Проектно-исследовательская работа по теме "Симметрия"

Вашему вниманию хочу представить свою проектно – исследовательскую работу по теме «Симметрия в живой природе» ( слайд №1)

Цель моей работы:                                                                                                    Показать  связь симметрии и природы ,рассмотреть какие виды симметрии встречаются в животном и растительном мире. ( слайд №2)                                                                                                                             Задачи:                                                                                                                               Дать представление о симметрии в природе;                                                            через понятие «симметрия» раскрыть важнейшие связи  явлений симметрии с живой природой ;                                                                                                       доказать, что действительно нас окружают симметричные предметы; показать  значимую роль симметрии в живой природе ( слайд №3)                                         Для решения поставленных задач я провёл собственное исследование, изучив материал из СМИ, интернета, специальной литературы ,анализируя внешний вид насекомых, растений, птиц, животных, человека .                                       Выдвинул гипотезу: Действительно  ли встречается   симметрия в живой природе и какую роль она играет? ( слайд №4)  

 Предмет исследования( слайд №5)  

  Симметрия как закономерность.

Объект исследования

Определение понятия и видов симметрии, симметрия и её роль в жизни растений, животных и человека.

 Актуальность проекта обусловлена тем, что симметрия окружает человека, находя своё проявление как в живой, так и в неживой природе. Объяснение законов симметрии важно для понимания красоты, гармонии, жизни. Результаты проекта  будут интересны для учащихся средней и младшей школы. ( слайд №6)

Существует большое количество определений понятия «симметрия», но я выбрал такое . ( слайд №7)

СИММЕТРИЯ —соразмерность, пропорциональность, одинаковость в расположении частей

Какую роль играет симметрия в окружающем мире? ( слайд № 8)

Симметрия радует глаз и вдохновляет поэтов, позволяет живым организмам лучше приспособиться к среде обитания и просто выжить.

В математике рассматриваются различные виды симметрии.

Виды симметрии ( слайд №9)

а) Билатеральная (двусторонняя) осевая симметрия
(лат. би - дву, двух, латералис - боковой).
б) Лучевая симметрия (= лучистая, радиальная)

в) Центральная симметрия 

г) Зеркальная симметрия

Природа – удивительный творец и мастер. Все живое в природе обладает свойством симметрии.( слайд №10,11)

Симметрия, характерная для представителей животного мира, называется билатеральной симметрией

Если сверху посмотреть на любое насекомое и мысленно провести посередине прямую (плоскость), то левые и правые половинки насекомых будут одинаковыми и по расположению, и по размерам, и по окраске. Ведь мы ни разу не видели, чтобы у жука или стрекозы, у любого другого насекомого лапы слева были бы ближе к голове, чем справа, а правое крыло бабочки или божьей коровки было бы больше, чем левое. Такого в природе не бывает, иначе бы насекомые не смогли бы летать.

Двусторонняя симметрия характерна для большинства многоклеточных животных и возникла в связи с активным передвижением. Также двусторонней симметрией обладают насекомые и некоторые растения.                   К примеру,( слайд №12) форма листка не является случайной, она строго закономерна. Он как бы склеен из двух более или менее одинаковых половинок. Одна из этих половинок расположена зеркально относительно другой. Ботаники называют такую симметрию билатеральной или дважды боковой. Но не только древесный листок обладает такой симметрией. Мысленно можно разрезать на две зеркально равные части обыкновенную гусеницу. Пронеслась красавица бабочка с яркой расцветкой. Она тоже состоит из двух одинаковых половинок. Даже пятнистый узор на её крыльях подчиняется такой геометрии. И выглянувший из травы жучок и промелькнувшая мошка, сорванная ветка – всё подчиняется симметрии листка. Всё, что растёт и движется горизонтально или наклонно по отношению к земной поверхности, подчиняется билатеральной симметрии, т.е. осевой. Эта же симметрия сохраняется у организмов, получивших возможность перемещаться. Хоть и без определённой направленности. К таким существам относятся морские звёзды и ежи.

 Тело человека построено по принципу двусторонней симметрии.                                ( слайд № 13) Большинство из нас рассматривает мозг как единую структуру, в действительности он разделён на две половины. Эти две части - два полушария - плотно прилегают друг к другу. Левое полушарие контролирует правую сторону мозга, а правое - левую сторону. Физическая симметрия тела и мозга не означает, что правая сторона и левая равноценны во всех отношениях. Достаточно обратить внимание на действия наших рук, чтобы увидеть начальные признаки функциональной симметрии.

