Конспект урока на тему ' Бионика' (11 класс)

Тема урока: Бионика

Учитель биологии МБОУ СОШ№6 Зангионова Л.С.

Тип учебного урока: Учебное занятие по изучению и первичному закреплению нового материала (по классификации Т.И.Шамовой)

Задачи учебного занятия:

1.Образовательные

• показать значение знаний по биологии для развития технических наук, приборостроения, архитектуры, медицины на основе общности законов живой и неживой природы,

• углубить и расширить знания учащихся о сущности и проявлении естественного отбора, о результатах эволюции - удивительной и многообразной приспособленности видов к среде обитания.

2. Развивающие

• активизировать мышление учащихся, умение самостоятельно формулировать и делать выводы.

3. Воспитательные

• развитие мотивации изучения биологии,

• повышение интереса к предметам естественнонаучного цикла.

4. личностные: оценка своих возможностей;

5. регулятивные: учитывать правило в планировании и контроле способа решения;

6. познавательные: осуществлять поиск необходимой информации для выполнения учебных заданий с использованием учебной литературы.

7. коммуникативные: обучение детей работать во взаимодействии с другими учащимися и учителем

Тип урока: Интегрированный

Методы: проектный,

Оборудование урока: Презентация, компьютер, мультимедийный проектор, интерактивная доска.

Характеристика этапов урока

Этап урока

Цель

Содержание учебного материала

Методы и приёмы работы

Деятельность учителя

Деятельность обучающихся

1.Организационный момент

Приветствие учеников

2.Мотивация (самоопределение) к учебной деятельности

Создать эмоциональный настрой на урок, мотивировать обучающихся на работу.

Приветствует обучающихся, создаёт эмоциональный настрой на урок, мотивирует их к уроку

Приветствуют учителя, настраиваются на урок.

3.Целепологание

Подготовить учащихся к выявлению темы урока

Обобщение знаний различных наук: биологии, физики, химии

Проблемная ситуация

Ставит проблемный вопрос.

Объясняет задание.

исходя из темы каждый определит свою цель, которую вы должны достигнуть в конце урока.

4.Актуализация знаний

На основе соотнесения своих знаний и поставленной проблемы выявить затруднения.

Окружающий мир, знания, полученные в школе

Проблемная ситуация

Проводит параллель с ранее изученным материалом.

достичь свои цели с помощью знания в области биологии

5.Изучение нового материала.

Выявить связь бионики с другими науками

Работа в тетрадях.

Создаёт ситуацию успеха. Организует самостоятельную работу и работу в группах для самооценки.

Записывают материал в тетради.

6. Первичная проверка понимания изученного материала.

Выявить степень усвоения материала урока

Вопросно- ответный

Задаёт вопросы.

Ответы на вопросы учителя.

7.Ведение итогов рвботы

Подготовка к контрольному тесту.

8.Домашнее задание

Проверка способности самооценки как личностный результат.

Заполнение рефлексивного листа.

Оценивают свою работу на уроке

Ход урока:

1.Организационный момент.

2. Мотивация обучающихся.

...Соприкосновение с природой есть самое последнее слово всякого прогресса, науки, рассудка, здравого смысла, вкуса и отличной манеры.

Достоевский Ф. М.

Природа так обо всем позаботилась, что повсюду ты находишь, чему учиться.

Леонардо да Винчи

Нет ничего более изобретательного, чем природа.

Цицерон

Грандиозные вещи делаются грандиозными средствами. Одна природа делает великое даром.

Герцен А. И.

Изучение и наблюдение природы породило науку.

Цицерон

Прогресс - закон природы.

Вольтер

Птица - действующий по математическому закону инструмент, сделать который в человеческой власти со всеми его движениями…

Леонардо да Винчи

Учитель: Перед вами ряд высказываний знаменитых людей разных эпох. Как вы думаете, что общего во всех этих высказываниях?

Учащиеся: Человек заимствует у природы различные идеи и стремится воплотить их в своей жизни.

3. Целеполагание.

