещом, опрыскивают настоями чешуи лука, - чеснока
(10—15 г сухих листьев или чешуи, настоянных на 1 л воды в
течение 4—5 суток) или пиретрума (10 г порошка на 1 л воды).
Учащимся можно предложить испытать другие средства борьбы,
например настои мандариновых или апельсиновых корок (100 г
сухих корок, настоянных в 1 л воды в течение 3 суток) или кор¬
ней одуванчика (100 г корней заливают 1 л теплой воды и на¬
стаивают 2 ч). О полученных результатах учащиеся делают сооб¬
щения на уроках.
2.5.3. Выяснение роли мух как переносчиков инфекций
Объекты и оборудование. Живые мухи, три банки, пробирки, клубень кар-*
тофеля, хлеб с плесенью, немного муки.
100
Разнообразные эксперименты с мухами как переносчиками ин*
фекций достаточно подробно описаны в методической литературе.
Рассмотрим в качестве примера возможные варианты опытов.
Проведение опыта. 1. На дно одной банки насыпают немного
муки и помещают в нее несколько мух. Мухи начнут летать в
банке, быстро испачкаются в муке и упадут на дно. Все их по¬
пытки забраться на стенки банки завершатся неудачей. Причина
этого — мука, прилипшая к щетинкам и присоскам лапок. В дру¬
гой банке, в которой муки не было, мухи беспрепятственно полза¬
ют по ее стенкам, не сваливаясь на дно. Из эксперимента учащиеся
делают вывод о том, что удерживают мух на гладкой вертикаль¬
ной поверхности присоски с клейкой жидкостью на лапках.
В третью банку помещают наклонно кусочек крупной наждач¬
ной бумаги и пересаживают туда мух, испачканных в муке. Мухи
довольно быстро очистят свои лапки и тело от прилипших ча¬
стиц, и следы останутся на бумаге в виде светлых пятен. Из опы¬
та учащиеся делают вывод о переносе мухами на лапках пылевых
частиц, которые могут содержать болезнетворных бактерий.
2. В три пробирки помещают кусочки клубня картофеля, за¬
ливают их водой и кипятят до получения однородной густой
массы. Закрывают пробирки ватными пробками (ватные пробки
проносят в пламени газовой или спиртовой горелки). В первую
пробирку впускают муху, которая перед этим сидела на хлебе с
плесенью. Во вторую пробирку вносят кусочки плесени, взятой с
того же куска хлеба. Третью пробирку оставляют в качестве конт¬
рольной. По мере опыта учащиеся отмечают развитие плесени в
первой и второй пробирках и ее отсутствие в третьей и делают вы¬
вод о роли мух как переносчиков спор плесневых грибков на пи¬
щевые продукты.
Результаты опытов учитель обсуждает совместно с учащимися
на уроке «Отряд Двукрылые. Комнатная муха».
Вопросы. Чем и как питаются комнатные мухи? Где и как
происходит развитие комнатной мухи? Какими способами и по¬
чему нужно вести борьбу с комнатными мухами?
Опыты с позвоночными животными
Биологический эксперимент в школе, связанный с изучением
позвоночных животных, используется еще реже, чем при изучении
беспозвоночных. Одна из причин — различные трудности в орга¬
низации необходимой материальной базы. Работа по содержанию
позвоночных животных в уголке живой природы требует много
внимания. Их нельзя оставить ни на один день без присмотра:
недокорм, перекорм, отсутствие воды или ее загрязненность, за¬
грязненная подстилка и т. п. приводят к гибели животных. Поэто¬
му не случайно программа по разделу «Животные» не предусмат¬
ривает постановку опытов над позвоночными животными. Вместе
с тем передовые учителя, исходя из конкретных условий работы,
используют любые возможности для создания уголка живой при¬
роды и постановки опытов в нем.
Об уголках живой природы имеется достаточная литература.
В ней можно найти ответы на многие вопросы по содержанию
животных и уходу за ними.
Для проведения опытов при изучении позвочных животных
необходимо иметь в школе аквариумы с несколькими видами мест¬
ных и экзотических рыб, террариумы с 2—3 видами земноводных,
1—2 видами пресмыкающихся, клетки и вольеры с 2—3 видами
птиц и 2—3 видами млекопитающих.
При отборе животных для уголка живой природы следует от¬
давать предпочтение тем из них, которые неприхотливы к усло¬
виям содержания в неволе, всеядны или растительноядны (рас¬
тительную пищу легко иметь и сохранять), не агрессивны, легко
приручаются, размножаются в лабораторных условиях.
Некоторые опыты в связи с изучением позвочных животных
могут быть проведены непосредственно в природе. К тому же
у многих школьников дома имеются такие животные, как кошка,
собака, голуби, волнистые попугайчики, хомяки, а в сельской
местности — куры, утки, гуси, овцы, козы и другие домашние
животные.
2.6. ОПЫТЫ ПО ТЕМЕ «КЛАСС РЫБЫ»
При изучении темы «Класс Рыбы» учитель может организовать
проведение опытов по выявлению значения тех или иных плавни¬
ков в передвижении рыбы, зависимости окраски тела от окру¬
жающей среды и от температуры, роста и развития молоди рыб
при разных условиях содержания (объем воды, кормление живым
и сухим кормом, аэрация воды и т. п.), изменения поведенческих
реакций в ответ на действие различных раздражителей и некото¬
рых других.
Для проведения этих и подобных им опытов в кабинете био¬
логии или в специальном уголке живой природы необходимо иметь
несколько аквариумов с рядом видов как отечественных, так и
экзотических рыб, и прежде всего таких, как карась, бычок ротан-
головешка, вьюн, гуппи, меченосцы, пецилии, макроподы, гурами
и др. Преимущества в отборе нужно отдать рыбам, нетребователь¬
ным к условиям содержания (колебания температуры воды, насы¬
щенность кислородом, возможность кормления сухим кормом или
его заменителями, размножение в аквариумных условиях). Под¬
бор рыб и количество аквариумов определяются возможностями
школы.
Для проведения опытов над рыбами нужны небольшие аква¬
риумы (на 10—15 л). Оборудование аквариумов, содержание в
них рыб — непростое дело. Этим вопросам посвящена специаль¬
ная литература. Приведем лишь некоторые сведения.
Аквариум должен иметь грунт — промытый речной песок с зер¬
нистостью от величины зерна проса до величины семени гороха.
Перед закладкой в аквариум грунт желательно прокипятить и
102
остудить. Грунт и вода, наливаемая в аквариум, должны быть
одной температуры.
Вода, особенно водопроводная, должна несколько дней от¬
стаиваться в каких-либо сосудах. Растения высаживают через
2—3 суток после заполнения аквариума водой. Рыб помещают че¬
рез неделю.
Аквариум не должен стоять на подоконнике под прямыми сол¬
нечными лучами, так как будут обильно размножаться различ¬
ные одноклеточные водоросли и произойдет «цветение» воды. Не¬
допустим перегрев воды от солнечного или искусственного осве¬
щения.
Аквариум необходимо держать закрытым стеклом. Регулярно
нужно удалять остатки корма и продукты жизнедеятельности рыб,
удалять со стекол налет водорослей бритвой или чистой губкой.
Взамен испарившейся воды и воды, удаленной при чистке аква¬
риума, добавляют свежую отстойную.
Кормить рыб желательно живым кормом (мотыль, трубочник,
дафния, циклоп). Необходимо давать столько корма, сколько его
могут съесть рыбы в течение 20—30 мин.
Аквариумы должны быть под постоянным наблюдением. При
помутнении воды нужно использовать биологические средства
очистки, например отсадить рыб и пустить дафний. После того
как вода станет чистой, рыб возвращают на прежнее место. Мож¬
но поместить в аквариум с рыбами беззубку.
Рассмотрим наиболее доступные опыты, проводимые при изу¬
чении рыб.
2.6.1. Выяснение значения плавников в передвижении рыбы
Объекты и оборудование. Аквариум с рыбами (золотая рыбка, карась
или карп); отрезки бинта, эластичные резиновые колечки или шерстяные нитки;
ровные деревянные плоские палочки.
Рассказывая на уроке о значении плавников в передвижении
рыбы, учитель предлагает нескольким ученикам проверить услы¬
шанное опытным путем и о результатах сообщить на следующем
уроке. При этом разъясняется, как следует проводить опыт, и
дается письменная инструкция.
Проведение опыта. Опыт заключается в поочередном «выклю¬
чении» грудных, брюшных, а затем и других плавников. Работу
лучше проводить вдвоем. Плавники прижимаются к телу рыбы
при помощи полосок влажного бинта, закрепленных резиновыми
колечками, вырезанными из узкой части воздушного шарика, или
шерстяными нитками. Хвостовой плавник фиксируется закрепле¬
нием поверх бинта двух деревянных плоских палочек (с одной
и другой стороны тела). После каждого «отключения» плавников
рыба помещается в аквариум. Наблюдаемые изменения в поведе¬
нии рыбы фиксируются в тетради.
Опыт лучше проводить на 2—3 рыбах, с тем чтобы каждая
из них не подвергалась длительному экспериментальному воздей¬
103
ствию. Учащимся нужно предложить не только фиксировать на¬
блюдения, но и объяснить их.
Выводы. 1. При «отключении» хвоста и хвостового плавника
рыба не может двигаться вперед. 2. Без работы парных плавни¬
ков рыба испытывает затруднения при погружении в воду и подъе¬
ме вверх. 3. При нарушении функций непарных плавников ры¬
ба остается без «руля» и не может поддерживать направление
движения.
О результатах работы учащиеся рассказывают на уроке перед
изучением скелета рыбы.
Вопросы. Почему рыба не может плыть вперед, если у нее
фиксирован хвостовой плавник? Почему она переворачивается на
бок или спиной вниз, если у нее перестают работать парные
плавники? Какие изменения будут наблюдаться в поведении рыбы,
если у нее зафиксировать непарные плавники, и почему?
2.6.2. Влияние окраски грунта на изменение окраски тела рыбы
Объекты и оборудование. Аквариум с грунтом из светлого песка или свет¬
лой гальки и аквариум с грунтом из темной гальки, 4—6 бычков ротанов-голо-
вешек, черная и белая бумага.
При ознакомлении школьников с внешним строением рыбы учитель пред¬
лагает нескольким из них выяснить, появятся ли различия в окраске тела рыб,
если одних из них поместить в аквариум с черным грунтом, а других — в аква¬
риум со светлым грунтом, через какое время произойдут изменения и в чем они
выразятся.
Проведение опыта. Заранее оборудуют два аквариума со свет¬
лым и темным грунтом (мелкие светлые и темные камешки нужно
набрать летом на отмелях реки). В каждый из них помещают
одинаковых по окраске 2—3 ротанов. Для получения большей
разницы в окраске рыб нижнюю часть аквариумов (до половины)
закрывают соответственно белой и черной бумагой.
После изменения окраски рыб учитель рекомендует поместить
рыб в один аквариум и проследить, не исчезнут ли приобретенные
различия в окраске.
Длительность проведения опыта может быть разной, так как
у одних рыб различия в окраске появляются через 3—5 дней,
у других через несколько недель.
В процессе проведения опыта учащиеся приходят к выводу
о том, что на темном грунте рыбы становятся темнее, а на свет¬
лом светлее по сравнению с контрольными рыбами; при помеще¬
нии рыб, разных по интенсивности окраски тела, в контрольный
аквариум происходит исчезновение различий между ними.
О результатах опыта учащимся предлагается рассказать на
уроке при подведении итогов изучения строения и жизнедеятель¬
ности рыб или на заключительном уроке по теме «Класс Рыбы»,
При этом они демонстрируют подопытных животных, помещенных
в стеклянные банки.
Вопрос. Какое значение для жизни в естественных водоемах
имеет способность рыб изменять интенсивность окраски в зави¬
симости от окраски грунта?
104
Учащимся можно сообщить, что изменения в окраске тела ры¬
бы происходят вследствие расширения и сужения пигментных кле¬
ток, находящихся в ее чешуе; сигналы об изменении окраски
окружающей среды поступают через органы зрения.
Предлагаемый опыт имеет большое значение в формировании
у школьников понятий «приспособленность к среде обитания»,
«определенная (модификационная) изменчивость», развитие ко¬
торых будет продолжено при изучении последующих классов жи¬
вотных и на уроках общей биологии.
2.6.3. Влияние температуры воды на окраску тела рыбы
Цель — выяснить, будет ли изменяться окраска тела рыбы в за¬
висимости от изменения температуры воды грунта. Учитель рас¬
сказывает о технике проведения опыта, делает предположения
о том, что различия должны появиться и довольно быстро.
Объекты и оборудование. Два аквариума; электрический подогреватель с
терморегулятором; 4—б одновозрастных макроподов или других рыб (ротаны-
головешки, караси, гурами, лялиусы).
Проведение опыта предлагают нескольким учащимся. Для опы¬
та оборудуют два небольших аквариума. Воду в одном из них по¬
догревают электрическим подогревателем с терморегулятором
(приобретается в зоомагазинах или в магазинах наглядных по¬
собий). Когда вода в каждом из аквариумов достигнет заданной
температуры (комнатной температуры и температуры, превышаю¬
щей ее на 10°С), в них помещают по 2—3 рыбки одного вида и
одинаковой окраски и наблюдают, будут ли появляться различия
между ними, через какое время это произойдет.
При проведении опыта учащиеся делают вывод о том, что
при температуре воды 17—20°С окраска рыб менее выражена,-чем
при температуре 22—24 °С. Окраска рыб изменяется быстро —
в течение часа.
О результатах опыта учащиеся сообщают на уроке при под¬
ведении итогов изучения материала о строении и жизнедеятельно¬
сти рыб.
Вопрос. В связи с чем могла развиться у рыб способность из¬
менять окраску тела в зависимости от температуры воды?
Различия в окраске рыб одного вида в зависимости от пребы¬
вания в воде разной температуры — один из примеров групповой
(модификационной) изменчивости. О результатах этого опыта
необходимо будет вспомнить на уроках общей биологии при изу¬
чении основных положений учения Ч. Дарвина.
2.6.4. Выработка условных рефлексов на действие различных раз¬
дражителей
При изучении рыб большое внимание уделяется развитию по¬
нятия «рефлекс», впервые дается определение понятия «условный
рефлекс». Важно, чтобы учащиеся убедились в том, что у рыб
105
вырабатываются самые различные рефлексы и их можно вырабо¬
тать самим.
К наиболее доступным относятся опыты по выработке пище¬
вых условных рефлексов на звуковые» световые и другие раздра¬
жители. Сравнительно быстро (через неделю-две) можно при¬
учить рыб подплывать к определенному месту кормления на такие
сигналы, как постукивание по стеклу аквариума металлическим
предметом (ключом, скрепкой, монетой), включение лампочки от
карманного фонаря.
На уроке при ознакомлении с нервной системой и поведением
рыб учитель может предложить ученикам, имеющим дома аква¬
риумы, сказать, какие условные рефлексы выработались у содер¬
жащихся рыб сами собой, при каких условиях они могли вырабо¬
таться. Далее нескольким ученикам можно предложить вырабо¬
тать условный рефлекс на звук и рассказать, как следует
проводить эту работу.
Оборудование и объекты. Аквариум с несколькими рыбами одного или
разных видов; фонарик; лампочки с рефлекторами; синий и красный красители.
Проведение опыта. 1. Перед проведением опыта по выработке
условного рефлекса на звук рыб нужно на несколько дней оста¬
вить без корма. Затем перед каждым кормлением следует стучать
по стенке аквариума монетой или другим металлическим предме¬
том и, наблюдая за поведением рыб, давать им понемногу кор¬
ма. Опыт проводится ежедневно. После того как рыбы съедят
корм, им дается еще небольшая порция при постукивании о стен¬
ку аквариума.
Кормить рыб следует в одном и том же месте. Время между
действием условного раздражителя , и его подкреплением с каж¬
дым кормлением нужно постепенно увеличивать. Условный реф¬
лекс считается выработанным, когда рыбы после сигнала собира¬
ются у места кормления при отсутствии там корма.
Учащиеся должны знать, что выработанная реакция на услов¬
ный раздражитель сохраняется только при условии ее подкрепле¬
ния пищей или другим безусловным раздражителем.
2. Примерно так же, как и на звук, проводится выработка
условного рефлекса на свет. Снаружи стенки аквариума укрепля¬
ют лампочку от карманного фонаря. Чтобы свет не распространял¬
ся во все стороны, можно сделать небольшой рефлектор — конус
из кусочка фольги, наклеенного на плотную бумагу. Лампочка
проводками соединяется с батарейкой.
Перед опытом рыб не кормят 1—2 дня. Учащимся предлага¬
ется включить свет, наблюдать, как будут вести себя рыбы, а за¬
тем дать им немного корма. Опыт повторяется несколько раз
в день. При этом отмечается, как меняется поведение рыб, через
сколько дней они сразу же после светового сигнала будут при¬
плывать к месту кормления.
Можно предложить следующий опыт. В два аквариума или
банки с водой и водными растениями помещают по одному неболь¬
106
шому карасю. Одну рыОку после постукивания о стенку аква¬
риума кормят падающим на дно кормом (черви энхитреи, трубоч¬
ник, мотыль, мелкие или разрезанные дождевые черви), другую —
плавающим на поверхности кормом (сухая дафния, гаммарус, су¬
хой мотыль). Каждое постукивание о стенку аквариума сопро¬
вождается кормлением.
В ходе опыта устанавливается, через сколько дней г(или, еще
лучше, через сколько сеансов кормления и действия сигнала) при
помещении карасей в общий аквариум один из них во время
постукивания будет опускаться вниз, а другой — подниматься
вверх.
3. Интересен опыт, выясняющий способность рыб реагировать
на цвета. На наружной стенке аквариума укрепляют две лам¬
почки с рефлекторами. Одну из лампочек предварительно красят
в красный цвет, другую — в синий. Вначале у рыб вырабатывают
условный рефлекс на красную лампочку. Затем поочередно вклю¬
чают синюю и красную лампочки, причем при включенной синей
лампочке корм не дают. Вначале рыбы реагируют на ту и другую
лампочки, а затем только на красную. На включаемую синюю
лампочку вырабатывается торможение.
В процессе выполнения опытов учащиеся могут наблюдать,
одинаково ли быстро вырабатываются условные рефлексы у раз¬
ных видов рыб, например у гуппи или меченосцев.
Выводы. 1. У рыб образуются условные рефлексы на различ¬
ные звуки, свет, цвета, место кормления. 2. Условные рефлексы
вырабатываются несколько быстрее у хищных рыб по сравнению
с мирными. 3. Образованные условные рефлексы способствуют им
лучше выжить в изменившейся обстановке.
Сообщения о результатах проведенных опытов по выработке
условных рефлексов у рыб заслушиваются на уроке по изучению
нервной системы и поведения рыб в случае, если учащимся были
даны предварительные задания при завершении изучения члени¬
стоногих. Если же интерес к проведению описанных опытов был
проявлен у школьников во время ознакомления их с нервной си¬
стемой и поведением рыб, то результаты работы по выработке
условных рефлексов у рыб могут быть получены к уроку, на ко¬
тором рассматривается нервная система и поведение лягушки как
представителя земноводных.
Вопросы. Чем условные рефлексы отличаются от безусловных?
Почему условные рефлексы образуются при условии одновремен¬
ного действия безусловного рефлекса? Каково значение выработки
условных рефлексов? Каково значение угасания условйых рефлек¬
сов при отсутствии подкрепления их безусловными раздражи¬
телями?
2.6.6. Влияние продувания аквариума воздухом на рост и развитие
молоди рыб
В связи с ознакомлением учащихся с условиями жизни рыб
можно предложить проведение опытов, показывающих влияние
107
на рост и развитие молоди рыб растворенного в воде кислорода,
объема воды, тех или иных рационов кормления и пр.
Для проведения опыта по выявлению значения аэрации воды
на рост и развитие молоди рыб необходимо иметь гуппи, меченос¬
цев, макроподов или других рыб, хорошо размножающихся в
аквариумных условиях.
Объекты и оборудование. Два одинаковых по объему аквариума; мальки
рыб одного помета; микрокомпрессор или его заменители.
Проведение опыта. Потомство, полученное от одной самки,
нужно разделить на две группы и каждую из них поместить в
аквариум, заранее подготовленный для заселения. Один аквариум
будет контрольным, другой — экспериментальным. Через воду
аквариума, выделенного для эксперимента, при помощи микро¬
компрессора и распылителя продувается атмосферный воздух.
При отсутствии микрокомпрессора можно воспользоваться авто¬
мобильной камерой или камерой волейбольного мяча. Камеры
йакачиваются насосом. Подача воздуха в распылители регулиру¬
ется поворотом ниппеля.
Воздух в аквариум подается непрерывно или настолько, на¬
сколько вмещает его камера, накачиваемая один раз в день. Корм
дается с учетом поедания его в течение 20—30 мин. Кормить луч¬
ше живым мелким циклопом, затем дафнией. При отсутствии
такого корма используется сухая дафния или гаммарус, растер¬
тые пальцами в порошок.
Рост и развитие молоди рыб оценивается визуально. В записях
отмечаются различия в величине тела, в появлении соответствую¬
щей окраски и внешних признаков пола. При проведении опыта
учащиеся убеждаются в том, что в аквариуме с аэрацией воды
рыбы растут и развиваются гораздо лучше, чем в аквариуме без
аэрации воды. Они более активны, лучше поедают предложенный
им корм.
О результатах проведенного опыта учащиеся рассказывают в
специально отведенное время на одном из уроков о жизнедея¬
тельности рыб. При этом в банках с водой они демонстрируют
молодь рыб из аквариума с аэрацией воды и молодь рыб из
аквариума без аэрации воды.
Вопрос. Почему при продувании воды аквариума воздухом ры¬
бы развиваются и растут лучше, чем в аквариуме без продувания
воздухом?
2.6.6. Влияние на рост и развитие молоди рыб кормления живым
и сухим кормом
Объекты и оборудование. Два аквариума, одинаковые по объему и другим
условиям; молодь рыб одного помета; живой и сухой корм.
Проведение опыта (аналогично предыдущему). Мальков, полу¬
ченных от одной самки, делят поровну и помещают в отдельные
аквариумы. Различия должны заключаться только в кормлении:
рыбы одного аквариума получают живых циклопов и дафний, ры¬
108
бы другого аквариума — сухую дафнию, растертую пальцами. Кор*
мят рыб в одно и то же время. При этом следят, чтобы рыбы
были сыты, а излишка корма в аквариумах не было.
В дневнике наблюдений учащиеся отмечают, как поедают ры¬
бы корм, какие из них более активны и быстрее растут, у каких
быстрее появляются различия в окраске тела, форме плавников
и пр.
Вывод. При кормлении живым кормом молодь рыбы (в част¬
ности, мальки меченосцев) растет и развивается значительно луч¬
ше, чем при кормлении сухим кормом. Через месяц после начала
проведения опыта рыбы, которым давался живой корм, были в
два и более раз крупнее рыб, получавших только сухой корм.
Живой корм рыбы поедают охотнее, чем сухой.
Результаты опыта используются на уроке одновременно с ре¬
зультатами опыта по выяснению влияния на рост и развитие рыб
аэрации воды воздухом.
Вопрос. Почему при кормлении сухим кормом рыбы растут
и развиваются хуже, чем при кормлении их живым кормом?
2.7. ОПЫТЫ ПОДТЕМЕ «КЛАСС ЗЕМНОВОДНЫЕ»
Во время изучения земноводных необходимые для проведения
опытов объекты находятся в природе в состоянии спячки. Содер¬
жание их в террариумных условиях уголка живой природы затруд¬
нительно. Находясь в неестественном для них состоянии, лягушки
и жабы, как правило, отказываются принимать корм, сильно худе¬
ют и часто не доживают до весны.
В некоторых школах заготовленных с осени земноводных, обыч¬
но лягушек, до начала изучения на уроках содержат при темпе¬
ратуре 2—5°С. При таких условиях, близких к естественным, зем¬
новодные бывают малоподвижными и не нуждаются в корме.
Лягушек помещают в пластмассовую ванну или таз, которые ста¬
вят наклонно так, чтобы вода занимала примерно 7з ее дна.
В таких условиях животные могут выходить на «сушу». Воду вре¬
мя от времени необходимо менять. Для облегчения этой работы
в ванне нужно сделать отверстие, плотно затыкаемое пробкой.
Еще лучше сделать втулку с отрезком резиновой трубки. Сверху
ванну закрывают сеткой.
Жаб содержат зимой в погребах или подвалах в ящиках с
землей.
Большой интерес для уголка живой природы представляют
земноводные, ставшие лабораторными животными, например шпор¬
цевые лягушки, иглистые тритоны, аксолотли. Они активны круг¬
лый год, хорошо едят как живой корм (трубочник, мотыль, дож¬
девые черви), так и кусочки мяса с пинцета. При хороших усло¬
виях содержания эти животные размножаются в аквариумных
условиях. Шпорцевые лягушки, иглистые тритоны и аксолотли
приобретаются у аквариумистов. Иногда они продаются в зоома¬
газинах.
109
При наличии земноводных в уголке живой природы учитель
может организовать проведение опытов по выяснению влияния
окраски грунта на цвет лягушек, по выработке условного пищево¬
го рефлекса на пинцет с неподвижной пищей, установлению зави¬
симости между насыщенностью воды кислородом и необходимостью
легочного дыхания и др. Весной желательно проведение опытов,
связанных с выяснением условий развития головастиков лягушек.
После проведения опытов земноводных, взятых с осени из
природы, нужно поместить в условия, близкие к естественным, а
весной выпустить на волю.
Рассмотрим наиболее доступные опыты над земноводными.
2.7.1, Влияние окраски окружающей среды на цвет тела лягушек
Цель — убедить учащихся в том, что окраска тела земновод¬
ных, так же как и рыб, может изменяться в зависимости от окра¬
ски окружающей среды.
Объекты и оборудование. Три аквариума, 3—б травяных лягушек; белый
песок и измельченный каменный уголь.
Проведение опыта целесообразно поручить 2—3 ученикам одно¬
временно с проведением > аналогичного опыта при изучении внеш¬
него строения и образа жизни рыбы, с тем чтобы результаты ра¬
боты можно было использовать на уроке о внешнем строении
и образе жизни лягушки.
Для проведения опыта берут бурых (травяных) лягушек, у ко¬
торых изменение окраски происходит довольно быстро. 3—6 лягу¬
шек помещают в террариум с грунтом из почвы, выстланной бу¬
рыми листьями. Когда кожа лягушек примет соответствующую
окраску, одну из них оставляют для контроля, а остальных пере¬
саживают в террариумы с грунтом из белого песка и из измель¬
ченного и хорошо промытого каменного угля. Грунт, прежде чем
будет уложен на место, должен быть прокипячен и охлажден.
В дальнейшем нужно поддерживать его влажным. Вместо терра¬
риумов можно использовать широкие стеклянные банки, постав¬
ленные на белую и черную бумагу и обернутые такой же бумагой
с боков.
В ходе опыта учащиеся устанавливают, через сколько дней
и как будет изменяться окраска кожи лягушек.
Окраска кожи земноводных, как и у рыб, изменяется под
действием температуры, влажности, света. Учащиеся могут убе¬
диться в этом и установить, что солнечный свет вызывает посвет-
ление кожи, а холод, высокая влажность и темнота — потемнение
ее. Для проведения этих опытов целесообразно использовать шпор¬
цевых лягушек.
Учащиеся приходят к выводу о том, что различия в окраске
лягушек появляются через 1—2 дня, а в дальнейшем кожа ля¬
гушек, находившихся в террариуме с темным грунтом, становилась
110
заметно темнее кожи лягушек, содержавшихся в террариуме со
светлым грунтом.
Вопрос. Каково значение изменения в окраске кожи лягушек
в зависимости от окраски окружающей среды в их жизни в естест¬
венных условиях?
2.7.2. Влияние температуры на активность земноводных
Объекты и оборудование. Террариум; электрическая лампочка с рефлекто¬
ром; термометр; 2—3 лягушки.
Проведение опыта. На уроке по изучению внешнего строения
и образа жизни рыбы учитель предлагает 2—3 ученикам в поряд¬
ке внеурочной работы выяснить опытным путем зависимость ак¬
тивности лягушек от температуры окружающей среды.
Учащимся предлагается описать поведение лягушек, содержав¬
шихся в подвале, а затем перенести 2—3 лягушки в террариум
уголка живой природы й пронаблюдать за изменением их жизне¬
деятельности. Следует попробовать поместить в террариум личи¬
нок мучного жука, мух, каких-либо других насекомых и просле¬
дить, будут ли лягушки их есть.
