| Ботанические умения | Агрономические умения |
| Определение всхожести семян | Определение сельскохозяйственной годности семян и норм высева |
| Определение засоренности семян | |
| Распознавание проростков семян различных растений | Определение всходов сельскохозяйственных растений |
| Определение расположения почек | Обрезка и формирование плодовых и ягодных растений |
| Определение способов распространения плодов и семян | Борьба с распространением сорных растений |
| Определение семян, корней, листьев, цветков и плодов растений | Распознавание сельскохозяйственных растений и их сортов |
| Элементарное определение растений 1 —2 семейств, рода и вида | Распознавание сельскохозяйственных групп растений (злаки, зернобобовые), их сортов |
---------------------------------------------------------------------------------------------------
1 Верзилин Н. М., Корсунская В. М. Общая методика преподавания биологии. — М.: Просвещение, 1976. — С. 103.
Из приведенной таблицы следует, что почти каждая тема курса ботаники имеет большие возможности раскрытия политехнических знаний или подготовки теоретической основы, на базе которой следует формировать политехнические умения и навыки.
К сожалению, в учебниках, пособиях и методических руководствах по ботанике часто пишется о необходимости осуществления политехнизации в учебном процессе, но мало уделяется внимания конкретному раскрытию политехнических вопросов на уроках при изучении тем школьной программы.
Как учителям биологии эффективно осуществлять политехнизацию в практической деятельности покажем на примере изучения одной из самых сложных и в то же время самых интересных тем школьного курса ботаники — «Цветковые растения и их классификация», рассчитанной на 20 учебных часов.
Данная тема изучается в 6-м классе, но основы для качественного ее усвоения заложены в 5-м классе. Через призму изучения индивидуального развития представителей культурных растений можно расширить и конкретизировать понятие о выращивании растений, о роли фотосинтеза, минерального питания, рыхления почвы, окучивания и других агроприемов, влияющих на урожай культурных растений.
Особенно наглядными могут быть примеры из практики декоративного цветоводства, плодоводства, овощеводства. Человек и природа неотделимы. С момента возникновения земледелия человек находит в дикой природе много полезных видов, которые возделывал на полях, т. е. вводил в культуру.
Учащиеся, как правило, интересуются происхождением культурных растений, созданием новых высокоурожайных или декоративных красивоцветущих сортов. Они с интересом (а чаще — с недоумением) воспринимают сообщение учителя о том, что в природе сортов нет. Поэтому правильно поступают те учителя, которые, раскрывая содержание темы урока, работают над терминами. Некоторые термины, которыми оперирует учитель, кажутся привычными, но не всегда он может их объяснить. Примером могут быть термины-понятия «сельскохозяйственная культура» и «сорт», которые часто употребляются не только при изучении биологии, но и в обиходе.
В курсе общей биологии (9—10-й классы) это понятие получит дальнейшее развитие, когда учащиеся познакомятся с селекцией — наукой, занимающейся созданием новых сортов растений и пород животных. В курсе ботаники это понятие раскрывается в общих чертах, чтобы учащимся было понятно, почему томат, огурец и другие культурные растения, пришедшие к нам из южных тропических или субтропических районов, при выращивании в нашей стране требуют специальной агротехники.
Учащиеся часто думают, что если растения южного происхождения, то им нужно обеспечить продолжительное освещение, что способствовало бы ускоренному развитию (цветению, плодоношению). Но оказывается, что такое представление обманчиво. Так, наблюдение ученых за сортами чая, привезенными из Индии, показало, что даже в условиях черноморского побережья Кавказа они не зацветают. Другие же виды растений при продолжительном освещении быстрее зацветают и плодоносят. Учащимся можно задать такой вопрос: «Какая существует взаимосвязь между продолжительностью освещения и развитием растений?» В данном случае учитель может установить межпредметную связь, привлекая знания учащихся из географии.
Как известно, на экваторе продолжительное время года сутки могут иметь 12 часов дня и 12 часов ночи. В субтропиках и северных широтах длина дня летом становится значительно больше, чем на экваторе, а зимой меньше. Растения, перенесенные с экватора в умеренные широты, попадают в условия с более длинным днем, нежели на родине. Они хорошо растут, но не цветут. Короткий день нужен хризантемам и георгинам, поэтому не случайно они начинают цвести лишь осенью, когда сокращается естественный день. Цветение и плодоношение ускоряется в условиях короткого дня (8—12 часов) и у хлопчатника, проса, кукурузы, сорго, сои.
