- gradul de similitudine sau diferență de organisme, grupuri de organisme;
- legăturile familiale între ele.
Semnificative pentru sistematică sunt semnele conform cărora un obiect specific este definit în celula sa - grupul taxonomic (figura 1).
Nevoia unei schimbări istorice în structura internă și externă a organismelor vii se datorează faptului că mediul care determină condițiile și oferă resursele vieții se schimbă în mod constant. După cum scria Lewis Carroll, trebuie să scăpăm pentru a rămâne pe loc. Pentru a supraviețui, trebuie să te schimbi. Modificările pot fi semnificative, principii. Astfel de modificări sunt în concordanță cu alte caracteristici fac posibilă dezvoltarea noului mediu de viață (de exemplu, respirație pulmonară la organismele acvatice antice) sau crește în mod semnificativ eficiența utilizării resurselor (de exemplu, aspectul teplokrovnosti). Biologii de adaptare a acestui nivel se numesc aromofroze. Din punctul de vedere al OTSM-TRIZ dintre ele pot fi considerate ca soluții contradicții de conducere (Khomenko NN) Studenții sunt aduse la necesitatea de „reinventare“ a adaptărilor biologice la nivel aromorphoses.
Exemplul 1. Utilizarea situației problematice în subiectul de instruire: "Caracteristicile clasei de amfibieni"
Să reformulăm subiectul: "Cum a stăpânit peștele pământul?"
Pestii sunt creaturi de apa. După ce au stăpânit toate resursele vitale ale mediului lor, au aterizat aterizarea pe uscat. Ce probleme au întâlnit acești pionieri?
Situația este clară pentru toată lumea, elevii numesc cu exagerare aceste obstacole:
-Ochii de piele și mucus se vor usca în aer. Cum se poate evita aceasta?
-Cum de a respira pe pământ, pentru că și ghilimele se usucă imediat?
-În apă, mâncarea era deja umedă și acum trebuie să fie umedă.
-Ce se întâmplă cu caviarul pus pe pământ? Răspunsul este evident - se va usca. Și ce să faci?
-Cum să vă deplasați pe uscat? Avertismentele sunt asistenți slabi, iar greutatea corporală crește atunci când iese din apă.
Problemele cu care se confruntă animalele acvatice, stăpânirea mediului aerian terestru al vieții
Atributele clasei amfibiene sunt derivate ca soluții la problemele indicate. Apariția acestui grup de animale piele subțire, cu glande mucoase, plămânii, extremitățile articulare ale glandelor salivare și lacrimale, întărind scheletul față de pește unele dintre celelalte caracteristici sunt în mod logic sunet și ușor de memorat. Amfibienii nu s-au confruntat cu o sarcină esențială - reproducerea în afara apei. Natura sa oprit la o versiune de compromis: viața animalelor adulte se desfășoară pe pământ, iar reproducerea și dezvoltarea - în apă. Ce, de fapt, a determinat numele clasei - amfibieni.
Problema nerezolvată a reproducerii în afara apei este intriga, care vă permite să aruncați podul în clasa următoare, - Reptile.
Exemplul 2. Reproducerea reptilelor
Reptilele sunt animale care au fost capabile să transfere la reproducere pe uscat. Precursorii lor evolutivi ai peștilor și amfibienilor pun ouă în apă. În apă, este fertilizat și se dezvoltă embrionul. Cum a fost oul să se schimbe astfel încât embrionul să se dezvolte cu succes în condiții terestre?
Această abordare face revenirea la materialul nou învățat intitulat „Fish“ și să clarifice faptul că, se părea clar ideea structurii de caviar.
Funcția principală a ouălor este aceea de a crea condiții pentru conservarea și dezvoltarea embrionului. Aceasta presupune alimentarea, respirația, alocarea de substanțe inutile, precum și protecția împotriva uscării și a influențelor externe periculoase.