Затем нужно поднять температуру в террариуме до 25 °С, по¬
местив внутрь электрическую лампочку, закрытую металлической
сеткой, или положить на крышку террариума, сделанную из дере¬
вянной рамки и мелкой металлической сетки, лампочку с рефлек¬
тором.
В ходе проведения опыта учащиеся делают вывод о том, что
активность лягушек заметно изменяется при повышении илй по¬
нижении температуры окружающего их воздуха. При повышенной
температуре (22—24 °С) они хорошо реагируют на предлагаемый
корм (хватают его с пинцета), при пониженной температур* не
делают попыток схватить предлагаемую им добычу.
О результатах опыта учащимся предлагается рассказать на
уроке об образе жизни лягушки и продемонстрировать подбпыт-
ных животных.
Вопрос. Почему земноводные заметно реагируют на изменения
температуры окружающей среды?
2.7.3. Изменение потребности в атмосферном воздухе у шпорцевых
лягушек (или иглистых тритонов) при аэрации воды акварйуМа
Объекты и оборудование. Аквариум со шпорцевыми лягушками; микроком¬
прессор; распылитель воздуха.
Проведение опыта. Учащиеся по заданию учителя выясняют,
сколько раз в течение часа шпорцевые лягушки поднимаются к
поверхности воды за атмосферным воздухом. Наблюдения ве¬
дутся в течение недели. Каждый подъем лягушек к поверхности
воды фиксируется в тетради. После этого при помощи микро¬
компрессора и распылителя через воду постоянно пропускается
воздух. Учащимся предлагается выяснить, не будут ли лягушки
Ш
реже подниматься за атмосферным воздухом, на сколько умень¬
шится в среднем число подъемов к поверхности воды.
Можно поставить и другой опыт. Одну-двух лягушек поместить
в аквариум объемом 10 л и наблюдать, как часто они будут под¬
ниматься к поверхности воды за новой порцией воздуха в течение
1—2 ч. Наблюдения ведутся в течение недели. Затем лягушек по¬
мещают в аквариум объемом 50—70 л и выясняют, изменится ли
у лягушек потребность в атмосферном воздухе. Сколько раз в
течение 1—2 ч они будут подниматься к поверхности воды теперь?
Подобные же опыты можно провести над иглистыми тритона¬
ми и аксолотлями.
В процессе работы учащиеся делают вывод о том, что у зем¬
новодных, живущих в воде, потребность в атмосферном воздухе
при аэрации воды или при содержании в аквариуме большой ем¬
кости заметно уменьшается.
О результатах проведенного опыта они рассказывают при
изучении жизнедеятельности земноводных.
Вопрос. Почему потребность лягушек в атмосферном кислоро¬
де уменьшается с увеличением в ней растворенного кислорода?
2.7.4. Выработка условных рефлексов у шпорцевых лягушек
Объекты и оборудование. Аквариум с 1—2 лягушками; пинцет; живой корм
(дождевые черви, крупный мотыль); кусочки сырого мяса.
Проведение опыта. На уроке учащиеся узнают, что все земно¬
водные питаются только движущейся добычей. Акцентируя внима¬
ние на этом, учитель предлагает 2—3 ученикам убедиться в этом
опытным путем и выяснить, можно ли у лягушек выработать ус¬
ловный рефлекс на неподвижную пищу, предлагаемую им с пин¬
цета.
В ходе работы учащиеся должны выяснить, через сколько се¬
ансов животные будут без промедления брать корм с пинцета.
Опыт желательно провести до начала изучения земноводных, с
тем чтобы можно было продемонстрировать результаты работы на
уроке.
При проведении опыта нужно поместить около лягушек не¬
сколько живых и умерщвленных мотылей или движущиеся и не-
движущиеся части тела разрезанного бритвой дождевого червя и
пронаблюдать за их поведением. Если лягушки не будут реаги¬
ровать на недвижимую добычу, то нужно зажать кончиком длин¬
ного пинцета умерщвленного мотыля и подвигать им перед глаза¬
ми подопытных животных. Если та или другая лягушка схватит
пищу с пинцета, то опыт нужно повторить.
Опыт проводится в течение 1—2 недель. Мотыль можно заме¬
нить кусочками сырого мяса.
При проведении опыта учащиеся приходят к выводу о том, что
у лягушек довольно легко можно выработать условный рефлекс
на вид пинцета, подкрепляемый безусловным раздражителем —
пищей.
О результатах работы учащиеся рассказывают на заключи¬
112
тельном уроке по теме «Класс Земноводные». Одновременно с
этим демонстрируется реакция лягушек на опускаемый в воду
пинцет при условии, если аквариум с ними можно поставить на
подставку на учительском столе.
Вопросы. В связи с чем лягушки и другие земноводные реаги¬
руют только на движущуюся добычу? Почему в естественных усло¬
виях у них не вырабатывается условный рефлекс на неподвижную
добычу?
В связи с изучением земноводных учащиеся по заданию учи¬
теля могут провести во внеурочное время некоторые другие опы¬
ты, в частности опыты по ориентированию лягушек, регенерации
небольшого участка хвостового плавника у иглистых тритонов
и пр. В методической литературе прошлых лет рекомендовалось
проведение опытов по выяснению значения кожного дыхания ля¬
гушек, для чего их нужно обвалять в картофельной муке и про¬
следить, сколько времени они проживут. В других опытах на эту
тему предлагалось поместить лягушку в марлевый мешочек, опу¬
стить в аквариум со свежей водой и водными растениями и выяс¬
нить возможности кожного дыхания при отсутствии доступа к ат¬
мосферному воздуху (на поверхность воды аквариума кладется
рамка с сеткой). Такие опыты для школы нецелесообразны, так
как они могут вызвать гибель животных и оказать этим самым
отрицательное воспитательное воздействие на учащихся.
2.8. ОПЫТЫ ПО ТЕМЕ «КЛАСС ПРЕСМЫКАЮЩИЕСЯ»
Изучение пресмыкающихся приходится на зиму, когда необхо¬
димые для проведения опытов и наблюдений объекты находятся
в спячке. Учитывая это, некоторые" учителя дают учащимся соот¬
ветствующие летние задания, в том числе связанные с пополнени¬
ем уголка живой природы необходимыми животными.
Содержат пресмыкающихся в террариумах, подогреваемых зи¬
мой электрическими лампочками. Яшериц кормят личинками муч¬
ного жука (мучным червем), разными насекомыми (мухи, тара¬
каны, сверчки), мотылем. Для ужей необходимы лягушки, а для
полозов — белые мыши. Содержание даже самых обычных пре¬
смыкающихся связано прежде всего с трудностями кормления.
Поэтому ящерицы и ужи в школе бывают большой редкостью.
Довольно часто в уголке живой природы содержат сухопутных
черепах. Однако и эти животные требуют к себе большого вни¬
мания.
Опыты над пресмыкающимися в условиях школы могут быть
связаны с выяснением жизнедеятельности животных при разной
температуре и режиме кормления. Возможны и опыты по выра¬
ботке условных рефлексов.
2.8.1. Выяснение зависимости жизнедеятельности черепах от тем¬
пературы окружающей среды
Объекты и оборудование. 2—4 черепахи; террариум; лампочка с рефлек¬
тором; комнатный термометр; весы и разновесы; ящик.
8 Заказ № 1240
113
С осенним понижением температуры воздуха, ухудшением есте¬
ственной освещенности сухопутные черепахи в неволе отказывают¬
ся от корма и, находясь в полубодрствующем состоянии, худеют и
часто не доживают до весны. Учитывая это, необходимо создать
им в террариуме условия, близкие к естественным, выяснить опыт¬
ным путем, при какой температуре они будут активны, необхо¬
димо ли им дополнительное освещение.
Проведение опыта нужно начать с начала учебного года, с тем
чтобы результаты можно было использовать при изучении пре¬
смыкающихся.
Учащимся предлагается взвесить черепах и поместить их в
террариум, подвесив в него лампочку с металлическим рефлекто¬
ром так, чтобы температура воздуха на уровне пола держалась
около 20—26 °С. Если термометр будет показывать температуру
более высокую, то лампочку нужно поднять от пола или заменить
ее менее мощной.
Черепахам дают листья капусты, ломтики моркови и наблю¬
дают, будут ли они есть корм. При условии поедания животными
предлагаемого корма (кормить следует вдоволь) через 10 дней их
взвешивают и данные сравнивают с первоначальными. Если чере¬
пахи за это время не похудеют, то их можно оставить в террариу¬
ме и вести над ними наблюдения.
При похудении черепах надо позаботиться обеспечить им воз¬
можность впасть в спячку — поместить их в ящик и опустить в
подпол (температура 5—6°С). Кормить черепах не надо, так как
они не будут есть. Перед помещением в подпол и через каждые
10 дней пребывания животных при пониженной температуре нуж¬
но их взвешивать и на основе полученных данных делать соот¬
ветствующие выводы, при каких условиях их содержать в даль¬
нейшем.
При проведении опыта учащиеся делают вывод о том, что жиз¬
недеятельность черепах зависит от температуры окружающей сре¬
ды; в осенне-зимнее время им необходима низкая плюсовая тем¬
пература, обеспечивающая нормальное протекание спячки. При
необходимости содержания черепах в бодрствующем состоянии
следует обеспечить искусственное поднятие температуры окружаю¬
щего их воздуха до 25—30 °С и дополнительное освещение.
О результатах опыта учащиеся рассказывают на уроке о внеш¬
нем строении и жизнедеятельности пресмыкающихся.
Вопрос. Почему жизнедеятельность черепах находится в боль¬
шой зависимости от температуры окружающего их воздуха?
2.8.2. Влияние света на линьку ужа
Объекты и оборудование. 2 террариума; электролампы с рефлекторами;
заслонка из тонкой жести; 2—4 ужа.
Линька пресмыкающихся служит показателем их жизни. При
хороших условиях жизни животные регулярно линяют, при неудо¬
влетворительных условиях происходит задержка линьки, что мо¬
жет в дальнейшем вызвать гибель животных. Для опыта, выяс¬
114
няющего влияние света на линьку пресмыкающихся, пригодны
ужи, желтопузики, ящерицы. Опыт лучше начать с сентября, когда
животные достаточно активны.
Проведение опыта. Необходимо оборудовать два террариума.
Один террариум освещается электролампой с рефлектором круг¬
лые сутки. Температура в нем поддерживается на уровне 25—30 °С.
Второй террариум освещается только днем. В остальное время он
только подогревается, с тем чтобы температура' в нем была
25—30 °С. Подогрев можно осуществлять лампочкой с рефлекто-
ром: для отключения света между рефлектором и стенкой терра¬
риума помещается заслонка из тонкой жести.
Кормят животных одинаково: ужей — лягушками, ящериц —
мучными червями. Начало и конец линьки, состояние животных
отмечаются соответствующими записями.
Можно провести опыт, выясняющий влияние на линьку темпе¬
ратуры окружающей среды. Для этого в одном террариуме темпе¬
ратура поддерживается на уровне 25—30, в другом 18—20 °С. Все
остальные условия, в том числе и освещение, одинаковые.
При проведении этих опытов учащиеся убеждаются в том, что
процесс линьки земноводных зависит как от температуры окру¬
жающего их воздуха, так и от света. Повышенная температура
и более интенсивное освещение вызывают и ускоряют процесс
линьки у ужей.
При условии получения необходимых результатов школьники
рассказывают о проделанной работе и наблюдениях на уроке
о многообразии пресмыкающихся.
Вопрос. Какое влияние оказывают температура и свет на линь¬
ку ужа?
2.9 ОПЫТЫ ПО ТЕМЕ «КЛАСС ПТИЦЫ»
Опыты над птицами проводятся как в уголке живой природы,
так и непосредственно в естественной обстановке. В уголке живой
природы — над голубями, волнистыми попугайчиками, перепелами,
карликовыми курами (бентамками). Содержать диких певчих
птиц в уголке живой природы не рекомендуется — в условиях не¬
воли они не представляют большого интереса. К тому же, будучи
заключенными в клетки и вольеры, дикие птицы не размножаются,
преждевременно погибают.
В естественной обстановке вполне возможны опыты и наб¬
людения над воробьями, синицами, воронами и другими птицами,
живущими вблизи жилья человека. В сельской местности объек¬
тами опытов и наблюдений могут быть домашние куры, утки, гу¬
си, цесарки-.
При изучении птиц вполне возможна постановка опытов, свя¬
занных с выяснением условий гнездования птиц и выведения ими
птенцов, выработкой условных рефлексов, привлечением птиц в
искусственные гнездовья и пр.
8*
115
2.9Л. Обнаружение пор в скорлупе куриного яйца
Объекты и оборудование. Два вареных куриных яйца; чайная ложка; чер¬
ная тушь; стаканчики — держатели яиц.
При ознакомлении учащихся со строением яйца птицы можно
предложить провести опыт, выясняющий наличие пор в скорлупе
и их примерное количество на тупой и острой ее частях.
Проведение опыта. Учащимся рекомендуется взять два вареных
яйца. Одно из них нужно надбить с острой стороны и, увеличив
отверстие, чайной ложкой извлечь содержимое. Второе яйцо над¬
бивается с тупой стороны, и его содержимое тоже извлекается
чайной ложкой. Теперь в скорлупу от первого и второго яиц нуж¬
но налить до половины черной туши,* вдвое разбавленной водой,
поставить скорлупу в маленькие стаканчики так, чтобы содержи¬
мое не вылилось, и наблюдать, появятся ли снаружи черные точки,
а если появятся, то в какой части скорлупы их больше — в тупой
или острой.
Свои наблюдения учащиеся записывают в тетради по зооло¬
гии и здесь же дают объяснение обнаруженных явлений.
Выполняя опыт, школьники убеждаются в том, что в скорлупе
куриного яйца имеется большое количество пор, и устанавливают,
что в тупой части скорлупы они размещены гуще, чем в острой.
О результатах опыта им предлагается рассказать на очеред¬
ном уроке биологии и продемонстрировать скорлупу с проступив¬
шей наружу черной тушью.
Вопросы. О чём свидетельствует проведенный опыт? В связи
с чем в тупой части скорлупы образуется больше пор, чем в ост¬
рой? Каково значение пор, имеющихся в скорлупе яиц?
2.9.2. Опыты по изучению ориентирования птиц
Объекты и оборудование. Волнистые попугайчики или другие птицы, со¬
держащиеся в клетках уголка живой природы.
В связи с изучением нервной системы и поведения птиц уча¬
щимся можно предложить задания по выяснению способности птиц
ориентироваться в различных ситуациях.
Проведение опыта. 1. Учащимся предлагают, например, выпу¬
скать ежедневно для прогулок в комнате птиц, содержащихся в
отдельных клетках. Через некоторое время они без труда начи¬
нают возвращаться в свои клетки, где всегда должны быть вода
и корм. По истечении некоторого времени клетку, в которую воз¬
вращались те или иные птицы, переносят* на другое место и вы¬
ясняют, как будут вести, себя подопытные животные: упорно воз¬
вращаться на прежнее место или сразу же находить свою клетку.
2. Можно предложить учащимся и другой опыт; выкрасить
клетку быстро сохнущей краской в другой цвет, не меняя ее по¬
ложения. Как птицы будут веети себя в этом случае? Птицы фик¬
сируют определенное местоположение объекта и тщательно усваи¬
вают путь к нему. Так происходит и в естественных условиях, осо¬
бенно при отыскании своего гнезда в период размножения.
116
Птицы ориентируются и по слуху. Учащимся можно предло¬
жить следующий опыт. Клетку, в которую возвратилась одна из
птиц после прогулки по уголку живой природы, закрывают ка¬
кой-либо тканью, переносят на другое место и наблюдают, как
будет вести себя вторая птица, когда первая, находящаяся в за¬
крытой клетке, будет громко кричать.
При проведении описанных опытов учащиеся делают выводы
о том, что птицы запоминают место расположения клетки, а сле¬
довательно, гнезда в природе; при изменении местоположения
объекта ориентируются по слуху.
Сообщения о проведенных опытах делаются на очередном уро¬
ке по изучению птиц.
Вопросы. Почему птицы больше ориентируются на местополо¬
жение объекта, чем на его окраску? Каково значение ориентации
птиц по слуху?
2.9.3. Выяснение способностей голубей к ориентированию в окру¬
жающем их пространстве
Объекты и оборудование. Голуби в уличном вольере.
При ознакомлении учащихся с нервной системой птиц и осо¬
бенностями их поведения учитель обращает внимание на то, что
многие птицы могут далеко улетать от мест обитания и возвра¬
щаться обратно. Из домашних птиц такой способностью обладают
голуби. Поэтому не случайно в свое время их тренировали и ис¬
пользовали для почтовой связи.
Учащимся предлагается выяснить, смогут ли голуби найти до¬
рогу домой, если их выпустить на расстоянии 1, 2, 3, 10 км.
Проведение опыта. Перед началом опыта голубей ежедневно
выпускают из голубятни, с тем чтобы они познакомились с окру¬
жающей местностью, а затем созывают их и дают корм. Через
несколько дней пару голубей относят на полкилометра от голубят¬
ни, выпускают и следят за их полетом. При условии возвраще¬
ния голубей в последующие дни расстояние между местом выпу¬
ска и голубятней увеличивают. Можно предложить учащимся про¬
следить за скоростью возвращения голубей, выпускаемых с
одного расстояния от голубятни, при разной погоде.
В процессе выполнения опыта учащиеся делают вывод о том,
что голуби хорошо ориентируются в окружающем их пространстве
и возвращаются в свою голубятню, будучи выпущенными за не¬
сколько километров от нее. О результатах опыта они рассказыва¬
ют на заключительном уроке по теме «Класс Птицы».
Вопрос. В связи с чем у голубей выработалась высокая спо¬
собность к ориентированию в окружающем их пространстве?
2.9.4. Выработка условных рефлексов у птиц на звуковые сигналы
Объекты и оборудование. Волнистые попугайчики или другие птицы в клетке.
Проведение опыта. Выработку условных рефлексов можно про¬
водить у любых птиц, содержащихся в уголке живой природы.
117
В качестве условных раздражителей используют различные зву¬
ковые сигналы, в том числе произносимые экспериментатором сло¬
ва. Схема проведения опытов по выработке условных рефлексов
примерно одинакова. Например, школьники дают прирученной
птице лакомый корм и в это время произносят ее кличку. Корм
дают незначительными порциями с руки или в выдвижную кор¬
мушку. Кличку произносят несколько раз при выдаче каждой пор¬
ции корма. Опыт проводят ежедневно. При этом наблюдают, че¬
рез сколько дней птица начнет реагировать на кличку, в чем бу¬
дет проявляться ее поведение.
При проведении описанного опыта учащиеся убеждаются в
том, что птицы могут хорошо реагировать на различные звуки и
что у них вырабатываются условные рефлексы на слова, произ¬
носимые экспериментатором. Реакция птиц на кличку, подкреп¬
ляемую кормлением, выражается в том, что они, услышав ее,
сразу же слетают к месту кормления, положительно реагируют
на экспериментатора.
О результатах опыта учащиеся рассказывают на заключи¬
тельном уроке по теме «Класс Птицы».
Вопрос. В связи с чем у птиц легко вырабатываются различ¬
ные условные рефлексы?
2.9.5. Выработка условного рефлекса у птиц на время кормления
Объекты и оборудование. Кормушка для подкормки птиц, установленная
недалеко от окна наблюдателя.
Проведение опыта. Учащимся можно предложить выработать
у воробьев, синиц или уличных голубей условный рефлекс на
время кормления. Прежде всего нужно сделать кормовой столик
или подвесную кормушку с крышей и бортиками, повесить ее в
удобном для наблюдений месте и регулярно подкармливать птиц.
После того как птицы привыкнут к кормушке, можно начать про¬
водить опыт. Кормление птиц нужно проводить в строго опреде¬
ленное время (или утром до ухода в школу, или после окончания
занятий). Корма давать столько, чтобы птицы съели его за
15—20 мин. Остатки корма из кормушки следует удалять. Зада¬
ча опыта — выяснить, будут ли птицы собираться у кормушки ко
времени кормления и через сколько дней это произойдет.
Корм в кормушки кладут в зависимости от того, каких птиц
решено подкармливать. Для синиц нужно заготовить арбузные и
тыквенные семена, для снегирей и свиристелей — плоды рябины.
У птиц, живущих около жилья человека, интересно вырабо¬
тать рефлекс на звонок. Перед тем как насыпать корм в кормуш¬
ку, нужно позвонить в колокольчик и наблюдать, какие птицы
и как отреагируют на него. В то время, когда они начнут по¬
треблять корм, позвонить еще раз. В последующие дни опыт по¬
вторяется. Учащимся рекомендуется выяснить, сколько времени
потребуется на это.
В процессе проведения опыта учащиеся делают вывод о том,
что птицы могут собираться у кормушки ко времени кормления
118
или прилетать к ней, услышав звуковой сигнал. О результатах ра¬
боты они рассказывают на заключительном уроке по теме «Класс
Птицы».
£*• Вопрос. Какое практическое значение имеет выработка услов-
^ ных рефлексов у птиц, подкармливаемых человеком в трудное для
►. ' них время жизни?
2.9.6. Выяснение условий размножения волнистых попугайчиков
Объекты и оборудование. Клетка с волнистыми попугайчиками; 2 зеркала;
кусок картона с нарисованным и закрашенным черной тушью летком (по раз¬
меру летка дуплянки); дуплянка.
Волнистые попугайчики — стайные птицы, дуплогнездники.
Инстинкт размножения у них проявляется в декабре, так как в
это время на их родине наступает весна. Эти обстоятельства сле¬
дует учитывать при содержании попугайчиков в неволе и прове¬
дении опытов над ними.
Проведение опыта. Пара попугайчиков (самец и самка), до¬
стигших полового возраста, обычно не приступает к размножению
в отсутствие других сородичей. В связи с этим можно предложить
учащимся провести следующий опыт. К двум стенкам снаружи
подвесить зеркала и наблюдать, изменится ли поведение птиц.
Затем с наружной стенки клетки нужно поместить картонку с
изображением летка дуплянки и выяснить, как подопытные жи¬
вотные будут вести себя теперь. Если у птиц будет проявляться
инстинкт размножения, в клетку или снаружи ее нужно подвесить
дуплянку так, чтобы птицы могли в нее залетать.
Задания по проведению описанных опытов даются учащимся
как внеурочные в конце ноября. В процессе их выполнения они
делают выводы о том, что птицы, в частности волнистые попугай¬
чики, приступают к размножению при действии определенных сиг¬
налов. Такими сигналами для волнистых попугайчиков служат вид
дупла, наличие других особей вида, определенное время года.
О результатах опытов они могут рассказать при изучении раз¬
множения птиц.
Вопросы. В связи с чем инстинкт размножения у волнистых по¬
пугайчиков начинает проявляться в декабре? Почему необходимы
такие сигналы к размножению, как вид дуплянки, наличие не¬
скольких особей вида?
2.9.7. Выяснение возможностей голубей откладывать более двух
яиц
Объекты и оборудование. Вольер с парой голубей.
При наличии в уголке живой природы одной или нескольких
пар голубей учащимся можно предложить создать условия для
размножения их, а после того как птицы построят гнездо и самка
снесет первое яйцо, взять это яйцо и положить его в картонную
коробочку. Как голубка будет реагировать на отсутствие яйца?
Отложит ли она второе яйцо? А третье?
119
Если в гнезде появится третье яйцо (с учетом убранного в
коробочку), то следует взять его, убрать в коробочку и просле¬
дить, отложит ли самка четвертое яйцо. Опыт на этом нужно за¬
кончить, так как голубка может покинуть гнездо.
Выяснение возможности откладки голубями более обычных
двух яиц имеет определенное практическое значение. Изымая
яйца из гнезда голубей какой-либо хорошей породы, можно под-
кладывать их в гнезда беспородных голубей взамен снесенных
ими яиц и, таким образом, ускорить увеличение стаи породных
голубей.
Можно провести опыт по замене отложенных яиц яйцами, сде¬
ланными из куска мела. После того как голубка снесет первое
яйцо, его подменяют подкладным, а само яйцо помещают в кар¬
тонную коробку и убирают ее в надежное место. При этом про¬
водят наблюдения за поведением голубей — примут ли они под¬
кладное яйцо за настоящее.
Голуби — удобные объекты для наблюдений в уголке живой
природы. Они рано приступают к размножению (в теплом поме¬
щении уже с февраля). Для устройства гнезда им ставят в воль¬
ер неглубокие фанерные ящички или старые решета, коробки из-
под обуви и кладут немного сена или мелкой соломы.
В процессе проведения опыта учащиеся делают вывод о том,
что голуби могут отложить более двух яиц при исчезновении из
их гнезда одного из отложенных яиц. О результатах опыта они
рассказывают на уроке при изучении размножения птиц или на
заключительном уроке по теме «Класс Птицы».
Вопрос. В связи с чем у птиц развилась способность отклады¬
вать большее число яиц по сравнению с тем, сколько они откла¬
дывают в обычных условиях?
В связи с изучением птиц учитель может предложить учащимся
и другие внеурочные опыты, например по выяснению посещаемости
птицами различных видов кормушек в зимнее время, заселению
ими разных искусственных гнездовий и др.
В методической литературе прошлых лет рекомендуются опыты
по изменению окраски оперений у снегирей, коноплянок и других
певчих птиц под влиянием кормления их семенами, содержащими
большое количество масла, опыты по приручению диких певчих
птиц и др. Такие опыты в настоящее время нежелательны, так как
содержание в школьных уголках живой природы птиц, отловлен¬
ных в природе, не согласуется с природоохранительной работой.
Вряд ли целесообразно в воспитательных целях в связи с изучени¬
ем птиц проводить опыт, выясняющий влияние кормления подопыт¬
ных птиц, например голубей, полированным рисом или ячменем.
2.10. ОПЫТЫ ПО ТЕМЕ «КЛАСС МЛЕКОПИТАЮЩИЕ»
В связи с изучением млекопитающих учащиеся могут провести
ряд опытов по выработке условных рефлексов, выяснению влияния
на рост и развитие молодняка длительности кормления молоком,
различных рационов кормления. Наиболее доступными объектами
120
для проведения опытов служат морские свинки, хомяки, белые мы¬
ши, кролики. Эти животные неприхотливы к пище: их можно кор¬
мить остатками хлеба из школьной столовой, свежей травой и
сеном.
2.10.1. Влияние длительности получения крольчатами материнско¬
го молока на их рост и развитие
Объекты и оборудование. Самка кролика с крольчатами до месячного воз¬
раста в общей клетке; три свободные клетки для отсадки молодняка.
Проведение опыта. Опыт проводят в связи с изучением вопро¬
сов размножения млекопитающих и заботы родителей о своем по¬
томстве. Крольчат одного помета, достигших месячного возраста,
делят на три группы, отбирая в каждую из них' по одинаковому
количеству крепких, средних по величине и развитию и слабых.
Каждую группу крольчат метят красками трех цветов.
Одну группу крольчат отсаживают в отдельную клетку в ме¬
сячном возрасте, другую — в 1 месяц и 10 дней, третью — в 1 ме¬
сяц и 20 дней. Корм во все клетки дают одинаковый и в доста¬
точном количестве.
Крольчат каждые 10 дней взвешивают и таким образом выяс¬
няют, какие из них быстрее растут. Наблюдения ведут в течение
трех месяцев. При этом отмечают активность крольчат, внешний
вид (шерсть тусклая или блестящая, ушные раковины находятся
в вертикальном положении или свисают и т. п.). Одновременно
следят и за состоянием крольчихи: не сказывается ли длитель¬
ное выкармливание крольчат молоком на ее состоянии здоровья.
Внеурочное задание, связанное с проведением описанного опы¬
та, предлагается учащимся за два месяца до изучения размноже¬
ния млекопитающих. При выполнении опыта школьники делают
вывод о том, что крольчата, подкармливающиеся молоком матери
при переходе их к питанию растительным кормом, растут и разви¬
ваются значительно быстрее по сравнению с теми, которые лиша¬
ются возможности получать молоко матери в месячном возрасте.
О результатах опыта учащиеся рассказывают на уроке о раз¬
множении млекопитающих или на заключительном уроке о строе¬
нии и жизнедеятельности млекопитающих.
Вопрос. Почему крольчат отсаживают от крольчихи в месяч¬
ном возрасте несмотря'на то, что более длительное выкармлива¬
ние их молоком способствует их быстрому росту и развитию?
В связи с изучением жизнедеятельности млекопитающих мож¬
но предложить учащимся (особенно сельских школ) провести опы¬
ты, выясняющие значение содержания крольчат на свежем возду¬
хе и в помещении крольчатника, содержания в клетках или в
просторных вольерах, не ограничивающих их движения.
2.10.2. Влияние на состояние взрослых кроликов содержания при
разной температуре окружающего воздуха
Объекты и оборудование. 2—4 кролика одной породы и примерно одина¬
ковой величины, 2—4 клетки.
