Белок - основа жизни

Ни одно вещество из всех веществ биологического происхождения не имеет столь большого значения и не обладает столь многообразными функциями в жизни организма, как белки.

Во-первых, белки обладают рядом особенностей, которые несвойственны никаким другим органическим соединениям. Эти особенности обеспечивают функционирование белковых тел как носителей жизни. К их числу относятся:

1. Бесконечное разнообразие структуры и вместе с тем высокая видовая специфичность её;

2. Способность к внутримолекулярным взаимодействиям;

3. Способность отвечать на внешнее воздействие закономерным изменением конфигурации молекулы;

4. Наличие биокаталитических свойств и ряд других качеств.

Во-вторых, наша пища – это белки, жиры, углеводы, витамины, соли, вода. Все эти компоненты жизненно важны, необходимы, у каждого свои функции в организме. Но только белки используются для построения тела организма, для создания своих собственных белковых веществ. Однако, если организму не хватаем энергии, он сжигает аминокислоты белков.

Белки являются основной составной частью протоплазмы клетки; существование живой клетки, не содержащей белковых веществ, невозможно.

Сложная совокупность явлений, которая характерно для живого организма, имеет в своей основе процессы синтеза и разложения белковых веществ. Упрощенно можно представить построение белка организмом таким образом, что из кишечника аминокислоты всасываются в кровь, которая разносит их по всем клеткам организма. В клетках аминокислоты снова синтезируются в белки, но ухе другие, необходимые именно этим клеткам. Из этой упрощенной схемы видно, насколько необходимо поступление в организм человека полноценной белковой пищи.

Актуальность нашей работы заключается в том, что в современном обществе отмечается общее ухудшение условий жизни и, в частности, питания, что приводит к голоданию большого числа людей. Особенно не дополучают необходимое количество пищи за счёт её белковых компонентов (мяса, яиц, молочных продуктов).

Разработанный нами спецкурс „Белок – основа жизни“ помогает учащимся понять важность белковых тел для процессов жизнедеятельности и необходимость полноценного питания для нормального функционирования организма.

Поэтому проблема изучения белков, особенно в вопросе замены традиционной белковой пищи другими природными продуктами с высоким содержанием белка является в настоящее время актуальной.

Целью нашего исследования из всего сказанного выше является разработка спецкурса для средне школы „Белок – основа жизни“ для углубленного изучения этой темы старшеклассниками.

Для достижения поставленной цели нами были сформулированы следующие задачи:

• изучить и составить обзор литературы по обозначенной проблеме.

• На основании изученной научной, научно- и учебно-методической литературы разработать рабочую программу и провести тематическое планирование спецкурса.

3.2. Формы, методы и средства обучения, используемые при изучении спецкурса.

Ознакомившись с методической литературой по организации факультативных курсов (17, 18, 39), пособиям по методике преподавания химии в средней школе (10, 11, 16, 28, 39, 53), мы пришли выводу о том, что спецкурс занимает промежуточное положение между уроками и внеурочной работой. От уроков он отличается тем, что учащиеся занимаются на спецкурсе по желанию в зависимости от своих индивидуальных запросов, интересов, но по определенной программе и расписанию.

В методической литературе по химии нет единство в определении этой формы, что по-видимому, связано с большим разнообразием различных вариантов организации спецкурса. Основная педагогическая цель спецкурса – развитие учащихся, их интересов и склонности к какой-либо науке.

Занятия на спецкурсе меньше ограничены программой, временем, чем факультативные занятия. Это позволяет значительно полнее удовлетворять индивидуальные запросы учащихся, особенно в отношении эксперимента.

На спецкурс принимаются как учащиеся с уже определившимся стойким интересом к химии, так и учащиеся, ещё не проявившие особых наклонностей к занятиям химией.

Спецкурс по химии является продолжением учебно-воспитательного процесса, начатого на уроке. Он способствует закреплению расширению и углублению знаний учащихся по данной дисциплине. Занятия на спецкурсах развивают умение самостоятельно работать с литературой и экспериментировать, воспитывают дисциплинированность, настойчивость в работе, наблюдательность, точность, аккуратность, развивают чувство взаимопомощи и коллективизма.

