Программа элективного курса пояснительная записка

Вид материала

Программа

Содержание Содержание программы Содержание образования 2. Давление жидкостей и газов (2 часа) 3.Силы трения и сопротивления в организме животных.(1 час) 4.Простые механизмы в организмах людей, животных, рыб (2 часа) 5.Электричество в живой природе (3 часа) Оптические явления в живой природе (3 часа) Колебания и звуки. Биоакустика. (2 часа) 1.Использование в технике принципов движения живых организмов. (3 часа) Локация в живой природе (2 часа) IV. Физико-технические методы Список литературы для учителя и учащихся Изготовление наглядных пособий Ход работы Ход работы Опыт 3 «Измерение длины волны света»

Подобный материал:

• Программа элективного курса, 68 часов в год (2 ч/нед.). 10-й класс Пояснительная записка, 276.21kb.
• Программа элективного курса Москва 2011, 52.6kb.
• Программа элективного курса для учащихся 10-11-х классов "Наследственность и здоровье", 261.54kb.
• Лисовая Татьяна Юрьевна, учитель информатики моу «сош №70» г. Владивосток 2008 г. Содержание, 65.19kb.
• Программа элективного курса "Компьютерное делопроизводство", 80.98kb.
• Программа элективного курса в 9 классе Пояснительная записка, 1179.5kb.
• Игнатов Александр Витальевич пояснительная записка, 124.36kb.
• Рубиш Юлии Викторовны, учителя высшей категории, элективного курса по русскому языку, 166.64kb.
• Воронина Лариса Вячеславовна тел. 3-12-62 п. Андреево, 2004 год пояснительная записка, 283.55kb.
• Программа элективного курса «Многочлены и полиномиальные алгебраические уравнения»., 61.37kb.

Юрченко Н.Н.

Муниципальное образовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа № 1»

п. Пурпе Пуровский район

Ямало-Ненецкий автономный округ

ФИЗИКА И ЖИВАЯ ПРИРОДА

ПРОГРАММА ЭЛЕКТИВНОГО КУРСА

Пояснительная записка.


Программа предназначена для учащихся 10-11классов, выбравших естественнонаучный профиль обучения. Цель данного элективного курса – создание ориентационной и мотивационной основы для дальнейшего обучения в данном профиле, ознакомление учащихся с основными тенденциями развития современной науки, создание в представлении учащихся общей картины мира с его единством и многообразием свойств неживой и живой природы. Достичь этой цели предполагается путем знакомства учащихся с взаимопроникновением отдельных областей наук и образованием «комплексных» отраслей знаний, таких как биофизика и бионика. Установление межпредметных связей между физикой и биологией дает большие возможности для формирования материалистических убеждений. Учащиеся приучаются иллюстрировать законы физики не только примерами из техники, но и примерами из живой природы, а с другой стороны, рассматривая жизнедеятельность растительных и животных организмов, они используют физические закономерности и физические аналогии.

Данный элективный курс решает следующие задачи:

• углубления знаний о материальном мире;
  
• развития познавательного интереса, интеллектуальных и творческих способностей учащихся в процессе самостоятельного приобретения знаний и умений с использованием различных источников информации;
  
• овладения умения проводить наблюдения и выполнять эксперименты;
  
• воспитания навыков сотрудничества в процессе совместной работы, уважительного отношения к мнению оппонента в процессе дискуссии;
  
• сознательного самоопределения ученика относительно профиля дальнейшего обучения и профессиональной деятельности;
  
• получения представления о связи наук: физики и биологии.
  

Важной особенностью курса является его интегративность и междисциплинарный характер. Это сделано для того, чтобы показать учащимся универсальный характер естественнонаучной деятельности с одной стороны и с другой стороны способствовать устранению психологических барьеров, мешающим школьникам, видеть общее в различных областях знаний и затем безбоязненно осваивать новые сферы деятельности.

Программа включает в себя три раздела, построенных на материале биологии и физики. Так как задачи курса имеют междисциплинарный характер, то в процессе подготовки и проведения занятий желательна тесная связь учителей – предметников.

