Молекулярный уровень: общая характеристика
Цели и задачи
- Цель: к концу урока объяснить взаимосвязь химического состава живых организмов, строения атомов, ковалентной связи и многообразия органических веществ, используя данные таблицы и схемы из учебника.
- Сформировать представление о макроэлементах и микроэлементах, их роли в составе живых организмов и отличии химического состава организма от состава земной коры.
- Научиться объяснять образование ковалентной связи за счёт объединения валентных электронов и различать одинарную и более кратную связь.
- Научиться характеризовать органические вещества, углеродный скелет, полимеры, мономеры, гомополимеры и гетерополимеры.
- Развивать умение извлекать информацию из текста, таблицы и рисунков учебника, формулировать выводы и аргументировать их в паре.
Планируемые результаты
Личностные
- Осознают значение химических знаний для понимания процессов жизнедеятельности организмов.
- Проявляют познавательный интерес к молекулярным основам жизни и связывают изучение темы с будущей профессиональной деятельностью.
- Понимают ценность точного чтения научной информации и ответственного отношения к собственному здоровью.
- Готовы корректно обсуждать научные предположения и принимать обоснованные возражения одноклассников.
Метапредметные
- Извлекают данные из таблицы содержания химических элементов в организме человека и земной коре.
- Сравнивают атом, молекулу, химический элемент, органические и неорганические вещества.
- Устанавливают причинно-следственную связь между строением атома углерода и многообразием органических молекул.
- Формулируют выводы по результатам работы с текстом и схемами, осуществляют самопроверку.
- Используют смысловое чтение и сотрудничество в паре для решения учебной проблемы.
Предметные
- Знать определения атома, макроэлементов, микроэлементов, ковалентной связи, углеродного скелета, полимера, мономера, гомополимера и гетерополимера.
- Уметь называть основные химические элементы, входящие в состав живых организмов, и объяснять различие макроэлементов и микроэлементов.
- Уметь объяснять образование химической связи между атомами за счёт объединения валентных электронов.
- Уметь различать линейные, разветвлённые и замкнутые углеродные скелеты.
- Владеть алгоритмом характеристики органического вещества по составу, строению и способности образовывать полимерные цепи.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Определяют личный смысл изучения молекулярного уровня как основы понимания жизненных процессов.
- Проявляют самостоятельность при выборе аргументов и формулировке выводов.
- Осознают ответственность за точность использования биологических терминов.
- Оценивают собственную готовность применять знания при изучении последующих тем.
Регулятивные УУД
- Формулируют учебную цель на основе проблемного вопроса.
- Планируют работу с таблицей, текстом и рисунками учебника.
- Проверяют выводы по эталону и исправляют терминологические ошибки.
- Оценивают степень достижения цели с помощью листа самооценки и билета на выход.
Познавательные УУД
- Выделяют существенные признаки атома, молекулы и химической связи.
- Классифицируют химические элементы на макроэлементы и микроэлементы по содержанию и значению для организма.
- Анализируют данные таблицы и сравнивают состав организма человека с составом земной коры.
- Моделируют связь между строением атома углерода и образованием углеродных скелетов.
- Строят обобщающую схему «элементы — молекулы — органические вещества — биополимеры».
Коммуникативные УУД
- Формулируют вопросы к тексту и рисункам учебника.
- Объясняют партнёру ход рассуждения, используя биологические термины.
- Согласуют общий вывод в паре и представляют его классу.
- Корректно уточняют и аргументированно дополняют ответы одноклассников.
Подготовка учителя к уроку
- Подготовить открытый учебник с текстом темы, таблицей содержания элементов и рисунками строения атомов, образования связи, углеродных скелетов и полимеров.
- Вывести на экран таблицу из учебника с данными для организма человека и земной коры: кислород, углерод, водород, азот, кальций, фосфор, калий, сера, хлор, натрий, магний, железо.
- Распечатать на каждого ученика лист самооценки с четырьмя пунктами: «объясняю состав», «различаю элементы», «объясняю связь», «характеризую полимеры».
- Распечатать карточки для парной работы — по одной на парту, всего по числу парт: задания на анализ таблицы и классификацию терминов.
- Подготовить три карточки для доски: «атом», «молекула», «химический элемент», а также карточки «макроэлементы», «микроэлементы».
- Записать на доске проблемный вопрос: «Почему живые организмы используют сравнительно небольшое число элементов, но образуют огромное многообразие веществ?»
- Подготовить слайд или плакат с итоговой схемой: «атом → химическая связь → молекула → органическое вещество → полимер».
- Подготовить таймер на 2–3 минуты и стикеры для рефлексии; обеспечить каждому ученику тетрадь и ручку.