121
Проведение опыта. Опыт проводят в течение ноября — марта.
Для этого подбирают 2—4 кроликов одной породы, одного воз¬
раста и примерно одинаковой массы. Каждого кролика помещают
в отдельную небольшую клетку. 1—2 клетки устанавливают в
уголке живой природы или в крольчатнике (в сарае, полуподвале),
другие 1—2 клетки — во дворе, на балконе, где температура воз¬
духа более холодная (доходит до — 5°С и ниже).
Кормят кроликов одинаковым кормом вдоволь. Овощи в мину¬
совую погоду дают в такохМ количестве, которое сразу же съедает¬
ся кроликами. Зимой вместо воды кроликам можно давать снег.
Через каждые 7—10 дней кроликов взвешивают. В эти же сро¬
ки производят и учет корма, съеденного кроликами, содержащи¬
мися при плюсовой температуре, и кроликами, содержащимися
при минусовой температуре.
В процессе опыта выясняют, какие кролики лучше прибавля¬
ют в весе, какие животные и на сколько больше корма потребля¬
ют: содержащиеся на открытом воздухе или в необогреваемом по¬
мещении.
Кроме того, в начале опыта у каждого кролика на площади
2—4 см2 осторожно острыми ножницами срезают шерсть и под¬
шерсток. Срезанные волосы наклеивают на бумагу и ставят дату
их срезки. Проделанная операция повторяется через 1—2 месяца
после начала опыта. При этом выясняется, меняется ли у кроли¬
ков густота шерсти при действии на них разной температуры
воздуха.
При выполнении опыта учащиеся делают выводы о том, что
содержание крольчат на открытом воздухе способствует их луч¬
шему росту и развитию. О результатах работы они рассказывают
на уроке о размножении и развитии млекопитающих, демонстри¬
руют кроликов, выращенных в помещении и на открытом воздухе.
Вопросы. Почему кролики на открытом воздухе растут и разви¬
ваются лучше, чем кролики, содержащиеся в крольчатнике? Поче¬
му у кроликов, выращиваемых на улице, шерсть становится гуще
по сравнению с теми, которые содержатся в закрытом помещении?
2.10.3. Выработка у белых мышей (хомяков, белых крыс) рефлек¬
са на звуковой сигнал
Объекты и оборудование. Клетка с белыми мышами или другими мелкими
зверьками; кормовой столик или полочка; лесенка из деревянных планочек,
поставленная к столику или полочке.
Проведение опыта. В клетке с белыми мышами делают столик
или подвешивают полочку и приставляют к ним деревянную ле¬
сенку. Два дня мышам не дают корм, а на третий кладут на по¬
лочку немного вареного картофеля или кусочек хлеба и звонят
в колокольчик. Когда мыши соберутся на столике и начнут есть
корм, звонить продолжают. Как только мыши съедят корм (его
нужно класть немного), снова звонят в колокольчик, на столик
кладут еще одну порцию.
Опыт продолжают вести до тех пор, пока мыши не будут бе¬
122
жать на полочку или столик при отсутствии на них корма сразу
же после того, как зазвучит колокольчик. Учащимся предлагается
выяснить, через сколько сеансов (сочетаний кормления со звоном
колокольчика) у мышей выработается стойкий условный рефлекс.
Описанный опыт, как и последующие, проводится не менее чем
за месяц до изучения нервной системы и поведения млекопитаю¬
щих. Учащиеся убеждаются, что у млекопитающих можно выра¬
ботать различные условные рефлексы. О результатах проведенных
опытов они рассказывают на соответствующем уроке.
Вопросы. Какое значение имеет образование у млекопитающих
различных условных рефлексов? В связи с чем у млекопитающих
условные рефлексы образуются быстро? Что произойдет, если
условный рефлекс не будет подкрепляться безусловным раздра¬
жителем?
2.10.4. Выработка у морских свинок условного рефлекса на вид
бумажных пакетиков
Объекты и оборудование. Морская свинка;, коробочка из тонкой жести
(6X4X2 см); морковь.
Проведение опыта. В жестяную коробочку плотно друг к дру¬
гу ставят бумажные пакетики, подобные тем, в которых в аптеках
продаются порошки. Коробочку подносят к морской свинке и сле¬
дят за ее поведением. Если свинка вытащит один или несколько
пакетиков, то ей дают тоненький ломтик моркови.
В случае, если морская свинка не будет реагировать на па¬
кетики, то между ними помещают тоненькие ломтики моркови и
снова к ней подносят коробочку. При каждом вытаскивании свин¬
кой пакетиков ей дают дополнительно ломтик моркови.
Опыт повторяют несколько раз в течение 2—3 дней. В после¬
дующие дни количество ломтиков моркови уменьшают, а затем
не кладут их, а только натирают ими пакетики. Вскоре все паке¬
тики в коробочке заменяют на чистые, без морковного запаха, и
выясняют, будет ли морская свинка вытаскивать их.
Опыт считается законченным в случае, если морская свинка
будет вытаскивать из коробочки свежие пакетики и получать за
это пищевое вознаграждение.
Дрессированную морскую свинку можно продемонстрировать в
классе, а затем на каком-либо школьном вечере. При этом для
большего интереса внутри пакетиков можно написать различные
шуточные пожелания, а перед выступлением сказать, что свинка
обладает способностью предсказывать предстоящие перемены в
их жизни.
При изучении млекопитающих различные опыты могут быть
проведены над домашними животными: кошками, собаками, овца¬
ми, козами в сельской местности и др. Условными сигналами слу¬
жат время кормления, место кормления в сочетании со звуковым
сигналом, звуковые сигналы: «Дай лапу», «Домой», соответствую¬
щие сигналы-движения руками и пр.
3. ЭКСПЕРИМЕНТ ПО РАЗДЕЛУ
«ЧЕЛОВЕК И ЕГО ЗДОРОВЬЕ»
3.1. ОСОБЕННОСТИ УЧЕБНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА ПО КУРСУ БИОЛОГИИ
9 КЛАССА
Длительное время эксперимент по анатомии, физиологии и ги¬
гиене человека ставился на острых опытах с лягушкой. Эти опы¬
ты позволяли показать такие методы экспериментального исследо¬
вания, как работа с изолированными органами (нервно-мышечным
препаратом, сердцем), метод разрушения (удаление кожных ре¬
цепторов, спинного мозга в опытах по изучению рефлекторной ду¬
ги), метод раздражения (рефлексы на спинальной лягушке) и др.
Однако теперь, на пороге экологического кризиса, продолжать тра¬
диционную систему опытов оказалось сложным, хотя Закон об
охране и использовании животного мира допускает подобные ви¬
ды работ в учебных целях.
В этом пособии приведена другая система, основанная преиму¬
щественно на бескровных опытах. Первую группу методов состав¬
ляют физиологические тесты. К ним относятся различного рода
опыты, связанные с изучением рефлекторной деятельности челове¬
ка и животных, выявлением свойств анализаторов, наложением
различных перетяжек, выявлением статической и динамической
работы мышц и многие другие. Эти опыты часто дают лишь кос¬
венные доказательства тех или иных положений. Поэтому в учеб¬
ном процессе они могут использоваться для постановки проблемы,
которую учащиеся вначале могут решать умозрительно в виде вы¬
сказываний каких-то предположений (гипотез), а затем проверять
эти предположения либо путем анатомических наблюдений, либо
путем опытов, на основе которых возможно получить прямое дока¬
зательство. Если у учителя нет необходимых средств для дока¬
зательства выдвинутых предположений, можно просто дать вывод
в готовом виде или рассказать об опытах, которые их подтвердили.
Так, пальценосовая проба (см. опыт 3.9.5) вовсе не доказывает,
что именно мозжечок ответствен за установление координации в
работе мышц, приводящих руку в плавное движение к цели. Но ес¬
ли этот опыт будет дополнен рассказом о том, как движется рука
у лиц с пораженным мозжечком в результате опухоли или травмы,
то выводы из опыта станут более доказательными.
Многие физиологические тесты целесообразно использовать для
постановки проблемных вопросов, чтобы, опираясь на них, более
доступно разъяснить изучаемый материал. Ответы на такие во¬
просы даны в скобках. Нередко они имеют риторический харак¬
124
тер и служат для объяснения демонстраций. В других случаях
учебные опыты целесообразно использовать для построения гипо¬
тез или для косвенного подтверждения высказанных догадок.
Иногда при описании эксперимента даны два опыта: один из них
используется для постановки проблемы, а второй для ее реше¬
ния (см. опыт 3.3.1 «Выяснение роли плечевого пояса в движении
руки» и др.). Два опыта приведены в тех случаях, когда один из
экспериментов является опытом, а второй контролем.
Следующую группу опытов составляют функциональные про¬
бы. Под ними понимают реакции человека на дозированные на¬
грузки, проводимые в определенных условиях, результаты кото-
рых сравниваются со стандартными значениями, полученными на
основе массовых обследований здоровых людей. К числу функцио¬
нальных проб можно отнести опыт 3.3.6 «Определение мышечной
силы кисти с помощью ручного динамометра», опыт 3.4.5 «Подсчет
пульса в разных условиях», опыт 3.7.1 «Определение времени за¬
держки дыхания до и после нагрузки» и др.
Третья группа опытов связана с выявлением физических и хи¬
мических закономерностей, действующих в условиях живого ор¬
ганизма. К ней относятся опыты по изучению функций ферментов,
свойств гемоглобина крови, органических и минеральных веществ
костей и многие другие. Большинство этих опытов проводятся тра¬
диционно, за исключением второго варианта опыта 3.6.6 «Изучение
условий действия ферментов слюны». Предложенный в пособии
беспробирочный вариант намного упрощает технику его поста¬
новки.
Ряд опытов, включенных в этот раздел пособия, строится на
моделях (см. опыт 3.3.5 «Изучение прочности трубки и стержня
той же массы для выявления свойств трубчатой кости», опыт 3.5.3
«Изучение механизмов вдоха и выдоха на модели» и др.). В самом
деле, для того чтобы доказать, что трубка прочнее стержня той же
массы, вовсе не обязательно испытывать на излом кости, проще
это сделать на одинаковых листах бумаги. Для демонстрации
механизма вдоха и выдоха вовсе не обязательно использовать лег¬
кие лягушки, как это рекомендовалось в традиционных методиках.
Их с успехом могут заменить резиновые шарики, поскольку те
и другие в условиях модели вентилируются пассивно, так, как
это происходит и в человеческом организме.
Постановка модельных опытов имеет ряд особенностей.
При демонстрации модели важно показать, чем модель сходна с
объектом и чем отличается от него. Это даст возможность уча¬
щимся глубже осмыслить природу оригинала, понять, какие имен¬
но свойства живого объекта моделируются. Во-вторых, надо пока¬
зать, на каких физических и химических законах работает модель
и как эти законы проявляются в условиях живого организма.
Современный научный эксперимент включает несколько ста¬
дий. Первая — анализ фактов или теоретических изысканий, на
базе которых формулируется проблема, вторая — составление ги¬
потез, решающих ее в форме предположений, третья — выявление
125
следствий, которые бы помогли спланировать эксперимент для
проверки правильности гипотезы, четвертая — разработка техники
опыта, пятая — его реальное проведение и шестая — вывод, под¬
тверждающий или опровергающий гипотезу. В школьных услови¬
ях довольно трудно показать эту систему в целом, однако отдель¬
ные стадии эксперимента можно показать школьникам на приме¬
ре решения экспериментальных задач на постановку гипотезы, на
доказательство выдвинутого предположения и на вывод из опыта.
Форма экспериментальной задачи особенно удобна
при проверке домашней работы. Она дает возможность сделать
эту часть урока более интересной и творческой.
Ограниченность объема не позволит нам с достаточной полно¬
той осветить методику проведения всех экспериментов. Более де¬
тальные рекомендации можно получить в книге J1. Г. Воронина
и Р. Д. Маша «Методика проведения опытов и наблюдений по
анатомии, физиологии и гигиене человека» (М.: Просвещение,
1983).
3.1.1. Подготовка объектов и оборудования для учебных опытов
При изучении анатомии, физиологии и гигиены человека веду¬
щее значение имеют самонаблюдения и функциональ¬
ные пробы. Для их проведения необходимо иметь секундомер
или часы с секундной стрелкой. При фронтальном проведении
опытов, в которых участвует весь класс, лучше выполнять задания
по команде, чтобы все испытуемые совершали необходимые дейст¬
вия одновременно. Это позволит унифицировать для всех условия
опыта. Время можно объявлять с пятисекундными интервалами.
Как правило, такая точность достаточна для выполнения многих
функциональных проб.
Обычно в начале проведения физиологических тестов и функ¬
циональных проб многие восьмиклассники волнуются, что иска¬
жает результаты измерений: пульс может стать частым, дыхание
более глубоким и редким. Чтобы успокоить испытуемых, опыты
желательно начинать с подготовительных упражнений, позволяю¬
щих отработать технику измерения пульса или необходимых дви¬
жений, а уж затем приступать к опыту, предварительно выявив
истинные результаты, характерные для состояния покоя.
При проведении опытов с условными и безусловными рефлек¬
сами следует иметь в виду, что соматические рефлексы, в отличие
от вегетативных, могут быть заторможены или изменены волевым
усилием. Чтобы этого не было, необходимо такие опыты прово¬
дить в быстром темпе, с таким расчетом, чтобы у испытуемых
не хватило времени на обдумывание своих поступков и на созна¬
тельный выбор линии поведения.
3.2. ОПЫТЫ ПО ТЕМАМ «ВВЕДЕНИЕ», «ОБЩИЙ ОБЗОР ОРГАНИЗМА
ЧЕЛОВЕКА», «КЛЕТКА И ТКАНИ»
Вместо традиционных опытов на лягушке мы предлагаем опы¬
ты на основе самонаблюдений. Их простота, общедоступность и
рис. 30. Опыт, выясняющий зна¬
чение кожных складок над суста¬
вами пальцев тыльной стороны
кисти.
наглядность будут содейст¬
вовать более глубокому изу¬
чению предмета.
Отобранные опыты рас¬
крывают взаимосвязь строе¬
ния и функции, анализиру¬
ют рефлекторную деятель¬
ность человека, раскрывают
каталитическую функцию
ферментов при изучении
жизнедеятельности клетки.
Работы по изучению клеток и тканей здесь не рассматриваются,
потому что они не связаны с опытами.
3.2.1. Выяснение роли кожных складок, лежащих в области су¬
ставов
Цель опыта — показать связь строения органа с выполняемой
им функцией. Его можно дать на первом вводном уроке или ис¬
пользовать при проверке знаний. Объектом изучения является
рука.
Проведение опыта. Учитель задает учащимся вопрос: почему
кожа на тыльной стороне пальцев в области суставов собрана в
складки? Учащиеся сгибают палец, убеждаются, что складки рас¬
правляются, и высказывают мысль, что кожные складки связаны
с функцией сустава.
Учитель предлагает подобрать контрольный опыт, который мог
бы подтвердить это высказывание. Это легко сделать, если оття¬
нуть вверх складку кожи в области межфалангового сустава и
попытаться согнуть палец (рис. 30). Это оказывается невозмож¬
ным. Следовательно, кожные складки (структурные образования)
связаны с функциями суставов пальцев, благодаря которым мы
можем захватывать предметы.
Вывод. Строение органа связано с его функцией. Этот общий
биологический закон проявляется и в строении кожных покровов,
расположенных в области суставов.
3.2.2. Изучение каталитических свойств ферментов, расщепляющих
пероксид водорода
Оборудование. Химические стаканчики, клубни картофеля или сырое мясо,
печень, пероксид водорода, нож.
Опыт целесообразно поставить при изучении жизнедеятельно¬
сти клетки, где вводится понятие о ферментативной активности и
ее роли в обмене веществ. Цель опыта — показать, насколько эф¬
127
фективно каталитическое действие ферментов. Выбор каталазы
или пероксидазы для опыта объясняется тем, что их фермента¬
тивная деятельность мало зависит от температуры и эксперимент
может идти без водяной бани.
Проведение опыта. Учащимся демонстрируют химический ста¬
кан с пероксидом водорода и на доске предлагают записать урав¬
нение реакции при его разложении: 2Н202 = 2Н20-{-02. Напомина¬
ют признаки этой реакции — вспенивание жидкости вследствие вы¬
деления кислорода. Жидкость в стакане взбалтывается, однако
признаков реакции не наблюдается. Учитель разъясняет, что раз¬
ложение пероксида водорода происходит, правда, очень медленно.
Если бы это вещество разлагалось с такой скоростью в клетках
организма, произошло бы их отравление. Однако этого не проис¬
ходит, потому что в клетках имеются ферменты.
Учитель предлагает одному из учащихся разрезать клубень
картофеля (сырое мясо, печень) на мелкие кусочки и бросить их
в стакан с пероксидом водорода. Учащиеся наблюдают выделение
газа. Содержимое стакана взбалтывают и ставят на демонстраци¬
онный стол. Через несколько минут уже можно наблюдать шапку
пены. Опасный для жизнедеятельности клеток пероксид водорода
распадается на безвредную воду и кислород.
Вывод. Под влиянием фермента, образующегося в клетках
клубней картофеля, пероксид водорода распадается во много раз
быстрее. Следовательно, фермент действует как катализатор.
Вопросы. Почему пероксид водорода используют для дезин¬
фекции ран, ссадин и полости рта? (Благодаря ферменту каталазе
пероксид водорода распадается с выделением- атомарного кисло¬
рода, который уничтожает микробов.) Может ли фермент действо¬
вать вне клетки? Ответить на этот вопрос поможет следующий
опыт.
3.2.3. Изучение активности фермента пероксидазы вне клеток
Объекты и оборудование. Клубни картофеля, терка, тарелка, марля для
отжима сока картофеля, химический стакан, пероксид водорода.
Учащимся предлагают экспериментальную задачу: опытным
путем определить, могут ли ферменты, разлагающие пероксид во¬
дорода, действовать вне клетки, если известно, что они раствори¬
мы в воде. После того как будут обсуждены различные варианты
решений, приступают к эксперименту.
Проведение опыта. Один из учащихся, решивших задачу, рас¬
тирает картофель на терке, образовавшуюся кашицу помещает на
марлю и выжимает картофельный сок, который приливает в склян¬
ку с пероксидом водорода. Происходит бурная реакция разложе¬
ния, несмотря на то что тканей картофеля сок не содержал.
Вывод. Ферменты способны действовать как в клетках, так и
вне клеток.
Комментируя этот опыт, полезно отметить, что в клетках фер¬
ментативные реакции происходят строго упорядоченно. Однако при
128
ушибах и других травмах, когда клетки разрушены и их фермен¬
ты оказываются в межклеточной среде, может произойти разру¬
шение здоровых клеток и тканей, обусловливающее травматиче¬
ское воспаление.
Вопрос. Можно ли ферменты использовать в промышленности?
(Ответ положительный: ферменты добавляют в стиральные по¬
рошки, используют в сыроделании, в медицине, химическом про¬
изводстве, биотехнологии.)
3.2.4. Изучение рефлекторных реакций человека на примере мига¬
тельного рефлекса
Цель опыта — показать значение рецепторов в рефлекторной
деятельности.
Провести этот опыт можно на уроке, посвященном изучению
рефлекторного принципа работы нервной системы.
Проведение опыта. Учитель предлагает учащимся, сидящим за
партами, прикоснуться к углу глаза со стороны носа: происходит
мигание, так как там находятся рецепторы мигательного рефлек¬
са. Они имеются также на веках и бровях. Центры этого рефлекса
находятся в продолговатом мозге. Затем учитель предлагает при¬
коснуться к наружному углу глаза, со стороны щеки. Рефлекс
не проявляется, потому что рецепторов мигательного рефлекса
здесь нет. Рефлекторную дугу мигательного рефлекса можно рас¬
смотреть на схеме (рис. 31).
Вывод. Рефлекторная деятельность начинается с раздражения
рецепторов; рецепторы мигательного рефлекса, расположенные в
коже, находятся в определенных местах, они связаны с нервными
центрами, регулирующими работу мышц, участвующих в мигании.
Рис. 31. Схема рефлекторной дуги мигательного рефлекса: 1 — чувствительный
нейрон; 2 —«рецептор чувствительного нейрона; 3 — вставочный нейрон; 4—дви¬
гательный нейрон; 5 — круговая мышца глаза. Область продолговатого мозга
показана окружностью.
9 Заказ № 1240
129
3.2.5. Получение торможения мигательного рефлекса
Цель опыта — выяснить, с помощью каких процессов регули¬
руется работа органов. Из предшествующего опыта учащиеся за¬
ключают, что возбуждение, возникшее в рецепторах, в виде пото¬
ка нервных импульсов по чувствительным нервным путям дошло
до центров продолговатого мозга, а затем по двигательным путям
достигло мышц, осуществляющих мигание, и вызвало их работу.
Проведение опыта. Учитель предлагает учащимся многократно
прикасаться к внутреннему углу глаза со стороны носа, не задевая
ресниц. Через ряд повторений мигание прекращается. В рецепто¬
рах или на каком-то другом участке рефлекторной дуги поток
нервных импульсов блокируется и наступает торможение.
Вывод. Частое раздражение кожных рецепторов может вызы¬
вать торможение мигательного рефлекса. Нервная система осу¬
ществляет регуляцию работы органов с помощью двух нервных
процессов — возбуждения и торможения. При возбуждении орган
включается в работу или усиливает ее, при торможении прекра¬
щает или ослабляет работу.
3.3. ОПЫТЫ ПО ТЕМЕ «ОПОРНО-ДВИГАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА»
При изучении опорно-двигательной системы опыты используют
для выяснения роли отдельных частей скелета, особенностей строе¬
ния костей, а также для исследования закономерностей работы
мышц. При этом надо учесть, что ряд опытов используют не столь¬
ко для доказательства тех или иных положений, сколько для по¬
становки проблемы, которая потом может решаться либо конт¬
рольным опытом, либо работой со скелетом и другими пособиями.
При измерении мышечной силы мы будем использовать дека-
Ньютоны (даН) —единицу системы СИ. 1 даН=10 Н, что состав¬
ляет примерно 1 кгс (точнее, 1 кгс=9,8 даН). В системе СИ ра¬
бота выражается в джоулях (Дж): 1 кгс*м = 9,8 Дж^ 10 Дж.
Часть опытов знакомит школьников с методами определения
физиологических параметров, например мышечной силы или
работы.
3.3.1. Выяснение роли плечевого пояса в движении руки
Цель опыта — выявить особенности строения руки, благоприят¬
ствующие трудовой деятельности. Ту же цель преследуют и по¬
следующие два опыта. Все они строятся на самонаблюдениях и
могут проводиться либо на одном испытуемом, либо фронтально
со всеми учащимися. Здесь будет описан второй вариант.
Проведение 1-го опыта. Учитель предлагает учащимся в поло¬
жении сидя нащупать нижний угол левой лопатки. По команде
учителя учащиеся отводят левую руку в сторону до горизонталь¬
ного уровня и убеждаются, что лопатка неподвижна. Затем движе¬
ние продолжается до верхнего вертикального положения. Учащие¬
130
ся замечают, что лопатка смещается. Учитель формулирует проб¬
лему: только ли за счет плечевого сустава возможны движения
руки? Учащиеся высказывают свои предположения, которые про¬
веряют затем следующим опытом.
Проведение 2-го опыта. Учащимся предлагают положить руку
на левую ключицу и повторить движение. Опыт убеждает их, что
за счет движений в плечевом суставе рука может подняться лишь
до горизонтального уровня. Подъем руки от горизонтального уров¬
ня до верхнего вертикального положения происходит за счет дви¬
жения в грудино-ключичном суставе.
Вывод. Плечевой пояс не только соединяет кости рук со ске¬
летом туловища, но и существенно расширяет амплитуду движе¬
ний руки. При этом используются сильные мышцы туловища. Это
обстоятельство благотворно повлияло на развитие трудовой дея¬
тельности людей.
3.3.2. Выяснение функций лучевой и локтевой костей при враще¬
нии руки
При проведении этого опыта косвенные доказательства приоб¬
ретаются путем самонаблюдений. Они позволяют построить гипо¬
тезу, справедливость которой доказывается демонстрацией костей
на скелете или изучением рисунка скелета, где показана рука в
том и другом положении.
В начале работы учитель предлагает прощупать лучевую
кость — она расположена со стороны большого пальца — и локте¬
вую кость, находящуюся на стороне мизинца. После этого он ста¬
вит вопрос: за счет чего происходят повороты кисти вокруг оси?
Эту проблему и решает опыт.
Проведение 1-го опыта. Учитель предлагает повернуть кисть
ладонью вверх, а затем ладонью вниз.
Вопрос. Почему в движение приходит большой палец, а не
мизинец? (Может быть, потому, что мизинец находится на сторо¬
не локтевой кости, которая является осью вращения.) Это пред¬
положение доказывается следующими фактами.
Проведение 2-го опыта. Учитель предлагает зажать локтевую
кость пальцами другой руки, а затем вращать кисть. Пальпиру¬
ется лучевая кость, которая как бы перекрещивает локтевую. В на¬
чале опыта рука должна быть обращена ладонью вверх. Повер¬
нуть ее вниз до конца не удается, потому что мешают пальцы,
сжимающие локтевую кость. Затем на скелете демонстрируется
головка лучевой кости со стороны локтевого сустава, которая име¬
ет форму небольшого колесика и способна перекатываться по по¬
верхности локтевой кости. Полезно обратить внимание и на при¬
крепление костей: с плечом в основном сочленяется локтевая
кость, с кистью — лучевая.
Вывод. Парные кости предплечья обеспечивают движение ки¬
сти вокруг оси.
9*
131
Рис. 32. Силовой захват у обезь¬
яны 1, у ребенка 2; точный за¬
хват, характерный лишь для че-
ловека 3.
3.3.3. Выяснение роли противопоставления большого пальца руки
всем остальным
Проведение опыта. Учащимся предлагают прикоснуться боль¬
шим пальцем к остальным пальцам той же руки. Это затрудне¬
ний не вызывает. После этого предлагают контрольный опыт:
сделать то же самое большим пальцем ноги. До соседних пальцев
он дотронуться не может, так как не противопоставлен им.
Вопросы. Почему по-разному функционируют пальцы на ноге
и руке? (Нога приспособлена для опоры, рука для хватания.) Ка¬
кое значение имеет противопоставление большого пальца руки
остальным пальцам? '(Помимо зажимания предметов в кулаке —
силовой захват, который характерен для всех конечностей обезьян
и рук человека. Для последних возможен еще и точный захват,
с помощью которого человек удерживает различные предметы тру¬
да, столовые приборы, письменные принадлежности. Точный за¬
хват формируется в результате обучения. Силовой же захват су¬
ществует с рождения (рис. 32).)
132
Вывод. Противопоставление большого пальца обусловило воз¬
можность трудовой деятельности человека и формирования его
как социального существа.
3.3.4. Свойства декальцированной и прокаленной кости
Оборудование. Рыбья кость; куриная трубчатая кость; 5%-ный раствор MCI
100 см3; набор прокаленных и вымоченных в соляной кислоте костей для ла¬
бораторной работы.
Опыт ставят для того, чтобы учащиеся вспомнили признаки
органического вещества и убедились, что удалить их можно вы¬
жиганием, второй опыт — чтобы показать, каким образом были
удалены минеральные вещества, с тем чтобы потом изучить свой¬
ства органических.
Проведение 1-го опыта. Рыбью кость помещают в пламя горел¬
ки, она обугливается. Учащиеся повторяют известные с 6 класса
признаки органических веществ: способность гореть и при горении
обугливаться. После сгорания остается минеральный остаток. Сле¬
довательно, чтобы изучить минеральные вещества и определить
их свойства, надо выжечь органические вещества кости.
Цель 2-го опыта — показать, как можно освободиться от мине¬
ральных веществ кости, чтобы изучить свойства органических ве¬
ществ.
Проведение 2-го опыта. На глазах школьников вываренную
куриную кость помещают в 5%-ный раствор соляной кислоты.
На доске записывают уравнения реакций: СаС0з + 2НС1 = Н204-
+ С02-ЬСаС12, Саз(Р04)2 + 6НС1 = ЗСаС12 + 2НзР04. После записи
на доске классу демонстрируют кость в кислоте, на поверхности
которой образовались пузырьки углекислого газа. Они свидетель¬
ствуют, что реакция началась. Затем школьникам показывают вы¬
моченную заранее другую куриную кость. Она должна быть под¬
сушенной. Такие кости, а также прокаленные кости раздаются на
каждую парту, и учащиеся проводят лабораторную работу, руко¬
водствуясь инструкцией практикума учебника (лабораторная ра¬
бота № 1 «Строение и свойства кости»).