Известно также много таких растений, для нормального развития которых требуется не короткий, а длинный день (16—20 часов).
Длинный день необходим для пшеницы, ржи, овса, льна, люпина, горчицы, шпината, салата и других культур.
Изменяя продолжительность дня у одного и того же растения, можно получить или семена, или корнеплоды. Так, выращивая редис на длинном дне, человек получает осенью небольшой урожай корнеплодов, но зато этот редис цветет и дает семена. В случае же короткого, 10-часового дня, редис не цветет, но дает крупные корнеплоды.
Казалось бы, что эти интересные факты не могут найти практического применения, так как невозможно все поле укрывать, чтобы сокращать длинный день, или давать дополнительное освещение, чтобы удлинить день. Но оказалось, что в этом нет надобности.
Ускорения цветения и плодоношения можно достигнуть, когда растения получают нужный для них день лишь в начале развития.
Ученые установили, что короткодневное растение просо, находясь в течение пяти дней в условиях 10-часового освещения, ускоряет образование метелок на 18 дней, а если оно находится в тех же условиях 10 дней, то метелки образуются на 27 дней раньше.
Значительное ускорение цветения при непродолжительном пребывании растений в условиях короткого дня установлено для многих зерновых, овощных и декоративных растений. В Индии перед посадкой риса на плантации сеянцы выдерживают в ящиках в условиях короткого дня, что способствует ускорению цветения.
Короткий день создают, закрывая парниковые рамы фанерой, черной материей или бумагой, чтобы получить ранние плоды томата, огурца, баклажана, а также ускорить цветение хризантем, астр и других растений. Создавая короткий день в начале развития растений, можно получить спелые семена кукурузы, сои и конопли в условиях, в которых они обычно не вызревают.
Зная отношение растений к длине дня, селекционеры создают сорта, приспособленные к цветению и плодоношению в условиях длинного и короткого дня.
Регулируя сроки высева, можно создать такую последовательность в изменении длины дня, при которой образуется наибольший урожай. Ранний посев пшеницы, овса, вики и других растений длинного дня способствует тому, что рост их происходит в условиях сравнительно коротких весенних дней, а цветение — при наступлении летних длинных дней, что обеспечивает хорошее плодоношение растений и высокий урожай. Если же эти культуры сеют с опозданием, то наступающие длинные дни ускоряют их цветение в период, когда растения еще не успели вырасти. Это приводит к снижению урожая.
Итак, свет — естественный мощный фактор роста и развития растений — может оказать существенное влияние на формирование урожая.
Большую роль играет и температурный фактор в определенные периоды года. Многие овощные растения экваториального происхождения у себя на родине бывают многолетними, а в условиях нашей страны выращиваются как однолетние. Это связано с тем, что значительное похолодание в осенне-зимний период приводит к гибели растений южного происхождения. Обращая внимание на изучение культурных растений, учитель не должен забывать и о сорняках. Удивительные приспособления сорняков к жизни в различных условиях представляют огромный интерес не только с биологической, но и с производственной стороны. Они часто бывают виновниками снижения урожайности и гибели культурных растений. На некоторых уроках есть возможность показать репродуктивную способность сорняков, благодаря которой они появляются на полях даже в хороших хозяйствах, где агротехника выращивания культурных растений осуществляется на высоком научном уровне.
Вопросы агротехники выращивания культурных растений целесообразнее освещать, используя природные условия родного края. На доступных образцах можно расширить представления учащихся не только о многообразии, но и господствующем положении цветковых растений.
Мы акцентируем внимание учителя на общебиологических вопросах потому, что это будет основой для раскрытия понятий разнообразия и приспособленности органического мира. С этим связано и понятие изменчивости, а также другие вопросы общей биологии, изучаемые в старших классах. Казалось, все понятно, но при многократной проверке знаний учащихся 5—6-го и старших классов, почти все ученики водные растения называли водорослями. Кроме того, школьники не могли назвать цветковые растения, не имеющие корней. Например, на уроке учитель обращается с таким вопросом: «Знаете ли вы цветковые растения, которые не имеют корневой системы?»
Ученик: «Все растения имеют корни».
Учитель: «А если подумать хорошенько?»
Ученик: «Нет, не все растения имеют корневую систему. Например, лишайник без корней».