Программа состоит из лекционного курса, экспериментальных задач и экскурсий в диагностический центр.

Содержание программы определяется следующими требованиями и ограничениями:

• лекционный материал должен быть интересным, увлекательным, познавательным;
  
• экспериментальные работы не должны требовать дорогостоящего и сложного оборудования;
  
• экспериментальные задачи должны иметь ясную и интересную постановку, которая сама бы мотивировала учащихся к исследованию;
  
• учебные занятия должны обязательно включать индивидуальную работу, работу в группах, выполнение презентаций, проделанной работы.
  

В результате изучения данного курса учащиеся должны приобрести следующие умения:

• самостоятельно пользоваться учебной и справочной литературой;
  
• представлять результаты работы в виде кратких сообщений и рефератов с использованием визуальных средств демонстраций (рисунков, фотографий, графиков, диаграмм);
  
• предлагать и проводить эксперименты, ставить перед собой задачи, отбирать приборы для выполнения данной работы, добиваться намеченной цели;
  
• учиться конструировать и моделировать простые приборы.
  

На выполнение программы отводится 27 часов, в том числе: «Биофизика» - 15 часов, «Бионика» - 5 часов, «Физико-технические методы исследования медицины» - 7 часов.

Элективный курс можно закончить проведением биофизической викторины, вечером или конференцией.

СОДЕРЖАНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

1. Введение (1 час)
   

Понятия о биофизике, бионике, как о взаимопроникающих науках.

II. Биофизика (14 часов)

1. Диффузия в живой природе (1 час)

Диффузия и растительный мир. Кессонная болезнь.

2. Давление жидкостей и газов (2 часа)

Влияние атмосферного давления на жизнь живых организмов.

Работа органов, действующих за счет атмосферного давления Принцип действия присосок у пиявок, кальмаров, рыбы – прилипало. Ходьба по вязкой почве. Экспериментальная работа: « Измерение атмосферного давления»

3.Силы трения и сопротивления в организме животных.(1 час)

Силы трения и сопротивления в организме животных (смазка, увеличение трения, обтекаемость)

4.Простые механизмы в организмах людей, животных, рыб (2 часа)

Рычаги, клинья в живых организмах. Экспериментальная работа: «Простые механизмы в организмах животных» (по моделям скелетов животных)

5.Электричество в живой природе (3 часа)

Открытие Луиджи Гальвани. Электрические рыбы. Электрические свойства тканей животных. Экспериментальная работа: « Возбуждение нервной и мышечной ткани под влиянием неэлектрических раздражителей».

6. Оптические явления в живой природе (3 часа)

Процесс восприятия света. Глаз человека. Глаза различных представителей животного мира. Холодное свечение в природе – биолюминесценция. Интерференция в живой природе. Инфракрасные, ультрафиолетовые и рентгеновские лучи. Экспериментальная работа: «Наблюдение дифракции и интерференции с помощью природных материалов».

7. Колебания и звуки. Биоакустика. (2 часа)

Биоритмы. Голосовой аппарат человека и голоса животного мира. Диапазоны голосов, тембр. Понятие о костной проводимости. Слуховые аппараты. Звуки, возникающие при работе сердца, легких. Объяснение причин возникновения звуков, сопровождающих работу сердца и легких. Роль ультразвуков в животном мире.


Ш. Бионика (5 часов)

1.Использование в технике принципов движения живых организмов. (3 часа)

Полет в мире живой природы (крыло, перо, размах крыльев, частота взмаха, флаттер) и летательные аппараты человека. Реактивное движение кальмара и принцип работы реактивных двигателей. Секрет скорости дельфина и современное конструирование быстроходных плавательных средств.

2. Локация в живой природе (2 часа)

Биоакустика рыб. Эхолокационный аппарат летучих мышей. Аппарат – предсказатель шторма (медуза). Применение ультразвука в науке и технике.