Наша собственная зеркальная симметрия очень удобна для нас, она позволяет нам двигаться прямолинейно и с одинаковой лёгкостью поворачиваться вправо и влево.                                                                                                        Всё, что растёт и движется горизонтально или наклонно по отношению к земной поверхности подчиняется билатеральной симметрии.

Ещё один вид симметрии: (слайд 14,15)

Лучевая или  радиальная  (на математическом языке эту симметрию называют поворотной симметрией)

 Лучевая симметрия характерна, как правило, для животных, ведущих прикреплённый образ жизни. К таким животным относится гидра.  Если вдоль тела гидры провести ось, то её щупальца будут расходиться от этой оси во все стороны, как лучи. Если рассмотреть лепестки ромашки, то можно увидеть, что они имеют тоже плоскость симметрии. Таким образом, можно сделать вывод всё, что растёт или движется по вертикали вниз или вверх относительно земной поверхности, подчиняется радиально-лучевой симметрии.

Из всего изученного можно  сформулировать общий закон ярко и повсеместно проявляющийся в природе. Всё, что растёт или движется по вертикали, т. е. вверх или вниз относительно земной поверхности подчиняется лучевой симметрией.                                                                    Интересно, что глаз человека тоже имеет радиальную симметрию.( слайд №16)                                                                                                                                          Следующий вид симметрии – центральная ( слайд №17)

Понятия центра симметрии в «Началах» Евклида нет, однако в 38-ом предложении XI книги содержится понятие пространственной оси симметрии. Впервые понятие центра симметрии встречается в XVI в.

Ещё один вид симметрии – зеркальная ( слайд №18)

Зеркальная симметрия хорошо знакома каждому человеку из повседневного наблюдения. Как показывает само название, зеркальная симметрия связывает любой предмет и его отражение в плоском зеркале. Говорят, что одна фигура (или тело) зеркально симметрично другой, если вместе они образуют зеркально симметричную фигуру (или тело).                   Важно отметить, что два симметричных друг другу тела не могут быть вложены или наложены друг на друга. Так перчатку правой руки нельзя надеть на левую руку. Симметрично зеркальные фигуры при всём своём сходстве существенно отличаются друг от друга. Чтобы убедиться в этом, достаточно поднести лист бумаги к зеркалу и попытаться прочесть несколько слов, напечатанных на ней, буквы и слова просто-напросто будут перевёрнуты справа налево. По этой причине симметричные предметы нельзя называть равными, поэтому их называют зеркально равными.             Мною была проведена исследовательская работа, цель которой выяснить причины, обусловливающие симметрию в царстве растений. В две прозрачные трубки я поместил проростки бобов. Одну трубку расположил в горизонтальном положении, а другую - в вертикальном.                                    Через неделю обнаружил, что, как только корень и стебель выросли за пределы горизонтально расположенной трубки, корень стал расти строго вниз, а стебель вверх. Я считаю, что рост корня вниз обусловлен земным притяжением; рост стебля вверх – влиянием света. Опыты, проводимые космонавтами на борту орбитальной станции в условиях невесомости, показали, что при отсутствии силы тяжести привычная пространственная ориентация у проростков нарушается. Следовательно, в условиях земного притяжения наличие симметрии позволяет растениям занять устойчивое положение.                                                                                                                   Изучая научно-популярную литературу, с целью выявления симметрии в некоторых исследуемых растениях и животных получил:(слайд №20)

Данная тема исследования помогает понять связь математики с биологией и с окружающим миром.   ( слайд №21)                                                                                                      Я установил математическую связь природных явлений, выяснил, что человеческому глазу гораздо приятнее смотреть на симметричные вещи. Проведя  исследование различных  источников информации о симметрии, я пришёл к выводу, что природа устроена в соответствии с законами симметрии.   Все живое в природе обладает свойством симметрии. Симметрию можно увидеть среди цветов  и на листьях деревьев. Свойство симметричности, присущее живой природе, человек использовал в своих достижениях: изобрел самолет, создал уникальные здания архитектуры. Да и сам человек является фигурой симметричной.                                                    Следовательно, симметрия возникла не случайно – возможно, симметричные объекты легче воспринимать живым существам.                                                                                                 

Работая над проектом, я прикоснулся к загадочной математической красоте. Математика — это язык, язык природы. Не зная языка, вы не можете понять красоту окружающего мира