Учитель, подводя учащихся к нужному ответу, говорит: «Действительно лишайники не имеют корневой системы, но они не цветковые растения. Нам же нужно выяснить, какие цветковые растения не имеют корневой системы...»
Все думают. После паузы один из учащихся говорит: «Это, наверное, растения-паразиты». «Верно! — говорит учитель, — а какие же вы знаете растения-паразиты?» На этот вопрос многие учащиеся дают неправильные ответы, порой смешивая ядовитые растения с растениями-паразитами.
Выяснив понимание учащимися затронутого вопроса, учителю необходимо самому объяснить некоторые особенности жизни растений-паразитов, например повилики, заразихи подсолнечниковой или других растений.
Целесообразность изучения этого вопроса связана с тем, что многие растения-паразиты являются спутниками культурных растений. Если не вести с ними постоянную борьбу, то они могут погубить посевы полезных растений на больших площадях. Поэтому, раскрывая жизнь растений в определенных темах, надо говорить о разнообразии цветковых растений и наиболее распространенных видах растений-паразитов — заразихе и повилике, указывая при этом, что каждый паразитирует на определенных группах культурных растений. Например, заразиха разветвленная паразитирует на конопле, подсолнечнике, томате, картофеле. Заразиха подсолнечниковая паразитирует на капусте. Заразиха желтая паразитирует на люцерне.
Повилика своими безлистными стеблями обвивает, как паутиной, надземные части культурных растений — клевера, люцерны, льна, томата, свеклы и др. Тело повилики представляет собой нитеобразные разветвления стебля с присосками, которыми оно прикрепляется к растению-хозяину и высасывает из него питательные вещества. Растения, пораженные заразихой и повиликой, плохо растут, а иногда и гибнут. Вот почему в хозяйствах проводят тщательную очистку посевного материала и посевы обрабатывают различными химиескими веществами (гербицидами).
Многие учителя по собственной инициативе еще при изучении темы «Корень» освещают вопрос о цветковых растениях, у которых фактически нет корней. При этом объясняют, что роль корней выполяют присоски, которыми растения-паразиты удерживаются на растении-хозяине, питаясь его соками. В теме «Цветковые растения и их классификация» эти первичные сведения получают свое развитие. Здесь есть смысл конкретизировать понятия «растение-паразит» и «ядовитое растение», которые учащиеся иногда понимают как синонимы. Все это требует обоснования темы о разнообразии растений вообще и классификации цветковых растений в частности, их насчитывается на земном шаре около 250 000 видов. Из этого количества немногим больше 2,5 тысяч выращивается человеком как культурные растения.
Учащиеся подготовлены начать изучение классификации растений с элементарных вопросов, характеризующих классы двудольных и однодольных растений. Для одних характерные признаки — две семядоли, стержневая корневая система, сетчатое жилкование листа, кольцевое расположение сосудисто-волокнистых пучков и пятерной тип строения цветка. Для других — одна семядоля, мочковатая корневая система, дуговое и параллельное жилкование, расположение сосудисто-волокнистых пучков по всему стеблю и тройной тип строения цветка.
По общим признакам учащиеся легко определяют на натуральных образцах принадлежность растений к классу однодольных или двудольных. Они могут назвать большое количество культурных и дикорастущих цветковых растений, из которых надо выбрать для записи на доске наиболее типичные (растения сада, поля и огорода). Дальнейшая работа заключается в том, чтобы учащиеся записывали в отдельные колонки тетрадей только сходные по внешнему строению растения. Например, огурец, дыня, арбуз, тыква — первая колонка; томат, картофель, паслен — вторая; пшеница, рожь, ячмень — третья; фасоль, горох, соя — четвертая и т. д.
Какой из признаков больше всего объединяет эти группы растений? Учащиеся делают вывод: сходство в строении цветка дает возможность объединить растения в определенные группы. Учитель поясняет, что эти группы принято называть семействами. На живых растениях учащиеся знакомятся с представителями различных семейств цветковых растений. Уяснить эти вопросы помогает демонстрационный материал по ботанике1, который дает возможность быстро «монтировать» на доске подобранные рисунки по всем семействам, определенным школьной программой.
Эти материалы можно использовать также при составлении монтажных схем, составляющих общую схему классификации: класс—семейство—род—вид.
При изучении семейств, классов двудольных и однодольных растений школьной программой предусмотрено освещение строения, биологии и хозяйственного значения наиболее типичных сельскохозяйственных и дикорастущих растений, характерных для местных условий школы.