IV. Физико-технические методы

исследования медицины (7 часов)

1. Регистрация биопотенциалов. Электротерапия. (3 часа)
   

Регистрация биопотенциалов (электрокардиография ЭКГ, электроэнцефалография ЭЭГ, электромиография ЭМГ). Биостимуляторы. Биоманипуляторы. Лечение электрическим током (статический душ, электрофорез, электроанестезия и электросон). Экскурсия в диагностический центр.

2. Магниты в медицине (1 час)
   

Глазной электромагнит. Магнитограммы. Магнитный интроскоп – помощник в диагностике.

3. Звук в медицине (3 часа)
   

Метод обследования – перкуссия (выстукивание) и аускультация (выслушивание). Регистрация звуков сердца и легких. Ультразвук, его роль в биологии и медицине. Экскурсия в диагностический центр. Экспериментальная работа: « Измерение артериального давления и пульса. Выявление факторов, влияющих на величину давления и частоту пульса».

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ДЛЯ УЧИТЕЛЯ И УЧАЩИХСЯ

1. Акимушкин И. Занимательная биология.- М. «Молодая гвардия», 1967
   
2. Высоцкая М.В.Биология 10-11 классы.- Волгоград. «Учитель»,2007г
   
3. Енохович А.С. Справочник по физике и технике. – М. «Просвещение», 1983 г
   
4. Ильченко В.Р. Перекрестки физики, химии и биологии. – М. «Просвещение», 1986г
   
5. Кац Ц.Б. Физика и живая природа. – Физика в школе, 1978, № 2, № 3
   
6. Кац Ц.Б. Биофизика на уроках физики. – М. «Просвещение»,1988 г
   
7. Молис С.А. Книга для чтения по зоологии. – М. «Просвещение», 1986 г
   
8. Морозов В. Занимательная биоакустика. – М. «Знание», 1983 г
   
9. Перельман Я.И. Занимательная физика. Кн. 1 и 2. – М. «Наука», 1976 г
   
10. Перышкин А.В. и Чемакин В.П. Факультативный курс физики 7класс. – М. «Просвещение», 1980 г.
    

ПРИЛОЖЕНИЯ

Темы рефератов

1. Влияние атмосферного давления на жизнь живых организмов.

2. Простые механизмы в живых организмах
   
3. Электричество и жизнь
   
4. Оптические явления в живой природе
   
5. Колебания и звуки. Биоакустика.
   
6. Использование в технике принципов движения живых организмов.
   
7. Локация в живой природе
   
8. Регистрация биопотенциалов. Электротерапия
   
9. Применение магнитов в медицине
   
10. Звук в медицине.
    
11. Зрение в животном мире
    
12. Трение вокруг нас
    
13. История завоевания человеком морских глубин и защита от кессонной болезни
    

Темы экспериментальных работ

1. Измерение атмосферного давления
   
2. Простые механизмы в организмах животных и рыб (на моделях скелетов)
   
3. Возбуждение нервной и мышечной ткани под влиянием неэлектрических раздражителей
   
4. Наблюдение дифракции и интерференции с помощью природных материалов
   
5. Измерение артериального давления и пульса человека. Выявление факторов, влияющих на величину давления и пульса.
   

Экскурсии

1. Знакомство с работой диагностического, физиотерапевтического и процедурного кабинетов.
   
2. Знакомство с работой диагностических кабинетов (УЗИ, ФГС и т.д)
   

Изготовление наглядных пособий

1. Бестеневой хирургический светильник
   
2. Модель глаза
   
3. Модель для пояснения принципа перкуссии
   

Темы вечеров и конференций

1. Физика и медицина
   
2. Звуки в природе и технике
   
3. Завоевание космоса и космическая медицина
   
4. Инженеры учатся у природы
   
5. Защита биосферы
   

Экспериментальная работа № 1

«Измерение атмосферного давления»

Цель работы: - научиться измерять атмосферное давление с помощью барометра- анероида,

- рассмотреть принцип работы барометра- анероида, ртутного барометра и барографа.

Оборудование: барометр- анероид, ртутный барометр, барограф.

