3 уровень

Целевая аудитория, комплектование, особенности организации цикла

Группа третьего уровня предназначена для старшеклассников, освоивших программы 1-2 уровней. Её прохождение рассчитано на 2 года по 288 часов (8 часов в неделю). Каждый год группа пополняется учащимися, закончившими обучение на 2 уровне. Таким образом, за полный двухгодичный цикл приём в эту группу проходит дважды. Программа, в связи с этим, сформирована таким образом, что её две части продолжительностью в один год можно проходить в любом порядке. Учащиеся, закончившие обучение по этой программе, могут оставаться членами этой группы, углублённо участвуя в самостоятельном научном творчестве, посещая отдельные занятия по выбору для повторения материала и участвуя в разработке и проведении занятий в различных группах лаборатории.

цели и задачи

Целью обучения на данном уровне мы ставим достижение значительной частью учащихся уровня методологической компетентности в области естественнонаучной исследовательской деятельности. Значительную часть курса здесь занимают выполнение самостоятельного научного исследования, доклады, планирование работы. Особенности этих разделов подробно изложены выше – в программе 2 уровня. Специфика всех этих курсов на третьем уровне сводится к возрастающей требовательности к самостоятельности, инициативности, методической оснащённости учащихся. Мы стараемся выдерживать в этих темах принцип, сводящийся к тому, что каждая следующая исследовательская работа школьника должна быть сложнее предыдущей, также должна повышаться роль школьника в рабочей группе, в каждой следующей экспедиции, каждой следующей серии докладов и т.д.

Сводный учебно-тематический план

*	*	В аудитории		Экскурсии	Всего
		теор	практ
4	Третий уровень (2 года)	330	246		2*288=576
4.1	Общая геоботаника	54	18		72
4.2	Частная геоботаника	48	24		72
4.3	Физиология и биохимия растений	40	8		48
4.4	Эволюционное учение	72			72
4.5	Ботаническая география и сравнительная флористика	34	14		48
4.6	Геоморфология	48			48
4.7	Статистика	34	38		72
4.8	Самостоятельное исследование		2*48		96
4.9	Доклады		2*24		48

Физиология и биохимия растений Вопросы физиологии и биохимии растений затрагиваются в школьном курсе недостаточно, причём изучаются в 6 классе, когда знаний по смежным дисциплинам, прежде всего химии, явно недостаточно для усвоения знаний. Между прочим, ясное понимание механизма и роли таких базисных для биосферы планеты процессов, как фотосинтез и дыхание, необходимая черта кругозора любого естествоиспытателя. Поэтому мы изучаем их углублённо в ходе освоения третьего уровня. Цель этого курса, кроме освоения сверхбазового набора знаний, состоит в укреплении понимания межпредметной связи биологии с химией и физикой. Занятия в этом курсе предполагаются преимущественно теоретические, по форме это – семинары.

Учебно-тематический план

В аудитории Всего Теор. Практ. 1 Предмет физиологии и биохимии растений 2 2 2 Морфологические и цитологические основы 4 2 6 3 Ростовые процессы и морфогенез 6 2 8 4 Фотосинтез 10 10 5 Дыхание растений 6 6 6 Потребление и транспорт воды 4 4 7 Микроэлементы, их роль, потребление 2 2 8 Регуляторные процессы в растении 2 2 4 9 Особые классы веществ ( терпены, алкалоиды и т.д.) 2 2 4 10 Современные методы в изучении физиологических и биохимических процессов 2 2 Итого 40 8 48 Основные формы контроля – система зачётов, разработанных к данному курсу, использование материала этого курса в самостоятельных научных исследованиях. Литература Блукет Н.А., Родман Л.С., Пузанова С.А. Ботаника с основами физиологии растений. М. 1975 Гудман Ф., Морхауз Ф. Органические молекулы в действии. М. 1977 Крамер Пол Д., Козловский Т.Т., Физиология древесных растений, М. 1973 Street H.E., Cockburn W. Plant metabolism. Oxford, N.Y. 1963

Эволюционное учение Мы считаем, что понимание современных взглядов на эволюционный процесс является в настоящее время необходимым элементом культуры для всякого естествоиспытателя. Цель данного курса – обеспечить теоретическую подготовку достаточную для того, чтобы учащиеся могли при желании углублённо изучать данную тему. Одновременно достигается цель укрепления генезисного динамического подхода к явлениям и объектам природы. Основная форма занятий здесь – теоретический семинар. Учащиеся стимулируются к самостоятельному обсуждению тех или иных вопросов в небольших рабочих группах.