Вывод. Минеральное вещество твердое, но не обладает эла¬
стичностью, а потому крошится; органическое вещество эластично,
легко гнется, но не обладает достаточной твердостью. Сочетание
твердого и эластичного компонента придает костям прочность,
3.3.5. Изучение прочности трубки и стержня той же массы для вы¬
яснения свойств трубчатой кости (выполняется на модели)
Оборудование. Два химических штатива с кольцами; два одинаковых ли¬
ста бумаги; разновесы; чашка от аптекарских весов; нитки.
Цель опыта — показать, что трубка более прочна на сгиб и
излом, чем равная ей по массе пластинка или стержень. Для это¬
го берут два химических штатива, к каждому прикрепляют коль¬
цо, расположенное вертикально, и ставят штативы так, чтобы на
133
Рис. 33. Модельный опыт, показывающий, что бумажная трубка может выдер¬
жать большую нагрузку, чем бумажная полоска той же массы: 1—2 — хими¬
ческие штативы; 3 — исследуемый бумажный лист; 4 — чашка весов с гирями.
кольца можно было положить исследуемый предмет для опреде¬
ления его прочности на сгиб, палочку или трубку. Чашка апте¬
карских весов прикрепляется в месте, равноудаленном от каждого
из колец, т. е. посередине трубки или стержня (рис. 33).
Проведение опыта. К доске вызывают двух учащихся и каждо¬
му выдают по одинаковому листу бумаги. Первый учащийся де¬
лает из нее бумажный стержень, последовательно навертывая
полоски бумаги шириной 0,5 см друг на друга, слой на слой.
К середине стержня прикрепляют чашку аптекарских весов и
испытывают его на прочность. Кольца следует отрегулировать так,
чтобы стержень не сломался сразу. Для этого кольца надо при¬
близить друг к другу, сблизив химические штативы, затем на чаш¬
ку весов накладывают груз до момента, пока стержень не согнется
и не упадет.
Второй учащийся делает из листа трубку диаметром от 0,5 до
1 см. К трубке прикрепляет чашку аптекарских весов вместе с гру¬
зом, который сломал бумажный стержень, а уж затем ставит до¬
полнительные разновесы, пока трубка не согнется и не выпадет.
Дополнительный груз бывает довольно большим.
Вывод. Трубка значительно прочнее, чем стержень такой же
массы. Следовательно, трубчатое строение длинных костей обеспе¬
чивает сочетание большей легкости с высокой прочностью при
наименьшей затрате материала.
134
3.3.6. Определение мышечной силы кисти с помощью ручного ди¬
намометра
Оборудование. Ручной динамометр ДРП-90.
Цель опыта — познакомить учащихся с методами самоконтроля.
Перед демонстрацией учитель кратко знакомит девятиклассни¬
ков с устройством динамометра ручного пружинного (ДРП-90) и
разъясняет, что цифра, стоящая рядом с названием прибора, по¬
казывает предельную нагрузку, которую он может измерить. Далее
определяет цену деления: она равна 2 даН, т. е. примерно 2 кгс.
В 9 классе учащиеся сильно различаются по росту и массе
тела, а потому им необходимо разъяснить, что абсолютные пока¬
затели не могут быть одинаковыми для всех мальчиков или для
всех девочек. Они в большой степени будут зависеть и от массы
тела. Чем человек больше, тем он сильнее. Поэтому наряду с
измерением силы правой и левой руки следует учитывать еще си¬
лу, соотнесенную с массой тела.
Проведение опыта. Учитель вызывает испытуемого к доске и
предлагает ему проверить, стоит ли стрелка на нулевом делении.
Если нет, вращением кнопки на задней стенке прибора поставить
стрелку на 0. Затем взять динамометр в кисть, пальцы положить
на рукоятку и с предельной силой сжать динамометр, отводя руку
в сторону не выше уровня плеча, записать результат и поставить
стрелку на 0. Обычно делают два замера правой рукой и два за¬
мера левой.
Оценка результатов. В среднем у молодых людей сила колеб¬
лется для правой руки от 35 до 50 даН, для левой руки 30—
45 даН. У девушек 25—33 даН и 23—30 даН.
При измерении силы берется наибольший результат, получен¬
ный правой или левой рукой. Для вычисления относительной силы
самый большой результат из всех полученных, независимо от того,
правой или левой рукой он достигнут, делится на массу тела и
умножается на 100%. Результат считается неплохим, если у юно¬
шей он равен 60—70%, а у девушек 45—50%.
3.3.7. Определение времени наступления утомления при статиче¬
ской и динамической работе
Оборудование. Мел и 3—5-килограммовые гантели (последние можно за*
менять любым другим грузом, например портфелем), секундомер.
Цель опыта — показать, что статическая работа более утоми¬
тельна, чем динамическая, и изучить признаки утомления.
Проведение 1-го опыта. Учитель вызывает в качестве испы¬
туемого одного из учащихся к доске, предлагает ему взять в руку
груз и держать его в отведенной в сторону руке. Поставить испы¬
туемого надо близко к доске с таким расчетом, чтобы меловой
линией отметить уровень, на котором будет удерживаться груз.
После того как приготовления окончены, испытуемому надо по
команде учителя отвести руку с грузом в сторону и закрыть гла¬
за. Задача опыта состоит в том, чтобы измерить, сколько секунд
135
Рис. 34. Опыт, выясняющий время наступления утомления при статической
работе.
испытуемый может продержать груз в руке, отведенной в сторону
(рис. 34).
Секундомер включают в момент начала опыта и останавлива¬
ют, когда испытуемый опустит руку. Во время опыта фиксируют
признаки утомления. Внимание школьников обращают на то, что
вначале колебания руки настолько незначительны, что их не уда¬
ется обнаружить. Однако по мере развития утомления они нарас¬
тают, рука опускается под тяжестью груза, а затем рывком воз¬
вращается на место, часто занимая положение выше меловой от¬
метки. Покраснение лица, дрожь, снижение координации движе¬
ний, из-за чего груз может выпасть из рук,— все это признаки
утомления.
После окончания опыта время удержания груза записывают
на доске, испытуемому дают отдохнуть 5—10 мин, а затем при¬
ступают ко второму опыту.
Проведение 2-го опыта. Испытуемому предлагают той же рукой
поднимать тот же груз до меловой отметки и опускать его в удоб¬
ном для него ритме. Учащимся напоминают, что испытуемый
устал и что после полноценного отдыха он мог бы проделать
большую работу. По сигналу преподавателя включают секундо¬
мер, и испытуемый начинает работу. Однако дожидаться предель¬
ного утомления не следует: как только испытуемый превысит на
10—15 с результат, достигнутый при статической работе, опыт
прекращают.
Вопросы. Почему статическая работа более утомительна, чем
динамическая? (При статической работе одновременно напряжены
мышцы противоположного действия, фиксирующие кости в суста¬
вах; при динамической работе эти мышцы работают поочередно,
136
кроме того, некоторым движениям благоприятствует сила тяжести.
Опускание груза в нашем опыте значительных энергетических за¬
трат не требовало.) Почему создаются приспособления, облегчаю¬
щие статическую нагрузку? (Потому что она более утомительна
для оператора.)
К результатам этого опыта можно вернуться в теме «Кровь и
кровообращение» при изучении работы венозных клапанов. При
статической нагрузке они работать не могут.
3.3.8. Изучение закона среднего ритма и средних нагрузок
Оборудование. Эргометр; метроном.
Монтаж прибора осуществляют до урока. Прибор укрепляют
на демонстрационном столе с помощью струбцины согласно при¬
ложенной к прибору инструкции (рис. 35). Измерительную ленту
наматывают на катушку и конец ее пропускают через лентопро¬
тяжный механизм, подвешивают груз. Чтобы привести прибор в
действие, надо рукой обхватить стойку, закрепить неподвижно
предплечье держателями, на указательный палец надеть лямку и,
сгибая палец, поднимать груз. Если прибор собран правильно, то
при подъеме груза движется стрелка по шкале и разматывается
измерительная лента, суммируя высоту, на которую был поднят
груз во время всей работы. При опускании груза лента двигаться
не должна.
Для определения мышечного усилия пользуются формулой
F = mgy где F — сила (в даН), т — масса гири (в кг) и g — уско¬
рение силы тяжести. Работу вычисляют по формуле: A—Fhy где
А—работа (в Дж), h — высота, на которую был поднят груз
(в м). (Можно считать, что работа при подъеме гири в 1 кг на
1 м приблизительно равна 10 Дж.)
Перед началом эксперимента полезно проанализировать фор¬
мулу работы A—Fh. Если груз очень тяжел, тогда человек не
сможет его поднять, и высота подъема окажется равной нулю.
Из этого следует, что и работа превратится в ноль. Если же
груз будет слишком легкий и величина его будет приближаться
к нулю, то и работа окажется близкой к нему. Из анализа фор¬
мулы ясно, что наибольшая работа будет при каких-то средних
нагрузках. Но средние нагрузки для сильного человека будут одни,
для слабого другие. Определить их и помогает опыт с эргометром.
Проведение опыта. К прибору поочередно подходит трое испы¬
туемых, примерно равные по силе. Один из них поднимает 5 кг,
второй 3 кг, третий 1 кг. Они работают до полного утомления.
Учитель сравнивает результаты каждого из них. Темп работы
устанавливается один и тот же: метроном 120.
По стрелке прибора учащиеся определяют амплитуду движения
и признаки утомления: дрожание пальца, сбивание с ритма, ухуд¬
шение координации. О последнем может говорить появление по¬
сторонних движений, соскакивание петли с пальца, изменение ды¬
хания и цвета лица.
137
Рис. 35. Школьный эргометр
(по И. В. Козырю и П. И. Су¬
воровой).
Вверху — вид сзади: 1 — ос¬
нование прибора; 2 — обойма;
3 — барабан; 4 — блок с хра*
повым колесом; 5 — направляю¬
щий ролик; 6 — прижимной ро¬
лик; 7 — катушка для измери¬
тельной ленты; 8 — направляю¬
щий лоток; 9 — пружина.
Внизу — прибор в действии
(йид спереди): 1 —шкала; 2 —
стрелка; 3 — струбцина; 4 —
ремешок для пальца; 5 — ос¬
нование приспособления для
фиксирования руки; 6 — стой¬
ка; 7 — планка для держате¬
лей; 8—держатели.
Поскольку на величину работы оказывает влияние не только
нагрузка, но и ритм, опыты должны вестись при одном и том же
ритме. После этого уже на других испытуемых изучают влияние
ритма на работу. Метроном ставят на 60, 120, 180 ударов в ми¬
нуту.
Практика показывает, что выполнить эту работу в полном
объеме невозможно. Поэтому на уроке можно ограничиться пока¬
зом методики измерения и разработкой схемы опыта. С этой целью
школьникам предлагают самостоятельную работу. Ее лучше про¬
вести по вариантам. Первый вариант у себя в тетрадях намечает
схему опыта, выявляющего наилучший ритм работы, второй — наи¬
лучшую нагрузку.
Вопрос. Почему наибольшая работа возможна при среднем
ритме и средних нагрузках? (Объяснение в тексте.)
3.4. ОПЫТЫ ПО ТЕМЕ «КРОВЬ И КРОВООБРАЩЕНИЕ»
Все опыты проводят на человеке с использованием физиологи¬
ческих тестов и функциональных проб. Первая группа опытов свя¬
зана с физиологическими тестами — различного рода перетяжка¬
ми или другими способами изменения условий кровообращения.
Эти опыты позволяют понять закономерности перераспределения
жидкостей, составляющих внутреннюю среду, определить законо¬
мерности движения крови в разных сосудах и при разных усло¬
виях, установить потребление кислорода тканями. Вторая группа
опытов строится на основе функциональных проб. Она показывает
функциональные сдвиги в работе сердца при различных нагрузках
и позволяет определить состояние сердечно-сосудистой системы
испытуемых.
На базе приведенных опытов легко конструируются различные
экспериментальные задачи. Некоторые примеры их показаны в
тексте.
3.4.1. Изучение последствий перетяжки пальца
Оборудование. Мягкая нитка или аптечное резиновое кольцо.
Цель опыта — показать зависимость образования тканевой
жидкости от давления крови в капиллярах и выяснить изменения,
происходящие от застоя крови. Опыт дает возможность перейти
к некоторым гигиеническим рекомендациям, которые лучше давать
в виде вопросов к учащимся.
Проведение опыта. Испытуемым предлагают на палец -накру¬
тить резиновое кольцо, перегибая его несколько раз восьмеркой
(рис. 36), или обмотать ниткой. Перетяжка должна быть не
очень тугой. Палец должен стать сине-багровым и плотным на
ощупь. Если палец стал белый, перетяжку надо несколько осла¬
бить. После окончания опыта резинка снимается, а палец масси¬
руется.
Вопросы. Почему палец сделался багровым? (Перетяжка за¬
держивает отток венозной крови, и она скапливается в венулах
139
ь
Рис. 36. Перетяжка основания пальца путем намотки на него аптечного рези¬
нового кольца, перекрученного восьмеркой — А; Б — схема, объясняющая, поче¬
му разбухает палец после наложения перетяжки; 1 — артерия; 2 — вены;
3 — капилляры. Образование тканевой жидкости показано стрелками. Лимфати¬
ческие сосуды не обозначены.
и венах, изменяя цвет пальца.) Почему палец стал плотным?
(Из-за нарушения оттока крови в капиллярах повысилось давле¬
ние, что увеличило выход тканевой жидкости. Она накапливается
в межклеточном пространстве, потому что не может поступить в
лимфатические капилляры, так как отток лимфы также невозмо¬
жен из-за перетяжки. Избыток тканевой жидкости в межклеточ¬
ном пространстве механически сдавливает клетки, нарушая их
работу.) Как снабжаются кислородом ткани, изолированные пере¬
тяжкой? (Снабжаются плохо, что отражается на мышцах, рецеп¬
торах и нервах: возникает чувство покалывания, слабеет чувстви¬
тельность пальца — слабые прикосновения к нему человек пере¬
стает ощущать.) После снятия резинки в какую сторону следует
массировать палец? (В сторону сердца.) Почему вредны тугая
шнуровка ботинок, употребление круглых резинок для фиксации
чулок и прочих средств, затрудняющих кровообращение? ;(Скопле-
ние тканевой жидкости ухудшает работу клеток, нарушается
транспортировка питательных веществ, кислорода, прекращается
отток продуктов распада.)
3,4.2. Определение направления кровотока в венах, выступающих
на поверхности рук
Оборудование. Резиновая трубка или другой предмет, с помощью которого
можно перетянуть предплечье у основания запястья, например резиновое коль¬
цо нужного диаметра, ремешок от часов и пр.
Цель опыта состоит не только в том, чтобы показать, как в
венах движется кровь, но и в том, чтобы научить школьников
использовать логические приемы рассуждения, такие, как подве¬
дение иод определение и др. Поэтому эту работу можно офор¬
мить в виде решения экспериментальной задачи: как доказать, что
сосуды, видимые на поверхности руки,— вены? Задача будет ре¬
шена, если удастся доказать, что кровь в упомянутых сосудах дви¬
жется так, как это характерно для вен. Согласно определению
вены — это сосуды, в которых кровь движется от периферии к
сердцу.
140
Проведение опыта. Испытуемый перетягивает предплечье око¬
ло запястья и наблюдает, с какой стороны набухнут сосуды. Если
они набухают со стороны кисти, то следует заключить, что кровь
движется от периферии к сердцу, что соответствует определе¬
нию вен.
Заметим, что это решение не единственное, учащиеся для дока¬
зательства могут использовать и другие свойства вен, например
цвет сосудов: ведь по венам большого круга течет венозная, более
темная кровь.
Задачу можно решить, основываясь и на методе исключения.
Указанные в задаче сосуды не могут быть капиллярами, так как
они имеют большой диаметр, они не могут быть артериями, потому
что не пульсируют, следовательно, это вены, поскольку других
сосудов кроме артерий, капилляров и вен в природе не сущест¬
вует.
Вопросы. Почему, 'определив вену по цвету или по принципу
исключения, мы можем утверждать, что кровь в сосуде движется
от периферии к сердцу? (Это основное свойство вен, поэтому,
определив тип сосуда, можно заключить, в какую сторону дви¬
жется кровь.) Всегда ли наличие в сосуде венозной крови говорит
о том, что этот сосуд относится к венам? (Нет, это справедливо
только для вен большого круга, вены малого круга несут артери¬
альную кровь.)
3.4.3. Изучение поглощения кислорода тканями путем сопоставле¬
ния поступающей и отходящей от них крови (опыт Стокса)
Оборудование. Настольная лампа; два резиновых кольца для наложения
перетяжки на пальцы.
Проведение опыта. Испытуемого приглашают к демонстраци¬
онному столу, предлагают охватить рукой колбу лампы так, чтобы
пальцы были обращены к классу,
и включают свет (рис. 37). Вни¬
мание девятиклассников обраща¬
ется на то, что между пальцами
просвечивает ярко-красная поло¬
са: это артерии, по которым
кровь направляется к тканям
пальца. Их алый цвет говорит о
присутствии в крови оксигемогло-
бина.
Затем на двух соседних паль¬
цах (мизинце и безымянном) на¬
кладывают по перетяжке. Они не
должны быть слишком тугими.
Если все сделано правильно, эти
пальцы приобретают синюшный
оттенок. Если они становятся бе¬
лыми, перетяжку надо ослабить.
Выждав время, за которое в ве¬
Рис. 37. Положение кисти с двумя
перетянутыми пальцами на светя¬
щейся лампе. Опыт Дж. Стокса:
1—темная полоса между перетяну¬
тыми пальцами; 2 — ярко-красная по¬
лоса, просвечивающая между непе¬
ретянутыми пальцами.
141
нах мизинца и безымянного пальца соберется много венозной
крови, испытуемому снова предлагают положить руку на колбу
лампы. Ее зажигают и путем сравнения цвета полосок между пе¬
ретянутыми и неперетянутыми пальцами убеждаются в том, что к
мышцам и костям пальцев поступает ярко-алая кровь, содержа¬
щая оксигемоглобин, а оттекает вишневая кровь, содержащая вос¬
становленный гемоглобин. Следовательно, кислород остался в
тканях.
Опыт Стокса состоял в том, что он на спектрографе изучил
свет, исходящий от сосудов, по которым кровь поступает к органу,
и от сосудов, выносящих кровь из органа, и установил, что в по¬
следних значительно ослаблены линии, принадлежащие кислороду.
Так было установлено, что в артериях присутствует больше окси-
гемоглобина, а в венах восстановленного гемоглобина.
Вывод. В капиллярах большого круга кровь отдает кислород
тканям.
3»4.4. Измерение скорости кровенаполнения капилляров ногтево¬
го ложа
Оборудование. Сантиметровая линейка; часы с секундной стрелкой или
секундомер.
Цель опыта — показать, что в' капиллярах кровь движется зна¬
чительно медленнее, чем в артериях и венах, что благоприят¬
ствует тканевому обмену. (Данные о линейной скорости артерий
и вен берутся из учебника, скорость крови в капиллярах измеряет¬
ся непосредственно каждым учащимся.)
Проведение опыта. Учащимся предлагают измерить длину
от основания ногтя большого пальца до начала его прозрачной
верхушки, которую обычно срезают. Потом предлагают сдавить
ноготь большого пальца указательным с таким расчетом, чтобы
выжать кровь из капилляров ногтевого ложа (рис. 38). При этом
Рис. 38. Измерение линейной скорости кровенаполнения капилляров ногтевого
ложа. А — выдавливание крови из капилляров ногтевого ложа; Б — измерение
времени кровенаполнения капилляров; В — измерение длины пути крови, за¬
полняющей ногтевое ложе.
142
ноготь становится белым. После этого учитель предлагает опре¬
делить время кровенаполнения. Учащиеся освобождают ноготь и
тут же включают секундомер или начинают устный счет («Раз
секунда, два секунда» и т. д. Длительность произнесения каждой
из этих пар слов примерно соответствует одной секунде). Счет ве¬
дут до тех пор, пока ноготь не восстановит свою прежнюю розо¬
вую окраску. После получения этого результата нетрудно подсчи¬
тать и скорость кровенаполнения. Для простоты расчетов будем
считать, что длина капилляров равна длине ногтя. Разделив длину
пути на время кровенаполнения, получим скорость крови. Пример¬
но она равна 0,005 м/с. Скорость крови в аорте около 0,5 м/с, а
в полых венах 0,25 м/с.
Вывод. Кровь в капиллярах движется значительно медленнее,
чем в артериях и венах.
Вопрос. Какое значение имеет медленное движение крови в
капиллярах? (Это создает условия для осуществления тканевого
обмена.)
3.4.5. Подсчет пульса в разных условиях
Оборудование. Часы с секундной стрелкой.
Цель опыта — показать, что при мышечной работе усилива¬
ется кровообращение, что обеспечивает более интенсивное поступ¬
ление к мышцам кислорода и удаление продуктов распада, чем
в состоянии покоя; показать, как проводятся и оцениваются функ¬
циональные пробы. В школьных условиях целесообразно вместо
20 приседаний, предусмотренных стандартной нагрузкой, дать 10.
Проведение опыта и оформление результатов выполняют по
инструкции лабораторного практикума, включенного в учебник.
(См. лабораторную работу № 3 «Подсчет пульса в разных усло¬
виях». Проба проводится в состоянии сидя, стоя и после 10 при¬
седаний.)
Оценка результатов. При стандартной нагрузке результаты счи¬
таются хорошими, если после 20 приседаний частота сердечных
сокращений увеличится менее чем на 7з от частоты в состоянии
покоя и нормализуется не позже 3 мин после ее окончания.
Вопросы. Почему при вставании пульс учащается? (Организм
реагирует на изменение положения тела относительно силы тя¬
жести.) Почему при приседаниях пульс учащается? (Возрастает
обмен веществ.)
3.4.6. Выявление влияния силы тяжести на скорость кровотока
Цель опыта — показать, что кровь, двигаясь по направлению
силы тяжести, идет не только с большей скоростью, но и оказыва¬
ет меньшее давление на стенки сосудов, чем кровь, движущаяся
против силы тяжести. Этот опыт целесообразно продемонстриро¬
вать при изучении темы «Борьба с кровотечениями», так как он
позволяет объяснить, почему подъем раненой руки вверх умень¬
шает кровотечение.
143
Проведение опыта. Учащимся предлагают одну руку поднять,
а вторую опустить вниз, а затем спустя минуту положить обе руки
на парты. Поднятая рука белого цвета, так как кровь, наполняю¬
щая вены, стекла вниз; опущенная рука красная от застоявшейся
крови. У некоторых школьников видны набухшие вены, что говорит
о повышенном давлении на стенки сосудов.
Вопросы. В каких случаях и почему, чтобы ослабить кровоте¬
чение из раненой руки, ее рекомендуют поднять вверх? (При ка¬
пиллярных и венозных кровотечениях, чтобы уменьшить давление
крови на стенки сосуда и ослабить кровотечение.) Поможет ли
этот прием при артериальном кровотечении? (Вряд ли. Надо за¬
жать артерию выше места повреждения и наложить жгут.)
3.5. ОПЫТЫ ПО ТЕМЕ «ДЫХАНИЕ»
Первая группа опытов по теме «Дыхание» построена на основе
самонаблюдений. Они выясняют закономерности звукообразова¬
ния, особенности легочного газообмена. Вторая группа опытов
строится на основе функциональных проб, выясняющих состояние
дыхательной системы испытуемых. Третья группа опытов, связан¬
ная с изучением механизмов вдоха и выдоха, ставится на моде¬
лях. Впервые модель, выясняющая механизмы дыхания, была
сконструирована Дондерсом и носит его имя. В нашем варианте
натуральные легкие заменены резиновыми шариками. Поскольку
поступление и выход воздуха из легких происходят по физическим
законам, такая замена вполне оправдана. Однако при разборе
этого опыта важно в доступной форме разъяснить, что физические
процессы в организме находятся под контролем биологических
факторов: вентиляция воздуха происходит по физическим зако¬
нам, но интенсивность вентиляции зависит от дыхательных мышц,
которые управляются нервной системой в зависимости от потреб¬
ности организма в кислороде и в удалении избытка углекисло¬
го газа.
3.5,1. Влияние носовой полости на звукообразование
Цель опыта — показать роль резонаторов при звукообразо¬
вании.
Проведение опыта. Испытуемому предлагают произнести сло¬
ги «ле», «ли», «ни». Дикция получается громкой и голос звучит
звонко, если слоги произносят на слегка сдерживаемом дыхании
и следят, чтобы звуки как бы отдавали в гайморовых полостях.
Совершенно иные звуки получаются, если рукой зажать нос и про¬
изнести те же слоги. Разница в звучании возникает из-за того,
что в первом случае звуки усиливались в носовых полостях и по¬
лостях, прилегающих к ним, и эти полости действовали как резо¬
наторы, усиливающие звуки; во втором случае резонаторы не дей¬
ствовали.
Опыт можно дать в виде задачи на вывод из опыта отвечаю¬
щему у доски ученику в качестве дополнительного задания.
144
Вопрос. Чем отличается поставленный голос от непоставлен-
ного? (В первом случае громкость и окраска звука достигается
не столько за счет напряжения голосовых связок, сколько за счет
умелого использования резонаторов. Поскольку у каждого чело¬
века они специфичны, способности к пению не одинаковы даже
у людей с хорошим музыкальным слухом.)
3.5.2. Обнаружение углекислого газа в выдыхаемом воздухе
Цель опыта — развить конструктивное мышление при работе с
прибором для сравнения содержания углекислого газа во вдыхае¬
мом и выдыхаемом воздухе (ПУГД), повторить материал о зна¬
чении контрольных опытов в исследованиях.
Оборудование. Приборы ПУГД, раствор перманганата калия для дезин¬
фекции мундштука прибора, известковая вода.
Учащимся напоминают, что реактивом на углекислый газ яв¬
ляется известковая вода Са(ОН)2. Известковая вода мутнеет в
присутствии углекислого газа, карбонат кальция выпадает в оса¬
док: Са(0Н)2 + С02 = СаС0з + Н20. Девятиклассникам полезно на¬
помнить, что при длительном пропускании углекислого газа оса¬
док может раствориться из-за образования Са(НС03)2 — кислого
карбоната, легко растворимого в воде.
Устройство прибора для сравнения содержания углекислого га¬
за во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе (ПУГД) основано на раз¬
делении воздуха, входящего и выходящего из легких. Прибор со¬
стоит из двух'цилиндров, в каждый из которых опущены короткая
и длинная трубочки (рис. 39). Мундштук, в который дышит испы¬
туемый через тройник, соединяется с короткой трубочкой левого
цилиндра и длинной трубочкой правого. Поскольку воздух может
проходить только через длинную трубку, погруженную в раствор,
где создается большее давление воздуха из-за того, что площадь
Рис. 39. Схема действия прибора для сравнения содержания углекислого газа
во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе (ПУГД) при вдохе А и при выдохе Б:
а — левый цилиндр; б — правый цилиндр; 1, 2, 3, 4 — трубки прибора.
10 Заказ № 1240
145
поперечного сечения трубки небольшая, при вдохе воздух прохо¬
дит через левый цилиндр, а при выдохе через правый.
Проведение опыта. К доске вызывают испытуемого. Препода¬
ватель перед классом опускает вымытый мундштук в раствор
перманганата калия и вставляет его в резиновую трубку. Надо
следить, чтобы края мундштука были хорошо оплавленными.
Брать в рот резиновый шланг не следует.
Чтобы результат получился скорее, испытуемый медленно на¬
сасывает воздух, затем оставляет мундштук, делает спокойный
выдох, а остаток воздуха пропускает через прибор. Дуть в мунд¬
штук надо медленно, чтобы не выплескивался раствор из цилинд¬
ра, который не должен работать. Обычно через 2—3 цикла появ¬
ляется белый осадок в том цилиндре, через который проходил вы¬
дыхаемый воздух. В другом цилиндре, где исследовалась проба
атмосферного воздуха, либо осадка нет совсем, либо он незначи¬
тельный.
Вывод. Содержание углекислого газа в выдыхаемом воздухе
более высокое, чем во вдыхаемом.
3.5.3. Изучение механизмов вдоха и выдоха на модели
Оборудование. Модель Дондерса или материал для ее изготовления: боль¬
шая воронка с короткой выводной трубкой; нитки или резиновые кольца; пру¬
жина от шариковой авторучки или тонкая стеклянная трубка, которую можно
вставить в выводную трубку воронки; два резиновых шарика; прозрачная
липкая лента или лейкопластырь.