В.А. Сухомлинский писал: „Логика учебного процесса таит в себе опасность замкнутости и обособленности, потому что в школе на каждом шагу подчёркивается (иначе не возможно): достигай успеха собственными усилиями, не надейся на кого-то и результаты умственного труда оцениваются индивидуально. Чтобы школьная жизнь была проникнута духам коллективизма, она не должна исчерпываться уроками“.¹

При выборе форм организации учебного процесса и методов работы на спецкурсе необходимо учитывать содержание спецкурса, интерес учащихся к предмету, а также уровень развития и подготовленности школьников.

Одно из главнейших требований к формам и методам обучения состоит в том, что они должны стимулировать активную работу мысли учащихся, развивать самостоятельность мышления а также способность творческой разносторонней деятельности.

Тщательный анализ литературы (10, 16, 17, 18, 19, 20, 26, 28, 30, 39, 49), позволил нам выбрать те необходимые методы, формы, средства, с помощью которых можно достигнуть выполнение поставленных задач.

Из словесных методов наиболее часть применяется нами лекция.

Лекция должна быть построена таким образам, чтобы вызвать у учащихся интерес к её содержанию, привести к поискам ответов на поставленные вопросы.

От лекций в ВУЗе школьная лекция отличается тем, что она часто превращается беседу после изложения отдельных вопросов с целью выявления понимания, материала и привлечения знаний; имеющихся у учащихся при раскрытии новых вопросов (23, 26, 30, 41). При проведении лекций мы часто используем демонстрационный эксперимент, иллюстрирующий физические, химические свойства аминокислот и белков, а также качественные реакции на белки (Пример урока-лекции см. в приложении № ).

Семинар относится к новым в школьной практике методам. Как правило, он проводится после изучения большой темы, раздела в форме обсуждения той или иной проблемы. В ходе семинара возможно выяснение трудных для понимания и усвоения вопросов (17, 23, 26, 30). (Пример урока-семинара см. в приложении № ). Семинарские занятия побуждают учащихся к самостоятельному изучению литературы и способствуют общению и закреплению знаний.

Из наглядно-действенных методов нами рекомендуются лабораторно-практические работы. Они проводятся непосредственно после изучения некоторых тем и касаются выделения белков из тканей и биологических жидкостей, гидролиза белка, качественных реакций на белки и др.

(Описание опытов см. в приложении № …, пример урока практической работы см. в приложении №…).

3.3. Методика апробации материалов спецкурса и определение результативности выполненной работы.

Организация апробации потребовала целенаправленного планирования. При постановке эксперимента мы руководствовались не только содержанием и структурой спецкурса „Белок – основа жизни“, но и разработали некоторые дидактические материалы к нему, а также определенные формы организации занятий. Разумеется мы основывались на тех знаниях, умениях и навыках учащихся, которые сформировались у них в течение всего времени обучения химии и биологии. При этом были поставлены цели формирования у учащихся новых умений и навыков:

1. Выделение в излагаемом материале главного.

2. Краткая запись основных положений.

3. Наблюдение за демонстрационным химическим экспериментом, объяснение его результатов, формулирование выводов.

4. Выполнение заданий предлагаемых по ходу изложения материала.

5. Практическое применение изучаемых вопросов в жизни.

6. Формирование исследовательских навыков и прочного интереса к химии.

7. Умение самостоятельно работать с учебными пособиями, научной литературой.

Были отобраны темы для апробации спецкурса, при этом учитывалось следующее:

• материал, отобранный нами, углубляет знания, получаемые учащимся в ходе изучения химии; и вместе с тем он является принципиально новым, т.к. связан с практической направленностью данной учебной дисциплины;

• материал, для апробации представляет целый курс, раскрывающий вопросы строения, свойств, открытия, функций белков, подтверждаемый результатами выполняемых лабораторно – практических работ к демонстрации химических экспериментов.

Для реализации поставленных задач нами апробированы и предложены на основании этого некоторые формы, методы и средства.

Следует при этом отметить, что мы не изобрели ничего нового, а использовали для проведения эксперимента материалы, описанные в педагогической и методической литературе. В большинстве случаев авторы делятся опытом работы, на есть и результаты по проведённым педагогическим исследованиям, подобным нашему.

Однако, как уже отмечалось, работ по исследуемой нами проблеме не имеется, поэтому нам пришлось для апробации впервые самостоятельно разрабатывать материалы, подобные описанным в литературе (но по другим темам).

