Урок-размышление по биологии на тему «Величина и её пределы» (7–8 класс)

Урок-размышление по теме «Величина и её пределы»

           Цель деятельности учителя: организовать деятельность учащихся по изучению законов развития природы, используя принцип интеграции наук (биология, физика, математика)

           Результаты изучения темы:

1. Предметные – применяют знания о строении и жизнедеятельности организмов в новых ситуациях для выяснения законов развития природы; принимают коллективное решение в процессе совместной деятельности; оценивают уровень своего познавательного интереса к изучаемой теме; владеют навыками установления и выявления причинно-следственных связей в окружающем мире природы; работая с полученной информацией, выделяют законы развития живых организмов , выделяют их характерные особенности, используя полученнные на уроке знания по математике и физике

2. Личностные – осознают себя как личность, живущую в коллективе, испытывают чувство ответственности за сохранение многообразия природы; в сфере социально-нравственных представлений осваивают социальную роль ученика, воспринимают образование как личностную ценность, дают адекватную самооценку с опорой на знание основных моральных норм, требующих для своего выполнения развития этических чувств, самостоятельности и личной ответственности за свои поступки в мире природы.

3. Метапредметные.

Регулятивные:– регулируют учебную деятельность, направленную на познание (в сотрудничестве и самостоятельно) закономерностей природы.

Познавательные: используют полученную информацию из предложенных таблиц и схем об особенностях физических и биологических явлений в природе и обсуждают полученные сведения; соблюдают нормы информационной избирательности, этики и этикета.

Коммуникативные: осваивают правила и нормы социокультурного взаимодействия со сверстниками в классе.

Оборудование

Опорные листы по теме «Величина и её пределы»

Презентация «Величина и её пределы»

Таблицы по особенностям строения и жизнедеятельности животных

Информация для работы в группах по биологии, математике и физике

                                                                 Ход урока.

Определение темы урока

     Во всём мне хочется дойти

До самой сути.

В работе, в поисках пути,

В сердечной смуте.

До сущности протекших дней,

До их причины,

До оснований, до корней,

До сердцевины.

              Строки этого стихотворения я вспомнил не зря. Думаю, что и вам понятно, что они связаны с темой урока. Любой вопрос невозможно раскрыть до оснований, до корней, до сердцевины, если использовать данные только одной науки. Сегодня умы человечества заняты объединением всех знаний, накопленных предыдущими поколениями, для восстановления единой картины мира. На уроке мы попытаемся проделать аналогичную работу.

           Давайте посмотрим на первые два кадра презентации. (Слайд 1,2) Что их объединяет? (ученики отвечают, что это самые большие и самые малые организмы из птиц и млекоптающих, причём показан размах колебаний размеров, или величины) Итак, мы с вами вышли на тему урока. Размах колебаний заменим словом предел, размер – величиной. Тема урока – «Величина и её пределы». Подпишите тему на опорном листе. (слайд 3)

Усвоение нового материала

         Чтобы показать, что для объяснения причин в различиях величины животных, нужны знания не только по биологии, мы разделились на три группы, в которых будут работать не только биологи, но и физики, и математики. Поработайте с предложенной информацией и интересными вопросами по её использованию.

Теперь вы имеете всю информацию,необходимую для объяснения хода эволюции животного мира. Работаем со схемой 1 на опорном листе.

         Первыми организмами были одноклеточные. В силу определённых причин от них возникли многоклеточные. В чём их преимущество? Слово биологам, которые рассказывают о преимуществах многоклеточности. У наземных многоклеточных идёт увеличение массы тела, но до определённого размера. (слайд 4) У вымершего наземного носорога она была 18 тонн.Максимальная масса животных не может быть выше 20 тонн. Почему? Чтоб ответить на этот вопрос, вспомним, как передвигается наземный гигант –африканский слон.Движется он медленно и степенно, а когда стоит, ноги его почти прямые. (слайд 5) Давайте встанем и постоим, стоять нетрудно. А теперь постоим на полусогнутых ногах. Есть разница? На прямых ногах вес тела не ощущается, нагрузка на мышцы распределена равномерно, на полусогнутых нагрузка на мышцы увеличивается, надо держать ноги в суставах.

          Давайте заполним схему 2. При активном движении масса мышц увеличивается. Мышцы крепятся к костям и приводят их в движение. При увеличении массы мышц растёт и масса скелета, а рост скелета стимулирует рост мышц. Получается замкнутый круг . Рост массы организмов увеличивается, а движение замедляется. Поэтому есть предел – 7,5 т у слона. Но ведь есть и более крупные животные . Что по этому поводу скажут физики? Вы ответили на свой вопрос?

          Часть организмов снова вернулась в водную среду, где действует сила Архимеда. (слайд 6) В воде мы можем поднять большой камень, его вес уменьшается, но масса остаётся прежней. Поэтому на берег мы его не вынесем. И на суше, и в воде на организмы действует сила тяжести. А в воде появляется и проявляется сила Архимеда. Тело, погружённое в воду, становится легче на вес вытесненной им воды. Поэтому у крупных животных при увеличении массы тела движение не замедляется, они свободно перемещаются в воде..Так какой же фактор оказывает влияние на величину животных? (ученики говорят, что это среда обитания и связанный с ней образ жизни, а потом записывают в первую схему.)