Ход урока
Этап 1. Организационный момент и мотивация (3 мин)
Цель этапа: включить учащихся в исследовательскую деятельность и обозначить проблему урока.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель приветствует класс и показывает на доске цепочку «атом — молекула — организм»: «Сегодня мы будем рассматривать живой организм не на уровне органов и клеток, а на уровне частиц вещества. Откройте учебник на теме урока и быстро просмотрите заголовки, таблицу и рисунки. Какие объекты вы видите?» | Открывают учебник, просматривают материал, называют: «химические элементы», «атомы», «молекулы», «связи», «органические вещества», «полимеры». Возможные предположения фиксируют в тетради. |
2 мин | Учитель применяет приём «Проблемный вопрос»: «Почему живые организмы используют сравнительно небольшое число химических элементов, но образуют огромное многообразие веществ? Сегодня нам нужно не просто перечислить элементы, а объяснить, как их строение связано с многообразием молекул. Запишите тему и вопрос урока.» | Записывают тему и проблемный вопрос, формулируют предположение: «разные сочетания атомов образуют разные молекулы»; «важно строение атомов и химические связи». |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Мы увидели, что тема объединяет состав живых организмов, строение атомов и разнообразие молекул. Сначала проверим, какие понятия необходимы для объяснения этой связи».
Этап 2. Актуализация знаний (5 мин)
Цель этапа: восстановить базовые представления об атомах, молекулах и химических элементах.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель показывает карточки терминов и проводит приём «Тонкие вопросы»: «Что называют химическим элементом? Из чего состоит молекула? Что такое атом? Чем атом отличается от молекулы? Не стремитесь дать длинный ответ — назовите главный признак каждого понятия». | Отвечают: «химический элемент — вид атомов с определённым зарядом ядра»; «атом — частица вещества микроскопических размеров и наименьшая часть химического элемента»; «молекула состоит из атомов». Выстраивают понятия в логическую последовательность. |
3 мин | Учитель обращает внимание на схемы атомов водорода, кислорода и углерода: «Сравните рисунки. Что общего в изображении атомов? Что различается? Как связаны ядро и электронная оболочка с химическими свойствами элемента?» Учитель фиксирует на доске слова «ядро», «электроны», «внешняя оболочка». | В парах 1 минуту сравнивают схемы, затем сообщают: «у атомов есть ядро и электроны»; «различается число частиц и строение электронной оболочки»; «электроны внешней оболочки участвуют в образовании связей». |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Мы вспомнили, что свойства элемента связаны со строением его атомов, особенно с внешними электронами. Теперь выясним, какие элементы преобладают в живом организме и чем этот состав отличается от состава неживой природы».
Этап 3. Постановка проблемы и планирование исследования (4 мин)
Цель этапа: сформулировать план открытия нового знания через анализ таблицы и текста учебника.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель раздаёт каждой паре карточку: «Изучите таблицу содержания элементов. Определите, какие элементы составляют основную массу организма человека, а какие представлены в малых количествах. Отметьте, какие данные особенно отличаются от земной коры». Учитель просит не переписывать всю таблицу, а выбрать доказательства. | Рассматривают таблицу, выделяют кислород, углерод, водород и азот как основные элементы организма; называют кальций, фосфор и другие элементы в меньших количествах. Замечают различия: углерод в организме — 21%, а в земной коре — 0,35%; кислород — 62% и 49% соответственно. |
2 мин | Учитель задаёт вопрос: «Какой план поможет ответить на наш проблемный вопрос?» После ответов фиксирует на доске: 1) химический состав; 2) атомы и связь; 3) органические вещества и углеродный скелет; 4) полимеры. | Формулируют план исследования и записывают его в тетрадь. Объясняют, что одного перечня элементов недостаточно: нужно понять, как атомы соединяются в молекулы. |
Посмотрите план целиком
Зарегистрируйтесь — и откройте план урока по этой теме полностью: цели, ход урока и рефлексия по ФГОС.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «У нас появился маршрут исследования: от состава организма — к строению атома, связи и крупным молекулам. Переходим к первому шагу и проверим, что показывает таблица».
