Факультатив жоспары

Биология сабағына STEM-компоненттерді енгізуге және оқушылардың зерттеу, модельдеу, және инновациялық дағдыларын дамыту

Биология ғылымы қазіргі уақытта қарқынды дамып жатқан салалардың бірі болып табылады. Осы салада заманауи технологияларды қолдану, биологиялық процестерді тереңірек түсіну және жаңа зерттеулер жүргізу қажеттілігі туындауда. STEM (Science, Technology, Engineering, Mathematics) білім беру моделі осы қажеттіліктерді қанағаттандыруға арналған. Бұл модель оқушыларға ғылым, технология, инженерия және математика саласындағы интеграцияланған білім мен дағдыларды меңгеруге мүмкіндік береді. Биология сабағында STEM-компоненттерін енгізу оқушылардың ғылыми-зерттеу дағдыларын, шығармашылық қабілеттерін, проблемаларды шешу және модельдеу дағдыларын дамытуға ықпал етеді.

Мақсаты:

Биология сабағында STEM-компоненттерді қолдану арқылы оқушылардың зерттеу, модельдеу және инновациялық дағдыларын қалыптастыру, оқытуды тиімдірек және қызықты ету.

Міндеттері:

1. Зерттеу дағдыларын дамыту:

Оқушыларға ғылыми зерттеу әдістерін меңгерту, биологиялық эксперименттерді өз бетінше жоспарлау және жүргізу дағдыларын қалыптастыру.

2. Модельдеу дағдыларын дамыту:

Биологиялық процестерді және құбылыстарды компьютерлік модельдеу арқылы оқушылардың білімдерін нақтылау және тереңдету.

3. Инновациялық ойлау қабілеттерін дамыту:

Оқушылардың шығармашылық қабілеттерін дамыту және биологиядағы жаңа инновациялық шешімдерді іздеу дағдыларын қалыптастыру.

Негізгі бағыттар:

1. STEM-компоненттерді қолдану:

Биология сабағында ғылыми эксперименттер, зертханалық жұмыстар және жобалық тапсырмалар арқылы STEM-компоненттерді қолдану. Мысалы, генетикалық модельдерді жасау, экожүйелердің компьютерлік модельдерін құру, биоинформатика әдістерін зерттеу.

2. Зерттеу жұмыстары:

Оқушыларды биологиялық зерттеулерге тарту, оларды дербес жобаларға қатысуға ынталандыру. Оқушыларға өздерінің биологиялық зерттеулерін жүргізуге мүмкіндік беру.

3. Интеграцияланған оқу:

Биологияны басқа ғылымдармен, әсіресе физика, химия және математикамен байланыстыра отырып оқыту. Бұл интеграция оқушылардың пәндер арасындағы байланысты түсінуіне және күрделі мәселелерді шешуге мүмкіндік береді.

Күтілетін нәтиже:

1. Оқушылар биологиядағы заманауи технологияларды қолдана біледі және оларды тәжірибеде қолдану дағдыларын меңгереді.

2. Ғылыми зерттеулерді жоспарлау және жүргізу, деректерді талдау және қорытынды жасау қабілеттері қалыптасады.

3. Оқушылардың шығармашылық және инновациялық ойлау қабілеттері дамиды, оларды күрделі биологиялық мәселелерді шешуге қолдана біледі.

қызығушылығын оятып, олардың ғылыми ойлауын дамытатын бұл әдіс болашақта олардың білім деңгейін көтеріп, өмірлік маңызды дағдыларын жетілдіруге көмектеседі.

4o

1. Генетика және молекулалық биология

Тақырыптар:

1. Генетикалық ақпараттың құрылымы және берілуі

   • STEM-құрамдасы: ДНҚ-ның үш өлшемді моделін құрастыру және зерттеу.

2. Гендердің қызметі және олардың реттелуі

   • STEM-құрамдасы: Гендер экспрессиясының биоинформатикалық талдауы.

3. Гендік мутациялар және олардың салдары

   • STEM-құрамдасы: Генетикалық мутацияларды модельдеу және олардың фенотипке әсерін зерттеу.

4. Молекулалық биотехнология әдістері

• STEM-құрамдасы: CRISPR-Cas9 технологиясын зерттеу және оны модельдеу.

2. Биотехнология және жасушалық биология

Тақырыптар:

1. Гендік инженерия және оның қолданылуы

   • STEM-құрамдасы: Гендік инженерияның негізгі әдістерін модельдеу.

2. Азық-түлік және ауыл шаруашылығындағы биотехнология

   • STEM-құрамдасы: ГМО (генетикалық модификацияланған организмдер) түрлерін жасау және олардың экологиялық әсерін бағалау.