Учебно - тематический план

В аудитории Всего Теор. Практ. 1 Определение эволюции, доказательства эволюции. 4 4 2 цитологические и генетические основы 6 6 3 Возникновение изменчивости, её размах и формы 8 8 4 Естественный отбор и экологические основы эволюции 12 12 5 Видообразование 10 10 6 Искусственный отбор и селекция 6 6 7 Скорость эволюции 6 6 8 Макро-и микроэволюция 10 10 9 Основные направления эволюционного процесса 4 4 10 История эволюционного учения 6 6 Итого 72 72 Основные формы контроля – система зачётов, разработанных специально к данному курсу и оценка интереса учащихся к дальнейшему углублённому изучению процессов эволюции. Литература Биологический энциклоредический словарь. М., 1986 Грант В. Видообразование у растений. М. 1983 Грант В. Эволюционный процесс. М. 1986 Давиташвили Л.Ш. Причины вымирания организмов. М. 1969 Дарвин Ч. Происхождение видов путём естественного отбора// комментарий А.А.Яблокова, Б.М.Медникова. М. 1987 Михайлова И.А., Бондаренко О.Б., Обручева О.П. Общая палеонтология М. 1989 Тимофеев-Ресовский Н.В., Воронцов Н.Н., Яблоклв А.В. Краткий очерк теории эволюции. М. 1977

Ботаническая география и сравнительная флористика Это – один из разделов ботаники, который практически не освещён в школьном учебнике. Между тем, многие задачи, которые ставит перед собой геоботаник, не могут эффективно решаться без учёта ботанико-географических закономерностей. Кроме этого, можно отметить, что это направление биологии имеет ярко выраженный междисциплинарный характер. Таким образом, его изучение имеет целью не только углубление системы научных представлений в соот¬ветс¬тву¬ющих предметных областях, но и формирование широкого меж¬пред¬метного подхода к позна¬ва¬тель¬но¬му процессу. Формы занятий – теоретические семинары, сопряжённые с практическими занятиями с атласами ареалов, справочниками, гербарием, списками видов. Учебно - тематический план

В аудитории Всего Теор. Практ. 1 Предмет флористики и географии растений. Учение о флорах и учение об ареалах. 2 2 2 Типы ареалов. Ареалы различных систематических групп. 4 2 6 3 Современные ареалы и палеоареалы. Миграции и вымирания видов. 2 2 4 4 Флоры. Подходы в разных масштабах 2 2 5 Основные флористические царства мира 8 8 6 Флористическое районирование России 6 6 7 Флористические элементы 4 4 8 Флорогенетические элементы по Миняеву 2 2 4 9 Анализ флористических списков 2 4 6 10 Сравнение флористических списков 2 4 6 Итого 34 14 48 Основные формы контроля – система зачётов, разработанных к данному курсу, успешность выполнения практических работ и использование материала этого курса в самостоятельных научных исследованиях. Литература Кунишкова Т.В., Петров В.В. География растений с основами ботаники. - М.: Просвещение, 1987 Родин Л.Е. На разных широтах. - М.: Мысль, 1988 Растительность мира (путеводитель по экспозиции Ботанического ин-та АН СССР). - Л.: Наука, 1978 Растительный мир Земли (под.ред.Фукарека Ф., в двух томах). - М.: Мир, 1982 Толмачёв А.И. Ведение в географию растений Л. 1974 Уоллес Р. Тропическая природа. - М.: Мысль, 1975 Флористические исследования (под ред. А.К.Скворцова) М. 1990

Геоморфология

Геоморфологическое исследование местности часто предшествует геоботаническому, а иногда его элементы включаются в геоботаническое описание. Таким образом, знание основ геоморфологии позволяет расширить методический инструментарий и позволяет более ясно понимать закономерности явлений, наблюдаемых в ходе геоботанического исследования. Таким образом, основной целью данного курса является овладение некоторой суммой знаний в области геоморфологии. Кроме этого, геоморфология – один из предметов, изучение которых формирует связь между физикой, геологии, географией и биологическими науками. Занятия, как и в других теоретических курсах, представляют собой обычные учебные семинары. Изучаемые процессы иллюстрируются примерами, причём приоритет отдаётся примерам, связанным с Ленинградской областью, особенно – с местами проведения исследований.