Сборка модели. 1. Протолкнуть клапан шарика в трубку
воронки так, чтобы шарик оказался внутри нее; утолщенную часть
клапана можно срезать, если она не проходит в трубку воронки
(рис. 40). 2. Вывести клапан наружу, вывернуть наизнанку и с
наружной стороны закрепить либо ниткой, либо резиновым коль¬
цом, несколько раз перевернув его восьмеркой. 3. У второго шари¬
ка отрезать часть резины у клапана и оставшуюся часть натянуть
на горловину воронки так, чтобы получилось резиновое дно. Что¬
бы оно держалось прочнее, наружные края этого шарика целесо¬
образно скатать валиком и с наружной стороны прикрепить его
к стеклу липкой лентой. Чтобы воздух мог свободно проходить в
первый шарик, в выводную трубку воронки надо вставить тонкую
стеклянную трубочку, пружинку от шариковой ручки. Полость
шара, изображающего легкие, должна сообщаться с наружным
воздухом. На этом сборка модели заканчивается: воронка изобра¬
жает грудную клетку, резиновое дно — диафрагму, вставленная
трубка—трахею и другие верхние дыхательные пути, шарик, на¬
ходящийся внутри воронки,— легкое. Учащимся надо напомнить,
что на модели показано одно легкое, а у человека их два, но это
не меняет существа дела, потому что каждое легкое находится в
герметически закрытом пространстве. Если в результате травмы
или лечебных мероприятий будет разгерметизирована, например,
правая плевральная полость, правое легкое спадется и не будет
участвовать в дыхании, левое же легкое будет работать нормально.
146
Рис. 40. Изготовление модели, демонстрирующей механизм вдоха и выдоха, из
прозрачной воронки и двух резиновых шариков: а и б — резиновые шарики.
А — проталкивание шарика а через выводное отверстие воронки наружу; Б — за¬
крепление выведенного клапана шарика а на наружной поверхности выводной
трубки воронки; В — затягивание широкой части воронки шариком б, у которо¬
го отрезан клапан; Г — модель со вставленной в горловину воронки трубкой
или пружинкой для авторучки в действии.
Сопоставив части модели с верхними дыхательными путями,
легкими и диафрагмой, приступают к рассмотрению механизмов
вдоха и выдоха.
Проведение опыта. Для того чтобы показать вдох, оттягиваем
резиновое дно диафрагмы вниз. Это вызывает падение давления
в пространстве между стенками воронки и шариком, изображаю¬
щим легкие (т. е. в плевральной полости). Шарик, изображаю¬
щий легкое, раздувается, в него втягивается атмосферный воз-
147
дух. Происходит вдох. После этого учитель предлагает отпустить
резиновое дно, а еще лучше вдавить его внутрь воронки. Давление
в «плевральной полости» поднимается, шарик спадается, и находя¬
щийся там воздух выталкивается. Происходит выдох.
Вывод. Поступление воздуха во время вдоха в легкие и вы¬
талкивание воздуха из легких при выдохе являются физическими
процессами. Доказать это положение мы можем тем, что нам
удалось смоделировать этот процесс на неживом объекте. Следо¬
вательно, законы физики едины для органического и неорганиче¬
ского мира, но в живых организмах они находятся под контролем
биологических процессов. В самом деле, глубина и частота дыха¬
ния определяется нервной системой человека в зависимости от его
потребности в кислороде и в освобождении организма от угле¬
кислого газа. Ведь именно сигналы от нервной системы заставля¬
ют мышцы опускать и поднимать диафрагму, изменять емкость
грудной полости, т. е. создавать условия для поступления воздуха
в легкие и удаления воздуха из них, обеспечивая потребности
организма.
Вопрос. Будут ли работать легкие, если нарушится герметич¬
ность грудной клетки? Результаты подтвердить на модели. (Ответ
отрицательный. Если вставить спичку между наружной стейкой
воронки и шариком, изображающим диафрагму, в месте их со¬
прикосновения так, чтобы воздух внутри воронки соединился с
наружным, то модель работать не будет.)
3.5.4. Изучение особенностей дыхания курильщика на модели
Оборудование. Собранная модель, демонстрирующая механизмы вдоха и
выдоха.
Проведение опыта. Учащимся предлагают посильнее оттянуть
диафрагму вниз. Заметно, что шарик раздувается до определенно¬
го предела, а потом перестает увеличиваться, потому что он
недостаточно эластичен. При опускании диафрагмы шарик не вос¬
станавливает прежний объем, он остается большим, чем был вна¬
чале. Легкие курящего человека довольно быстро теряют эластич¬
ность и ведут себ-я так же.
Вывод. Потеря эластичности легочной ткани при курении за¬
трудняет глубокое дыхание, легочная ткань часто не выдерживает
нагрузки, рвется, легочные пузырьки сливаются друг с другом,
образуя полости, которые заполняются воздухом. Возникают за¬
труднения дыхания, особенно при выдохе. Эта болезнь называется
эмфиземой легких.
3.5.5. Определение жизненной емкости легких
Оборудование. Спирометр учебный.
Цель опыта — показать методику определения жизненной ем¬
кости легких у людей. В практике школ могут встретиться спиро¬
метры двух типов. Спирометры первого типа представляют два
цилиндра, один из которых как бы опрокинут в другой. Нижний
148
цилиндр заливается водой. Воздух из мундштука поднимает верх¬
ний цилиндр на определенную величину, и по специальной шкале
регистрируют его объем в литрах или миллилитрах.
После работы на крышке верхнего цилиндра открывают кран
и опускают вниз цилиндр, удаляя из него воздух. После установки
прибора на нулевое деление верхний кран закрывают и начинают
новый замер.
Спирохметр второго типа действует по другому принципу. Испы¬
туемый дует в мундштук, вращающий турбину. Она приводит в
движение диск, на котором указаны объемы воздуха. Стрелка-
указатель закреплена на корпусе прибора, она неподвижна. Перед
опытом нулевое деление шкалы устанавливают против стрелки
указателя. Затем дуют в мундштук. Когда диск остановится, счи¬
тывают результат, оказавшийся против стрелки-указателя. При
следующем замере стрелку снова ставят на 0.
Проведение опыта. К доске вызывают испытуемого. Учитель
дезинфицирует заранее вымытый мундштук в марганцовке, пред¬
лагает испытуемому сделать глубокий вдох и весь воздух выдох¬
нуть в прибор. Нос лучше зажать. Испытуемый делает 2—3 за¬
мера, из которых берется самый высокий результат.
Оцёнка результатов. Каждому учащемуся предлагают опреде¬
лить должную величину жизненной емкости легких, воспользовав¬
шись одной из следующих формул. Для мальчиков, рост которых
от 1 м до 1,65 м:
ЖЕЛ (л) =4,53Хрост (м)—3,9.
Для мальчиков, рост которых выше 1,65 м, надо применить
другую формулу:
ЖЕЛ (л) = 10хрост (м) — 12,85.
Девочки вычисляют жизненную емкость по единой формуле:
ЖЕЛ (л) =3,75Хрост (м)—3,15.
Если известна масса, то можно использовать формулы, свя¬
зывающие жизненную емкость легких с ростом и массой тела.
Для мальчиков: ЖЕЛ (мл) ==40Хрост (см) +30Хмассу тела
(кг)—4400.
Для девочек: ЖЕЛ (мл)=40Хрост (см) + ЮХмассу тела
(кг) — 3800.
Отклонение от нормативных результатов на 15% считается нор¬
мальным.
3.5.6. Определение мощности дыхательных мышц
Оборудование. Спирометр учебный.
Цель опыта — показать, что не только жизненный объем лег¬
ких обеспечивает высокое приспособление человека к нагрузкам,
но и выносливость дыхательных мышц.
Проведение опыта. Испытуемому предлагают измерить жизнен¬
ную емкость легких 5 раз подряд. Если все 5 раз у испытуемого
получатся близкие результаты, мощность дыхательных мышц счи¬
тается хорошей.
149
Вопрос. Как можно увеличить жизненную емкость легких и
мощность дыхательных мышц? (Надо добиваться хорошей по¬
движности диафрагмы, тренировать мышцы брюшного пресса и
развивать мышцы, поднимающие грудную клетку и плечевой пояс.)
3,6. ОПЫТЫ ПО ТЕМЕ «ПИЩЕВАРЕНИЕ»
В этой серии традиционно проводят две серии опытов. Одни
из них предусматривают анализ пищевых продуктов, вторые —
анализ свойств ферментов и условий их работы. Опыт с фермен¬
тами желудочного сока требует водяной бани и пробирок, опыты
с ферментами слюны можно поставить и в пробирочном варианте,
и в беспробирочном. В последнем случае водяная баня не требует¬
ся. Беспробирочный вариант более простой по технике выполнения,
и его можно использовать для лабораторной работы. При поста¬
новке последней можно подразделить класс на группы, с тем чтобы
каждая из них выясняла лишь одно из условий работы ферментов:
или влияние холода, или кислотно-основного равновесия, или кипя¬
чения и т. д. После завершения опыта группы могут обменяться
полученными результатами и сделать общий вывод.
3.6.1. Качественные реакции на крахмал и жиры
Оборудование. Кусок белого хлеба, спиртовой раствор иода, фильтро¬
вальная бумага.
Проведение опыта. Спиртовой раствор иода растворяют в воде
до цвета крепкого чая и обрабатывают им хлеб. Наличие темно¬
синей окраски говорит о присутствии в нем крахмала.
Небольшой кусок хлеба заворачивают в фильтровальную бума¬
гу и сильно сжимают. После этого бумагу разворачивают и про¬
сматривают на свет. Видно жирное пятно.
3.6.2. Качественные реакции на глюкозу
Оборудование. Таблетка глюкозы или карамель, 10%-ный раствор NaOH,
2%-ный раствор CuS04; газовая горелка или другой нагревательный прибор,
штатив с пробирками. Глюкоза используется в виде водного раствора.
Проведение опыта. К 1 см3 глюкозы приливают 1 см3 щелочи
и по каплям медный купорос до образования синего осадка. После
этого пробирку нагревают на огне. Выпадает ярко-оранжевый
осадок, который и указывает на присутствие глюкоаы. Если со¬
держание глюкозы в пробе было большим, оранжевый осадок вы¬
падает сразу без нагревания.
3.6.3. Качественные реакции на белки
Оборудование. Раствор белка (белок одного куриного яйца разводят в
0,5 л воды); 10%-ный раствор NaOH, 1%-ный раствор СиЗОч; пипетка; штатив
с пробирками.
Проведение опыта. К 2 мл исследуемого белка приливают
столько же щелочи и по каплям медный купорос. После каждой
150
капли пробирка тщательно встряхивается. Появление фиолетового
окрашивания говорит о присутствии белка (биуретова реакция).
3.6.4. Выявление способности белков к свертыванию
Оборудование. Раствор белка; штатив с пробирками; химический штатив;
нагревательный прибор.
Проведение опыта. В пробирку приливают 1 см3 белка или
10 см3 его раствора. Обращают внимание на прозрачность нали¬
той жидкости. Затем ее подогревают и наблюдают появление ча¬
стичек твердого белка или белую муть, которая появляется в бел¬
ковом растворе.
Вывод. При нагревании белки свертываются, структура их мо¬
лекул изменяется.
3.6.5. Изучение условий действия ферментов желудочного сока
Оборудование. Свежеприготовленная взвесь свернувшегося белка (см. опыт
3.6.4); 10%-ный раствор NaOH для нейтрализации НС1 желудочного сока;
штатив с пробирками, водяная баня, желудочный сок или 10 таблеток ацидин-
пепсина по 0,25 г, растворенных в стакане воды, крахмал, снег.
Учащимся предлагают доказать, что фермент желудочного сока
пепсин может действовать только на белки, при определенной
температуре, в кислой среде, что фермент разрушается при кипя¬
чении. Учащимся предлагают подобрать альтернативные пары
опыт — контроль для того, чтобы экспериментально решить пред¬
ложенные задачи. Эту работу девятиклассники проделывают пу¬
тем составления схемы опыта в своих тетрадях (таблица 1), а за¬
тем приступают к практической части.
Проведение опыта. Учитель делит класс на 4 группы. Каждой
из них предлагает практически выполнить одну из указанных в
таблице схем. Учащиеся маркируют пробирки стеклянным каран¬
дашом, закладывают опыт и помещают соответствующие пробирки
в водяную баню или в снег с тающей водой.
При демонстрационном варианте эту задачу решают 4 ученика,
вызванные к доске, при лабораторном — группы учащихся. В кон¬
це урока пробирки извлекают из водяной бани, сортируют по ва¬
риантам согласно схеме опыта и делают выводы. Положительные
результаты отмечают знаком « + », отрицательные знаком « — ». Их
проставляют в правом нижнем углу второго и третьего столбика.
Вывод. Ферменты желудочного сока расщепляют белки, они
действуют в кислой среде, в определенных температурных грани¬
цах. При кипячении теряют активность.
3.6.6. Изучение условий действия ферментов слюны
Опыт может быть поставлен в пробирочном и беспробирочном
варианте. Рассмотрим каждый из них отдельно.
А. Пробирочный вариант опыта.
Оборудование. Штативы с пробирками; стаканы с кипяченой водой; ворон¬
ки; вата; колбы для сбора слюны по числу рабочих групп; водяная баня;
151
термометр для измерения температуры воды, нагревательный прибор; емкость
с йодной водой (разводят до цвета крепкого чая); крахмальный клейстер
(4 мл на каждую рабочую группу).
Проведение опыта. Клейстер готовят до занятий из картофель¬
ного крахмала. На стакан воды берут пол чайной ложки крахма¬
ла, разводят его в холодной воде и выливают в кипящую воду.
Варят при помешивании 5—10 мин, чтобы распались крахмальные
зерна.
Таблица 6. Свойства ферментов желудочного
сока, расщепляющих белки
Цель опыта
Опыт
Контроль
Доказать, что ферменты
желудочного сока дейст¬
вуют только на белки
Желудочный сок+белок
40 °С
Желудочный сок-Ь крах¬
мал 40 °С
Доказать, что при кипя¬
чении ферменты желу¬
дочного сока теряют ак¬
тивность
Желудочный сок проки¬
пяченный-^ белок 40 °С
Желудочный сок непро-
кипяченный +белок 40 °С
Доказать, что ферменты
желудочного сока спо-
. собны действовать толь¬
ко в кислой среде
Желудочный сок+
+ NaOH-f белок 40 °С
(HCl + NaOH = NaCl +
-{-Н2О
нейтр. среда)
Желудочный сок-Ьбелок
40 °С (среда кислая)
Доказать, что. желудоч¬
ный сок наиболее акти¬
вен при температуре те¬
ла, но мало активен при
низких температурах
Желудочный сок+ белок
40 °С
Желудочный сок-fбелок
0°С
При проведении лабораторной работы класс разбивается на
рабочие группы, каждая из них выясняет лишь одно из свойств
фермента. В конце урока каждая группа докладывает о своих
результатах и делается общий вывод. При проведении демонстра¬
ции опыты проделывают учащиеся, вызванные к доске, или учи¬
тель.
Перед началом лабораторной работы или демонстрации с клас¬
сом разрабатывают план эксперимента, где для исследования
каждого свойства фермента предусматривают опытный и контроль¬
ный вариант.
Учащиеся нумеруют пробирки, закладывают опыт согласно схе¬
ме и ставят пробирки в водяную баню.
После окончания опыта содержимое каждой пробирки испыты¬
вают на наличие крахмала и глюкозы (см. опыты 3.6.1 и 3.6.2),
152
Таблица 7. Свойства ферментов слюны, расщеп¬
ляющих крахмал
Цель эксперимента
Опыт
Контроль
Доказать, что крахмал
расщепляется фермента¬
ми слюны, а не водой
Крахмал+слюна 36 °С
Кр ахм ал + вода 3 6 °С
Доказать, что прокипя¬
ченная слюна теряет ак¬
тивность
Крахмал+прокипяченная
слюна 36 °С
Крахмал+непрокипячен-
ная слюна 36 °С
Доказать, что при нуле¬
вой температуре актив¬
ность слюны снижается
Крахмал+охлажденная
слюна
Крахмал-Ь слюна 36 °С
Б. Беспробирочный вариант.
Оборудование. Накрахмаленные картофельным крахмалом бинты, спички,
вата, йодная вода, ножницы, блюдца.
Крахмальный бинт для опыта готовят так. Берут четверть
ложки крахмала, разводят его в небольшом количестве холодной
воды и вливают в кипящую воду. Кипятить при помешивании на¬
до 10—15 мин. После этого бинты помещают в крахмальную во¬
ду, вынимают, расправляют и высушивают. Затем бинт разрезают
на куски длиной по 10 см. Каждая рабочая группа получает по
4 куска бинта, вату (лучше глазную стерильную в упаковке, ко¬
торая вскрывается перед опытом, но можно и обычную), спички
и блюдце с йодной водой.
Проведение опыта. Испытуемый наматывает ватный тампон на
спичку, смачивает его слюной и пишет на куске бинта первую
букву своей фамилии. Затем он зажимает бинт в руках и выдер?
живает его в тепле около минуты. После этого расправляет бинт
и опускает в блюдце с йодной водой. На синем фоне появляется
белая буква. Для контроля берут другую спичку с ватным там¬
поном, макают его в воду и то же самое проделывают с другим
куском бинта. После обработки этого куска йодной водой получа¬
ется однотонное синее окрашивание.
Вопросы. Почему, когда мы обработали накрахмаленный бинт
слюной, появилась белая буква, а когда нанесли воду, буквы не
было? (В слюне содержались ферменты, которые расщепили
крахмал. В местах, куда попала слюна, крахмала не осталось, по¬
тому эти места не посинели и мы увидели написанную слюной
букву. В воде ферментов не было, поэтому крахмал оказался на
всей поверхности бинта.) Можно ли беспробирочным методом
исследовать остальные условия работы фермента? (Влияние хо¬
лода и кипячения исследовать можно, но для последнего опыта
пришлось бы собрать слюну, как в предшествующем варианте,
153
чтобы ее прокипятить.) Почему опыты не у всех получились оди¬
наково хорошо? (У разных людей активность ферментов различна.
Так, слюна курильщиков содержит мало ферментов, расщепляю¬
щих крахмал, и результаты у них могут быть хуже.)
Выводы (относятся к тому и другому варианту). Ферменты
слюны расщепляют крахмал. Они действуют при определенных
температурных границах, при кипячении теряют активность.
3.7. ОПЫТЫ ПО ТЕМЕ «ОБМЕН ВЕЩЕСТВ»
Цель единственного опыта по этой теме состоит в том, чтобы
показать, что энергетические траты организма сопровождаются
распадом органических веществ. Естественно, что в условиях шко¬
лы мы не можем провести непосредственных измерений, но можем
судить о распаде веществ при энерготратах по ряду косвенных
признаков. Известно, что при нагрузках организм тратит больше
энергии и процессы распада в нем идут интенсивнее. Это приводит
к большему выделению в кровь продуктов распада, в частности
углекислого газа.
Углекислый газ способен стимулировать работу дыхательного
центра. Вот на этом его свойстве и основан опыт. Сравнивая вре¬
мя задержки дыхания до и после нагрузки, мы можем заключить:
Тренированный человек
S Нетренированный человек
Рис. 41. Схема, обозначающая разницу во времени задержки дыхания после
работы у тренированного и нетренированного человека; А — количество углекис¬
лого газа в крови тренированного и нетренированного человека в состоянии по¬
коя перед задержкой дыхания; Б — предельный уровень углекислого газа к кон¬
цу задержки дыхания, после которого следует непроизвольное восстановление
дыхания; В — количество углекислого газа, накопившееся у тренированного че¬
ловека к концу приседаний; Г —количество углекислого газа, накопившееся к
концу приседаний у нетренированного человека перед новой задержкой ды¬
хания.
154
в состоянии физиологического покоя или после работы содержа¬
лось в крови больше углекислого газа. Чем его больше накопилось
к началу задержки дыхания, тем за меньшее время его содержа¬
ние поднимется до критической точки и заставит нас непроизволь¬
но восстановить дыхание (рис. 41).
3.7.1. Определение времени задержки дыхания до и после на¬
грузки
Оборудование. Секундомер или часы с секундной стрелкой.
Перед опытом учитель предлагает записать следующую схему
для оформления результатов опыта.
Таблица 8. Сравнение максимальной продолжи¬
тельности 1 задержки дыхания в состоянии покоя и
после приседаний (с)
Максимальная продолжительность
задержки дыхания
Время
(С)
Процент от времени
задержки дыхания
в состоянии покоя
В состоянии покоя
45
100
После 10 приседаний
35
77
Проведение 1-го опыта. По команде учителя все девятикласс¬
ники задерживают дыхание. Через каждые 5 с учитель громко
объявляет время с момента начала опыта, отмечая 5, 10, 15 и
последующее число секунд. После непроизвольного восстановления
дыхания каждый из учащихся записывает первое из услышанных
после этого чисел и проставляет результат в графу, соответствую¬
щую времени максимальной задержки дыхания в состоянии покоя.
После выполнения первой части опыта испытуемым необходим
отдых. С этой целью в течение 5—7 мин учащихся можно занять
беседой о причинах восстановления дыхания, вспомнив гумораль¬
ное влияние углекислого газа на дыхательный центр и выслушав
их предположения относительно того, на меньшее или на большее
время им удастся задержать дыхание после работы.
Проведение 2-го опыта. Испытуемым предлагается встать, вый¬
ти из-за парты и в быстром темпе сделать 10 приседаний. Движе¬
ния лучше выполнять строго по команде, чтобы все участники ра¬
ботали в одном ритме и получили одинаковую нагрузку. После
выполнения приседаний учитель предлагает девятиклассникам
быстро сесть на место и снова задержать дыхание. Давать пере¬
дышку и ждать, пока дыхание нормализуется, нельзя. Надо, что¬
бы избыток углекислого газа, накопившийся после работы в крови
к моменту второй задержки дыхания, сохранился. В противном
случае результаты опыта будут искажены. Измерение времени
1 Числа даны примерные.
155
задержки дыхания производится тем же способом. Результат каж¬
дый из учащихся записывает в графу таблицы, соответствующую
максимальной продолжительности задержки дыхания после на¬
грузки.
После этого он вычисляет, какой процент составляет макси¬
мальное время задержки дыхания после работы относительно его
задержки в состоянии покоя.
Чтобы общая закономерность была для всех учащихся очевид¬
на, учитель все полученные результаты выписывает на доске. Де¬
лается это так: на доске делают три столбика, в которые заносят
все показания, по очереди сообщаемые учащимися класса.
Таблица 9. Отражение результатов опытов с за¬
держкой дыхания на классной доске
Время задержки дыхания (с)
Процент от времени
задержки дыхания
в состоянии покоя
№
п/п
до работц
после работы
1
35
15
42
2
40
30
75
3
45
35
77
После этого можно переходить к разбору результатов опыта.
Вопросы. Почему дыхание непроизвольно возобновляется после
задержки? (Задержка легочного дыхания не прекращает обмена
веществ в тканях. В клетках продолжаются распад и окисление
органических веществ с освобождением энергии. Углекислый газ
по-прежнему поступает в кровь, но не выводится, так как легкие
не вентилируются. Это приводит к его накоплению в крови. Когда
уровень углекислого газа достигает критического значения, дыха¬
тельный центр возобновляет вентиляцию легких. Благодаря гумо¬
ральному воздействию углекислого газа на дыхательный центр
дыхание восстанавливается непроизвольно.) Почему после присе¬
даний удалось задержать дыхание на меньшее время, чем до ра¬
боты? (Мышечная работа обусловила более интенсивный обмен.
Распад и окисление органических веществ с освобождением энер¬
гии усилился, и после работы накопился дополнительный избыток
углекислого газа (рис. 41). Поскольку к началу второго опыта
его накопилось больше, критическая концентрация углекислого га¬
за была достигнута скорее.) У тренированного или нетренирован¬
ного человека разница в задержке дыхания до и после работы
будет более значительной? (У нетренированных людей она будет
большая, так как обмен веществ у них идет неэкономно. К момен¬
ту задержки дыхания после приседаний углекислого газа в крови
156
у них будет больше и задержать дыхание надолго они не смогут.)
Разъяснить последнее положение можно следующим образом.
Обычно у нетренированного человека наряду с мышцами, непо¬
средственно участвующими в работе, сокращается много мышц,
которые к данному движению отношения не имеют. Вспомним, как
первоклассник, не умеющий писать, вырисовывает первую палочку.
Когда он ведет черту вниз, у него высовывается язык, ноги под¬
жимаются под себя, туловище наклоняется в такт письму и пр.
Лишь по мере тренировки эти лишние движения затормаживаются
и участвуют лишь мышцы, непосредственно связанные с письмом.
Уменьшение числа сокращающихся мышц ведет к сокращению
энерготрат, -к экономии органических веществ, участвующих в
энергетическом обмене.
После того как школьники усвоили суть опытов, полезно оце¬
нить их личные результаты. Это проделывает каждый из уча¬
щихся самостоятельно, не оглашая в обязательном порядке свои
данные.
Оценка результатов. Результаты считаются хорошими, если в
состоянии покоя удается задержать дыхание на 35—45 с. Более
* низкие результаты следует оценить как слабые, более высокие
как отличные. Если после нагрузки время задержки дыхания со¬
ставило 70% и больше от результатов в состоянии покоя, то тре¬
нированность человека можно считать высокой, если от 50 до
70% —удовлетворительной, а если менее 50%—то слабой.
3.8. ОПЫТЫ ПО ТЕМЕ «КОЖА»
Цель опытов первой серии заключается в том, чтобы позна¬
комить учащихся с определением типов кожи — жирной, сухой,
нормальной и разъяснить особенности ухода за ней. Цель опытов
второй серии — показать механизмы действия некоторых кожных
рецепторов, в частности рецепторов подушечек пальцев, опреде¬
ливших возможность трудовой деятельности, которая способство¬
вала социализации человека при его становлении.
3.8.1. Определение типа кожи
Оборудование. Фильтровальная бумага или бумажная салфетка.
Кожа бывает сухой, нормальной и жирной. Даже у одного и
того же человека на разных участках лица кожа может быть отне¬
сена к разному типу. Сухая кожа шелушится, так как сальные же¬
лезы выделяют недостаточное количество жира, жирная кожа,
напротив, имеет чрезмерное количество кожного сала. Она лос¬
нится, поры на ней крупные, напоминающие апельсиновую корку.
Нормальная кожа лишена этих недостатков, поскольку кожное
сало выделяется в норме.
Проведение опыта. Испытуемые закрывают лицо салфеткой и
тщательно промакают лоб, виски, нос, щеки, подбородок и другие
части лица. Затем салфетку разворачивают и рассматривают по-
157
лучившийся отпечаток. На участках, соприкасавшихся с жирной
кожей, остаются следы.
Вопрос. Жирную или сухую кожу надо чаще мыть с мылом
и почему? (Жирную кожу моют чаще, чтобы удалить жир. Одна¬
ко чрезмерно усердствовать нельзя, потому что удаление кожно¬
го сала рефлекторно вызывает усиление деятельности сальных же¬
лез. С мылом лицо рекомендуют мыть не чаще одного раза в
сутки.)
3.8.2. Выяснение роли кожного сала и моющих свойств мыла
Оборудование. Лезвие безопасной бритвы, блюдце с водой, мыло, поло¬
тенце.
Кожное сало не только делает кожу эластичной, но и защи¬
щает ее от проникновения наружной влаги. Благодаря жировому
покрытию кожа плохо смачивается водой, а потому мытье без
мыла часто бывает недостаточно эффективным. Цель первого
опыта — доказать, что кожный жир не смачивается водой.
Проведение опыта. Лезвие безопасной бритвы тщательно мо¬
ют с мылом, а затем кладут плашмя на поверхность воды в блюд¬
це. Лезвие тонет. После этого его достают из воды, вытирают
досуха и трут пальцами с таким расчетом, чтобы плоские поверх¬
ности лезвия были смазаны кожным салом. После этого лезвие
снова кладут плашмя на поверхность воды. Оно держится на пла¬
ву, так как благодаря кожному салу его поверхность не смачи¬
вается.
Вынимаем бритву, намыливаем ее и снова опускаем в воду.
Она тонет, так как мыло содействует отделению кожного сала
от металла.
Вопросы. Почему сало, вырабатываемое железами кожи, вре¬
мя от времени необходимо удалять? (Удаляется сало с пристав¬
шей к коже грязью. А грязь закупоривает кожные поры, вслед¬
ствие чего продукты сальных и потовых желез начинают гнить.
Это меняет кислотно-основное равновесие, которое смещается в
основную сторону, что содействует развитию гнилостных микро¬
бов.) Лишается ли кожа кожного сала после мытья с мылом?
(На непродолжительное время, поскольку мытье стимулирует ра¬
боту сальных желез. Выделяются свежие порции. Они имеют кис¬
лую реакцию, что благоприятствует развитию полезных микро¬
бов на коже. Один из них — белый стафилококк. Он препятствует
размножению гнилостных микробов. Их подавляют и выделения
самой кожи.)