Учитель: Во все времена человечество стремилось подражать природе, перенять у нее ее достижения. Свои мечты о полетах как птицы человек воплощал в сказках, где сказочные герои летали на крыльях, коврах - самолетах. И только значительно позже он смог сконструировать летательное устройство.

И таких примеров можно привести множество. На сегодняшнем уроке мы обобщим знания на некоторых примерах.

Тема сегодняшнего урока

Биология + техника =?

Тема урока «Бионика» или «Удивительный мир живой природы»

Учитель: исходя из темы каждый из вас определит свою цель, которую вы должны достигнуть в конце урока.

4. Актуализация знаний.

Учитель: достичь свои цели нам помогут знания в области биологии.

Попытаемся вспомнить пройденный материал и ответить на вопросы:

Вопросы:

Учитель: Каков синоним слова «адаптация»?

Учащиеся: Слово «адаптация» можно заменить словом «приспособление».

Учитель: Как вы понимаете фразу «накопление и координация адаптаций»?

Учащиеся: Различные благо приобретенные способности накапливаются из поколения в поколение и закрепляются только те, которые человечество считает для себя полезным.

Учитель: Что же такое «приспособленность»?

Учащиеся: Приспособленность - это совокупность тех особенностей строения, физиологии и поведения, которые обеспечивают для данного вида возможность специфического образа жизни в определенных условиях внешней среды.

Учитель: Соответствие строения выполняемым функциям всегда обращало на себя внимание человека. Он стремился использовать принципы организации живых существ при создании многих инженерных конструкций. Этим занимается наука бионика.

5. Изучение нового материала.

Учитель: Био́ника (от βίον - живущее) - прикладная о применении в технических устройствах и системах принципов организации, свойств, функций и структур , то есть формы живого в природе и их аналоги. Проще говоря, бионика - это соединение и . Бионика рассматривает биологию и технику совсем с новой стороны, объясняя, какие общие черты и какие различия существуют в природе и в техник

Учитель : Художник Леонардо да Винчи сделал попытку сделать летательный аппарат, используя умение птиц летать, взмахивая крыльями и назвал свое детище орнитоптером.

Учитель: Дата рождения бионики: 13 сентября 1960 года. У бионики есть символ: скрещенные скальпель, паяльник и знак интеграла. Этот союз биологии, техники и математики позволяет надеяться, что наука бионика проникнет туда, куда не проникал еще никто, и увидит то, чего не видел еще никто.

Учитель: Схема «Связь бионики с другими науками»

Учитель: Различают :

• биологическую бионику, изучающую процессы, происходящие в биологических системах;

• теоретическую бионику, которая строит математические модели этих процессов;

• техническую бионику, применяющую модели теоретической бионики для решения инженерных задач.

Постановка проблемного вопроса

Учитель: Выясним какие особенности строения растений и животных используются человеком в строительстве, промышленности, медицине и пр.?

Чтобы ответить на данный вопрос, обратимся к основным направлениям работ в бионике.

Основные направления работ в бионике:

1. изучение нервной системы человека и животных и моделирование нервных клеток (нейронов) и нейронных сетей для дальнейшего совершенствования вычислительной техники и разработки новых элементов и устройств автоматики и телемеханики (нейробионика);

2. исследование органов чувств и других воспринимающих систем живых организмов с целью разработки новых датчиков и систем обнаружения;

Учитель: Вот вам загадка:

Выпуча глаза сидит, по-французски говорит, по-блошьи прыгает, по-человечьи плавает.

О ком идёт речь? Конечно же, о лягушке.

Вопрос к учащимся: Почтовые конверты и лягушка, какая здесь может быть взаимосвязь? Какой орган чувств лягушки привлекает сразу наше внимание?

Учащиеся: Это глаза. У лягушки своеобразное зрение. Она видит предметы, которые по размерам сопоставимы с размерами врагов- больших размеров и быстро двигающиеся или совсем маленькие - пища виде насекомых.

Учитель:

Пример: Глаз лягушки - это информационная система, которая из всего разнообразия сигналов выбирает только те, которые ей пригодятся для комфортного существования. Инженеры, используя такое избирательное умение лягушки, изобрели локаторы - приборы обнаруживающие летательные объекты и следящие за их движениями.

