Geum.ru

Курсы по выбору одна из форм организации учебно-познавательной и учебно-исследовательской деятельности гимназистов

Вид материалаДокументы
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7   8   9

Биофизика человека.


Программа элективного курса для 9 класса.

32 часа ( 1 учебный час в неделю в течение двух полугодий).

Пояснительная записка.


Курс "Биофизика человека" рассчитан на учащихся естественно-научного ( или естественно - математического профиля) и является продолжением линии интеграции дисциплин, заложенной в курсе "Естествознание" (5-6кл.), элективных курсах "Введение в естественно-научные исследования"(7 кл.) и "Естественно-научный эксперимент" (8 кл.). Основным содержанием курса является физиология человека, т.е. рассмотрение процессов, происходящих в организме с точки зрения физических закономерностей. Выбор человека как основного объекта рассмотрения связан с тематикой курса биологии 9 класса и особенностями подросткового периода, когда строение и принципы работы собственного организма вызывают у учащихся особый интерес и имеют личностную значимость. При работе по концентрической системе, когда тема "Человек" изучается в курсе биологии 8 класса, содержание данного курса позволит частично восполнить для профильных подгрупп малое количество часов, выделенное на эту тему, а также рассмотреть физиологические процессы, происходящие в организме на новом, интегрированном, уровне, опираясь на знания, полученные в курсе физики.

Значительное внимание в данном курсе уделяется развитию умения применять имеющиеся знания из курсов математики и физики для решения конкретных задач, связанных с работой своего организма. Несколько занятий курса посвящено физическим и биофизическим методам в современной медицине, новейшим исследованиям в области физических методов диагностики, создания искусственных органов и другим достижениям.

Основными формами и методами работы являются: семинар, эвристическая беседа, лекция, практическая работа, просмотр и обсуждение видеоматериалов.

Цели и задачи курса:

  • развивать у учащихся представления о всеобщности законов природы, о применимости физических законов к функционированию живого организма;
  • способствовать интеграции знаний, приобретенных учащимися в ходе изучения различных дисциплин естественнонаучного цикла, расширять их кругозор;
  • способствовать более глубокому пониманию сути процессов в живом организме;
  • формировать умение использовать знания о физических явлениях и законах для объяснения биологических процессов, решения простейших биометрических задач; планировать и проводить несложные биофизические и физиологические исследования своего организма.

Планируемые результаты.

Предполагается, что по завершении данного курса учащиеся:
  • расширят свои знания о физиологии человека, о возможностях физических методов в современной медицине,
  • научатся использовать знания физических законов для объяснения процессов, происходящих в организме человека, создавать физические модели, демонстрирующие принципы работы различных органов и систем;
  • приобретут навыки проведения простейших биофизических экспериментов и биометрических расчетов.

Возможные формы отчета:


реферат, фрагмент урока биологии, учебное пособие - функциональная модель органа или процесса в организме.

Содержание программы

Тема I. Системы (2часа).


Понятие "система". Биологические системы. Свойства систем. Управление системами. Принцип обратной связи. Физические модели различных видов систем.

Тема 2. Электрические процессы в живых организмах. (4 часа)


История открытия «животного электричества».Спор Гальвани и Вольта. Природа животного электричества. Возникновение потенциала покоя клетки. Потенциал действия. Возникновение нервного импульса. Нервное волокно и кабель. Передача нервного импульса. Синапсы. Возбуждение и торможение, деполяризация и гиперполяризация мембраны клетки. Нейронные цепи и сети. Статическое электричество в живых организмах. Электрические органы и вольтов столб. Электрорецепторы. Электростатическое поле как регулятор физиологических процессов. Использование в медицине. Возможности восстановления поврежденных проводящих путей в организме. К/Ф "Сверхчеловек ",пр-во студии ВВС ч.2

Эксперименты:
  • Влияние электрического поля на рост корней различных растений.
  • Измерение биопотенциалов человека.
  • Создание модели Вольтова столба.
  • Измерение скорости распространения нервного импульса.

Литература по теме: 3(гл.1), 4 (гл.7,9), 5 (гл.1), 2 , 8 (№9, 10,1996), 9 (№43, 1998), 14 (стр. 133-146).

Тема 3. Биофизика кровообращения (4 часа).


Гемодинамика. Давление крови в сосудах и закон Бернулли. Работа сердца как насоса. Эффект Доплера и исследование кровотока. К/Ф "Сверхчеловек ", пр-во студии ВВС ч.1 (Травмы. Пересадка сердца).

Практические работы:
  • Измерение скорости течения крови в капиллярах.
  • Расчет скоростей течения крови в различных сосудах.
  • Расчет величины артериального давления при движении с ускорением.
  • Расчет величины артериального давления на уровне разных органов с учетом гидростатического давления.

Экспериментальное исследование : «Влияние различных факторов на артериальное давление человека».

Литература по теме: 3 (гл.4), 4 (гл.12), 5 (т.2), 14, Капелько В.И. Гидродинамические основы кровообращения. СОЖ № 2, 1996г., Работа сердца СОЖ № 4,1999г., Регуляция кровообращения. №7,1999г., Лиллиуайт Х.Б. Сила тяжести и кровообращение у змей. В мире науки №2,1989г.