Devine evidentă dependența structurii de funcția, condițiile și resursele. Apoi, schimbăm condițiile și resursele cu aceeași funcție și luăm în considerare posibilele opțiuni de modificare a structurii. Ca urmare, se naște un "ou"!
Exemplul 3. Evoluția sistemului respirator al animalelor
Afirmația acestei probleme necesită explicații preliminare.
De ce respirăm? Pe această simplă (doar la prima vedere!) Întrebarea este de obicei răspunzătoare astfel: respirați să trăiți! Este necesar ca oxigenul să intre în sânge, sângele transportă oxigen către toate celulele corpului și scoate dioxidul de carbon din ele, care apoi se exhalează. De ce? Răspunsul se află la nivelul celular-molecular. Celula dispune de "echipamentul" necesar pentru transformarea energiei legăturilor chimice conținute în alimentele noastre într-o formă accesibilă organismului. Aici, în acest proces, oxigenul este lucrarea unui oxidant puternic. Pentru generarea de energie fără probleme necesită o aprovizionare constantă de oxigen la celula (deși există „tehnologie“ anoxic) și alocarea deșeurilor inutile - dioxid de carbon. Astfel, respirația nu este doar o "inhalare-expirație". Sistemul de organe, numit "respirator", în esență - un sistem pentru asigurarea schimbului de gaze. Astfel, luarea în considerare a evoluției sistemului respirator se reduce la întrebarea: cum și de ce au schimbat structurile care asigură schimbul de gaze la animale?
Schimbul de gaz cu mediul are loc prin suprafață. Pentru aceasta, suprafața trebuie să fie subțire, umedă și suficient de mare:
-subțire - deoarece oxigenul și dioxidul de carbon sunt difuzate prin acoperitoare (difuzia este eficientă la o distanță de cel mult 1 cm);
-umed - deoarece oxigenul și dioxidul de carbon se mișcă numai sub formă dizolvată;
-mare - cu cât suprafața este mai mare, cu atât este mai rapidă difuzarea.
Dimensiunea suprafeței corporale este estimată în raport cu volumul său. La prima vedere, se observă un efect paradoxal: pe măsură ce mărimea organismului crește, suprafața relativă scade!
S1
Fig. 3. Aria de suprafață relativă scade cu dimensiunile în creștere
În cazul microorganismelor mici, raportul dintre suprafața și volumul este suficient pentru schimbul efectiv de gaze. Astfel, în cele mai simple, coelenterate, plate, rotunde și multe viermi annelike, schimbul de gaz are loc prin capacele corpului. Nu există organe sau organe specializate.
În cazul organismelor mai mari, suprafața relativă scade. Dar pentru schimbul efectiv de gaze, raportul ariei suprafeței cu volumul trebuie menținut.
Sarcina 1: cum trebuie schimbată suprafața, astfel încât, cu o creștere generală a dimensiunii obiectului, suprafața sa relativă să nu scadă
Contradicția. aria suprafeței în raport cu volumul pe măsură ce mărimea obiectului crește, trebuie să scadă în conformitate cu modelele geometrice și nu ar trebui să scadă pentru schimbul efectiv de gaze.
Soluția. suprafata pliata.
Fig. 4. Suprafața plată
Sarcina 2: Care ar trebui să fie suprafața pentru a servi corpul ca protecție și în același timp să efectueze schimbul de gaze?
Contradicția. suprafața trebuie să fie liberă, permeabilă la schimbul de gaz, suprafața trebuie să fie strânsă, impermeabilă pentru a îndeplini o funcție de protecție.
Soluția. diviziune în părți. O parte a corpului este acoperită cu o cochilie impermeabilă puternică, iar unele au o suprafață pliată, subțire, permeabilă.
Sarcina 3. Cum ar trebui să se schimbe suprafața care asigură schimbul de gaze în locuitorii aerului terestru?
Contradicția. suprafețele trebuie să fie proeminente, pliate, subțiri pentru o schimbare mai bună a gazului și nu trebuie să fie astfel încât să nu se usuce în aer.