И всё-таки, какая взаимосвязь лягушки с почтовыми конвертами?

Учащиеся предлагают свои версии

Учитель: На почтах письма до недавнего времени сортировали в ручную. Инженеры изобрели аналог глаза лягушки . Этот электронный аппарат в своей памяти хранит набор эталонов -индексов городов, представляющих набор шестизначных чисел. Автомат сравнивает набор чисел на письме и эталоном и отправляет письмо в ячейку с индексами одного направления.

3. изучение принципов ориентации, локации и навигации у различных животных для использования этих принципов в технике;

Учитель: Некоторые животные имеют плохое зрение , но очень хороший слух. Этим они прекрасно пользуются для ориентации в пространстве. Испуская звуковые волны в области ультразвука они принимают их и таким образом в любое время суток могут обнаружить препятствия, движущиеся объекты в виде врагов или добычи. Сможете ли Вы привести пример данного направления развития бионики?

Учащиеся приводят соответствующие примеры.

Ярким примером этому летучие мыши. Они испускают ультразвуковые волны частотой 100 мк Гц, эти волны отражаются и возвращаются назад. Таким образом мыши могут обнаружить препятствия размером 0,1 - 0,05 мм. Таким же образом ориентируются ночные южно - американские птицы гуахаро.

Учитель: Какие инженерные устройства созданы на таких принципах ориентации животных в пространстве?

Учащиеся: Радары (радиолокационные установки) были созданы несколько десятков лет назад

Учитель: По сигналу радиоволн, выпущенному и принятому радаром специалисты могут определить местоположение препятствия, скорость и направление его движения.

Учитель: А вот у земноводных - змей нет ни хорошего зрения, ни хорошего слуха. Как же они ориентируются в темноте, да еще и добывают себе пищу?

Учащиеся предлагают свои ответы.

Учитель: Ученые, исследуя голову змеи обнаружили между органами зрения и обоняния два конических углубления и назвали их «тепловые глаза»- орган реагирующий на инфракрасное тепловое излучение. Весь диапазон инфракрасного излучения делят на три составляющих:

• коротковолновая область: λ = 0,74-2,5 мкм;

• средневолновая область: λ = 2,5-50 мкм;

• длинноволновая область: λ = 50-2000 мкм.

Таким образом любое нагретое тело испускает «тепловые» волны.

А где в повседневной жизни мы применяем принцип термолокации?

(автоматическое открывание дверей в супермаркетах и т.д.)

4.исследование морфологических, физиологических, биохимических особенностей живых организмов для выдвижения новых технических и научных идей.

Учитель: Членистоногие - пауки обладают гидроприводом, а жидкость это кровь. Как же пауки могут так быстро бегать даже по пересеченной местности? У пауков на лапках нет мышц, но когда паук ее вытягивает, то повышает давление крови . Изменяя давление в лапах паук двигается.

В основе работы шагающего экскаватора лежит гидропривод, напоминающий гидропривод пауков.

Учитель: Еще одно величайшее творение природы это стебель злаков - соломина. У тростника она, например, вырастает высотою до 3-х м, имея в поперечнике всего лишь 15 мм, у стебля ржи отношение диаметра стебля к его высоте (коэффициент стройности) достигает 1:500, причем соломина несет еще груз (колос), вес которого в 1,5 раза больше, чем вес стебля.

Большая прочность и устойчивость таких высотных природных конструкций обусловлены рядом особенностей растений: взаимным расположением в стебле прочных и мягких тканей, способностью их работать как на сжатие, так и на растяжение. В стеблях злаков большую роль играют его веретенообразная форма и расположенные на нем узлы, представляющие собой особо устроенные упругие шарниры-демпферы. И не случайно сильная буря вырывает с корнем деревья и лишь пригибает к земле тонкий стебель злака.

На основе принципов построения природных высотных конструкций строители проектируют высотные здания нового типа - типа стволовой конструкции.