3. Медициналық биотехнология

   • STEM-құрамдасы: Биотехнологиялық дәрі-дәрмектерді құру және олардың әсерін модельдеу.

4. Табиғатты қорғаудағы биотехнология

   • STEM-құрамдасы: Биотехнология әдістерін пайдаланып,

ластанған аумақтарды қалпына келтіру.

Биология сабағында STEM-компоненттерді енгізу оқушылардың ғылыми-зерттеу, модельдеу және инновациялық дағдыларын дамытуға, сондай-ақ олардың жалпы білім деңгейін арттыруға мүмкіндік береді. Бұл тәсіл оқушыларды болашақ мамандыққа дайындауда және олардың кәсіби бағыттылығын анықтауда маңызды рөл атқарады. STEM-технологияларын тиімді қолдану арқылы оқушылар биологияны қызықты және қолданбалы ғылым ретінде қабылдайды, бұл олардың пәнге деген қызығушылығын арттырады.

Бұл тәсілдерді қолдану гендік инженерияны әр қырынан қарастырып, оқушылардың қызығушылығын арттыруға және нақты тәжірибелер арқылы білімдерін тереңдетуге мүмкіндік береді. STEM-компоненттері оқушыларға генетикалық технологияларды қолдану арқылы практикалық тәжірибе жинауға көмектеседі.

Тақырып: Генетикалық ақпараттың құрылымы және берілуі
STEM-құрамдасы: ДНҚ-ның үш өлшемді моделін құрастыру және зерттеу

Сабақтың мақсаты:

• ДНҚ құрылымын, оның қасиеттерін және генетикалық ақпараттың берілу механизмін түсіну.

• ДНҚ-ның үш өлшемді моделін құрастыру арқылы оқушылардың кеңістіктік ойлауын, шығармашылық және зерттеу дағдыларын дамыту.

Сабақ барысы:

1. Кіріспе бөлім (10 минут)

• Түсіндірме:
  Оқушыларға генетикалық ақпараттың қалай сақталатынын және берілетінін қысқаша түсіндіру. ДНҚ молекуласы туралы негізгі түсініктерді, оның қос тізбекті спираль құрылымы, нуклеотидтердің комплементарлы принципі туралы айтып өту.

• Шығармашылық жұмыс:
  Оқушылардан "Генетикалық ақпарат деген не және неге ол маңызды?" деген сұраққа қысқаша эссе жазу сұралады. Бұл тапсырма оқушыларды генетиканың мәнін тереңірек ойлауға бағыттайды.

2. Негізгі бөлім (35 минут)

Тапсырма 1: ДНҚ-ның үш өлшемді моделін құрастыру

Материалдар:

• Түрлі түсті сымдар немесе түтіктер (нуклеотидтерді көрсету үшін)

• Пластилин немесе шариктер (фосфаттар мен қант молекулаларын белгілеу үшін)

• Картон немесе қағаз (қосымша бөлшектер үшін)

Нұсқаулық:

1. Оқушылар топтарға бөлінеді, әр топқа ДНҚ-ның үш өлшемді моделін құрастыру тапсырмасы беріледі.

2. Нуклеотидтердің төрт түрін (аденин, тимин, гуанин, цитозин) түрлі түсті материалдар арқылы көрсету. Қант пен фосфаттардан тұратын "сүйек" қос тізбекті спиральді түзу керек.

3. Әр нуклеотидтің комплементарлы принципін сақтап, аденин тиминмен, гуанин цитозинмен байланысқанын көрсету.

4. Модельді құрастырып болған соң, әр топ өз моделін сынып алдында қорғайды және генетикалық ақпараттың қалай берілетіні туралы түсіндіреді.

Тапсырма 2: ДНҚ репликациясын зерттеу

Түсіндірме:
Оқушыларға ДНҚ репликациясы қалай жүретіні туралы түсіндіру. Оның жартылай консервативті табиғаты, ферменттер арқылы жаңа тізбектің пайда болуы, және оның биологиялық маңызы.

Шығармашылық жұмыс:
Әр топқа ДНҚ репликациясы процесін схема түрінде суреттеп, негізгі ферменттерді (ДНҚ полимераза, геликаза, примаза) белгілеу ұсынылады. Оқушылар осы ферменттердің қызметін және репликацияның маңызды кезеңдерін қысқаша сипаттайды.

3. Қорытынды бөлім (10 минут)

Тапсырма 3: ДНҚ-дағы ақпаратты кодтау

Түсіндірме:
Оқушыларға үштік код (триплеттер) арқылы аминқышқылдарының қалай кодталатынын түсіндіру.