Таким образом, на первый план поставлены вопросы изучения биологии растений, а на ее основе раскрываются агротехнические знания и связь с сельскохозяйственным производством.
--------------------------------------------------------------------------------------------------
1 Верзилин Н. М. Демонстрационный материал по ботанике. — М.: Просвещение, 1966.
Методика изучения семейств цветковых растений освещена в специальной литературе. Поэтому мы остановимся лишь на некоторых аспектах политехнической направленности изучения ряда представителей культурных и дикорастущих растений. Эти аспекты необходимы для показа учащимся взаимосвязи теоретических и практических вопросов, расширения и углубления знаний учащихся не только о строении органов, но и об их функциях в целостном организме.
Глубокое изучение биологии растения позволяет определить условия, необходимые для его нормального роста и развития, что связано у культурных растений с повышением урожайности. В качестве примера можно взять капусту как представителя обширного семейства крестоцветных. Для нормального роста и развития капусты требуются особые условия увлажнения, освещения и плодородия почвы. Следовательно, при выращивании капусты необходимо учитывать особенности слаборазвивающейся корневой системы, разрастания больших листьев, для образования которых (а также на испарение) требуется большое количество воды.
Человек на протяжении многовековой практики выращивания капусты разработал такую агротехнику, которая предусматривает комплекс условий, обеспечивающий высокий урожай ценной культуры. Пикировка главного корня способствует увеличению площади корневой системы за счет разрастания боковых корней. Этому помогает окучивание стеблей капусты. Высадка рассады проводится на влажных почвах (низинах, вблизи водоемов) или на поливных участках на таком расстоянии, чтобы растение не вытягивалось к свету. В одном случае обеспечивается повышенная потребность растения к влаге, в другом — создаются условия освещения и площадь питания для нормального роста растений.
При изучении представителей семейств цветковых растений появляется возможность для обобщения биологических и сельскохозяйственных знаний, полученных учащимися в 5-м классе.
В каждом конкретном случае вопросы изучения биологии растений должны быть теснейшим образом связаны с практикой, с жизнью. А это значит, что учителю необходимо постоянно интересоваться достижениями науки и практики сельского хозяйства, знать природу и передовые хозяйства района и области. Желательно подбирать данные об урожайности ведущих культурных растений раньше и теперь. Все это поможет учащимся понять пути увеличения продуктивности выращиваемых культур и повышения производительности сельского хозяйства.
Например, при изучении семейства злаковых особое внимание уделено пшенице как основной хлебной культуре не только нашей страны, но и населения всей планеты.
Сегодняшние успехи земледельцев воспринимаются учащимися как само собой разумеющееся. Учитель, ссылаясь на научные данные, должен показать учащимся, что урожай пшеницы в дореволюционный период не превышал 14—16 ц/га, а в годы советской власти, уже в 1937 году, снимали 24 ц/га, в семидесятые годы многие хозяйства получали урожай озимой пшеницы более 35 ц/га.
Сообщив такие данные, учитель просит учащихся дать самостоятельный ответ на вопрос: «Какие факторы содействуют постоянному увеличению урожайности пшеницы?» Первое, на что учащиеся обращают внимание — это сельскохозяйственная техника (нужно подчеркнуть, что это важный, но не главный фактор). Второе — это научное ведение хозяйства. Научно вести хозяйство могут только хорошо подготовленные образованные люди. Сейчас в селах есть и агрономы, и трактористы, комбайнеры, экономисты, да и сами селяне имеют среднее, а некоторые — и высшее, образование.
Современный труженик сельского хозяйства знает, что урожай пшеницы зависит от того, сколько зерен образовалось в колосе, а число зерен в колосе будет тем больше, чем больше у растений колосков. Их будет много, если в период кущения и выхода в фазу трубки растения получат необходимые условия — влагу, тепло, свет, минеральное питание и т.д. Если образуется 3 и больше стеблей с колосьями, то можно предполагать высокий урожай, если же меньше — урожай будет низким.
Таким образом, учащийся, изучающий биологию, должен знать о продуктивном кущении. Продуктивность кущения определяется наилучшей, если дополнительные стебли развиваются одновременно с основным. В таком случае зерна во всех колосьях созревают примерно одновременно, что дает возможность провести сбор урожая без больших потерь.