Апробировано несколько тем спецкурса для учащихся X и XI классов с использованием разнообразных приёмов и методов преподавания.

Кроме этого нами проведено анкетирование, выявляющее отношение школьников по всем видам деятельности, предлагаемых при апробации спецкурса.

Вопросы анкеты 1, выявляющей отношение учащихся к спецкурсу „Белок – основа жизни“.

1. Нравится ли вам посещать спецкурс?

2. Способствовал ли спецкурс „Белок – основа жизни“ узнать новые, до этого неизвестные нам факты?

3. Читаете ли вы литературу по проблеме белков до посещения спецкурса?

4. Читаете ли вы её сейчас?

5. Понравилась ли вам лекционно-семинарская форма проведения занятий?

6. Трудно ли было вам работать с научной литературой по проблеме белков?

7. Интересно ли было слушать выступления одноклассников на семинарских занятиях?

8. Нравилось ли вам изготавливать таблицы, схемы, рисунки, модели к спецкурсу?

9. Нравилось ли вам выполнять лабораторно-практические работы?

10. Трудно ли было вам самостоятельно объяснить результаты химического эксперимента?

11. Как вы считаете, необходим ли демонстрационный эксперимент при проведении лекции?

12. Считаете ли вы необходимым проводить контрольные работы при изучении спецкурса?

Результаты ответов учащихся на вопросы анкеты представлены на графике1.

Г
рафик 1. Ответы учащихся на вопросы анкеты 1 (выявляющей отношение учащихся к спецкурсу „Белок – основа жизни“).

Анализ и график ответов учащихся на вопросы анкеты показал, что 83 % учащихся нравилось посещать спецкурс, причем 94 % школьников посещающих спецкурс, имели возможность узнать новые, до этого неизвестные факты.

Лишь немногие (8 %) читали литературу по проблеме белков до посещения занятий. В ходе спецкурса применялись различные формы обучения: лекции, семинарские занятия, выполнение лабораторно-практических работ. 78 % учащихся понравились лекционно-семинарские занятия, а 89 % положительно ответили на вопрос. „Нравилось ли вам выполнять лабораторно практические работы“. При подготовке к семинарам учащиеся самостоятельно работали с литературой, в том числе и научной. Но изучение научной литературы у 63 % школьников вызвало затруднения. 33 % учащихся было трудно самостоятельно объяснять результаты химического эксперимента.

При изготовлении схем, таблиц, моделей учащиеся проявили своё творчество (52 % положительных ответов). 72 % школьников во время семинарских занятий интересно было слушать выступления одноклассников. Что касается поведения контрольных работ во время спецкурса, то 43 % учащихся считают их необходимыми.

Таким образом, результаты анкеты № 1, представленные на графике 1, показали, в основном, положительное отношение учащихся к содержанию спецкурса, а также к формам, методам и средствам используемым при его преподавании.

3.4. Показатели результативности проведённой работы.

Целью и критерием результативности работы являлось оптимальное усвоение учащимися тех знаний, которые предлагались на занятиях спецкурса.

При сравнительном изучении методов и приёмов, было сочтено необходимым принять за основу критерии, которые оправдали себя в практике общеобразовательной школы.

В качестве показателей эффективности явились результаты письменного и устного опросов, прямого и косвенного наблюдений, сравнений.

Опрос проводился в виде анкетирования, контрольных работ, тестирования. Проанализировав ответы учащихся на вопросы анкеты, мы вывели процентное соотношение числа правильных ответов школьников к общему числу опрошенных. На основании полученных данных были построены графики и диаграммы. Анкетирование выявило информированность учащихся о белках до посещения ими спецкурса и после него.

Вопросы анкеты 2,

выявляющие информированность учащихся о белках до посещения спецкурса.

1. Что такое белки?

2. Из чего они состоят?

3. В каких продуктах питания они содержатся в наибольшем количестве?

4. Какую роль выполняют белки в организме человека?

5. Как получают белки?

6. Можно ли синтезировать белки в промышленных условиях?

Ответы учащихся анализировались, результаты анализов представлены в таблицах…

Таблица 1. Ответы учащихся на вопросы анкеты 2 (до посещения спецкурса).

Исходя из данных таблицы видно, что необходимость введения предлагаемого спецкурса в школьных условиях обусловлена:

1. Малой информированностью школьников по обозначенной проблеме.

2. Важностью предлагаемого материала для правильного понимания жизненных процессов.