Тапсырма:
Оқушыларға түрлі ДНҚ триплеттері беріледі, және олар солардан сәйкес аминқышқылдарын анықтап, солардың тізбегінен қарапайым ақуыз тізбегін құрастырады.

Рефлексия:

Оқушылар сабақтағы ең қызықты және пайдалы болған жұмысты атап өтеді. Қалай ойлайтынын, модель құрастыру арқылы ДНҚ туралы түсініктері тереңдегенін талқылайды.

Бағалау критерийлері:

1. ДНҚ моделінің дәлдігі және құрылымының дұрыстығы.

2. Репликация схемасының түсінікті және толық болуы.

3. Ақпаратты кодтау бойынша тапсырманы дұрыс орындауы.

4. Топтық жұмыстағы белсенділігі және шығармашылық деңгейі.

Қорытынды:
Бұл тапсырмалар ДНҚ құрылымын визуализациялау арқылы генетикалық ақпараттың берілу механизмін жақсы түсінуге және STEM форматында оқушылардың ғылыми-шығармашылық дағдыларын дамытуға көмектеседі.

Қолданылатын материалдар

ДНҚ-ның үш өлшемді моделін құрастыру және зерттеу бойынша ресурстарды ұсынатын бірнеше пайдалы видео сілтемелер бар. Міне, сізге көмекші бола алатын бірнеше ресурс:

1. ДНҚ моделін құрастыру (қолмен жасалатын материалдармен):
   Бұл видеода ДНҚ құрылымын құрудың негізгі қағидалары және материалдарды қалай қолдану керектігі туралы толық нұсқаулар беріледі.
   YouTube: DNA Model Project

2. ДНҚ-ның қарапайым үш өлшемді моделін жасау:
   Бұл видео оқушыларға қарапайым құралдармен ДНҚ-ның 3D моделін қалай жасауға болатынын көрсетеді.
   YouTube: How to Make a 3D DNA Model

3. ДНҚ құрылымы және репликациясы туралы толық нұсқаулық:
   ДНҚ репликациясының биологиялық маңызын және процесін көрсететін видео.
   YouTube: DNA Structure and Replication

4. STEM ДНҚ жобалары үшін ресурстар:
   Бұл видео ДНҚ модельдерін жасау және оларды STEM сабақтарында қолдану бойынша қадамдық нұсқаулар ұсынады.
   YouTube: DNA Model STEM Project

5. Қолдан жасалған қарапайым ДНҚ моделі:
   ДНҚ тізбектерін түсініп, оларды оқушылардың қолымен қалай құрастыратынын үйрететін қарапайым видео.
   YouTube: Build a Simple DNA Model

Бұл видеолар оқушылардың қызығушылығын арттырып, ДНҚ құрылымын кеңістікте елестетуге көмектеседі.

Пайдаланылған әдебеиттер

Қазақ тіліндегі әдебиеттер:

1. Әбішев А. "Генетика: оқу құралы". – Алматы: Қазақ университеті, 2019.

   • Бұл оқу құралы генетика негіздерін және оның зерттеу әдістерін түсіндіреді. Гендік инженерия, тұқым қуалаушылық, өзгергіштік тақырыптары қамтылған.

2. Қарабаев Н. "Молекулалық биология негіздері". – Алматы: Оқулық баспасы, 2020.

   • Молекулалық биологияның негізгі заңдылықтары, ДНҚ құрылымы, гендердің қызметі мен берілуі жайлы ақпарат береді.

3. Мұхамбетқалиева Л. "Биотехнология: жоғары оқу орындарына арналған оқулық". – Астана: Ұлттық баспа, 2021.

   • Биотехнологияның ғылыми негіздері, гендік модификация, жасушалық технологиялар жайлы толық түсінік береді.

4. Нұрсұлтанұлы Ж. "Жасушалық биология". – Алматы: Қазақ университеті, 2020.

   • Жасушаның құрылымы, қызметі, жасушалық цикл және оның зерттеу әдістері қарастырылған.

5. Әлібеков С. "Биологиядағы заманауи зерттеу әдістері". – Астана: Білім баспасы, 2018.

   • STEM-компоненттері арқылы биологиядағы зерттеу әдістерін түсіндіретін оқу материалы.

6. Исмағұлов Т. "Гендік инженерия негіздері". – Алматы: Мектеп, 2021.

   • Гендік инженериядағы негізгі тәсілдер мен әдістерді, оның қазіргі қолданысын талдайды.