Soluția. suprafețe invaginante.
Situația problemă sau sarcina problematică
În opinia noastră, interesul excesiv excesiv asupra sarcinilor în stadiul de examinare a conținutului nou este excesiv de excesiv. În anumite circumstanțe, este suficient să privim materialul dintr-un unghi diferit, adică să identificăm o situație dificilă, iar acest lucru deja trezește interesul. Este important ca înțelesul să nu fie pierdut în termeni specifici noi sau incomode. Situația ar trebui să fie descrisă în limbajul figurativ colocvial, astfel încât esența problemei să fie disponibilă tuturor. Sentimentul de accesibilitate împinge să participe la discuție și să se îndrepte spre experiența, impresiile, informațiile primite. Se creează o atmosferă care facilitează înțelegerea noilor cunoștințe.
În primul dintre aceste exemple, situația problemă evidențiază simultan mai multe sarcini, răspunsurile la care sunt evidente. Prin urmare, suntem înfundați în situație, eliminăm variantele deciziilor în mișcare și le comparăm cu "invențiile naturale".
În cel de-al doilea exemplu, se consideră o "invenție" - un ou. Aici este necesară o pregătire pentru a identifica problemele și a le formula. Se construiește o linie de raționament:
- pentru a proteja embrionul de uscare în aer, apare o cochilie impermeabilă pentru evaporarea apei;
- cu cât impermeabilitatea cochiliei este mai mare pentru evaporare, cu atât mai bine, dar care sunt consecințele negative?
- printr-o cochilă impenetrabilă devine imposibilă:
- schimb de gaz pentru respirație,
- furnizarea de nutrienți,
- eliminarea produselor metabolice.
În acest stadiu, este pregătit solul pentru înțelegerea caracteristicilor dispozitivului de ouă de reptile și păsări.
Contradicțiile revelate pot fi puse într-o bază de probleme inventive:
1. Cum să efectuați schimbul de gaze. dacă oul este acoperit cu o coajă impermeabilă?
2. Cum să livrați nutrienți. dacă oul este acoperit cu o coajă impermeabilă?
3. Cum se efectuează eliminarea produselor metabolice. dacă oul este acoperit cu o coajă impermeabilă?
Întrebările stau în aer, ele sunt atenție concentrată. Următorul pas depinde de situația specifică și este ales de către profesor:
- explicația este dată de profesor;
- elevii sunt rugați să găsească răspunsul în manual;
- elevii sunt încurajați să inventeze singuri dispozitivele și apoi să le compare cu "invențiile" naturii.
incapacitatea de a scoate prin coajă este compensată de prezența unui bule pentru a colecta produse lichide de schimb - allantois.
Cel de-al treilea exemplu arată ce ar trebui să facă o pregătire serioasă pe care profesorul ar trebui să o întreprindă pentru a "scoate" un grup de sarcini, a căror soluție este disponibilă elevului. În subiectul "Evoluția sistemului respirator" este necesar să se se asigure că elevii știu ce difuzie este, vezi diferențele dintre suprafața absolută și suprafața relativă. În funcție de nivelul și orientarea profilului pregătirii elevilor pentru activarea acestor cunoștințe, se folosesc diferite abordări.
Pentru a descoperi efectul unei scăderi a suprafeței relative a suprafeței relative, deoarece mărimea obiectului crește în clasa fizică și matematică, se poate propune o problemă de calcul: să se compară dependența ariei de suprafață relativă a sferei de raza sa. Și în clasa umanitară, puteți lua în considerare sarcina situației: dacă doriți să curățați rapid o oală de cartofi, veți alege un cartuș mare sau mic? Mâinile și fără calcule abstracte "amintesc" că mai repede.
Prezentarea materialelor educaționale sub forma unor situații problematice sau a unor sarcini problematice necesită un efort considerabil din partea profesorului, ci creează un mediu în care elevii sunt incluși în procesul de construire a cunoștințelor.