Давление воздуха - важнейший метеорологический показатель. Его можно измерить с помощью ртутного барометра, который был изобретен три с половиной века назад Эванджелиста Торричелли. Этот барометр позволяет выполнить измерения с точностью до 0,1мм. рт. ст. Прибор располагается вертикально. В шкалу вмонтирован термометр, так как при повышении температуры ртуть в барометре расширяется, и в показания барометра вносится температурная поправка. Кроме того, в величину давления вводят поправку на абсолютную высоту.

Барометр – анероид. Это менее точный прибор. Его основная деталь – круглая жестяная коробочка с рифлеными поверхностями. Из нее выкачан воздух. При увеличении атмосферного давления крышечки прогибаются внутрь, при уменьшении – распрямляются. Движения крышечек передаются через систему рычажков стрелке. (Рассмотреть устройство и принцип работы барометра – анероида на модели прибора)

По такому же принципу работает прибор барограф. Он вычерчивает кривую изменения давления воздуха. Стрелка с крохотной чернильницей отклоняется вверх или вниз в соответствии с движениями крышечек и вычерчивает кривую на ленте, которая намотана на барабан. Барабан вращается с помощью часового механизма.

Экспериментальная работа № 2

«Простые механизмы в организме человека и животных»

Цель работы: - рассмотреть рычаги в организме человека и животных по моделям скелетов;

- рассмотреть применение рычагов на примере занимательных опытов и фокусов

Оборудование: модели скелетов человека, животных, птиц, мяч, ракетка;

линейка, карандаш, две большие монетки, две щетки, длинная веревка.

Ход работы:

1. 
   По моделям скелетов человека, животных и птиц, назвать рычаги и их точки опоры.
   
2. Твоя рука тоже рычаг. Подбрось мяч в воздух и отбей его рукой. А теперь попробуй отбить его ракеткой.
   

Почему мяч летит дальше, если его ударить ракеткой?

3. Подложи карандаш под середину линейки, а на один из его концов положи монету. Брось другую монету с высоты примерно 30см так, чтобы она ударилась о линейку примерно посередине. Заметь, на какую высоту подпрыгнула первая монетка. Повтори опыт, бросив с той же высоты вторую монетку точно на конец линейки.
   

Что происходит? Ведь монета действует на линейку с одинаковой силой, так как мы бросаем ее с одной и той же высоты?

4. Фокус. Четыре человека держат на небольшом расстоянии друг от друга две щетки. К одной из них привязан конец веревки. Веревку перекинуть несколько раз через обе щетки. Свободный конец веревки в руках у пятого участника. Четверо (попарно) тянут щетки в стороны. Пятый, легко тянет веревку и сближает швабры. Почему?
   
5. Сделайте выводы о роли рычагов в жизни человека и животных
   

Дополнительные вопросы:

1. 
   Каким ножом легче открыть консервную банку – с короткой или длинной ручкой?
   
2. Где лучше встать на качелях человеку небольшого веса, чтобы раскачать тяжелого?
   

Экспериментальная работа № 3

«Возбуждение нервной и мышечной ткани под влиянием неэлектрических раздражителей»

Цель работы: установить наличие ответной реакции нервной и мышечной ткани на действие теплового, химического и механического раздражителей.

Оборудование: набор препоровальных инструментов, электростимулятор, стеклянная палочка, спиртовка, раствор Рингера, кристаллы поваренной соли (натрий хлор), лапка лягушки.

Опыт Гальвани не доказывает наличие животного электричества. При прикосновению к нерву пинцетом Гальвани, возникает разность потенциалов, которая вызывает появление токов. Мышцы при этом сокращаются.

Ход работы:

Приготовить лапку. Препарат последовательно подвергнуть следующим воздействиям:

1. Нерв поместить на электрод и, постепенно увеличивая силу тока, определить пороговую силу тока для сокращения мышц.

2.На нерв препарата, размещенного на сухой пластинке, положить кристалл соли и нанести каплю раствора Рингера

3.Кратковременно защемить нерв пинцетом, наблюдать реакцию мышц.

4. Нагреть на спиртовке стеклянную палочку (до 40⁰ С), приложить ее к нерву, наблюдать реакцию отдельных групп мышечных волокон лапок.

