Задачи: Формирование познавательного интереса к изучению предметов естественного цикла. Развитие знаний о живой и неживой природе

Вид материала

Подобный материал:

1 2 3

Тема № 5. Химики – аналитики

Муху странную бери,

Муху в банку посади,

С банкой по полю ходи,

За приметам следи.

Если муха чуть шумит –

Под ногами медь лежит.

Если усиком ведет –

К серебру тебя зовет.

Если хлопает крылом –

Под ногами злата ком.

Н. Заболоцкий

О высокой чувствительности насекомых, да и не только их, но и многих других живых существах люди знали давно.

Современные ученые занялись исследованием “живых организмов”, их колоссальной чувствительностью еще в 20-е годы ХХ века. Известный уже в то время биолог Н.К.Кольцов даже организовал лабораторию физико-химической биологии. Вот один из его опытов. В 200 литровый аквариум поместили одноклеточных инфузорий – сувоек. При неблагоприятных условиях ножки сувоек сворачиваются, и колокольчик закрывается. Кольцов добавлял в аквариум 1 каплю слабого раствора ионов кальция. Через некоторое время (его можно рассчитать) первые ионы достигали сувоек, и их ножки сворачивались.

Биолог А.Л.Чижевский сконструировал сверхчувствительный аппарат, который предупреждал о всплесках солнечной активности за неделю до их появления. Главной “деталью” прибора были бактерии, способные изменять свою окраску.

На лапках мух находятся хеморецепторы, и она всегда знает, что у нее под ногами. Ученые подсоединили электроды к нервным волокнам мухи, усилили отведенные импульсы и записали их на осциллограмме. Оказалось, что у мухи четыре типа рецепторов: одни анализируют состав воды, другие определяют вид сахара, третьи исследую различные соли, четвертые указывают на наличие белковой пищи. Но анализаторы химических веществ у мухи находятся и в хоботке, причем хоботок автоматически отвечает на показания ножных хеморецепторов: он вытягивается, и муха начинает, есть или пить.

Необычный дистанционный химический анализ проводит крыса. Если химические соединения растворены в воде, крысы распознают их с расстояния нескольких метров. Вещества в сухом виде они дистанционно не определяют, поэтому сухим ядом крысу можно отравить. Проводили эксперимент для выявления безвредных концентраций ядовитых или опасных веществ. Крысе долго не давали пить. Перед ней выставили раствор с концентрацией 1 миллиграмм на 1 литр – крыса не пьет. Уменьшили концентрацию в 2, 3…10 раз – крыса к поилке не подходит. Когда концентрацию уменьшили в 100 раз – крыса начала пить. Питьевая реакция крыс – удобный “живой прибор”, с помощью которого найдены ПДК для десятков вредных соединений, попадающих в водоемы с промышленными стоками. Следовательно, ограничительные нормы для промышленности и для работы очистных сооружений могут быть определены “крысиным анализатором”.

Сухопутный “живой прибор”, анализирующий запах, известен всем - это собака. Собака живет миром запахов, потом слухом, а затем только зрение. Первые эксперименты были проведены Д.Романесом еще в 1885 году. Сообщение об экспериментах на собаках.

Способности собак люди используют и сейчас - в газовой службе, криминалистике, геологии, таможне.

Тема № 6. Бионика (2 часа)

Занятие № 1. Бионика – синтетическая наука. (1 час)

Самое непонятное в мире это то, что

он понятен.

А. Эйнштейн

То, что мы знаем, - ограничено, а то, что

мы не знаем – бесконечно.

Лаплас

Одна из самых молодых наук – бионика – переживает сейчас период быстрого развития и становления. Все больше ученых самого различного профиля приобщаются к бионическим исследованиям, все зримее достижения этой науки, особенно когда дело касается создания конкретных технических устройств, применимых для практических целей.

Находясь на стыке наук, бионика вовлекает в свои ряды самых разных специалистов: инженеров, конструкторов, биологов, химиков, кибернетиков, нейрофизиологов, физиков, психологов и т.д. Отдельные направления в бионике постепенно дифференцируются, все четче обрисовываются их цели, конкретнее становятся задачи, связанные с разработкой той или иной проблемы.

Бионика выгодно отличается от других наук, время зарождения которых установить трудно или невозможно. Ее официальное появление на свет произошло в конце лета 1960 года и сопровождалось соответствующими церемониями. Семьсот ученых – биологи, инженеры, математики, физики и физиологи – были приглашены Военно-воздушным ведомством США на конгресс, который проходил 13,14 и 15 сентября в Дейтоне, штат Огайо. Слово “бионика” предложил исследователям в августе 1958 года Джек Стилл.

Автор дал четкое определение бионики: это наука о системах, функциях живых систем, о системах, которым присущи специфические характеристики природных систем или которые являются их аналогами.

