Виртуальная лаборатория «Исследование факторов, влияющих на процесс фотосинтеза» — биология 7 класс

Интерактивная виртуальная лаборатория по биологии для 7 класса помогает исследовать условия, необходимые для фотосинтеза, и понять, как свет, углекислый газ, температура и вода влияют на образование органических веществ у растений.

Что изучает виртуальная лаборатория

Основная цель обучения:

7.1.2.2 — исследовать условия, необходимые для процесса фотосинтеза.

В ходе работы учащиеся изучают:

• влияние света;
• влияние концентрации CO₂;
• влияние температуры;
• влияние обеспеченности водой;
• лимитирующий фактор;
• образование глюкозы;
• выделение кислорода;
• отличие фотосинтеза от клеточного дыхания.

Условия фотосинтеза

В виртуальной модели можно изменять четыре основных фактора:

• интенсивность света;
• концентрацию углекислого газа CO₂;
• температуру;
• обеспеченность водой.

Система автоматически рассчитывает относительную скорость фотосинтеза, чистое выделение кислорода и образование глюкозы.

Уравнение фотосинтеза

В симуляторе представлена упрощённая схема процесса:

6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂

Процесс происходит при участии света и хлорофилла.

Влияние света

Учащийся может изменять интенсивность света от минимального до максимального значения и наблюдать изменение скорости процесса.

Без света фотосинтез практически прекращается, при этом клеточное дыхание растения продолжается.

При увеличении освещённости скорость фотосинтеза возрастает до определённого уровня, после чего рост замедляется из-за влияния других факторов.

Влияние углекислого газа

Концентрацию CO₂ можно изменять в широком диапазоне.

При увеличении количества углекислого газа скорость фотосинтеза повышается до насыщения, если остальные условия остаются благоприятными.

Влияние температуры

Фотосинтез зависит от температуры.

В модели используется температурный оптимум: скорость процесса увеличивается до благоприятного значения, а при слишком низкой или слишком высокой температуре снижается.

При высокой температуре может нарушаться работа ферментов и усиливаться потеря воды.

Влияние воды

Недостаток воды ограничивает фотосинтез.

В симуляторе можно уменьшать или увеличивать обеспеченность растения водой и наблюдать, как меняется скорость образования органических веществ.

Лимитирующий фактор

Виртуальная лаборатория автоматически определяет лимитирующий фактор — условие, которое сильнее всего ограничивает скорость фотосинтеза.

Это может быть:

• свет;
• CO₂;
• температура;
• вода.

Так учащийся может увидеть, почему увеличение одного фактора не всегда приводит к ускорению процесса.

Режим «Исследование»

В основном режиме можно свободно изменять условия и наблюдать за растением.

На экране отображаются:

• интенсивность фотосинтеза;
• чистое выделение O₂;
• образование глюкозы;
• лимитирующий фактор;
• текущие значения условий;
• график фотосинтеза и дыхания.

Фотосинтез и дыхание

Симулятор позволяет сравнить два процесса:

фотосинтез
и
клеточное дыхание.

Даже если фотосинтез прекращается в темноте, дыхание растения продолжается.

Это помогает избежать распространённой ошибки, когда фотосинтез и дыхание воспринимаются как один и тот же процесс.

Режим «Лаборатория»

В лабораторной работе учащийся выбирает один фактор и исследует его влияние на скорость фотосинтеза.

Доступны четыре независимые переменные:

• интенсивность света;
• концентрация CO₂;
• температура;
• обеспеченность водой.

Проведение виртуального опыта

Для каждого фактора предусмотрено несколько значений.

Учащийся:

1. выбирает независимую переменную;
2. формулирует гипотезу;
3. изменяет только один фактор;
4. проводит измерения;
5. получает результаты;
6. анализирует таблицу;
7. сравнивает значения;
8. формулирует вывод.

Работа с данными

После каждого измерения результаты автоматически добавляются в таблицу.

Отображаются:

• значение исследуемого фактора;
• скорость фотосинтеза;
• чистое выделение кислорода.

Также строится визуальная диаграмма для сравнения результатов.

Проверка гипотезы

Для каждого фактора задаётся учебная гипотеза.

Например:

Свет: увеличение освещённости повышает скорость фотосинтеза до насыщения.

CO₂: увеличение концентрации углекислого газа повышает скорость до насыщения.

Температура: у фотосинтеза есть оптимальная температура.

Вода: недостаток воды снижает скорость фотосинтеза.

После проведения измерений учащийся выбирает вывод, соответствующий полученным данным.

Практикум

Третий режим содержит 6 вопросов по теме фотосинтеза.

Проверяются знания о:

• поглощении CO₂;
• роли света;
• выделении кислорода;
• лимитирующем факторе;
• влиянии температуры;
• исходных веществах фотосинтеза.

Примеры заданий

В практикуме необходимо определить:

• какой газ растение поглощает из воздуха;
• что происходит в полной темноте;
• какой газ выделяется;
• что такое лимитирующий фактор;
• почему высокая температура снижает скорость;
• какие вещества являются исходными для фотосинтеза.

После ответа система показывает краткое объяснение.

Результаты виртуальной лаборатории

После завершения исследования учащийся может:

• указать Ф.И.О.;
• записать собственный вывод;
• скачать результат в TXT;
• распечатать результаты;
• повторить лабораторную работу.

Для учителя

Виртуальная лаборатория подходит для изучения тем:

• фотосинтез;
• условия фотосинтеза;
• питание растений;
• влияние факторов среды;
• лимитирующий фактор;
• клеточное дыхание;
• экспериментальная работа;
• анализ данных.

Её можно использовать:

• при объяснении нового материала;
• для закрепления;
• при проведении исследовательской работы;
• на интерактивной доске;
• для самостоятельной работы;
• для формативного оценивания;
• при дистанционном обучении.

Методика работы

В материалах для учителя рекомендуется:

• изменять только один фактор за один опыт;
• сравнивать крайние и оптимальные значения;
• обосновывать форму полученного графика;
• обсуждать, почему растение продолжает дышать ночью.

Границы модели

Симулятор является учебной моделью.

Следует учитывать:

• скорость показана в относительных единицах;
• остальные условия считаются постоянными;
• модель демонстрирует общие закономерности;
• результаты не относятся к конкретному виду растения.

Запустите виртуальную лабораторию

Изменяйте свет, концентрацию CO₂, температуру и количество воды, наблюдайте скорость фотосинтеза, определяйте лимитирующий фактор и проводите собственный виртуальный эксперимент.

Биология • 7 класс • фотосинтез • условия фотосинтеза • лимитирующий фактор • виртуальная лаборатория • исследование • растения • Class-KZ

Рекомендуем

• Учебные симуляторы и виртуальные лаборатории онлайн