система	воздействие	Реакция
нервная	ток +соль	2 В, есть сокращение через продолжительное время
мышечная	ток +соль	0,03 В, есть сокращение
нервная	температура воздуха	есть сокращение
мышечная	защемление	есть сокращение

Экспериментальная работа № 4

«Наблюдение интерференции и дифракции света»

Цель работы: наблюдение интерференции и дифракции с помощью природных материалов и интерферометра Юнга («чудо - шкатулки»)

Интерференцию света наблюдают при отражении его от тонких пленок, например в пленке мыльного пузыря, тончайшем листочке слюды, пятнах нефти на поверхности воды. Яркую, переливающуюся всеми цветами радуги окраску некоторых раковин (перламутр), перьев птиц, на поверхности которых расположены тончайшие, незаметные для глаза прозрачные чешуйки, также объясняются интерференцией света.

Если рассматривать под микроскопом крылья бабочек, то можно заметить, что они состоят из большого числа элементов, размер которых имеет порядок длины волны видимого света. Таким образом, крыло бабочки как бы представляет собой своеобразную дифракционную решетку. Радужная полоска видна в глазах стрекоз и других насекомых. Она образуется благодаря тому, что их сложные глаза состоят из большого числа отдельных «глазков» - фасеток, т.е. тоже являются «живыми» дифракционными решетками.

Наблюдение интерференции

Опыт 1.

Оборудование: лампа с прямой нитью накала, 2 пластины стеклянные,

1.Стеклянные пластины тщательно протереть, сложить вместе и сжать пальцами.

2. Рассматривать пластины в отраженном свете на темном фоне.

3. Заметить изменения формы и расположения полученных интерференционных полос с изменением нажима.

4. Попытаться увидеть интерференционную картину в проходящем свете.

Опыт 2.

Оборудование: лампа с прямой нитью накала, интерферометр Юнга

1. Направить интерферометр входным окном на источник света. Рассматривая через окуляр изменение интенсивности света внутри шкатулки, добиться появления в поле зрения чередующихся темных и светлых полос (Вывод: для белого света наблюдаемая интерференционная картина представляет собой чередование цветных полос, причем полной темноты не наблюдается нигде, так как места минимумов для одной длины волны совпадают с местами максимумов для другой)

2. Установите поочередно на входное окно интерферометра красный либо синий светофильтр. Оцените происшедшие изменения в интерференционной картине по сравнению с предыдущим опытом (Вывод: уменьшение спектрального интервала световых волн за счет светофильтров приводит к усилению контрастности полос и увеличению размеров интерференционной картины.)

Опыт 3 «Измерение длины волны света»

Цель: - оценить порядок длины волны видимого спектра;

- определить максимум спектральной чувствительности глаза.

Оборудование: интерферометр Юнга.

1 .Снять крышку шкатулки и при помощи окуляра навестись на резкое изображение штрихов измерительной сетки экрана.

2. Закрыть крышку шкатулки и направить интерферометр Юнга на источник света (лучше Солнце). Добиться интерференционной картины.

3. По сетке окуляра измерить расстояние d между соседними максимами или минимумами

4. Установить поочередно на входное окно красный либо синий светофильтры. Измерить поочередно расстояние между максимумами интерференционных полос в каждом случае. Получим d _кр. и d _син.

5. Подставив полученные значения d, d _кр, d _син в формулу для определения длины волны света, получим соответственно три длины волны света λ кр, λ син. λ = d х 2 t / L, где L - расстояние между максимумами интерференционных полос; 2 t – расстояние между щелями S₁ и S₂ двойной щели Юнга; L – расстояние между двойной щелью Юнга и измерительной сеткой – экраном