Тема 4. Физиология и физика дыхания ( 4 часа).


Механизм работы лёгких человека и различных животных. Требование к поверхности газообмена. Законы диффузии. Роль поверхностного натяжения воды в процессе дыхания. Дыхание при погружении в воду. Процесс кипения и кессонова болезнь. Дыхание под водой у различных животных. Газовые законы и работа плавательного пузыря рыб.

Практические работы:

Расчет работы, совершаемой мышцами при дыхании на разной глубине под водой.

Расчет размера альвеол легких .

Создание функциональной модели лёгких.

Создание модели "картезианского водолаза".

Исследование влияния растворенных веществ на коэффициент поверхностного натяжения воды.

Экспериментальное исследование: "Способы уменьшения поверхностного натяжения воды."

Литература по теме: 3 (гл.5), 4 (гл.14), 5 (т. 2), 14 (стр. 62-86), 6 ( Богданов К. Как мы дышим?).

Тема 5 Осмос и работа выделительной системы (2часа).


Механизм осмоса. Осмотические явления в живых организмах. Работа выделительной системы. Осмос в растениях.

Практические работы:
  • Создание модели осмотической ячейки.
  • Расчет осмотического давления в плазме крови, моче, листьях растений.

Литература по теме: 4 (гл.6), 6 ( Минеев А. О высоких деревьях, стр.88), 1 (гл. 3).

Тема 6. Энергетика и тепловой баланс живых организмов (3часа).


Источники энергии в живых организмах. Процессы преобразования энергии. КПД биологического окисления. Биологическое окисление и горение. Способы поддержания постоянной температуры тела. Тепловой баланс организма. Испарение как механизм теплообмена. Факторы, влияющие на теплоотдачу в окружающую среду. Роль размеров организма, правило Аллена, правило Бергмана. Принципы создания одежды для экстремальных температурных условий.

Практические работы:
  • Исследование процессов расщепления питательных веществ под действием ферментов.
  • Расчет своего энергетического баланса. Работа и калорийность пищи.
  • Расчет теплоотдачи в зависимости от площади поверхности тела, окружающей температуры и изолирующего материала.
  • Исследование зависимости скорости испарения от факторов внешней среды.

Литература по теме: 14 (стр.106-118), 6 (Ланге В., Ланге Т. Об удельной мощности человека и Солнца .или почему у комара «холодная кровь» .Ф. и б. Стр.5;Сигаловский Д. Почему человек не стал великаном. Там же, стр.64), 8 (№1,1997, Скулачев В.П. Законы биоэнергетики).

Тема 7. Механика опоры и движения (3 часа).


Рычаги в живом организме. Сила мышц и размеры организма. Почему слоны не бывают размером с кита. Биофизика мышечного сокращения.

Практические работы:
  • Создание моделей различных суставов.
  • Расчет рычагов в скелете человека.
  • Расчет возможных пропорций организма человека.

Литература по теме: 3 (гл.7), (4гл.11), 6 (Сигаловский Д. Почему человек не стал великаном.), Дж. Свифт Путешествие Гулливера.


Тема 8. Фотобиология (3 часа).

Природа света. Действие света на живой организм: повреждающее, энергетическое, информационное. УФ излучение как повреждающий фактор. Видимый свет как источник энергии для фототрофов, преобразование энергии при фотосинтезе. Спектр солнечного излучения как фактор настройки «биологических часов».

Экспериментальные исследования:
  • Влияние света разных длин волн на рост растений.
  • Исследование биоритмов человека.

Литература по теме: 4 (гл.10), 8 (№8,1996г. Миронов А.Ф. Фотодинамическая терапия рака.

№ 10,1996г. Потапенко В.А. Действие света на человека и животных.; № 10, 1997г.,Рубин А.Б. Первичные процессы фотосинтеза.; № 7,1997г. Тихонов А.Н. Молекулярные преобразователи энергии в живой клетке.; №7, 1996г. Шноль С.Э. Биологические часы.)


Тема 9. Живые приборы (3 часа).

Глаз –уникальный оптический прибор. Оптическая система глаза. Фоторецепторы. Звук и его восприятие. Устройство слухового анализатора. Органы слуха и равновесия у различных организмов. Магнитное поле и живые организмы. Магнитные компасы. Экстраординарные возможности органов чувств человека.

Практические работы:
  • Исследование параметров зрения.
  • Исследование параметров слухового анализатора.
  • Эксперимент: «Воспринимают ли растения магнитное поле?»

Литература по теме: 3 (гл. 2. 6), 6 (Духовнер А. и др. Об интерференции, дельфинах и летучих мышах. Стр. 72), 13 (гл. 4,5), 4 (гл. 13), 14 (стр. 149-183), Годик Э.Э.,. Гуляев Ю.В. Физические поля человека и животных. В мире науки.5,1990г.; Масланд Р.Г. Функциональная организация сетчатки .В мире науки. №2 1987г.

Резерв 4 часа.