Этап 4. Открытие нового знания (10 мин)
Цель этапа: открыть основные характеристики молекулярного уровня через чтение текста и анализ рисунков учебника.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель организует чтение с пометками: «Прочитайте фрагмент о химическом составе организмов. Поставьте знак «+» рядом с новой информацией и подчеркните сведения, объясняющие отличие живых систем от объектов неживой природы. Найдите определение макроэлементов и сформулируйте его своими словами». | Читают текст, делают пометки, формулируют: «макроэлементы — химические элементы, содержание которых в живых организмах превышает 0,01%». Называют кислород, углерод, водород и азот как элементы, присутствующие в больших количествах. |
3 мин | Учитель показывает таблицу: «Сравните содержание углерода, кислорода, водорода и азота в организме человека и земной коре. Какой вывод можно сделать? Теперь найдите в тексте сведения о микроэлементах. Почему малое содержание не означает малое значение?» | В парах сравнивают данные и формулируют вывод: «химический состав организма отличается от состава земной коры, особенно по содержанию углерода и азота». Объясняют: «микроэлементы нужны в очень малых количествах, но необходимы для жизнедеятельности; их недостаток может вызывать заболевания». |
4 мин | Учитель обращается к рисункам атомов и образования связи: «Рассмотрите схемы. Какие частицы объединяются при образовании молекулы? Прочитайте определение ковалентной связи. Почему электроны называют валентными? Обратите внимание: одна общая пара электронов образует одинарную связь, а две — более прочную двойную». Затем демонстрирует схему углеродных скелетов и спрашивает: «Какие три варианта строения показаны?» | Рассматривают рисунки, отвечают: «атомы объединяют электронные оболочки; связь образуется за счёт общих валентных электронов». Называют линейную, разветвлённую и замкнутую цепи. Формулируют: «углерод способен образовывать связи сразу с четырьмя другими атомами, поэтому создаёт разнообразные скелеты». |
Запись в тетрадях
- Макроэлементы — химические элементы, содержание которых в живых организмах превышает 0,01%.
- Микроэлементы содержатся в малых количествах, но необходимы для жизнедеятельности.
- Ковалентная связь — химическая связь между атомами за счёт объединения валентных электронов.
- Углеродный скелет может быть линейным, разветвлённым или замкнутым.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Мы выяснили, что разнообразие живого связано не только с набором элементов, но и со способом их соединения. Теперь проверим новое знание на конкретных примерах и свяжем определения между собой».
Этап 5. Первичное закрепление (6 мин)
Цель этапа: закрепить различение основных терминов и научиться применять их к материалу учебника.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель раздаёт карточки с утверждениями: «1. Все элементы, содержащиеся в организме, являются макроэлементами. 2. Малое содержание микроэлемента означает его незначимость. 3. Ковалентная связь образуется за счёт объединения валентных электронов. 4. Углерод может образовывать линейные, разветвлённые и замкнутые цепи». Просит отметить верные утверждения и исправить неверные. | В парах отмечают верные утверждения 3 и 4. Исправляют первое: «в организме есть макроэлементы и микроэлементы». Исправляют второе: «микроэлементы необходимы, хотя содержатся в малых количествах». |
3 мин | Учитель проводит приём «Подумай — обсуди в паре — поделись»: «Объясните одним предложением, почему углерод считают основой многообразия органических веществ. В ответе используйте слова “четыре связи”, “углеродный скелет”, “разнообразные молекулы”.» | Сначала формулируют ответ самостоятельно, затем обсуждают в паре и представляют его: «Углерод образует связи с четырьмя атомами и создаёт линейные, разветвлённые и замкнутые углеродные скелеты, поэтому возникает много разных органических молекул». |
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Термины уже работают как система: элементы образуют атомы, атомы соединяются связями, а углерод формирует разнообразные скелеты. Проверим теперь, сможете ли вы самостоятельно применить этот алгоритм без подсказки».
Этап 6. Самостоятельная работа с самопроверкой (7 мин)
Цель этапа: диагностировать индивидуальное понимание содержания урока и скорректировать затруднения.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
4 мин | Учитель предлагает выполнить три задания: «1. Назовите четыре элемента, содержание которых в организме человека особенно велико по таблице. 2. Дайте определение ковалентной связи. 3. Объясните, чем гомополимер отличается от гетерополимера, используя текст учебника». Учитель напоминает: «Ответы должны быть краткими, но содержать признак понятия». | Индивидуально записывают ответы: «кислород, углерод, водород, азот»; «ковалентная связь образуется между атомами за счёт объединения валентных электронов»; «гомополимер состоит из одинаковых мономеров, гетерополимер — из нескольких различающихся структурных блоков». |
3 мин | Учитель выводит эталон и организует самопроверку: «Сверьте не только наличие ответа, но и научные признаки. Ошибку подчеркните одной чертой, исправление запишите рядом. Отметьте в листе самооценки, какой пункт пока требует повторения». | Сверяют ответы с эталоном, исправляют неточности, отмечают уровень понимания зелёным, жёлтым или красным цветом. Формулируют личное затруднение, например: «путаю мономер и полимер» или «неполно объяснил роль валентных электронов». |
Эталон решения
1) Основные элементы по таблице: кислород, углерод, водород, азот. 2) Ковалентная связь — химическая связь между атомами, возникающая за счёт объединения валентных электронов. 3) Гомополимер построен из одинаковых мономеров; гетерополимер — из нескольких различающихся структурных блоков.