Нельзя отрицать, что бионика стара как мир что ею, сами того не зная, занимались многие ученые и механики. Самый известный пример – Леонардо да Винчи. В тетради датированной 1505 годом, этот универсальный гений, великий художник, замечательный инженер, гидравлик и механик сделал записи о летучей мыши. Именно летучая мышь, говорит он, должна служить образцом летательной машины, ибо у нее кожная перепонка покрывает и укрепляет арматуру, являющуюся основой крыла, в то время как покрытые перьями крылья птиц, сквозь которые проникает воздух, должны опираться на прочные крылья и сильные мышцы. А у летучих мышей кожная перепонка, объединяющая все крыло, непроницаема для воздуха. Удивительно сходство чертежа летательной машины Леонардо да Винчи с обликом летучей лисицы, крупного представителя рукокрылых, сильного летуна. Построил ли гениальный мастер эту машину, от которой остались только чертежи? Этого никто не знает. Ему не хватало одной существенной детали – двигателя, в его распоряжении была только мышечная сила человека, заведомо непригодная для этой цели. Примерно через 400 лет появился первый летательный аппарат, и сконструирован он был все на том же принципе строения крыла летучей мыши. Это был “Эол” Клемана Адера. Конструктор тщательно измерил скелет летучей мыши и воспроизвел его в увеличенном виде, используя склеенные и связанные бамбуковые планки. Этот каркас он обтянул тонким щелком. В октябре 1890 года конструктор совершил на своей машине перелет в 50 метров. Впоследствии разорился, конструируя более мощную летательную машину – “Авион”. Эта машина хранится в Париже, в Музее искусств и ремесел. Потрясает ее сходство с живым прототипом.

Однако почти прямое копирование природы оправдывает себя и в наши дни. Дельфин движется в воде с огромной скоростью как будто без видимых мышечных усилий. Это объясняется тем, что вода перемещается вдоль тела дельфина совершенно равномерно и отдельные ее слои остаются параллельными друг другу. А у любого судна при быстром движении вокруг корпуса образуются завихрения, нормальное течение воды нарушается, оно становится завихренным, или турбулентным. В результате возникает сопротивление, снижающее скорость судна. Секрет дельфина заключается в том, что его кожа состоит из двух слоев: наружного, тонкого и очень эластичного, и внутреннего, более толстого, состоящего из трубочек, заполненного губчатым веществом. Завихрения всегда сопровождаются повышением давления. Когда вокруг тела быстро плывущего дельфина образуется турбулентное течение, наружный эластичный слой кожи передает давление на внутренний. Этот упругий слой служит как бы амортизатором, и зарождающие завихрения не успевают развиться. Уже сделаны искусственные покрытия, копирующие кожу дельфина; подводные лодки с таким покрытием при прежней мощности моторов могут достигать более высоких скоростей; модель торпеды, обшитая этой искусственной кожей, двигалась в полтора раза быстрее, чем торпеда с обычной обшивкой – вот пример практического приложения бионики. Это тема нашего следующего занятия.

Занятие № 2. Практическое применение бионики. Семинар.

Несколько лет назад академик А.И.Берг писал: “Мы часто гордимся достижениями современной науки и техники и имеем для этого серьезные основания. Но сопоставление наших предельных результатов с тем, что достигнуто живыми организмами в процессе длительного приспособления и отбора, заставляет нас быть более скромными”.

Сообщения учащихся с последующим их обсуждением.

Темы сообщений:

Создание гидрофона на основе строения уха тюленя.
Инфракрасные способности змей.
Локационный аппарат летучих мышей.
Прибор ретинанрон, созданный на основе глаза лягушки.
“Инфраухо” медузы оповещает о приближении шторма.

Обобщение элективного курса “Живые приборы”

Самая удивительная лаборатория – это живая природа. В этой лаборатории на протяжении сотен миллионов лет идет кропотливая работа: благодаря наследственности и изменчивости организмов в результате естественного отбора совершенствуются те качества и свойства животных и растений, которые лучше всего соответствуют условиям окружающей среды. Так постепенно достигается поразительная приспособленность к окружающим условиям. Человек давно не только удивляется этому совершенству природы и восхищается им, но и учится у природы.

Это занятие можно провести в биоэкоцентре. Учащиеся подготавливают темы своих сообщений по всем пройденным темам, отчитываются в виде устного отчета(3 минуты).

Сдают свои тетради, где у них накоплены:

Схема микрорайона школы с отметками о наличии лишайников.
Отчет о состоянии воздуха в Пригородном лесу.
Отчет по определению степени загрязнения пресных вод.
Сообщения, которые делали учащиеся.

Список используемой литературы.

Детская энциклопедия. Том № 4.
Бионика. Люсьен Жерерден. Изд. Мир М.1971
Ю.Антомонов В.Харламов Кибернетика и жизнь. Советская Россия. М. 1968
О.А.Филичкина Ботаника. Тамбов 1993
Ю.Г.Симаков Живые приборы. Знание. М. 1986
В.П.Маковецкий Смотри в корень. Наука. М. 1976
А.П.Муранов В мире необычных и грозных явлений природы. Просвещение М. 1977
Г.А.Денисова Удивительный мир растений. Просвещение. М. 1973

Blog

Задачи: Формирование познавательного интереса к изучению предметов естественного цикла. Развитие знаний о живой и неживой природе