Непродуктивное кущение наблюдается, когда на растении образуется много мелких побегов, не создающих колосьев. Для своего роста они оттягивают питательные вещества у стеблей с колосьями и задерживают созревание, а следовательно, и уборку урожая. Кроме того, пока созревают поздно появившиеся колосья, из ранее образовавшихся зерно может высыпаться, что ведет к значительным потерям урожая. Как видим, слагаемые урожая состоят из продуктивности кущения, колошения и налива зерна. Это, в свою очередь, зависит от густоты посевов, обеспечивающей площадь питания растений и ухода за посевами.
В повышении урожая большую роль играет и посев сортовыми высокоурожайными семенами пшениц. Учеными-селекционерами выведены первоклассные сорта пшениц и о них необходимо сказать учащимся. Так, например, сорт пшеницы Безостая 1 (создан на Кубани) дает урожай до 50 ц/га, а сорт пшеницы Мироновская 808 (выведен на Мироновской селекционно-опытной станции) дает урожай зерна более 50 ц/га.
В Одессе выведен высокоурожайный (до 40 ц/га) сорт пшеницы Мичуринка с большим содержанием в зернах белка. А новые сорта Аврора и Кавказ дают урожай 50—60 ц/га.
В каждом районе, области (зоне) высевают наиболее устойчивые и урожайные в местных условиях сорта пшениц. Например, в хозяйствах нечерноземной зоны районированы сорта озимой пшеницы: Мироновская 808, Мироновская Юбилейная 50 и Немчиновская 154. В других зонах могут быть распространены иные сорта, и об этом нужно сказать на уроке.
Многие учителя, особенно в сельской местности, разъясняют учащимся, что при выведении новых сортов пшеницы и других растений ученые добиваются не только высокой урожайности, но и стойкости против полегания, болезней, а также морозоустойчивости (способности переносить низкие температуры в зимний период). При этом нужно сделать оговорку, что вымерзание озимых пшениц может наблюдаться в осенний период и весной, во время больших морозов до выпадения и после таяния снега.
Чтобы учащиеся имели полное представление и о других причинах, влияющих на урожай, желательно в нескольких словах сказать о вымокании, выдувании, выпирании, выпревании, о ледяной корке. Эти понятия связаны с практикой сельскохозяйственного производства. Сведения о них даются в общих чертах (не для запоминания).
Выпирание происходит при посеве семян в неосевшую свежевспаханную почву без прикатывания. При оседании почвы и при выпадении осадков узлы кущения оказываются на поверхности почвы. Для таких растений будут губительными зимние морозы и весенняя засуха. Выпирание наблюдается и при чередовании замерзания и оттаивания почвы.
Выпревание может возникнуть тогда, когда снег выпадет на непромерзшую землю. При этом происходит истощение вследствие траты пластических веществ на дыхание. Ослабленные растения поражаются плесневыми грибами. Это является причиной их гибели.
Выдувание бывает в результате сноса с поверхности почвенных частиц. Происходит оголение корневых шеек и зон (узлов) кущения растений, а также корней. Как и при выпирании, гибель растений происходит от иссушения весной и вымерзания зимой.
Ледяная корка обычно образуется на избыточно увлажненных почвах, на невыровненных полях. Механическое давление льда на растения приводит к их гибели.
Все эти вопросы можно связать с формированием знаний об условиях, необходимых для роста и развития растений. Многие агротехнические приемы могут предупредить причины изреживания и гибели озимых пшениц. Например, если после посева озимых поле прикатать катками, то это предупредит выпирание растений. На выровненных полях не бывает застоя воды, следовательно, исключается вымокание и образование ледяной корки. Чтобы посевы пшеницы не повреждались ржавчиной, мучнистой росой и другими заболеваниями, семена перед посевом обрабатывают ядохимикатами и высевают в определенные агросроки.
На пути к получению большого урожая определенным препятствием выступают вредители (клоп-черепашка, шведская муха, мыши и др.). В отдельные годы озимые посевы могут быть повреждены мышами, они уничтожают много созревшего зерна. Чтобы учащиеся могли представить эти потери, желательно подобрать материал из практики сельского хозяйства и дать в виде задачи для самостоятельного решения.
Учитывая огромную роль растений в жизни Планеты, учитель может вычленить целый ряд вопросов, связанных прямо или косвенно с практикой сельского хозяйства.
Усвоив основные законы жизни растений, учащиеся должны уметь применять биологические знания в разнообразных видах практической деятельности и понимать их в диалектическом единстве.
ГЛАВА 5