Вывод: В своей практической деятельности человек использует в качестве моделей для конструирования сооружений и механизмов наиболее удачные приспособления живых организмов к среде их обитания.

Естественный отбор сохраняет структуры, наиболее совершенные в функциональном отношении и наиболее экономные по затрате материала.

6. Первичная проверка понимания изученного материала.

Задание 1.

Учитель: перед Вами предметы, которыми мы все в повседневной жизни пользуемся. Посмотрите принцип их работы и ответьте на вопрос «Что послужило прототипом для изобретения данных предметов?».

Учащиеся думают и выдвигают свои предположения.

Ответы.

1. Застёжка - липучка (плоды растения репейник).

2. Солонка (плоды мака - коробочка).

3. Застёжка - молния (особое строение пера птицы).

4. Шприц - кровососущий аппарат насекомых (комара)

Учитель: Предлагаю Вам выполнить задание.

Задание 2.

Перед Вами картинки с некоторыми техническими изобретениями человека. Попробуйте на основе материала сегодняшнего урока, на основе своих личных знаний и жизненного опыта, путём логического размышления найти им аналог среди живой природы.

7. Подведение итогов урока.

Учитель: Сегодня мы познакомились с наукой бионикой., которая имеет самую непосредственную связь с биологией. Бионика использует особенности строения и функционирования органов животных и растений для создания новых приборов и механизмов. Эта наука делает первые шаги, и предстоит еще много узнать, провести массу исследований, чтобы сделать более совершенными самолеты, автомобили, морские суда, приборы для определения изменений погоды, для ориентации в космическом пространстве, для строительства зданий, мостов, дорог.

8.Домашнее задание.

Используемая литература:

1. Большая Советская энциклопедия: в 30-ти т. Т.24. - М. : Советская энциклопедия, 1976. - С. 185.

2. Физика. - М. : Слово : АСТ : Ключ-С, 1997. - 574 с. - (Справочник школьника).

3.Ковалёв И. Трубы из крыльев бабочек / И. Ковалев // Наука и жизнь. - 2005. - № 9. - С. 64-65.

4. Энциклопедический словарь юного техника / сост. Б.В. Зубков, С.В. Чумаков. - М. : Педагогика, 1980. - С. 61.

5. Давление [Электронный ресурс] // VEDU.RU : [сайт]. - Самара, 2013. - URL : http://www.vedu.ru/expdic/6379/ (дата обращения : 25.12.2013).

6. К патентам природы [Электронный ресурс] // Военные корабли и подводные лодки: [сайт]. - URL : http://shipandship.chat.ru/neptun/031.htm (дата обращения : 25.12.2013).

7. Кавитация - разрушитель насосов [Электронный ресурс] // МНЗ - 1 : [сайт]. - URL : http://www.mnz1.ru/prod/681/index.html (дата обращения : 09.01.2014).

8. Как быстро плавают дельфины? [Электронный ресурс] // Эволюция без границ: [сайт]. - URL : http://www.sivatherium.narod.ru/library/Wood/08.htm (дата обращения : 22.12.2013).

9. Патенты матушки-природы [Электронный ресурс] // Всероссийский фестиваль при-роды : [сайт]. - 2012. - URL : http://www.festivalnauki.ru/statya/13175/patenty-matushki-prirody-chast-i (дата обращения : 25.12.2013).

10. Пекелис В.Бионика [Электронный ресурс] // Бионика : [сайт]. - URL : http://bio-nica.narod.ru/page7.html (дата обращения : 29.12.2013).

11. Почему корабли не тонут? [Электронный ресурс] // Почему? : [сайт]. - URL : http://pochemu.su/pochemu-korabli-ne-tonut/ (дата обращения : 09.01.2014).

12. Сопротивление воздуха. Сопротивление воды [Электронный ресурс] // Вся Физика : научно-образовательный портал. - 2012. - URL : http://sfiz.ru/page.php?id=435 (дата обра-щения : 17.12.2013).

13. Турбулентность [Электронный ресурс] // Гордон : [сайт]. - 2003. - URL : http://gordon0030.narod.ru/archive/19976/index.html (дата обращения : 20.12.2013).