3.8.3. Выяснение функций кожных рецепторов подушечек пальцев
Цель опыта — разъяснить роль рецепторов кожи на подушеч¬
ках пальцев в развитии трудовой деятельности человека и в ста¬
новлении человека как социального существа.
Проведение опыта. Испытуемому дают винт с мелкой нарезкой
и предлагают ощутить ее, прокатывая винт между двумя ладо¬
нями. Обычно это удается плохо. Затем предлагают ту же нарезку
158
прощупать, прокатывая винт между подушечками пальцев. Это
удается значительно лучше.
Вопросы. Какое отношение имеют папиллярные линии, распо¬
ложенные на подушечках пальцев, к высокой чувствительности ко¬
жи, которая наблюдается в этих местах? (Рецепторы кожи нахо¬
дятся в глубине бороздок. Высокая чувствительность пальцев свя¬
зана с большим количеством кожных рецепторов, расположенных
здесь.) Какие преимущества в борьбе за существование дала вы¬
сокая чувствительность пальцев предкам человека? (Она обусло¬
вила возможность трудовой деятельности, которая вывела пред¬
ков человека в люди.)
3.8,4. Изучение рецепторов корней волос
Цель опыта — разъяснить принцип функционирования рецеп¬
торов, находящихся на корнях волос. Эти рецепторы возбужда¬
ются всякий раз, когда волос приходит в движение. Любое изме¬
нение положения волоса вызывает деформацию нервных окончаний,
оплетающих его корень, что и является причиной раздраже¬
ния рецептора. Возникшие в нем нервные импульсы доходят до
мозга, и мы ощущаем прикосновение.
Проведение опыта. Испытуемому предлагают дотронуться до
волос головы карандашом, а затем убрать карандаш. Ощущение
возникает при прикосновении и в момент удаления карандаша.
В первом случае раздражение возникло потому, что волос согнул¬
ся под давлением карандаша, а во втором случае потому, что он
распрямился, когда карандаш был снят. Ощущения не бьшо, ког¬
да карандаш, сгибавший волосы, был неподвижен.
Вопросы. Почему не ощущается шляпа, надетая на голову?
(Она неподвижно фиксирует волосы.) Почему мы не замечаем
одежду? (Длительное раздражение рецепторов кожи вызывает
торможение. См. опыт 3.2.5.)
3.9. ОПЫТЫ ПО ТЕМАМ «НЕРВНАЯ СИСТЕМА», «ОРГАНЫ ЧУВСТВ»,
«ВЫСШАЯ НЕРВНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ»
Первая серия опытов, предлагаемая в теме «Нервная система»,
посвящена рефлексам спинного и головного мозга, вторая серия—-
зрительному анализатору и, наконец, последняя — выработке
условных рефлексов, доминанте и некоторым закономерностям ра¬
боты головного мозга. Большинство опытов ставится на человеке,
некоторые на животных. Наряду с приведенными здесь могут быть
использованы опыты, описанные в разделе «Животные».
3.9.1. Получение коленного рефлекса
Цель опыта — показать особенности рефлексов спинного мозга:
их врожденную, анатомически закрепленную связь между опреде¬
ленным рецептором и исполнительным органом.
159
Растяжение сухожилия четырехглавой мышцы вызывает реф¬
лекторное разгибание ноги в колене. Однако при демонстрации
проявление этого рефлекса может быть ослаблено, если испытуе¬
мый зажмет ногу. Чтобы отвлечь его от этого, при необходимости
ему можно предложить сложить руки в замок и сжать их. Это
действие снимает напряжение ног, и опыт получается лучше.
Проведение опыта. Учитель или вызванный к доске учащийся
ударяет ребром ладони или медицинским молоточком по сухожи¬
лию четырехглавой мышцы. Оно находится под коленной чашеч¬
кой. Если удар не растягивает сухожилие, рефлекс не проявляет¬
ся. В этом случае надо повторить опыт, более тщательно выбирая
место удара.
Выводы. Коленный рефлекс проявляется лишь в том случае,
если растягивается сухожилие четырехглавой мышцы. Тогда в ре¬
цепторах возникают нервные импульсы, которые по чувствитель¬
ным нейронам поступают в спинной мозг, а затем по двигатель¬
ным нейронам приходят к четырехглавой мышце.
3.9.2. Изучение глотательного рефлекса продолговатого мозга
Глотательный рефлекс относится к разряду вегетативных реф¬
лексов. Он вызывается раздражением корня языка. Раздражите¬
лем может быть пища, вода, наконец, слюна. Без раздражения
корня языка рефлекс не проявляется.
Цель опыта — выяснить причину глотательного рефлекса.
Проведение опыта. Испытуемым предлагают 4—5 раз сделать
подряд глотательные движения. Когда в ротовой полости не оста¬
ется слюны, воспроизвести рефлекс невозможно.
Вывод. Для воспроизведения глотательного рефлекса необхо¬
дим раздражитель.
Вопросы. Вегетативные рефлексы непроизвольны, а мы можем
глотать по своему желанию. Не противоречит ли вывод фактам?
'(Противоречия нет. Благодаря произвольным сокращениям попе¬
речнополосатых мышц пища продвигается лишь до корня языка.
Сам же рефлекс возникает непроизвольно под влиянием раздра¬
жения рецепторов глотательного рефлекса.) Почему малышам не
следует давать для игры пуговицы, небольшие шарики и другие
мелкие предметы? (Дети могут захватить в рот несъедобный пред¬
мет, и если он окажется у корня языка, то будет проглочен.)
3.9.3. Изучение ориентировочного рефлекса
Цель опыта — показать, что многие безусловные рефлексы
среднего мозга и других отделов более высокого уровня действу¬
ют по другому принципу: они могут вызываться с. любого анали¬
затора, важно только, чтобы раздражители обладали каким-либо
общим качеством, например новизной. Эти рефлексы не связаны
с раздражением какого-то одного рецептора.
Проведение опыта. Выждав некоторую паузу, учитель каран¬
дашом стучит по столу. Учащиеся поворачивают к нему голову.
Учитель отмечает, что этот поворот осуществляется в сторону раз¬
160
дражителя, с какой бы стороны он ни появился. Продолжая опыт,
учитель прохаживается между рядами и как бы невзначай кладет
руку на плечо отвлекшегося учащегося. Тот поворачивает голову
и смотрит на преподавателя. Внимание класса обращается на то,
что тактильный раздражитель вызывает то же действие, что и
слуховой. Эти раздражители совершенно разные, общее лишь то,
что они обладают новизной, внезапностью.
Вывод. Ориентировочный рефлекс — это рефлекс на новизну,
одним из моментов которого является поворот головы в сторону
раздражителя, осуществляемый средним мозгом. Другие компо¬
ненты рефлекса регулируются более высокими отделами мозга.
Вопрос. Что происходит, когда раздражитель, вызвавший ори¬
ентировочный рефлекс, теряет новизну? (Рефлекс угасает, затор¬
маживается.)
3.9.4. Изучение рефлексов положения (позных рефлексов)
Рефлексы положения направлены на длительное поддержание
сокращения групп мышц, определяющих данную позу. Нарушение
позы вызывает действия, направленные на ее восстановление. Как
и большинство сложных рефлексов, они осуществляются не одним
каким-то отделом мозга, а многочисленными нервными центрами,
находящимися на разных этажах центральной нервной системы.
Поэтому прежде чем показывать любые позные рефлексы, следу¬
ет оговорить, что в них принимают участие помимо среднего моз¬
га и другие отделы, например мозжечок. Для демонстрации поз¬
ных и тонических рефлексов может быть использована поза Ром¬
берга.
Рис. 42. Испытуемый, выполняющий тест Ромберга, заключающийся в удержа¬
нии неудобной позы.
11 Заказ № 1240
Проведение опыта. Учитель вызывает испытуемого к доске и
предлагает ему одну ногу поставить перед другой так, чтобы но¬
сок ноги, стоящей сзади, прикасался к пятке передней ноги.
Обе ступни располагаются на одной линии. Руки складываются
в «замок», предплечья сближаются, глаза закрыты (рис. 42). Че¬
ловек застывает в неудобной позе.
Рефлексы среднего мозга заключаются в том, что тонус мышц
испытуемого непрерывно меняется: нарушение равновесия и от¬
клонение в сторону вызывают рефлексы, которые восстанавливают
устойчивость тела. Вначале эти движения для постороннего глаза
незаметны, но хорошо ощущаются испытуемым по постоянному из¬
менению мышечного тонуса. В конце опыта при потере равнове¬
сия испытуемый начинает балансировать руками либо отводит
ногу в сторону.
Вывод. Всякое изменение тела в пространстве вызывает реф¬
лекторную деятельность, направленную на поддержание прежнего
положения. Если же восстановить прежнюю позу не удается, про¬
являются рефлексы, которые предохраняют человека от падения.
Все рефлексы, направленные на сохранение позы, называются
позными. Они являются безусловными.
3.9.5. Изучение функций мозжечка на примере пальценосовой
пробы
Цель опыта — разъяснить, как осуществляется координация ра¬
боты мышц при выполнении целенаправленного движения.
Проведение опыта. Учитель предлагает испытуемым по коман¬
де закрыть глаза, вытянуть вперед руку, согнуть кисть в кулак,
разогнуть указательный палец, а затем кончиком указательного
пальца дотронуться до кончика носа.
После того как это проделано, учитель сообщает, что в этом
нехитром движении участвовало более 30 мышц и 11 костей. Все
они должны были двигаться так, чтобы выполнить определенную
траекторию и попасть в цель.
Люди с недавним поражением мозжечка обычно не могут хо¬
дить. Указанное движение они выполняют только при условии,
если рука опущена: определить траекторию движения с любой
точки пространства они не могут. Движения их толчкообразны, со¬
вершаются с повышенным усилием и крайне неточны. Больные
обычно промахиваются, так и не достигнув цели, причем при при¬
ближении к ней усиливаются колебательные движения руки, на¬
поминающие сильное дрожание. Обычно через некоторое время
после поражения наступает улучшение, так как функции мозжеч¬
ка начинают выполнять другие отделы мозга.
Вывод. Мозжечок принимает участие в координации движений.
Он контролирует очередность и порядок работы нервных центров
спинного мозга, управляющих мышцами, направляя их деятель¬
ность таким образом, чтобы была достигнута цель. Благодаря ко¬
ординационной функции мозжечка каждая группа мышц вовремя
162
включается в работу, развивает необходимое усилие и вовремя
выходит из работы.
3.9.6. Изучение функций мозжечка на примере устранения лишних
движений, возникающих в силу инерции
Организму постоянно приходится встречаться с внешними со¬
противлениями, с силами инерции и другими внешними воздей¬
ствиями. Работа мозжечка позволяет организму действовать с уче¬
том этих сил. В частности, с его участием устраняются движения,
продолжающиеся в силу инерции.
Проведение опыта. К доске вызывают испытуемого, захваты¬
вают его согнутую в локте руку за предплечье и предлагают, пре¬
одолевая сопротивление экспериментатора, тянуть руку на себя.
В какой-то момент экспериментатор отпускает руку испытуемого,
и она движется по инерции. Тормозные рефлексы мозжечка за¬
ключаются в том, что рука и корпус испытуемого после небольшо¬
го рывка назад останавливаются. Движение, возникшее в резуль¬
тате инерции, устраняется (рис. 43).
Вывод. Центры мозжечка способны затормаживать случайные
движения, возникшие в силу инерции.
Вопрос. Почему люди в состоянии сильного опьянения, сделав
шаг, не могут остановиться и продолжают двигаться по инерции?
(Выведенные из нормального состояния в результате алкогольного
наркоза центры мозжечка не обеспечивают торможение движений,
возникающих в силу инерции.)
3.9.7. Анализ сложных рефлекторных актов человека на примере
вставания со стула
*
Цель опыта-—выяснить роль обратной афферентации в реф¬
лекторной деятельности человека.
Проведение опыта. Испытуемого усаживают на стул, стоящий
перед классом, предлагают сложить руки на груди в «замок», что¬
бы он не маг ими воспользоваться при вставании со стула, и
предлагают ему встать, не помогая себе руками. Обращают вни-
Рис. 43. Опыт, выявляющий рефлексы мозжечка, участвующие в торможении
движений, продолжающихся в силу инерции.
11*
163
мание на то, что испытуемый вначале наклоняется вперед на
определенный угол, а затем встает.
Доказываем, что при вставании движение вперед является
необходимым. Испытуемому предлагают снова сесть на стул, сло¬
жив руки в «замок» на груди, и встать не наклоняясь вперед.
Ноги должны быть согнуты под углом в 90°, сидеть он должен
глубоко, лучше облокотившись на спинку. Ногами двигать не раз¬
решают. Встать при этих условиях не удается.
Вопросы. Почему, чтобы встать со стула без помощи рук,
человек должен сначала нагнуться на определенный угол? (Что¬
бы человек смог встать, центр тяжести его тела должен проекти¬
роваться на площадь опоры. У сидящего же человека он находит¬
ся позади. Следовательно, человек должен нагнуться вперед на
такой угол, чтобы проекция центра тяжести оказалась на пло¬
щади опоры (рис. 44). Как определяется момент, когда наклон
туловища должен прекратиться и начаться его выпрямление?
(Это происходит благодаря тому, что мышцы, сухожилия, вестибу¬
р о ро р о о р
Рис. 44. Рефлекторная деятельность человека при вставании. Р — проекция цент¬
ра тяжести; О — площадь опоры; А — положение проекции центра тяжести и
плоскости опоры при сидении на стуле, облокотившись на спинку; Б — смещение
центра тяжести тела при наклоне вперед, необходимое при вставании; В — поло¬
жение центра тяжести тела и точки опоры в момент вставания; Г — возмож¬
ность падения при перемещении проекции центра тяжести вперед за площадь
опоры.
164
лярный аппарат посылают сигналы в мозг. Благодаря этим сиг¬
налам и определяется время, когда возможно начать следующее
действие и одна деятельность сменяет другую.)
Вывод. Нервная система не только осуществляет рефлекторные
действия, но и контролирует их результат. В процессе эволюции,
да и в процессе индивидуальной жизни, отбираются те рефлек¬
торные акты, которые приносят организму пользу.
3.9.8. Изучение реакции зрачка на свет
Оборудование. 'Черная полоска бумаги размером 3X4 см с точечным от¬
верстием посередине.
Первый вариант. Опыт основан на том, что зрачки обоих глаз
реагируют на свет одинаково, поэтому если одним глазом смот¬
реть в точечное отверстие, а второй глаз закрывать и открывать,
то зрачки в обоих глазах будут расширяться и сужаться в зави¬
симости от того, сколько света попадает в неэкранированный
глаз. То есть, если не заслоненный экраном глаз открывается,
зрачки обоих глаз будут суживаться, если он закроется — зрачки
и правого и левого глаза расширяются.
Проведение опыта. Испытуемый берет черную бумагу и пра¬
вым глазом через точечное отверстие смотрит на окно или дру¬
гой источник света. Затем он открывает левый глаз, а в правом
наблюдает сужение отверстия (рис. 45). После того как этот эф¬
фект получен, глаз, не загороженный черной бумагой, снова за¬
крывается. Испытуемый видит, как после этого точечное отвер¬
стие расширяется снова.
Вопросы. Действительно ли уменьшается отверстие в экране,
когда мы открываем незагороженный глаз, и расширяется, когда
мы этот глаз закрываем? (Изменение диаметра отверстия кажу¬
щееся, на самом деле изменяется зрачок глаза, который смотрит
в отверстие.) Какую функцию выполняет экран в нашем опыте?
(Он позволяет проследить, как и с какой скоростью реагируют
наши зрачки на свет, т. е. с его помощью мы можем обнаружить
реакцию нашего собственного глаза на свет.) Какую функцию вы¬
полняет неэкранированный глаз? (Он позволяет нам варьировать
освещенность.) Почему зрачки обоих глаз реагируют на свет оди¬
наково? (Потому, что сужение и расширение зрачков в обоих
глазах происходит одновременно вследствие рефлексов среднего
мозга, вызываемых раздражением рецепторов глаза, не загоро¬
женного черной бумагой. Ведь вызвать сужение зрачков загоро¬
женный глаз не может, так как точечное отверстие слишком мало
и световое раздражение этого глаза, во-первых, слабое, а во-вто¬
рых, постоянное.)
Второй вариант этого опыта более известен. Проводят его по¬
парно. Ученик-экспериментатор просит своего соседа посмотреть
на окно. Зрачки сужены. Затем, глаза просят закрыть рукой. Ког¬
да их открывают снова, видно сужение расширенных зрачков.
Опыт получается лучше, когда у испытуемого серые или синие
глаза. У кареглазых изменения зрачка заметно хуже.
165
_P?5I
Рис. 45. Исследование рефлекторной
реакции зрачка на свет путем само¬
наблюдения: 1 — квадрат черной бу¬
маги с точечным отверстием посере¬
дине; 2 — проведение опыта.
Преимущество первого варианта состоит в том, что он позво¬
ляет проводить наблюдение на себе, заметить, с какой скоростью
реагирует глаз на изменение яркости. Однако этот вариант у мно¬
гих сразу не получается, нужно некоторое время, чтобы освоиться
с условиями опыта. Об этом школьников надо предупредить.
Вывод. Зрачки способны рефлекторно сужаться и расширять¬
ся, обеспечивая оптимальную освещенность сетчатки при доста¬
точном уровне освещения предметов.
3.9.9. Выявление функций хрусталика
Оборудование. Лист белой бумаги 7x7 см с отверстием посередине. Вокруг
отверстия по периметру пишутся буквы или цифры. Надпись на доске или на¬
стенная таблица.
Проведение опыта. Учитель предлагает взять белый листок
бумаги и расположить его так, чтобы буквы, находящиеся по пе¬
риметру отверстия, были хорошо видны. Затем учащимся предла¬
гают закрыть один глаз, а вторым через отверстие в бумаге по¬
смотреть на текст на доске или настенную таблицу. Буквы, напи¬
санные на листе бумаги, кажутся размытыми, теряют резкость.
Они как бы находятся не в фокусе. Затем учащимся предлагают
166
vTSV
Рис. 46. Исследование функции хрусталика: 1—лист бумаги с отверстием
посередине, вокруг которого размещены буквы; 2— проведение опыта.
перевести взгляд на буквы, написанные на бумаге. Тогда нечеткой
становится надпись на доске и изображение на настенной таблице
(рис. 46).
Вопросы. 1. Какую форму принял хрусталик, когда мы смотре¬
ли вдаль? (Он был уплощен.) 2. Какую форму принял хруста¬
лик, когда мы перевели взгляд на близкий предмет? (Он стал
более выпуклым.)
Вывод. Хрусталик меняет кривизну в зависимости от расстоя¬
ния предметов. Благодаря этому мы можем четко видеть интере¬
сующие нас объекты на различном расстоянии.
3.9.10. Выявление функций периферического зрения (роль колбо¬
чек и палочек в восприятии цвета)
Оборудование. Карандаши или ручки, окрашенные в разные цвета: красный,
желтый, синий и др.
Цель опыта — показать, что расположенные на периферии сет¬
чатки палочки способны различать форму и движение предмета,
но не могут воспринять цвет.
Если два предыдущие опыта целесообразно проводить со всем
классом фронтально, то этот опыт лучше поставить демонстра¬
ционно.
Проведение опыта. К доске вызывают испытуемого. Он фикси¬
рует взгляд на точке, находящейся перед ним. Скашивать гла¬
за не разрешается. Затем берут красный предмет (ручку, каран¬
даш), быстро показывают его испытуемому так, чтобы предмет
был виден сбоку короткое время, и убирают его. Показывать надо
так, чтобы изображение попадало на боковую поверхность сет¬
чатки (рис. 47). Испытуемого спрашивают, что за предмет он
видел, откуда он появился и куда исчез, какой формы он был,
можно ли назвать этот предмет. Обычно на эти вопросы испытуе¬
мый отвечает верно. Затем задают вопрос: какого цвета был пока¬
занный предмет? Нередко испытуемый ошибается, поскольку бо-
ш
Рис. 47. Опыт, доказывающий,
что на периферии сетчатки мало
колбочек.
ковые участки сетчатки со¬
стоят из палочек; а колбо¬
чек, воспринимающих цвет,
там мало: Если же испы¬
туемый ответил на этот во¬
прос правильно, опыт надо
повторить с предметом дру¬
гого цвета и по возможно¬
сти установить ошибку в
проведении опыта. Обычно
неудача происходит оттого, что предмет показывается непра¬
вильно: либо слишком далеко заносится вперед, либо его дер¬
жали очень долго и испытуемый успел скосить на него глаза. Опыт
получается лучше, когда испытуемый сидит на стуле, а экспери¬
ментатор находится несколько сзади и сбоку.
В заключение демонстрации целесообразно повторить функ¬
цию палочек и колбочек.
Вопросы. Почему мы предмет подносили сбоку? (Чтобы он
воспринимался периферическим участком сетчатки, где сосредото¬
чены палочки, но мало колбочек.) Почему испытуемый ошибался
при определении цвета предмета, но мог точно определить его
форму и направление, в котором предмет перемещался? (Потому
что палочки воспринимают форму и движение, но не воспринима¬
ют цвет.) Чем объяснить, что при раздражении периферических
участков сетчатки человек рефлекторно поворачивает голову туда,
где находится раздражитель? (Чтобы изображение попало на жел¬
тое пятно, где находится зона наиболее ясного видения. В жел¬
том пятне много колбочек, которые позволяют различать и цвет
предмета.)
3.9.11. Анализ поведения животного
Объекты и оборудование. Морские свинки; котята или другие мелкие мле¬
копитающие животные. Птиц можно демонстрировать в клетках.
Целью опыта является получение различных безусловных реф¬
лексов, наблюдение торможения одних рефлексов другими и их
анализ.
Проведение опыта. 1. Ориентировочный и пассивно-оборони¬
тельный рефлексы наблюдаются у всех млекопитающих и птиц.
Животное помещается на учительский стол. Обычно в первые
мгновения животное замирает. Это пассивно-оборонительный реф¬
лекс. Раздражителем его является совершенно новая, неизвестная
обстановка. Ответ на раздражение — неподвижность, вызванная
торможением соответствующих нервных центров. Такой тип пове¬
дения полезен животному, поскольку в незнакомом месте могут
оказаться и хищники, и добыча, которую можно вспугнуть. Спустя
168
некоторое время пассивно-оборонительный рефлекс сменяется ори¬
ентировочным: животное вначале начинает шевелить вибриссами,
все обнюхивать, подходить к предметам и даже пробовать их
грызть. При шорохе в классе животное нередко снова замирает
вследствие проявления пассивно-оборонительного рефлекса. Эти
два рефлекса обычно сменяют друг друга несколько раз.
2. Животному бросают пищу или дают ее с рук. Лучше это
делать в момент проявления ориентировочного рефлекса. При ком¬
ментировании поведения животного надо напомнить, что на него
действует в одно и то же время ряд раздражителей. Один из них —
пища. Но и влияние новой обстановки еще не прошло. Поэтому
здесь возникает своеобразная конкуренция между раздражителя¬
ми. В случае преобладания пищевого рефлекса будет заторможен
ориентировочный, но если новая обстановка окажется для жи¬
вотного более значимой, ориентировочный рефлекс затормозит пи¬
щевой и животное от пищи откажется. Это примеры внешнего
торможения, которые существуют с рождения.
3. Получение выпрямительного рефлекса. Морскую свинку или
котенка укладывают на спину. Получив свободу, животное быстро
переворачивается, занимая обычную позу.
4. Получение позных рефлексов у птиц. Если птицу, которую
удерживают в руках, или клетку с сидящей на жердочке птицей
неожиданно наклонить набок, птица начнет балансировать крылья¬
ми, выправляя свое положение. Это позные рефлексы среднего
мозга и мозжечка.
Вопросы. Какое значение имеют пассивно-оборонительные и
ориентировочные рефлексы? (Эти врожденные рефлексы обеспечи¬
вают биологическую осторожность и исследование места, в кото¬
ром оказалось животное.) Каково значение внешнего торможения?
(Благодаря внешнему торможению устраняются малозначимые
действия, чтобы дать возможность проявиться наиболее зна¬
чимым.)
3.9.12. Выработка условных рефлексов у животных
Объекты и оборудование. Морские свинки; котята; кролики; приманка —
колбаса, мясо, сыр, капуста, листья традесканции, морковка, яблоки для мор¬
ских свинок и кроликов; расческа.
Подготовка к опыту. Котят, морскую свинку или кролика надо
приучить брать приманку с рук, приподнимаясь на задние лапы.
Чтобы преодолеть обстановочные рефлексы, которые часто тор¬
мозят пищевые рефлексы, полезно это делать не в каком-то опре¬
деленном месте, а в разных местах. На перемене в классе, где
предполагается демонстрировать опыт, животного надо поместить
на демонстрационный стол и слегка подкормить. Можно заставить
животное приподниматься на задние лапы, но это не обязательно.
Проведение опыта. Котенка вносят в класс. После того как
начнутся ориентировочные рефлексы, учитель берет расческу и
проводит пальцами по зубьям расчески. Раздается несильный
треск. Если расческу слегка надвигать на животное, оно обычно
169
пятится от раздражителя (пассивно-оборонительный рефлекс), за¬
тем начинает тянуться к нему и его обнюхивать. Чтобы стимули¬
ровать эту реакцию, руку с расческой отодвигают от животного,
давая возможность преследовать уходящий раздражитель. Если
это получилось, тут же рядом с расческой должна появиться при¬
манка. Важно, чтобы животное ее съело. Затем расческа подно¬
сится сверху. Как только животное потянется к звукам, надо
сверху поднести корм и заставить животное немного приподняться
за ним. Это надо проделать несколько раз, увеличивая интервал
между изолированным действием условного раздражителя и под¬
креплением. Рефлекс считается выработанным, когда животное
реагирует на изолированный звук расчески.
Вывод. Для выработки условного рефлекса необходимо, что¬
бы будущий условный раздражитель несколько раз сочетался с
безусловным раздражителем и предшествовал его появлению. При
выработке условного рефлекса условный раздражитель становится
сигналом безусловного. (Звук расчески — сигнал пищи, которая
должна появиться рядом со звучащим предметом.)
3.9.13. Получение внутреннего торможения у котенка
Оборудование. См. опыт 3.9.12.
Проведение опыта. Несколько раз заставляют животное при¬
подниматься при звуках условного раздражителя, но не дают под¬
крепления. Через некоторое количество повторений животное пе¬
рестает реагировать на раздражение. Наступает внутреннее тор¬
можение.
Вывод. Внутреннее торможение наступает при неподкреплении
условного рефлекса безусловным. Рефлекс угасает.
3.9.14. Получение внешнего торможения у котенка
Оборудование. См. опыт 3.9.12,
Проведение опыта. Животному бросают подкорм, после чего
условные рефлексы восстанавливаются. Во время проведения
опыта или перед ним вводят новый тактильный раздражитель:
можно на ухо котенку надеть не очень тугую стиральную прищеп¬
ку. Условный рефлекс не проявляется. Более того, можно наблю¬
дать, как действие условного пищевого раздражителя усиливает
оборонительный рефлекс: животное начинает активно сбивать при¬
щепку лапой. Это явление может быть объяснено доминантой Ух¬
томского. Временно господствующий очаг возбуждения в централь¬
ной нервной системе обладает способностью не только заторма¬
живать соседние области коры, но и усиливаться за счет других
раздражителей.
Вывод. Внешнее торможение устраняет все конкурирующие
рефлексы. Остаются лишь те, которые для данной ситуации яв¬
ляются самыми важными. По принципу доминанты эти рефлексы
могут усиливаться за счет раздражителей, которые к этому реф¬
лексу не имеют прямого отношения* Оборонительная безусловно¬
го
рефлекторная деятельность усилилась при треске расчески, кото¬
рый обычно являлся сигналом пищи.
3.9.15. Выработка жевательного условного рефлекса у морской
свинки на постукивание
Объекты и оборудование. Морская свинка; приманка — капуста, морковь,
яблоки или листья традесканции.
Проведение опыта. Морской свинке дают корм с таким рас¬
четом, чтобы она откусывала небольшой кусочек от прикорма,
который экспериментатор держит в руках. Однако это необяза¬
тельно. После четкой демонстрации пищевого безусловного жева¬
тельного рефлекса экспериментатор перед кормлением начинает
тихонько постукивать пальцами по столу. Далее надо продолжать
постукивать в ритме жевательных движений. Условный рефлекс
вырабатывается очень быстро: морская свинка после второго-
третьего сочетания начинает жевать при изолированном действии
условного раздражителя.