Интерференция немонохромотичного (белого) света приводит к сложной картине, состоящей из совокупности максимумов и минимумов, соответствующим разным длинам волн. Если бы в нашем источнике света различные длины волн были представлены с одинаковой интенсивностью, и приемное устройство было одинаково чувствительно ко всем, то мы не смогли бы обнаружить никаких следов интерференционной картины. Для того, чтобы такое обнаружение интерференционной картины было возможно, необходимо чтобы разнообразие длин волн было ограничено (как в нашем случае: либо красным либо синим светофильтрами), либо приемное устройство имело повышенную чувствительность к каким-то длинам волн. В обоих случаях мы имеем дело с монохроматизацией света. При этом безразлично, стоит ли монохроматор перед интерферометром или после его. В первом случае мы уменьшаем спектральный интервал λ интерферирующего света. Во втором, мы с помощью монохроматора устраняем из полученной интерференционной картины мешающие волны. Роль такого «монохроматора» играет непосредственно глаз наблюдателя, благодаря его способности к различению цветов: при наблюдении глазом мы легко отличаем максимум одного цвета от максимума другого.

Однако возникают трудности, с различением глазом различных оттенков в случае непрерывного перехода при измерении от источников с непрерывным спектром. Поэтому особое значение имеет то, какие цвета глаз воспринимает с особой чувствительностью. При слабых освещенностях максимальная чувствительность глаза приходится на длины волн порядка λ = 510нм.

Сравнив измеряемое значение с вышеуказанным ( λ = 510нм.), мы убедимся, что в данном случае мы выполнили две задачи: оценили порядок длины волны видимого света, а также определили максимум спектральной чувствительности глаза.

При помощи красного и синего светофильтров был сужен спектральный интервал в красной и синей областях спектра. Полученные значения λкр.(600-800нм) и λ син.(400-500нм) дают возможность оценить видимый диапазон спектра, а также длины волн красного и синего света.

Наблюдение дифракции

Опыт 1.

Оборудование: лампа с прямой нитью накала, штангенциркуль

1. Установить между губками штангенциркуля щель шириной 0,5мм
   
2. Приставить щель вплотную к глазу, расположив ее вертикально.
   
3. Смотря сквозь щель на вертикально расположенную светящуюся нить лампы, наблюдать по обе стороны нити радужные полосы
   
4. Изменяя ширину от 0,5 до 0,8мм, заметит, как это влияет на дифракционные спектры
   

Опыт 2.

Оборудование: лоскутки капрона, батиста, засвеченная фотопленка с прорезью, перо.

Наблюдать дифракционные спектры в проходящем свете с помощью лоскутков капрона, батиста, пера.

Опыт 3.

Оборудование: грампластинка, СD - диск

Наблюдать дифракционные спектры в отраженном свете с помощью грампластинки, СD – диска, расположив их горизонтально на уровне глаз.

Экспериментальная работа № 5

«Измерение артериального давления и пульса человека»

Цель работы: научиться измерять артериальное давление и пульс, выявить от каких факторов они зависят.

Оборудование: тонометр, секундомер.

1. 
   Какие элементы входят в состав сердечно- сосудистой системы
   
2. По каким характеристикам можно судить о ее работе
   
3. Как связана сердечно- сосудистая система с другими системами организма
   
4. Нарисуйте примерную схему сердечно- сосудистой системы
   
5. Что такое максимальное и минимальное значение артериального давления. Как они называются
   

Группа делится на три подгруппы, каждая получает определенное задание.

Ход работы:

1. Измерить артериальное давление в спокойном состоянии

2. Измерить пульс в спокойном состоянии

3.Заполнить таблицу

Первая подгруппа: Получить зависимость артериального давления и пульса при длительной задержке дыхания.

Вторая группа: Получить зависимость артериального давления и пульса при физической нагрузке

Третья группа: Получить зависимость артериального давления и пульса при изменении положения тела.

время	давление	пульс

4. Сделать вывод о проделанной работе

5. Обсуждение проделанной работы, доклады представителей подгрупп.

6.Выдвижение гипотез о взаимосвязи сердечно- сосудистой системы с другими системами организма (дыхательной, кровеносной, нервной, скелетно-мышечной)

7. Общий вывод.


При выполнении данной работы учителю следует строго следить за выполнением правил техники безопасности и консультировать учащихся о правильном проведении эксперимента при задержке дыхания и физических нагрузках.