3. Формированием новых представлений о химической природе белка в дополнение к тем знаниям, которые учащиеся получили на уроках биологии.

4. Развитием устойчивого интереса к химии.

Таблица 2. Ответы учащихся на вопросы (после посещения спецкурса).

Диаграмма 1. Правильные ответы учащихся на вопросы анкеты 2 до посещения ими спецкурса и после него.

Ряд 1 – результаты до и Ряд 2 – после эксперимента.

Вывод по таблицам:

Анализ результатов анкеты 2, представленных в таблице …и на диаграмме 1, показал, что наибольший прирост знаний составил по 2-му вопросу. На диаграмме 1 наглядно видно, что начальные знания наименьшими были по 2,5 и 6 вопросам. Но после посещения спецкурса именно по этим вопросам анкеты информированность учащихся резко повысилась (95, 64, 63).

Для определения эффективности применяемых форм, методов и средств обучения использовались результаты контрольной работы и тестирования по 2-м вариантам.

Контрольная работа и тестирование проводились после изучения некоторых тем спецкурса. Результаты контрольной работы отражены на столбчатой диаграмме 2, результаты тестирования не круговых диаграммах.

Контрольная работа.

Вариант I.

1. Что такое белки? Дайте определение.

2. Перечислите основные химические элементы, входящие в состав белков.

3. Выберите из таблицы № … три аминокислоты и составьте формулы всех образуемых ими трипептидов.

4. Как объяснить большое многообразие белков в природе?

5. Как в лабораторных условиях можно осадить белок?

6. Напишите формулы веществ, образующихся при гидролизе соединения:

…

Используя таблицу № … назовите эти вещества.

Вариант II.

1. Напишите общую формулу белка. Выделите связь характерную для молекулы белков.

2. Где белки встречаются в природе? Каково их значение?

3. Напишите структурные формулы пептидов:

а) цис – тир;

б) ала – глу – вал.

4. Какой реакцией можно доказать наличие белка, в том или ином продукте питания?

5. Какие явления происходят с белком:

а) при нагревании;

б) при добавлении формальдегида.

6. Напишите формулы веществ, образующихся при гидролизе соединения:

…

Используя таблицу № … назовите эти вещества.

Д
иаграмма 2. Ответы учащихся на вопросы контрольной работы по I и II вариантам.

Обозначения: Ряд 1 – ответы учащихся I варианта;

Ряд 2 – ответы учащихся II варианта.

Выводы по результатам контрольной работы.

Анализ результатов контрольной работы по двум вариантам, представленный на диаграмме № 2 доказывает, что предложенные нами формы и методы обучения тем спецкурса являются эффективными. Число правильных ответов учащихся по обоим вариантам в процентном отношении составляет больше 50 %.

Так по первому варианту число правильных ответов варьирует от 62 % до 88 %, а по второму варианту от 63 % до 80 %.

Тестирование.

Вопросы теста для первого варианта.

1. Первый белок (клейковина) был выделен:

а) в 1728 году Я. Беккари;

б) в 1839 году Г. Мульдером;

в) в 1899 году Э. Фишером.

2. При гидролизе белка образуются:

а) нуклеиновые кислоты;

б) моносахариды;

в) аминокислоты.

3. Первичная структура белка – это:

а) последовательность, в которой соединены остатки различных  - аминокислот;

б) взаимное пространственное расположение субъединиц в единой белковой молекуле;

в) обусловлена внутри- и межмолекулярными водородными связями.

4. Какая связь имеется между остатками аминокислот в молекулах белков:

а)

б)

в)

5. Биуретовая реакция доказывает наличие в белках:

а) аминогрупп;

б) пептидной связи;

в) остатка аминокислоты аргинина.

6. Ксантопротеиновая реакция доказывает наличие в белках:

а) аминогрупп;

б) остатков циклических аминокислот;

в) пептидной связи.

7. Дыхательную функцию в организме выполняет белок:

а)  - глобулин;

б) интерферон;

в) гемоглобин.

8. Незаменимые аминокислоты:

а) синтезируются в организме человека и животных;

б) не синтезируются в организме человека и животных, а поступают в готовом виде с пищей;

в) образуются из углеводов.

Диаграмма № 3. Ответы на вопросы теста (I вариант).

Обозначения:

• положительные ответы;

• отрицательные ответы.