Вывод. Постукивание стало сигналом пищи, у морской свинки
выработался условный рефлекс.
3.9.16. Демонстрация явлений доминанты у морской свинки
Объекты и оборудование. См. опыт 3.9.15.
Под доминантой понимают временно господствующий очаг
возбуждения в центральной нервной системе, способный оказы¬
вать тормозящее влияние на другие ее участки и усиливаться за
счет возбуждений, вызванных посторонними раздражителями.
По образным словам А. А. Ухтомского, слабые возбуждения как
бы притягиваются доминантным очагом и усиливают основную
реакцию.
Проведение опыта. Перед опытом животное должно быть го¬
лодным. Животному дают небольшое количество пищи с целью
создать доминантное пищевое возбуждение. Затем получают
условный рефлекс на постукивание. Его подкрепляют пищей. Ког¬
да морская свинка перестанет жевать, экспериментатор при пол¬
ной тишине произносит какую-либо фразу. При звуках голоса мор¬
ская свинка начинает жевать и прекращает жевание, когда экспе¬
риментатор перестает говорить. Она реагирует жеванием на любой
шум, смех и даже на поглаживание.
Вопросы. Почему явление доминанты считают начальной ста¬
дией выработки условного рефлекса? (Потому что благодаря яв¬
лениям доминанты между возбуждением, вызванным нейтральным
раздражителем, и доминантным очагом намечается образование
временной связи. Однако чтобы эта связь сделалась стойкой, тре¬
буется несколько повторений, иначе могут быть закреплены слу¬
чайные связи.) Можно ли связь, возникшую на основе доминанты,
например жевание при поглаживании, считать условным рефлек¬
сом? (Нельзя, потому что связь между этими событиями пока
еще не сделалась постоянной. Только при неоднократном повто-
171
рении связь, возникшая на основе доминанты, может стать услов¬
ным рефлексом, тогда поглаживание станет сигналом пищи.)
3.9.17. Выработка условных рефлексов у испытуемых
Цель опыта — показать, что условно-рефлекторные связи могут
быть выработаны и у людей и что они дают возможность судить
о работе мозга. В качестве условного раздражителя используют
стук по столу. Рефлекс вырабатывается по методу речевого под¬
крепления. Перед проведением основного опыта проводят неболь¬
шую тренировку. По команде «Поднимите руки», учащиеся долж¬
ны быстро поднимать и опускать их. Долго держать руки подня¬
тыми нельзя.
Проведение опыта. Как бы продолжая тренировку, учитель
перед подачей команды стучит по столу. Стук сопровождает оче¬
редные команды. Постепенно между стуком и командой делается
небольшой интервал. Это дает возможность учесть, все ли уча¬
щиеся прореагировали на будущий условный раздражитель. Когда
таких учащихся станет много, подкрепления не дают, команда не
произносится, а вместо нее задается вопрос: почему вы подняли
руки, ведь команды-то не было? Как правило, участники опыта
правильно заключают, что у них выработан условный рефлекс на
стук. Но могут встретиться испытуемые, которые стука не слы¬
шали, хотя и реагировали на него. Это не должно удивлять, пото¬
му что не всегда условно-рефлекторные реакции осознаются.
При демонстрации опыта надо стараться проводить его в
максимально быстром темпе, чтобы у испытуемых не было време¬
ни для оценки ситуации. Если учащиеся до опыта осознают его
цели, то на их поведение может оказать влияние сознательно вы¬
бранная линия поведения, что может отрицательно сказаться на
результатах опыта.
Вопросы. Почему при окончании опыта но выработке условно¬
го рефлекса на стук не все подняли руку? (Не у всех к тому
времени успел выработаться условный рефлекс.) Сформировалась
ли временная связь у лиц, поднявших руку при стуке, и у тех,
кто не поднял? (Ответ для первого случая положительный, для
второго отрицательный.)
Вывод. У человека возможно вырабатывать условные рефлек¬
сы на базе речевого подкрепления.
Наблюдая выработку условных рефлексов, мы по внешним
признакам в какой-то мере можем судить о процессах, происходя¬
щих в головном мозге. Не случайно условные рефлексы называют
методом изучения физиологии высшей нервной деятельности. Сей¬
час этот метод дополнен многими другими методами, связанными,
например, с развитием электроники, химии и других наук.
4. ЭКСПЕРИМЕНТ ПО РАЗДЕЛУ
«ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ»
Курс общей биологии завершает цикл биологического образо¬
вания учащихся. В нем изучаются наиболее общие свойства,
присущие всем живым организмам, вскрываются основные законо¬
мерности живой природы, принципиальные отличия живого от не¬
живого. Наиболее полно и глубоко отражаются взаимосвязи биоло¬
гических явлений с физическими и химическими. Изучая целый
ряд общебиологических наук, учащиеся наряду с теоретическими
основами знакомятся и с методами изучения этих наук, в основе
которых лежит эксперимент. В этой связи опыты в курсе общей
биологии приобретают особую значимость, так как их воспроизве¬
дение позволяет не только познать явление или подтвердить тео*
ретический вывод, но и служит неопровержимым доказательством
объективности научных знаний о природе, свидетельствует о по¬
знаваемости природы человеком.
Одной из важнейших задач заключительного курса биологии
является экологическое образование и воспитание учащихся. Ре¬
шению этой проблемы поможет постановка и проведение опытов,
доказывающих загрязнение окружающей среды различными ток¬
сичными веществами (газами, солями тяжелых металлов, кисло¬
тами). Эти опыты рекомендуется ставить во внеурочное время,
а результаты обсуждать на уроке в виде сообщений и докладов.
Следует также отметить межпредметную функцию эксперимен¬
та в курсе общей биологии.
Межпредметные связи биологии с химией хорошо прослежи¬
ваются в опытах по темам «Основы цитологии» и «Биосфера и
научно-технический прогресс».
4.1. ОПЫТЫ ПО ТЕМЕ «ЭВОЛЮЦИОННОЕ УЧЕНИЕ»
По теме «Эволюционное учение» большинство опытов длитель¬
ные. По времени они занимают от одного до двух месяцев, а то
и больше. К длительным относятся, например, опыты по изуче¬
нию ненаследственной изменчивости, борьбы за существование,
приспособленности организмов к условиям обитания. Поэтому ре¬
комендуется опыты закладывать заранее, с учетом сроков изуче¬
ния тех или иных вопросов в курсе общей биологии. Результаты
173
опытов по теме «Эволюционное учение» могут быть использованы
учителем демонстрационно, однако это не исключает возможно¬
сти широкого применения предложенных опытов во внеурочной
работе.
При постановке опытов могут различаться как исследуемые
объекты, так и исследуемые факторы внешней среды (темпера¬
тура, освещенность, влажность, структура и состав почвы), а так¬
же комбинация нескольких факторов. Например, влияние среды
обитания на изменчивость организмов и приспособленность их к
условиям существования можно показать на различных растени¬
ях, обитающих в природе (одуванчик, стрелолист, подорожник
и др.), а также на комнатных растениях (колеус, хлорофитум,
традесканция, аспидистра и др.). В школьной практике рекомен¬
дуется также использовать аквариумные растения, так как они по¬
зволяют проводить опыты и наблюдения в течение всего учебного
года.
Для проведения опытов по модификационной изменчивости не¬
обходимо получать окорененные черенки с одного исследуемого
растения и затем содержать их в различных условиях (освещенно¬
сти, влажности, температуры и др.). Таким образом можно пока¬
зать, что изменения у исследуемых объектов обусловлены влияни¬
ем конкретных условий среды и не затрагивают генотип орга¬
низма.
Для демонстрации ненаследственной изменчивости и приспо¬
собленности к среде обитания используют как споровые аквариум¬
ные растения, например водяной мох, цератоптерис василистни-
ковидпый, так и цветковые растения (водокрас, лимнобиум, гиг¬
рофила, пузырчатка и др.). На примере водяного мха можно
показать адаптацию растения к наземным условиям жизни. При¬
способленность организмов к среде хорошо продемонстрировать
на растениях лимнобиуме и водокрасе (имеют хорошую плаву¬
честь листьев за счет наличия аэрокамер, заполненных воздухом).
Интересными объектами для изучения приспособленности расте¬
ний к питанию животными являются пузырчатка и альдровандра.
Если охота пузырчатки носит пассивный характер, то альдро¬
вандра — настоящее растение-хищник, родственница широко из¬
вестной росянки круглолистной, обитающей на болотах.
Кроме растительных объектов для демонстрации изменчивости
организмов и приспособленности их к условиям обитания можно
использовать различных животных. Сюда относятся ракообразные
(речной рак), земноводные '(травяная лягушка), рыбы (караси,
карпы, пескари). На этих животных можно показать влияние цве¬
та окружающей среды на их окраску (см. эксперимент по разделу
«Животные»).
Большинство опытов, представленных в теме «Эволюционное
учение», можно использовать и при изучении вопросов экологии,
например при выяснении влияния абиотических факторов (темпе¬
ратуры, влажности, освещенности, минерального питания) на жи¬
вые организмы и приспособленности их к среде обитания.
174
Опыты по изучению модификационной изменчивости
4.1.1. Влияние среды обитания на рост и развитие стрелолиста
Цель опыта. Проследить за изменчивостью растения при изме¬
нении условий содержания (освещенности и влажности).
Объекты и оборудование. Для постановки опыта используют аквариумные
культуры рода стрелолист, которые обычно называют сагиттарией; два аква¬
риума; настольная лампа.
Постановка опыта. В два аквариума помещают по одному при¬
мерно одинаковому растению стрелолиста, выращенному из око-
рененных черенков, срезанных с одного растения. Затем в одном
аквариуме усиливают освещение и постепенно снижают уровень
воды почти до половины, прикрыв аквариум стеклОхМ (для сохра¬
нения высокой влажности). Продолжительность опыта 1—1,5 ме¬
сяца.
При демонстрации на уроке результатов опыта учащиеся от¬
мечают особенности в строении листьев двух растений, находив¬
шихся в разных средах: в толще воды и на поверхности. Отдель¬
ным учащимся можно перед проведением урока дать задание
сделать срезы у погруженного и поверхностного листьев и рассмот¬
реть их под микроскопом. Определить, с какой стороны распола¬
гаются устьица у этих двух видов листьев.
Вопросы для обсуждения результатов опыта. Какая форма ли¬
стьев наблюдается у погруженных листьев и у поверхностных?
(У погруженных —линейная форма листьев, а у поверхностных —
овальная.) Где находятся устьица у погруженных и поверхност¬
ных листьев сагиттарии? (У погруженных листьев устьиц нет, так
как газообмен происходит через всю поверхность водных расте¬
ний, а у поверхностных устьица находятся на верхней поверхности,
которая контактирует с воздушной средой.)
Какой действующий фактор определяет местоположение усть¬
иц? (Наличие или отсутствие водной среды.) Как доказать, что
изменения, наблюдаемые в опыте, связаны с нормой реакции?
(Ответ на этот вопрос будет рассмотрен после опыта 4.1.2.)
4.1.2. Влияние различной освещенности на рост и развитие оду¬
ванчика
Объекты и оборудование. Одуванчик (Taraxacum officinaly), горшки с
землей.
Постановка опыта. Осенью выкопать крупный одуванчик, от¬
резать корень и разрезать его вдоль на две половинки. Каждую
из них посадить в горшок с землей. Один горшок держать на
свету, другой — в затененном месте. Условия полива должны быть
одинаковыми. Продолжительность опыта 1—1,5 месяца.
Демонстрация результатов опыта. Учащиеся рассматривают и
сравнивают размеры листовых пластинок, а также развитие цвето¬
носа у обоих экземпляров одуванчика.
Вопросы на осмысление методики опыта. Для чего корень
разрезают на две половинки и высаживают каждую из них в
почву? (Клетки каждой половинки корня содержат одинаковый
наследственный материал, таким образом, опыт доказывает, что
изменчивость внешних признаков не связана с изменением гено¬
типа организма.) Как изменяются размеры листовых пластинок
при содержании растения на свету, в затененном месте? (На све¬
ту листовые пластинки становятся крупными, при недостаточном
освещении — мелкими.) Чем отличается цветонос у обоих экземп¬
ляров одуванчика? (На свету цветонос длинный и более широкий,
в затененном месте — короткий.) Какая форма изменчивости на¬
блюдается в опыте?
4.1.3. Влияние различной освещенности на счраску листьев колеуса
Объекты и оборудование. Комнатные растения колеус или хлорофитум, горш¬
ки с землей, световая камера.
Постановка опыта. Для опыта берут 3 небольших колеуса, вы¬
ращенных из черенков с одного материнского растения. Первое
растение выращивают при нормальном освещении, второе поме¬
щают вдали от источника света, где освещенность недостаточна,
третье — в световую камеру и выращивают при круглосуточном
освещении. Продолжительность опыта 1,5—2 месяца. Для демон¬
страции фенотипической изменчивости можно также укорененные
черенки колеусов выращивать в различных вариантах водной
культуры (на полной питательной среде, на средах без азота, без
калия, без фосфора, без железа). В конце опыта учащиеся отме¬
чают, чем отличаются растения, выращиваемые при недостаточном
и при избыточном освещении от первого (контрольного) растения.
Проводится сравнение размеров и окраски листовых пластинок,
длины черенков и междоузлий, высоты растений.
Вопросы. Чем будут отличаться растения, выращиваемые в
различных условиях освещения? (У второго растения листовые
пластинки будут крупнее, а их окраска более темной, с красно¬
ватым оттенком, значительно увеличивается длина черешков и
междоузлий, растение будет вытягиваться. У третьего растения,
наоборот, листовые пластинки станут мельче и светлее, длина че¬
решков листьев и междоузлий уменьшится, чем вызовет частичное
нарушение листовой мозаики.) С чем связано изменение окраски
листьев? (С пигментом антоцианом, обусловливающим красную
окраску различных органов растения. В тени он вырабатывается
в листьях интенсивно, на свету его количество уменьшается.)
Результаты опыта можно использовать также при объяснении
влияния абиотических факторов на рост и развитие растений и
при знакомстве с понятиями минимума, оптимума и максимума
влияния факторов в теме «Основы экологии».
4.1.4. Влияние изменения температуры на окраску цветков у ки¬
тайской примулы
Объекты и оборудование. Китайская примула; небольшая комнатная тепли¬
ца; в случае ее отсутствия дополнительный источник освещения, горшки с
землей.
176
Постановка опыта. Одно растение китайской примулы содер¬
жат при комнатной температуре 18—20 °С и нормальной влажно¬
сти, другое — при температуре 30—35 °С. Для поддержания тем¬
пературы 30—35 °С используется небольшая комнатная теплила
или, в случае ее отсутствия, дополнительные источники освещения,
например настольная лампа.
При демонстрации результатов опыта учащиеся сравнивают
окраску цветков китайской примулы, находившихся при разной тем¬
пературе.
Вопросы. Как изменяется окраска цветков у растений китай¬
ской примулы, содержавшихся при разной температуре? (При
температуре 18—20 °С цветки имеют красный цвет, а при темпе¬
ратуре 30—35 °С — белый.) Чем обусловлена красная окраска у
цветков китайской примулы? (Ответ на этот вопрос дан в опыте
4.1.3.) Как связано содержание красящего вещества антоциана
с изменением условий существования растений? (При понижении
температуры, а также степени освещенности количество антоциа¬
на в клеточном соке увеличивается и цветки приобретают красную
окраску.)
Опыты по изучению борьбы за существование
4.1.5. Межвидовая борьба за существование на примере различ¬
ных видов плесени
Объекты и оборудование. Стеклянные банки с песком, кусочки черного
или белого хлеба, фруктов, разбавленное варенье, пробирки, ватные пробки,
газовая горелка, препаровальная игла или стеклянная палочка.
Постановка и проведение опыта. 1. Получение головчатой или
белой плесени (Mucor Mucedo). Выращивание мукора поручить
двум учащимся. Для получения грибницы мукора в банку насы¬
пают слой влажного песка. На него помещают увлажненные ку¬
сочки черного или белого хлеба. Банку ставят в теплое место с
температурой выше 20 °С, закрывают крышкой, выложенной изну¬
три фильтровальной бумагой. Песок и фильтровальную бумагу в
банке все время поддерживают во влажном состоянии.
2. Получение сизой плесени (пеницилла, или кистевика, Asper¬
gillus niger). Методика выращивания пеницилла почти та же, что
и мукора. Отличие заключается в составе питательной среды.
В банку помещают вместо хлеба кусочки фруктов или разбавлен¬
ное варенье. На выращивание мукора и пеницилла требуется при¬
мерно неделя.
3. Наблюдение межвидовой борьбы за существование. Эту
часть опыта проводят учитель или несколько учащихся за 10—
12 дней до урока на тему «Борьба за существование», с тем
чтобы результаты наблюдений можно было продемонстрировать
на уроке.
Учащиеся отбирают 6 пробирок с ватными пробками. В три
пробирки кладут по кусочку хлеба, в следующие три — кусочки
фруктов (например, яблоко). Все полученные питательные среды
12 Заказ № 1240
177
увлажняют одинаковым количеством воды и стерилизуют в парах
воды в течение 30 мин. После этого пробирки закрывают ватными
пробками, предварительно опаленными на огне. Когда среды осты¬
нут, в каждую из трех пробирок с одинаковой средой переносят
в одну — споры белой плесени, в другую — кистевой сизой плесе¬
ни, в третью — обеих вместе.
Пробирки закрывают пробками, подписывают и помещают в
теплое место с температурой около 30 °С. Учащиеся отмечают,
какая плесень и на какой среде появилась раньше. Через каждые
2—3 дня наблюдения продолжают. Через 10—12 дней после за¬
ражения сред подводят итоги.
Вопросы на осмысление методики опыта. Почему для прове¬
дения опыта берут два вида питательных сред? (Так как наи¬
более благоприятными для развития разных видов плесени явля¬
ются разные среды.) Почему каждый вариант опыта закладыва¬
ется в трех пробирках с одинаковой питательной смесью? (Две
пробирки контрольные, так как они заражаются одним видом пле¬
сени, а третья пробирка — опытная, в ней одновременно присут¬
ствуют оба вида плесени.) Для чего опытные пробирки помещают
в теплое место? (Чтобы ускорить развитие плесени.)
Выводы. 1. В каждой серии из трех пробирок с одинаковой
питательной средой раньше появляется тот вид плесени, для кото¬
рого данная среда является более благоприятной. (Белая плесень
появляется раньше в серии из трех пробирок, содержащих в ка¬
честве питательной среды кусочки хлеба.) 2. При нахождении
в пробирке обоих видов плесени вместе преобладает развитие то¬
го вида, для которого данная питательная среда является наи¬
более благоприятной, а развитие другого вида плесени угнетается.
Подводя итоги опыта, учащиеся убеждаются в том, что одной
из форм борьбы в природе является межвидовая борьба, которая
выражается, в частности, в борьбе за пищевые ресурсы между
представителями разных видов и может привести к процветанию
и высокой плодовитости одного вида и понижению плодовитости
и гибели части особей другого вида.
Опыты по изучению приспособленности организмов
к условиям существования
Цель опытов — показать адаптацию различных растений к из¬
менениям среды обитания.
4.1.6. Превращение традесканции из наземной формы в водную
Объекты и оборудование. Окоренившиеся черенки традесканции; стеклян¬
ные банки с землей и песком; опрыскиватель; микроскоп.
Постановка и проведение опыта. Окоренившиеся черенки тра¬
десканции, срезанные с одного растения, высаживают в две стек¬
лянные банки с почвой. Банку заливают водой и закрывают стек¬
лом. Два раза в день черенки в течение трех недель опрыскивают
водой. Затем черенки пересаживают в аквариум или в другую
178
банку, на дно которой предварительно насыпают землю, при¬
крыв ее сверху слоем песка. В аквариум наливают воду. Про¬
должительность опыта 1 месяц. В конце опыта с помощью микро¬
скопа учащиеся сравнивают строение старых и новых листьев на
поперечных срезах, подсчитывают количество устьиц на кожице
традесканции до погружения в воду и спустя месяц после ее жиз¬
ни в аквариуме. При обсуждении результатов опыта школьники
отмечают, что: 1) у растений традесканции, выросших в водной
среде, листовые пластинки более мелкие, с более темной окраской;
2) количество устьиц уменьшается, а размеры их увеличиваются.
Вывод. Эти изменения обусловлены возникновением у расте¬
ний приспособлений к водному образу жизни.
4.1.7. Превращение лимнобиума из водной формы в наземную
Цель — доказать, что при изменении условий обитания изме¬
няются и особенности строения растения.
Объекты и оборудование. Лимнобиум (трианея) или водокрас, два аква¬
риума с песком, лупа.
Постановка и проведение опыта. Используют растение водо¬
крас или лимнобиум. Водокрас растет в стоячих и слабопроточ¬
ных водоемах. Он может зимовать в аквариуме при дополни¬
тельном электроосвещении, но зимой сильно мельчает. Гораздо
устойчивей для аквариумной культуры его американский родствен¬
ник лимнобиум, который при дополнительном электроосвещении
растет круглый год.
В два аквариума, заполненных водой, помещают растения лим¬
нобиума. Растения, находящиеся в первом аквариуме, служат в
качестве контроля. Во втором аквариуме, заполненном слоем пе¬
ска в 1—2 см, уровень воды постепенно снижают, а когда расте¬
ния укореняются в грунте, воду понемногу убирают совсем, сохра¬
няя высокую влажность. Продолжительность опыта 2 месяца.
При демонстрации опыта наблюдают за изменениями в разви¬
тии корневой системы, особенностями строения листьев, наличием
аэрокамер у растений лимнобиума, находящихся без воды, но в
условиях высокой влажности.
Вопросы. Какие особенности в строении листьев лимнобиума
(водокраса), позволяют его использовать для иллюстрации при¬
способленности организмов к среде? (Наличие в листьях большого
числа аэрокамер, заполненных воздухом, которые обеспечивают
хорошую плавучесть листьев.) Как изменяется корневая система
при переходе к наземному образу жизни? Почему происходит
уменьшение количества аэрокамер у листьев наземной формы
лимнобиума? Как изменяются форма и размеры листовых пласти¬
нок? Что можно сказать о средствах приспособленности лимно¬
биума к жизни в воде?
Отмечаются изменения, появившиеся у наземной формы лим¬
нобиума: мощное развитие корневой системы, превращение топ¬
ких, гибких корешков в толстые, упругие; замена рыхлого, напол-
12*
179
ненного аэрокамерами листа на тонкий, плотный; наличие устьиц
с обеих сторон листа. Внимание учащихся обращается на то, что
листья «сухопутного» лимнобиума располагаются вертикально, что
способствует уменьшению испарения.
В результате сравнения опытных и контрольных растений лим¬
нобиума учащиеся приходят к выводу о взаимосвязи приспособи¬
тельных изменений с условиями обитания.
4.1.8. Превращение гигрофилы из водной формы в полуводную
Объекты и оборудование. Гигрофила; два аквариума или стеклянных
сосуда.
Гигрофила — влаголюбивое, но не водное растение. В приро¬
де обитает по берегам водоемов с колеблющимся уровнем воды.
Хорошо сохраняется в аквариумах в зимнее время при дополни¬
тельном электроосвещении.
Постановка и проведение опыта. Вначале проводят наблюдения
за ростом гигрофил в обычных аквариумных условиях. Отмечают
скорость роста стеблей, развитие корневой системы. Стебли гиг¬
рофил растут хорошо, а корневая система развита слабо (корни
необходимо прижимать камешками). Погруженные растения пита¬
ются всей поверхностью.
Затем берут два пучка стеблей гигрофилы и помещают их в
два одинаково освещенных аквариума. Когда они начнут расти,
в одном аквариуме резко снижают уровень воды до верхушки наи¬
высшего стебля. Аквариум прикрывают стеклом для получения
парникового эффекта.
Вопросы. Какие изменения в строении корней, стеблей, листь¬
ев происходят у гигрофилы при резком снижении уровня воды в
аквариуме? Как эти изменения связаны с особенностями среды
обитания? Как растение приспосабливается к возможным неожи¬
данным изменениям, происходящим в природе (падение уровня
рек в тропиках в сухой период года)?
При сравнении растений гигрофилы, обитающих в разных сре¬
дах, учащиеся отмечают, что снижение уровня воды в аквариуме
приводит к целому ряду изменений в развитии гигрофилы: начи¬
нает бурно развиваться корневая-система; стебли становятся бо¬
лее мощными, жесткими, прямостоящими; листья становятся тол¬
ще, плотнее, на их поверхности появляются устьица (у подводных
листьев их нет).
4.1.9. Приспособленность растений пузырчатки к питанию жи¬
вотными
Цель опыта — показать, какие особенности строения позволяют
пузырчатке питаться животными.
Объекты и оборудование. Два экземпляра пузырчатки, лупа, мелкие живот¬
ные (инфузории, коловратки, дафнии, циклопы), питательная смесь (в граммах
на 10 л воды): аммиачная селитра — 7, фосфат аммония—7, калиевая селит-
180
pa — 5, хлорид калия — 5, сульфат магния — 5, молибдат аммония — 0,1,
сульфат цинка — 0,01, борная кислота — 0,4, сульфат железа—0,5, две банки,
чашка Петри. ^
Соли следует растворять в той последовательности, в которой
они указаны. Для приготовления питательного раствора можно
использовать полное минеральное удобрение с микроэлементами
марки Б. Концентрация раствора должа быть от 0,05 до 0,1%.
В аквариумах пузырчатка хорошо живет в. летние месяцы.
Осенью на концах стеблей образуются зимующие почки, которые
хорошо сохраняются при содержании их в сосуде с водой на окне
при температуре на 2—3°С ниже комнатной. С наступлением вес¬
ны при дополнительной подсветке почки трогаются в рост и моло¬
дые растения переносят в аквариум, содержат при дополнитель¬
ном верхнем электроосвещении.
Один из видов пузырчатки, а именно пузырчатка горбатая,
хорошо акклиматизировался в любительских аквариумах. От пу¬
зырчатки обыкновенной она отличается более тонким и гибким
стеблем и очень узкими и короткими листочками. Хорошо сохра¬
няется в аквариуме зимой при дополнительном электроосвещении
и температуре около 20°С.
Постановка опыта. Сначала наблюдают за охотой пузырчатки.
Для этого пузырчатку помещают в неглубокий сосуд (чашку Пет¬
ри, блюдце) и осторожно заливают водой с мелкими животными
(коловратки, дафнии, циклопы, инфузории). За проникновением
животного в ловчую камеру наблюдают через лупу.
Далее берут две одинаковые банки и помещают в них по од¬
ному примерно одинаковому экземпляру пузырчатки. В одну бан¬
ку помещают мелких животных (контроль), в другую —питатель¬
ную смесь (опыт). Одному или нескольким ученикам поручают
проведение регулярных наблюдений за опытными растениями,
находящимися в банке с полной питательной смесью. При демон¬
страции опыта отмечают наличие или отсутствие пузырьков у
опытных и контрольных растений.
Вопросы. Каково значение пузырьков для растения пузырчат¬
ки? (В воде, где обитает пузырчатка, мало солей азота и растение
с помощью пузырьков использует для своего питания животные
белки.) Является ли пузырчатка настоящим растением-хищником,
и почему Ч. Дарвин назвал пузырчатку растением-стервятником
(питающимся падалью)? (Охота пузырчатки носит пассивный ха¬
рактер, так как животное само нажимает на клапан, имеющийся
на пузырьке, и оказывается внутри пузырька, выход из которого
невозможен из-за конструкции клапана. Стенки пузырька выделя¬
ют особые ферменты и бензойную кислоту, предохраняющую по¬
гибшую жертву от загнивания, вызываемого микроорганизмами.
Таким образом, в течение длительного времени образующиеся
при разложении соли поглощаются стенками пузырька.) Почему
у опытных растений происходит исчезновение пузырьков? (В пи¬
тательной смеси находятся все необходимые для питания расте¬
ния соли и в достаточном количестве.)
181
Вывод. При изменении среды обитания (при содержании пу¬
зырчатки в воде с полной питательной смесью) происходит исчез¬
новение пузырьков и замена их листьями. Это доказывает, что
пузырьки являются видоизмененными листьями.
4.2. ОПЫТЫ ПО ТЕМЕ «ОСНОВЫ ЦИТОЛОГИИ»
Тема «Основы цитологии» может быть разделена на три логи¬
ческие части: 1) химический состав клетки; 2) строение клетки;
3) обмен веществ и энергии в клетке.
Эксперимент по каждой части имеет свои особенности и за¬
дачи. В первой части он служит для доказательства качественного
состава живых организмов и объяснения свойств и функций орга¬
нических и неорганических компонентов клетки. Во второй части
учащиеся знакомятся с некоторыми методами изучения клеточных
структур и их свойств. В третьей части эксперимент служит для
воспроизведения биохимических процессов, протекающих в живых
системах, организуются наблюдения, на основании которых дела¬
ются выводы о жизнедеятельности клетки.