Завершение этапа: учитель подводит итог: «Самопроверка показала, что основная логика темы уже выстроена, но отдельные определения требуют точности. В завершение соберём знания в единую схему и вернёмся к проблемному вопросу».
Этап 7. Обобщение, рефлексия и домашнее задание (5 мин)
Цель этапа: обобщить содержание молекулярного уровня, оценить достижение цели и объяснить домашнюю работу.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель показывает итоговую схему и говорит: «Восстановите цепочку: химические элементы — … — … — … . Теперь ответьте на наш проблемный вопрос. Почему небольшое число элементов обеспечивает многообразие веществ?» | Восстанавливают цепочку: «атомы — химические связи — молекулы — органические вещества и биополимеры». Отвечают: «многообразие обеспечивается разным сочетанием атомов, типами связей и способностью углерода создавать разные скелеты». |
2 мин | Учитель проводит рефлексию «Билет на выход»: «На стикере напишите два предложения: “Сегодня я понял, что…” и “Мне нужно повторить…”. Добавьте один термин, который вы сможете объяснить однокласснику». | Заполняют стикер, указывают освоенный термин и затруднение, прикрепляют стикеры к доске в зоны «понял», «нужно уточнить». |
1 мин | Учитель объясняет домашнее задание: «Выберите уровень, соответствующий вашей самооценке. В любом варианте опирайтесь на текст, таблицу и рисунки учебника, но формулируйте ответы своими словами. Перед уходом ответьте на контрольный вопрос: чем макроэлемент отличается от микроэлемента?» | Записывают выбранный уровень домашнего задания, устно отвечают: «макроэлементы содержатся в количестве более 0,01%, микроэлементы — в меньших количествах, но также необходимы организму». |
Критерии оценивания практической работы
- «5» — верно выполнены все три задания самостоятельной работы; определения содержат существенные признаки, а объяснение роли углерода включает четыре связи и варианты углеродного скелета.
- «4» — верно выполнены два задания из трёх, в одном ответе допущена неточность, не нарушающая общего понимания темы; термины макроэлемент, микроэлемент и ковалентная связь употреблены корректно.
- «3» — верно выполнено не менее одного задания и показано общее понимание состава живых организмов или образования связи; требуется помощь при различении полимера и мономера.
- Ниже «3» — ответы фрагментарны, основные термины смешиваются; учитель предлагает повторить записи и выполнить базовое домашнее задание с опорой на схему.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Что нового вы узнали о химическом составе живого организма? | Выявление осознания различия макроэлементов и микроэлементов и роли таблицы. |
Как строение атома связано с образованием ковалентной связи? | Проверка понимания роли валентных электронов. |
Почему углерод создаёт многообразие органических веществ? | Выявление умения установить причинно-следственную связь между четырьмя связями углерода и углеродным скелетом. |
Какой термин или этап рассуждения нужно повторить? | Определение индивидуальных точек затруднения для коррекции на следующем уроке. |
Завершающее слово учителя
«Сегодня мы рассмотрели живое вещество на молекулярном уровне и увидели, что его свойства определяются не только набором химических элементов, но и строением атомов, связями и порядком соединения атомов. Важно не путать микроэлемент с незначимым элементом: его содержание мало, но роль может быть необходимой. Мы также установили, почему углерод способен создавать огромное многообразие органических веществ. На следующем уроке будем подробнее рассматривать основные классы органических соединений и их значение для клетки».
Домашнее задание
Уровень | Что задать | Зачем |
|---|---|---|
Базовый (обязательный) | Составить в тетради таблицу из двух колонок «Понятие — определение» для терминов: атом, макроэлемент, микроэлемент, ковалентная связь, углеродный скелет, полимер, мономер. Добавить по одному примеру или пояснению к четырём терминам. | Закрепляет базовую терминологию; при проверке смотреть на наличие существенных признаков, особенно у определений связи и полимера. |
Средний (повышающий) | По таблице содержания химических элементов сравнить организм человека и земную кору по четырём элементам: кислороду, углероду, водороду и азоту. Сформулировать 3 вывода и объяснить, почему малое содержание микроэлементов не означает их малую роль. | Развивает анализ данных и естественно-научную грамотность; при проверке учитывать использование чисел и обоснованность выводов. |
Продвинутый (дополнительный) | Создать схему «От атома к биополимеру», включив валентные электроны, ковалентную связь, углеродный скелет, мономер, полимер, гомополимер и гетерополимер. Добавить письменный ответ на вопрос, почему углерод называют основой многообразия органических веществ. | Развивает системное мышление и умение моделировать; при проверке смотреть на правильность связей между понятиями и полноту аргументации. |
Контрольные вопросы перед выходом из класса: «Какие четыре элемента преобладают в организме человека? Что называют ковалентной связью? Какие варианты углеродного скелета вы знаете? Чем мономер отличается от полимера?»