Вопросы теста для II варианта:

1. Первый дипептид был синтезирован:

а) А. Браконно;

б) Э. Фишером;

в) Н. Зелинским;

2. Белок молока называется:

а) фибрин;

б) альбумин;

в) казеин.

3. Вторичная структура белка – это:

а) последовательность, в которой соединены остатки различных  - аминокислот;

б) взаимное пространственное расположение субъединиц в единой белковой молекуле;

в) обусловлена внутри- и межмолекулярными водородными связями.

4. В организме человека происходит следующий гидролиз белка:

а) щелочной;

б) ферментативный;

в) кислотный.

5. Нингидриновая реакция доказывает наличие в белках:

а) аминогрупп;

б) пептидной связи;

в) аргинина.

6. Реакция Сакагучи доказывает наличие в белках:

а) остатка аминокислоты аргенина;

б) аминогрупп;

в) пептидной связи.

7. Защитную функцию в организме человека выполняет белок:

а) миозин;

б) гемоглобин;

в)  - глобулин.

8. При расщеплении 1 г белка освобождается:

а) 38,9 кДж энергии;

б) 17 кДж энергии;

в) 16,1 кДж энергии.

Диаграмма № 4. Ответы на вопросы теста (II вариант).

Обозначения:

• положительные ответы;

• отрицательные ответы.

Анализируя результаты тестирования, проведенного по двум вариантам, следует отметить, что несмотря на сложность материала предполагаемого для изучения школьникам, он воспринимается ими успешно. Об этом говорят данные, наглядно представленные на диаграммах №№ 3-4.

Число отрицательных ответов по восьми вопросам теста № 1 колеблется от 4 % до 18 %. Наибольшее затруднение вызвал вопрос о незаменимых аминокислотах.

Число же отрицательных ответов по второму тесту изменяется от 2 % до 27 %. Однако, как видно из диаграмм №№ 3-4 число правильных ответов по тестам 1-го и 2-го вариантов от 82 % до 95 % (I вариант) и от 73 % до 98 % (II вариант).

Это доказывает доступность для изучения предлагаемого содержания спецкурса, а отобранный материал может быть рекомендован для изучения в условиях средней школы.

Выводы по III главе.

1. В третьей главе описаны и предложены формы, методы и средства, которые были использованы нами при апробации спецкурса.

2. В качестве показателей эффективности проведенного исследования нами были избраны:

• анкетирование;

• контрольные работы;

• тестирование.

3. Вопросы анкет, содержание контрольных работ и тестов были в первые разработаны нами и предложены учащимся.

4. Анализ результатов ответов учащихся на вопросы анкет, контрольных работ и тестов показал высокую эффективность освоения материалов спецкурса, а для наглядности полученных результатов апробации нами были использованы таблицы, графики, диаграммы.

Выводы.

1. Анализ литературы показал, что проблема изучения белков является актуальной, но до нашей работы подобных исследований в школьных условиях не проводилось.

2. Нами впервые разработан спецкурс для средней школы „Белок – основа жизни“ рассчитанный на 30 часов. Содержание спецкурса отражено в рабочей программе, проведено планирование по темам.

3. Проведена апробация предлагаемого для изучения материала с применением выбранных нами форм, методов и средств, а в качестве показателей эффективности проведенного исследования были предложены:

• анкетирование;

• контрольные работы;

• тестирование.

4. Анализ результатов ответов учащихся показал высокую эффективность усвоения содержания спецкурса. Однако было бы интересным и необходимым продолжить работу в направлении начатых педагогических исследований в области модульного обучения, применение компьютерных разработок и др. при изучении белков.

Заключение

В научной литературе имеется много сведений о белках, они хорошо изучены, но в методической литературе и школьной практике им уделяется недостаточное внимание.

Чтобы восполнить пробелы в знаниях школьников о белках, как веществах обладающих многообразными функциями в жизнедеятельности организмов и, в частности, построении тела организма, а также как необходимого компонента жизни, на наш взгляд необходимо ввести спецкурс „Белок – основа жизни“.

Этому посвящено наше исследование. Проведённая нами работа показывает высокую эффективность усвоения содержания спецкурса старшеклассниками и вызывает у них интерес к этой проблеме. В конечном итоге это способствует пониманию жизненных процессов, выработке правильного отношения к своему здоровью и экологии человека в целом.