Учебно - тематический план

В аудитории Всего Теор. Практ. 1 Предмет геоморфологии 2 2 2 Геологический фон. Магматический фундамент и осадочный чехол. Их формирование и особенности. 2 2 3 Склоны и равнины. Классификация склоновых процессов 2 2 4 Процесс массового движения чехла осадков, Делювиальный процесс и дефлюкция 4 4 5 Эрозионные склоновые процессы. Оползание, обваливание и отседание. 8 8 6 Русловые процессы 6 6 7 Пойменные процессы, геоморфологические элементы пойм 8 8 8 Типология речных долин. террасы 4 4 9 Ледниковые процессы 6 6 10 Карстовые и суффозионные процессы 6 6 Итого 48 48 Основные формы контроля – система зачётов, разработанных к данному курсу и использование материала этого курса в самостоятельных научных исследованиях. Литература Ананьева Г.С., Симонова Ю.Г., Спиридонова А.И. Динамическая геоморфология. М. 1992 Геоморфология и четвертичные отложения Северо-Запада Европейской части СССР. Л. 1969 Лахи Ф. Полевая геология, т.1, 2 М. 1966

Статистика Курс статистики – один из сложнейших на этом уровне. Для успешного его прохождения учащиеся подготавливаются на первом уровне, при прохождении курса “Элементы научного творчества” и на втором уровне – при прохождении курса “статистическая обработка данных”. К сожалению, школьный курс математики никоим образом не затрагивает задачи того, типа, которые постоянно возникают при анализе данных в любой науке. И, несмотря на то, что математически большинство задач здесь безусловно проще, чем задачи конкурсных экзаменов, привычка решать задачи исключительно школьного типа (с точно известными значениями переменных и существующими аналитическими алгоритмами получения столь же точного ответа, вызывает беспомощность при столкновении с простейшей статистикой даже у студентов. Основные цели на этом этапе - формирование навыков ана¬ли¬за разнообразных статистических данных и фор¬ми¬ро¬ва¬ние прочных межпред¬мет¬ных связей между естес¬твен¬ными науками и мате¬матикой. К основным задачам, соответственно относятся отработка разнообразных методов выборочной статистики одномерной случайной величины, знакомство с основными принципами анализа зависимостей, и идеями анализа многомерных данных в задачах классификации и снижения размерности. Основная форма занятий – насыщенный практическими заданиями семинар, в котором объяснение нового материала сочетается с решением задач и их обсуждением. Задачи, в связи с особенностями научной программы лаборатории, содержательно моделируют способы обработки, наиболее часто применяемые в нашей работе, используют материал естественных наук, но зачастую формулируются в занимательной форме. Необходимый минимум терминологии вводится в теоретической части каждого задания. Задачи позволяют применять индивидуальный подход, учитывающий особенности восприятия и ритм работы конкретного ребёнка, а также организовывать разнообразную работу в группах. Учебно - тематический план

В аудитории Всего Теор. Практ. 1 Повторение сведений об основных параметрах одномерного распределения и методах оценки среднего 2 2 2 Типы распределений случайной величины. Гипотезы принадлежности к определенному классу распределений и их проверка 4 2 6 3 Сравнение одномерных выборок по различным параметрам 2 4 6 4 Понятие о корреляции. Счётные аспекты, интерпретация 4 4 8 5 Корреляционные матрицы. Построение и интерпретация корреляционных плеяд. 2 4 6 6 Линейная регрессионная модель. Задачи, приводимые к линейной регрессии преобразованием координат 6 4 10 7 Разложение дисперсии и схема однофакторного дисперсионного анализа. Интерпретация результатов 8 10 18 8 Идея снижения размерности в методе главных компонент 4 6 10 8 Некоторые классификационные алгоритмы. Идея кластерного анализа 2 4 6 Итого 34 38 72 Оценка результативности прохождения этого курса проводится в ходе проверки успешности решения учебных задач. В то же время, ценность полученного результата высока только тогда, когда он используется, поэтому важным критерием успешности является расширение арсенала статистических средств, используемых учениками в работе. Литература Айвазян С.А., Енюков И.С., Мешалкин Л.Д. Прикладная статистка. Исследование зависимостей. М., 1985. Браверман Э.М., Мучник И.Б. Структурные методы обработки эмпирических данных. М., 1983. Зайцев Г.Н. Математическая статистика в экспериментальной ботанике. М., 1984. Плохинский Н.А. Биометрия. Новосибирск, 1961. Плохинский Н.А. Математические методы в биологии. М., 1978. Рокицкий П.Ф. Биологическая статистика. Минск: 1967. Тюрин Ю.Н., Макаров А.А. Статистический анализ данных на компьютере. М.,1998.