(слайд7) Так почему же именно эти животные в отрядах самые крупные?

          Есть ли какие дополнения у биологов? ( слайд 8) В информации для биологов есть таблица с размерами бурых медведей. Вид один, а размеры – разные. От чего это зависит? Ответив на этот вопрос, вы практически вывели закон Бергмана. Смотрите схему 3. ( Чем севернее, тем больше размеры животных).Следовательно, на величину влияет и местообитание животных . Но каким образом?

         Сегодня мы много говорим об увеличении размеров тела. Какое значение имеет оно для организмов? На этот вопрос мы сейчас ответим. О каких организмах мы с вами забыли, говоря о пределах величины?. Максимальные размеры организмов животных помогла объяснить физика, а минимальные попробуем объяснить математически. Нам помогают математики, обладающие ценной информацией.

        При увеличении размеров шаровидного одноклеточного организма площадь его поверхности растёт пропорционально второй степени радиуса. Это определяется по формуле площади шара. Объём шара определяется по соответствующей формуле. При одинаковой плотности объём шара – это его масса. Масса организмов при увеличении размеров растёт быстрее, чем площадь его поверхности. Возникают проблемы, препятствующие увеличению организмов. Какой же выход нашла природа? Она создала многоклеточные организмы, у которых растёт площадь поверхности. (дробление одного большого шара на множество мелких – масса прежняя, а площадь поверхности увеличивается)

         Работаем со схемой 4. Рядом со значком S и M ставим в ходе беседы стрелки разной величины, поскольку масса растёт быстрее, а рядом со словом выход стрелки ставим наоборот – площадь поверхности увеличивается, а рост массы замедляется, хотя и опережает рост площади поверхности. Это экологически выгодно. Из-за большой массы на единицу площади поверхности выделяется меньше энергии.

        Снова обращаемся к физикам, они внимательно работали с таблицей энергообмена. Давайте проанализируем данные величины энергообмена. Вывод один – чем крупнее животное, тем меньше величина энергообмена. У тигра – 50 кДж/кг, а у бурозубки – 3486!!!! Здесь важно соотношение площади поверхности и массы тела. (Допустим, что пощадь поверхности одинакова у крупных и мелких – условно 12, но масса мелких 2, а крупных 6. Находим соотношение площади поверхности к массе: у мелких 6, у крупных всего 2).                    Давайте посмотрим на схему № 5. Органические вещества пищи идут в запас, на построение тела и на выработку энергии, большая часть которой рассеивается в виде тепла. Величина энергообмена рассчитывается на 1 кг массы. Чем больше делитель, тем меньше частное.У крупных животных соотношение площади к массе меньше, чем у мелких. Отображаем это значком меньше в сторону крупных. Кто же больше съедает пищи относительно своей массы – тигр или бурозубка? Бурозубка до 250%!!! Потому что она теряет много тепла. И чтоб поддержать температуру тела, ей необходимо много пищи. Поэтому величина энергообмена ограничивает минимальный размер млекопитающих. Вот мы и выделили третий фактор, связанный с величиной животных.

Закрепление новых знаний и способов действий

Вопросы для размышления для математиков, физиков и биологов

Слайд 9. Почему африканский слон отдыхает стоя, а северный олень лёжа на снегу и поджав ноги под себя? ( Слон увеличивает площадь поверхности для теплоотдачи, поэтому не ложится, а северный олень, поджав ноги под себя, в лежачем состоянии теплоотдачу уменьшает.Это поведенческий способ терморегуляции)

На слайде 10 три лисицы –песец,обыкновенная и фенек (ушастая).Сформулируйте вопрос. ( У этих трёх лисиц разные размеры ушей.Согласно закону Аллена, выступающие части тела уменьшаются в зависимости от условий местообитания. Чем севернее, тем меньше размеры ушей.Это морфологическое приспособление, влияющее на теплоотдачу.

На слайде 11 обыкновенная лисица,свернувшаяся клубком. Сформулируйте вопрос и попробуйте на него ответить.Так она проводит зимнюю ночь, не залезая в нору. Эта поведенческая реакция уменьшает теплоотдачу в 5-6 раз за счёт сокращения площади поверхности, отдающей тепло.

На слайде 12 выделены три правила, прочитайте их, подтвердите правила конкретными примерами

Подведение итогов урока

Как бы вы поступили в этой ситуации? Есть два варианта на выбор: можно поскорее уйти домой или остаться на уроке, подобном прошедшему. Если домой – большой палец вниз, на урок – вверх

Домашнее задание – сохранить материалы урока, так как мы возвратимся к ним при изучении многообразия млекопитающих

Приложения

Опорный лист для ученика и информация
DOCX / 261.68 Кб
Информация для биологов,физиков, математиков
DOCX / 17.57 Кб
Презентация "Величина и её пределы"
PPTX / 1.85 Мб