Опыты по изучению химического состава клетки
При изучении химических компонентов клетки.эксперимент по¬
зволяет конкретизировать знания учащихся о роли неорганиче¬
ских веществ, обусловливающих буферные свойства клетки, уста¬
новить зависимость свойств и функций органических веществ от
их строения. Опыты расширяют знания об углеводах, жирах, бел¬
ках и позволяют создать фундамент для дальнейшего изучения
процессов клеточного метаболизма. В этой части при постановке
эксперимента наиболее полно реализуются межпредметные связи
с курсом химии.
4.3.1. Обнаружение жира в животных и растительных тканях с по¬
мощью качественной реакции
Опыт проводится на уроке при изучении органических компо¬
нентов клетки.
Объекты и оборудование. Семена льна, подсолнечника, растительное масло,
кусочки жирного мяса, пробирки, штатив, стакан, предметное или часовое
стекло, скальпель (лезвие), 30 мл спирта, судан III.
Подготовка и проведение опыта. Небольшое количество (на
кончике шпателя) красителя судака III растворяют в 30 мл спир¬
та в стакане. Приготовленные заранее срезы семян подсолнечника,
льна и жирного мяса положить на часовое или предметное стек¬
ло. Предметные стекла с объектами выставляют на ученические
столы, так как обработку срезов тканей красителем учащиеся
проводят самостоятельно.
При демонстрации опыта учитель в пробирку с растительным
маслом добавляет несколько капель спиртового раствора суда-
182
на III. Масло окрашивается в различные оттенки красного цвета.
Учащимся объясняют, что судан III является качественным реак¬
тивом на жиры и позволяет идентифицировать его наличие в тка¬
нях животных и растительных организмов. Далее учащимся пред¬
лагается доказать наличие жира в выданных объектах. Для этого
на часовое стекло с выданным объектом нужно капнуть 2—3 кап¬
ли раствора Судана III. Срезы семян можно слегка раздавить,
препаровальной иглой нарушить целостность тканей. При сопри¬
косновении семян с реактивом развивается красное окрашивание.
Вопрос. Наличие какого вещества идентифицирует данный ре¬
актив?
По аналогии с демонстрационным опытом учащиеся самостоя¬
тельно делают вывод о наличии жира в клетках выданных
объектов.
4.3.2. Обнаружение крахмала и гликогена в тканях организмов
Опыт проводится при изучении органических компонентов клет¬
ки с целыо сравнить качественные реакции с иодом на крахмал
и гликоген и на основании результатов опыта объяснить отличие
двух полисахаридов по строению. Показать зависимость свойств
и функций органических веществ от строения.
Объекты и оборудование. Пивные дрожжи, сахар, крахмал, картофель,
10%-ныи раствор трихлоруксусной кислоты, зеленое яблоко, семена пшеницы,
бобы, лед, кварцевый песок, раствор 12 в KI, кристаллизатор, стаканы, воронка
Бюхнера (или обычная воронка), фильтр, марля, колба на 100 мл, пробирки,
штатив, спиртовка.
Подготовка и проведение опыта. Предварительно выделяют
гликоген из дрожжей. Для этого 10 г пивных дрожжей отмывают
от сусла, отфильтровывают и размешивают в 200 мл 20%-ного
раствора сахара. Смесь оставляют на 3 ч при 25 °С. Начинается
интенсивное брожение, в результате чего в клетках дрожжей на¬
капливается гликоген. Смесь фильтруют на воронке Бюхнера или
через марлевый фильтр, остаток растирают с 25 мл 10%~ного рас¬
твора трихлоруксусной кислоты при 0°С (охлаждение в морозиль¬
ной камере, а затем в кристаллизаторе со льдом) с добавлением
кварцевого песка (5 г). Смесь вновь фильтруют, фильтрат слива¬
ют в колбу. При высокой концентрации гликогена раствор опалес-
цирует. Трихлоруксусная кислота способствует осаждению белков.
Готовят крахмальный клейстер (негустой), срезы картофеля, зе¬
леного яблока, бобов, семян пшеницы.
При демонстрации опыта в две пробирки наливают по 10 мл
раствора гликогена и крахмала. Добавляют 2—3 капли раствора
12 в KI. В пробирке с гликогеном появляется красно-бурое окра¬
шивание, а с крахмалом — сине-фиолетовое.
Крахмал и гликоген относятся к полисахаридам и являются за¬
пасными питательными веществами в организмах.
Вопрос на осмысление опыта. Чем объясняется различная окра¬
ска с 12? (Это связано с разницей в строении крахмала и гли-
183
когена. Оба вещества состоят из остатков а-глюкозы, но гликоген
имеет более разветвленную структуру.)
После этого иодом обрабатывают срезы картофеля, яблока, се-
мян пшеницы, бобов.
Вопросы. Какое вещество накапливается в тканях растений?
Какие функции выполняет крахмал в растительных организмах?
Далее пробирку с раствором крахмала нагревают в пламени
спиртовки. Сине-фиолетовая окраска исчезает. При охлаждении
окраска восстанавливается. С чем связано исчезновение окраски
при нагревании? (Изменение окраски связано с изменением струк¬
туры цепей крахмала при нагревании. Разрушаются комплексы
разветвленных структур амилопектина с иодом.)
На основании опытов учащиеся делают вывод о различных
структурах полисахаридов животного и растительного происхож¬
дения, об их биологических функциях.
4.3.3. Качественные реакции на белки
При изучении белков можно рекомендовать провести две цвет¬
ные реакции — биуретову и ксантопротеиновую.
Биуретовую реакцию дают все белки, так как в результате
образуется комплекс меди с пептидной связью в молекуле белка.
С помощью этой реакции идентифицируются белки. Методика про¬
ведения опыта описана в разделе 3 «Человек и его здоровье», в
теме «Пищеварение». В курсе общей биологии при изучении строе¬
ния и свойств белков биуретовую реакцию можно провести с мяс¬
ной вытяжкой, яичным белком и желатиной в сравнении. Во всех
случаях результат будет одинаков, что говорит о сходстве в
строении белковых молекул.
Ксантопротеиновая реакция — это еще одна из цветных реак¬
ций на белки, но, в отличие от биуретовой реакции, ее дают не
все белки, а лишь те, которые содержат ароматические амино¬
кислоты, часть которых являются незаменимыми для человека.
Целью этого опыта является показать различие в аминокислотном
составе белков и определить степень их полноценности для пита¬
ния. Опыт проводится на тех же белках, что и биуретовая реакция.
Объекты и оборудование. Пробирки, фильтровальная бумага, яичный бе¬
лок, мясная вытяжка, желатина, концентрированная азотная кислота, раствор
едкого натра или аммиака (нашатырный спирт).
Постановка и проведение опыта. К раствору яичного белка
прилить концентрированной азотной кислоты. Жидкость в про¬
бирке нагреть — осадок окрашивается в желтый цвет и раство¬
ряется. После охлаждения добавить осторожно раствор аммиака
или едкого натра — окраска становится оранжевой.
Реакция обусловлена образованием нитросоединений из арома¬
тических аминокислот. Такую же пробу проводят с белком соеди¬
нительной ткани — желатиной. Пищевую желатину промывают
холодной водой для удаления примесей других белков. Желатина
разбухает, ее обжимают между листами фильтровальной бумаги.
184
Небольшое количество растворяют в пробирке с водой при нагре¬
вании и проделывают ксантопротеиновую реакцию, как описано
выше. Реакция отрицательна, так как желатина не содержит аро¬
матических или циклических аминокислот. Появление иногда сла¬
бой окраски может быть обусловлено наличием примесей других
белков. На основании опыта можно сделать вывод о различной
полноценности белков по аминокислотному составу.
4.3.4, Денатурация белков
Цель опыта состоит в исследовании причин, вызывающих де¬
натурацию белков. В процессе объяснения учитель сообщает, что
денатурация — это потеря белком его нативных свойств. Меха¬
низм денатурации в каждОхМ отдельном случае различен. Чаще
всего он связан с потерей белками гидратной оболочки, поддер¬
живающей стабильность вторичной и третичной структуры. Такая
денатурация обратима, и при снятии фактора, ее вызывающего,
белки восстанавливают свою структуру. Однако при действии
концентрированных кислот, щелочей, солей тяжелых металлов или
высоких температур денатурация необратима. В этом случае изме¬
нению подвергается первичная структура белка, поэтому восста¬
новление структур белка невозможно.
Объекты и оборудование. Растворы яичного белка, сульфата меди, суль¬
фата аммония, концентрированная азотная кислота, пробирки, штатив, хими¬
ческие стаканы.
Проведение опыта. В три стакана наливают по 20 мл раство¬
ра яичного белка. В первый стакан добавляют насыщенный рас¬
твор сульфата аммония (или порошок). Жидкость слегка переме¬
шивают. Появляется муть от выпавшего в осадок белка. При
добавлении воды осадок вновь растворяется. Процесс осаждения
белков обратим.
Во второй стакан добавляют несколько капель раствора суль¬
фата меди. Выпадает голубой хлопьевидный осадок белка, не рас¬
творяющийся в избытке воды. В данном случае происходит необ¬
ратимая денатурация белка.
В третий стакан добавляют 10 мл концентрированной азотной
кислоты. Образуется белый аморфный осадок белка. Концентри¬
рованные кислоты вызывают также необратимую денатурацию.
В пробирку наливают 10—15 мл белка и нагревают в пламени
горелки. Осадок белка появляется еще до того, как жидкость за¬
кипит. Белки свертываются — процесс денатурации необратим.
В процессе демонстрации каждого из опытов можно попро¬
сить учащихся прокомментировать наблюдаехмое явление.
Вопросы. В каком случае происходит необратимая денатура¬
ция? Почему соли тяжелых металлов вызывают отравления орга¬
низма? С какими процессами, происходящими с белками, это
можно связать? Почему при попадании кислоты на кожу проис¬
ходит ожог?
185
Опыты по изучению строения и функций клетки
При изучении вопросов строения клетки важно показать, что
клетка — это живая система. Демонстрация свойств структурных
компонентов клетки ограничена возможностью увеличительных
приборов в школе* Поэтому в основном эксперимент демонстри¬
рует свойства мембраны и цитоплазмы клетки.
4.3.5. Движение цитоплазмы в клетках листа элодеи
Цель опыта — познакомить с явлением движения цитоплазмы
как подтверждением жизнедеятельности клетки, в результате чего
осуществляется взаимосвязь между органеллами.
Объекты и оборудование. Веточка элодеи, стакан, предметные и покровные
стекла, микроскоп, пинцет.
Постановка и проведение опыта. Для ускорения движения ци¬
топлазмы веточку элодеи необходимо выдержать в течение 15—
20 мин в теплой воде под настольной лампой (на расстоянии
20—30 см). Опыт проводится лабораторно. Учащимся предлагает¬
ся отделить один лист элодеи и поместить на предметное стекло
в каплю воды. Накрыть сверху покровным стеклом. Рассмотреть
препарат под большим увеличением. Плавно передвигая препа¬
рат, найти клетки, в которых лучше заметно движение цитоплаз¬
мы. Цитоплазма движется, увлекая за собой хлоропласты. Их пе¬
ремещение и заметно в клетках листа под микроскопом. Следует
обратить внимание учащихся, что обычно цитоплазма движется
медленно и незаметно для глаза.
Вопрос. Зачем необходимы теплая вода и свет? Как влияет
температура на процессы, происходящие в клетке?
Вывод о значении движения цитоплазмы учащиеся делают са¬
мостоятельно.
4.3.6. Свойство полупроницаемой пленки в искусственной клеточ¬
ке Траубе
Изучение свойства полупроницаемости клеточной мембраны
целесообразно начать с получения искусственной клеточки Трау¬
бе, а затем наблюдать явление плазмолиза и деплазмолиза в клет¬
ках кожицы лука.
Цель опыта — познакомить на примере искусственной модели
клеточки Траубе со свойствами полупроницаемой пленки. На мо¬
дели учащиеся лучше понимают и объясняют причину поступле¬
ния воды в клетку.
Полупроницаемость — это свойство избирательного пропуска¬
ния тех или иных веществ через мембрану. Она характерна для
живых клеток, мембранных структур цитоплазмы. Искусственная
модель позволяет проследить возможности пленки. Клеточка Трау¬
бе состоит из гексацианоферрата (II) меди, которая является
186
грубой моделью цитоплазмы. Ее можно получить при взаимодей¬
ствии желтой кровяной соли с сульфатом меди:
K4[Fe(CN)6] + 2CuS04 = 2K2SO4 4-Cu2[Fe(CN)6]
Образующаяся полупроницаемая перепонка гексацианоферра-
та (II) меди проницаема для воды, но непроницаема для солей.
Оборудование и реактивы. 0,5 М раствор сульфата меди, кристаллический
гексадианоферрат (II) калия (желтая кровяная соль) K4[Fe(CN)6], стакан,
штатив, нитка.
Проведение опыта. В стакан наливают на 3Д объема 0,5 М
раствор сульфата меди. На дно стакана опускают укрепленный
на нитке кристаллик желтой кровяной соли. На поверхности кри¬
сталла образуется пленка из гексацианоферрата (II) меди. Возни¬
кает искусственная клеточка Траубе.
В процессе демонстрации опыта учащимся предлагают про¬
следить за особенностями роста клеточки. Учитель поясняет, что
на границе жидкости и кристалла за счет реакции образуется
осадочная перепонка из гексацианоферрата (II) меди.
В результате того, что концентрация желтой кровяной соли
внутри пленки выше, чем снаружи, внутрь клеточки Траубе будет
поступать вода. Размеры клеточки будут все время увеличиваться,
давая выросты. Увеличение в объеме идет неравномерно, толчка¬
ми, так как полупроницаемая оболочка разрывается за счет дав¬
ления, на месте разрыва вновь идет реакция желтой кровяной со¬
ли с сульфатом меди и снова образуется пленка.
Если учащиеся затрудняются в объяснении наблюдаемых яв¬
лений, им следует задать вспомогательные вопросы и подвести к
выводу о полупроницаемых свойствах пленки.
Вопросы. За счет чего увеличивается объем искусственной
клетки? Что значит полупроницаемость? За счет каких сил в клет¬
ку поступает вода? (За счет осмотического давления.) До каких
пор вода будет поступать в клетку? (Вода будет поступать до
тех пор, пока не уравновесится концентрация раствора снаружи и
внутри клетки.) Здесь учителю необходимо пояснить: так как
пленка искусственной клетки непрочная, она не выдерживает дав¬
ления внутри клетки.
4.3. ОПЫТЫ ПО ТЕМЕ «БИОСФЕРА И НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ
ПРОГРЕСС»
При изучении темы «Биосфера и научно-технический прогресс»
(НТП) имеются широкие возможности для проведения опытов как
самим учителем, так и учащимися во внеурочное время.
Наиболее простыми являются опыты по изучению влияния абио¬
тических факторов (температуры, влажности, освещенности, ми¬
нерального питания) на рост и развитие растений (см. Экспери¬
мент по разделу «Растения»). В качестве объектов для исследо¬
187
вания используются семена злаков (пшеницы, ячменя, овса и др.),
семена овощных культур (горох, фасоль и др.), а также комнат¬
ные и аквариумные растения. Результаты этих опытов помогают
усвоению материала об абиотических факторах, понятиях оптиму¬
ма, пределов выносливости организмов и ограничивающего фак¬
тора. Например, на водных культурах традесканции можно про¬
вести опыты по выяснению влияния питательных веществ на рост
и развитие растений. Для этого используют различные питатель¬
ные смеси (полная питательная смесь, смесь без калия, смесь без
натрия, смесь без фосфора). Интересны опыты по изучению фото¬
периодизма у растений, так как это явление имеет большое значе¬
ние в практике сельского хозяйства.
В настоящее время все большую актуальность приобретают
экологические проблемы, связанные с загрязнением окружающей
среды и ее охраной. Деятельность человека в эпоху НТР приводит
к активному загрязнению различными токсичными веществами ат¬
мосферы, гидросферы, а также почвы. Особое внимание следует
уделить опытам по изучению влияния различных токсичных ве¬
ществ (газов, солей тяжелых металлов и др.) на растения. Среди
газов основными загрязнителями биосферы являются сероводород
(H2S), сернистый газ (S02), а также оксиды азота. Под влия¬
нием этих отравляющих веществ изменяется структура цитоплаз¬
матических мембран хлоропластов и происходит падение интен¬
сивности фотосинтеза. Растительные объекты для проведения опы¬
тов могут быть собраны на экскурсии, при этом берутся пробы
из разных мест: в присутствии загрязнителя и в его отсутствие.
Результаты опытов используются при объяснении вопросов за¬
грязнения окружающей среды, ее охраны и сохранения разнооб¬
разия видов, '
Опыты по обнаружению веществ в растениях
4.4.1. Обнаружение нитратов дифениламиновым методом
Азот имеет большое значение в жизни растений. Он входит
в состав белковых веществ, липоидов, нуклеиновых кислот, хло¬
рофилла и других важнейших органических соединений. Азот по¬
ступает в растения из почвы в основном в виде нитратов и солей
аммония. Соли азотной кислоты (нитраты) поступают в корни рас¬
тений, восстанавливаются в живых клетках корня до аммиака и,
связываясь с кетокислотами, образуют, аминокислоты, которые за¬
тем могут использоваться на построение белков. Если по каким-ли-
бо причинам цепь этих превращений нарушается (например, в
результате избытка азотных удобрений в почве), то нитраты не
успевают полностью превратиться в аминокислоты. Часть их мо¬
жет пройти через паренхиму корня и с восходящим током под¬
няться и отложиться в различных органах растения. Нитраты в
больших количествах вредны, В желудочно-кишечном тракте они
превращаются в соли азотистой кислоты — нитриты, которые отрав¬
ляют организм.
188
Обнаружение нитратов можно провести в различных расте¬
ниях. Метод основан на свойстве дифениламина при взаимодей¬
ствии с нитратами давать синюю окраску, характерную для об¬
разующего при этом анилинового красителя. По интенсивности по¬
синения можно приблизительно судить о количестве нитратов в
исследуемом объекте.
Цель опыта — сравнить содержание нитратов в различных ча¬
стях растения.
Объекты и оборудование. Растительные объекты 1 (капуста, морковь и др.),
раствор дифениламина в серной кислоте (0,1 г дифениламина растворяют в
10 мл крепкой серной кислоты и хранят в темной склянке); пипетки, ступка
с пестиком, предметное стекло, стеклянные палочки.
Постановка и проведение опыта. Берут наружный и внутрен¬
ний листы капусты. Кусочки листа растирают пестиком в ступке.
Каплю полученного капустного сока помещают на предметное
стекло и добавляют в нее несколько капель дифениламина. О со¬
держании нитратов судят по изменению окраски. При небольшом
количестве нитратов капля растительного сока приобретает свет¬
ло-голубую окраску, при большом количестве нитратов появля¬
ется темно-синяя окраска. В результате опыта учащиеся приходят
к выводу о том, что в наружных листьях капусты содержание ни¬
тратов гораздо больше, чем во внутренних.
4.4.2. Обнаружение нитратов посредством риванольной реакции
Объекты и оборудование. Риванол (этакридина лактат), дистиллированная
вода, соляная кислота, физиологический раствор (0,9%-ный раствор поварен¬
ной соли в дистиллированной воде), цинковый порошок, растительные про¬
дукты, в которых будет определяться содержание нитратов. Риванол и соляная
кислота приобретаются в аптеке.
Для определения содержания нитратов в продуктах их вос¬
станавливают цинком до нитрит-ионов, которые диазотируют ри¬
ванол с образованием окрашенного соединения.
Постановка и проведение опыта. 1. Определение количества
разбавлений исследуемого образца. Предполагают, что в продук¬
те содержится предельно допустимая концентрация нитрата, и
разбавляют пробу так, чтобы концентрация нитрата в ней сравня¬
лась с пределом обнаружения этого метода. Если концентрация
превышена, то раствор окрасится в бледно-розовый цвет. Коли¬
чество разбавлений можно вычислить по формуле:
Мк
где х — количество разбавлений, ГОСТ — норма нитратов для ис¬
следуемого объекта, м — предел обнаружения этим методом,
К — табличный коэффициент содержания влаги в продукте. Пре¬
дел обнаружения нитратов для риванольного метода — 20 мг/л.
1 Если в качестве растительного объекта используется морковь, то берут
кончик моркови, наружную часть и сердцевину. Если используется укроп, то
берут корни и листья (можно взять и стебли).
189
Коэффициент содержания влаги равен: для огурцов, редиса, то¬
матов, салата, баклажанов, капусты, перца, кабачков, щавеля,
дынь, арбузов, свеклы — 0,9, для картофеля, моркови, зеленого
горошка и фруктов — 0,8, для мяса — 0,5.
2. Определение нитратов. 2 мл разведенного сока исследуемо¬
го продукта смешивают с 1 мл солянокислого раствора риванола.
Для приготовления раствора риванола одну таблетку растворяют
при нагревании в 200 мл аптечной соляной кислоты. В исследуе¬
мую пробу добавляют на кончике ножа цинковый порошок. Если
в растворе содержится больше 20 мг/л нитратов, то желтая окра¬
ска раствора обесцвечивается и сменяется розовой. Это означает,
что нормы нитратов в этом продукте завышены. Допустимые нор¬
мы нитратов (ГОСТ в мг/кг по нитрат-иону) следующие: в кар¬
тофеле— 80, капусте белокочанной — 300, моркови — 300, тома¬
тах— 60, луке репчатом — 60, в огурцах—150, арбузах — 45, ды¬
нях— 45, свекле— 140. Для ранних овощей и овощей, выращенных
в защищенном грунте, эти нормативные цифры увеличиваются
вдвое (утверждено Минздравом СССР в 1984 г.). Например, если
норма для капусты — 300 мг/кг, то один миллилитр капустного
сока надо разбавить в 300/0,9-20 f 1 = 16,6 раз. Температура ис¬
пользуемых для анализа растворов не должна превышать 18°С.
Для определения содержания нитратов можно использовать раз¬
личные растительные продукты, а также провести сравнительное
изучение содержания нитратов в различных частях одного и того
же растения. Известно, что содержание нитратов уменьшается
на 50% и более при отваривании овощей и нарезании их перед
варкой. В этом также можно убедиться, используя данный метод
обнаружения нитратов.
4.4.3. Обнаружение свинца в листьях растений
Вместе с выхлопными газами автомобилей в окружающую сре¬
ду попадает огромное количество тяжелых металлов. Среди них
одно из первых мест занимает свинец (РЬ2+). Пыль, содержащая
свинец, оседает на растениях и других предметах, а затем смыва¬
ется осадками в почву. В придорожных растениях количество свин¬
ца довольно высоко.
Цель опыта — доказать, что в придорожных растениях увели¬
чивается содержание свинца.
Объекты и оборудование. Листья любого растения, растущего около авто¬
страды и в глубине леса, хромат калия (К2СЮ4) или раствор сероводорода
(H2S), тигли, муфельная печь, эксикатор, дистиллированная вода, 'пробирки.
Постановка и проведение опыта. Одновременно берут четыре
пробы листьев растения одного вида, растущего: 1) около авто¬
страды; 2) в 10 м от автострады; 3) в 50 м от автострады;
4) в глубине леса.
Растительный материал (одинаковой массы) помещают в тиг¬
ли и обугливают до золы. К водному раствору солей золы можно
добавить избыток хромата калия или избыток раствора сероводо-
190
рода. Рассчитывают процентное отношение содержания образую¬
щихся осадков к массе золы. На основании полученных результа¬
тов делают вывод о содержании свинца в листьях растений, на¬
ходившихся в разных условиях загрязнения.
Кроме свинца в растениях, произрастающих около дорог, мож¬
но провести обнаружение кадмия (Cd2+). Методика определения
кадмия аналогична определению РЬ2+. Для обнаружения кадмия
в водный раствор добавляют избыток концентрированного NaOH,
при этом выпадает белый студенистый осадок. Путем сравнения
опытных и контрольных проб определяют количество кадмия в
растении.
J1 итерату ра
1. Бородин П. М. Модельные эксперименты по генетике и эво¬
люции популяций. Журнал «Биология в школе», № 1, 1987
2. Артамонов В. И. Растения и чистота природной среды. М.,
Наука, 1986
3. Ватти К. В., Тихомирова М. М. Руководство к практическим
занятиям по генетике. М., Просвещение, 1979
4. Васильева Е. М., Горбунова Т. В. и др. Эксперимент по фи¬
зиологии растений в средней школе. М., Просвещение, 1978
5. Викторов Д. П. Малый практикум по физиологии растений.
М., Высшая школа, 1984
6. Азбукина Р. Е. Практикум по общей экологии. Владимир,
1982
7. Горышкина Г. К. Экология растений, М., 1978
8. Никишов А. И., Мокеева 3. А. и др. Внеклассная работа по
биологии. М., Просвещение, 1980
9. Петросова Р. А. Проведение химических опытов при изучении
органических веществ клетки. Журнал «Биология в школе»,
№ 4, 1978
10. Петросова Р. А. Указания по использованию химического экс¬
перимента при изучении природных биологических соединений.
Методические указания преподавателям химических дисцип¬
лин педвузов для совершенствования подготовки студентов к
практической деятельности. М., МГПИ им. В. И. Ленина, 1981
11. Смолин А. Н., Рождественская В. А. Практические работы по
оргайической и биологической химии. М., Просвещение, 1965
12. Работнов Т. А. Фитоценология, М., 1978
13. Тетюрев В.к А. Методика эксперимента по физиологии расте¬
ний. М., Просвещение, 1980
14. Цветков Л. А. Эксперимент по органической химии. М., Про¬
свещение, 1973
15. Филиппович Ю. Б., Егорова Т. А.*и др. Практикум по общей
биохимии. М., Просвещение, 1975.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие 3
1. Эксперимент по разделу «Растения» ..........'4
1.1. Особенности эксперимента по изучению жизни растений . —
1.2 Подготовительные работы по учебным опытам с растениями , . 9
1.3. Опыты по теме «Клеточное строение растительного организма» , ,17
1.4. Опыты по теме «Корень» , . . . ,25
1 5. Опыты по теме «Побег» , ^8
1.6. Опыты по теме «Вегетативное размножение цветковых растений» . . 74
1.7. Опыты по теме «Семя» 77
2. Эксперимент по разделу «Животные» . 86
Опыты с простейшими —
2 1. Опыты с беспозвоночными животными —
2.2. Опыты по теме «Кишечнополостные» . 90
2.3. Опыты по темам «Плоские черви» и «Круглые черви» .... 92
2.4 Опыты по теме «Моллюски» . 96
2 5 Опыты по теме «Членистоногие» аг>
Опыты с позвоночными животными 10!
2.6. Опыты по теме «Класс Рыбы» 102
2.7 Опыты по теме «Класс Земноводные» ... .109
2 8 Опыты по теме «Класс Пресмыкающиеся» . . ..113
2.9 Опыты по теме «Класс Птицы» .115
2 10. Опыты по теме «Класс Млекопитающие» . . . . . . . .120
3. Эксперимент по разделу «Человек и его здоровье» , . . . .124
3.1 Особенности учебного эксперимента по курсу биологии 9 класса . —
3.2. Опыты по темам «Введение», «Общий обзор организма человека»,
«Клетка и ткани» 126
3.3. Опыты по теме «Опорно-двигательная система» 130
3.4 Опыты по теме «Кровь и кровообращение» . , . . . . .139
3.5. Опыты по теме «Дыхание» ,144
3 6. Опыты по теме «Пищеварение» 150
3.7. Опыты по теме «Обмен веществ» 154.
3.8. Опыты по теме «Кожа» Г57•
3 9. Опыты по темам «Нервная система», «Органы чувств», «Высшая
нервная деятельность» . 159.
4. Эксперимент по разделу «Общая биология» . . . , , . ,173
4.1. Опыты по теме «Эволюционное учение» —
4.2. Опыты по теме «Основы цитологии» . . . , . . . . .182
Опыты по изучению химического состава клетки . . ... . . —
Опыты по изучению строения и функций клетки 186
4.3 Опыты по теме «Биосфера и научно-технический прогресс» . .. . 187
Опыты по обнаружению веществ в растениях . , , , , ... 188
Скорое Iь
перед ими., и.
гидры
Способы
передвижения
большого
прудовика
минераль
Полупрони
клетки
Роль дождевых червей
в перемешивании
почвы
Ннниние различной оснащенности
ни рост одувпнчика
Выработка успонного
рефлекса у пгиц
на время кормления
емкости легких
Выработка у
(лышей
рефлекса
на звуковой
сигнал