Конспект урока по теме "Бионика или подглядывать не всегда плохо"
план-конспект урока по биологии (7 класс) на тему

Тема урока: Бионика или подглядывать не всегда плохо. (7 класс)

Применение презентации на данном занятии способствует повышению мотивации учащихся к обучению, развитию зрительной памяти, позволяет использовать дополнительный наглядный материал. Слайды презентации используются на первых двух этапах урока дозировано, с учётом возрастных особенностей учащихся и требованиями к использованию и применении компьютерных технологий в учебно-воспитательном процессе.

Тип урока: комбинированный

Цель: развитие компетенции учащихся через расширение представлений учащихся о роли живых организмов.

Задачи урока:

1. Получение новых знаний на основе анализа и синтеза ранее изученного материала и расширение кругозора учащихся.
2. Развитие познавательного интереса учащихся и компетенции учащихся.
3. Воспитание культуры общения и толерантного отношения друг к другу.

Оборудование:

1. Компьютер
2. Мультимедийный проектор
3. Электронная презентация
4. Опорная схема урока

Дата рождения бионики _______________________________________

                                   Символ

  бионика

Девиз __________________________________________________________

……………………….                                                                     ………………...                                                                                    

…………………

…………………

…………………

…………………

…………………

основные направления

                Особенности строения и процессов                        Инженерные задачи

   жизнедеятельности организмов           

Что же такое бионика?

Бионика -  ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………         

Основная цель бионики - …………………………………………...........................................

2. Природа изобретатель.

Реактивное  движение                                                       Цепкие  лапы  птицы

Кондиционер                                                         Летучая  мышь

Самолёт                                                                        Кальмар

Радар                                                                         Клюв  веретенника

Пинцет                                                                         Термитник

Ковш  погрузчика                                                        Птица

Ход урока:

Мотивация учащихся.

Урок начинается с просмотра видеосюжета из мультипликационного фильма «Медовый заговор»  Слайд 1. Перед просмотром учитель задаёт вопрос, на который учащиеся должны найти ответ: «О чем идёт речь в этом фрагменте?»

В процессе обсуждения учащиеся приходят к выводу, что человек заимствует у природы различные идеи  и стремится воплотить их в своей жизни.

Изучение темы.

Слово учителя.

        Вид человеческий на протяжении всего своего существования не только наблюдал и изучал природу, но и учился у неё. Звери, птицы, растения, рыбы «подсказывали» первобытному человеку, что нужно делать, чтобы решить насущные для него «инженерные» задачи.

        А что же современный человек? Окружив себя множеством машин, живя в мире больших скоростей и эпоху рассвета нанотехнологий, он снова обращается за советом к природе.

        Инженеры ищут технические решения, изучая строение и функции живых организмов. Конструкторы время от времени «консультируются» с живой природой, изобретательность которой не знает границ.

Человек учится у природы, наблюдая за ней. Именно с целеустремлённого подглядывания за природой берёт своё начало новая наука – бионика. О бионике и её достижениях и пойдёт речь на занятии. В опорных схемах (приложение1) записывается тема урока «Бионика или подглядывать не всегда плохо».

Совместно формулируется цель занятия и выстраивается маршрут получения новых знаний.

1. Бионика, история её становления и основные направления на современном этапе.

Сообщение учащихся об истории становления бионики как науки (рассказ сопровождается электронной презентацией и поэтапным заполнением опорной схемы)

1 ученик.

Слайд 2.  Бионика – наука, рождённая на границе биологии и техники. Она представляет собой синтез наук.

Слайд 3. Её девиз: «Живые организмы – ключ к новой технике».

2 ученик.

Слайд 4.

Идея применения знаний о живой природе для решения инженерных задач принадлежит Леонардо да Винчи, который пытался построить летательный аппарат с машущими крыльями, как у птиц – орнитоптер. К сожалению, даже современные инженеры авиастроители не могут это сделать.

Слайд 5.

Из истории нам известен другой пример заимствования у природы, более удачный: в Древней Греции было создано великолепное по тем временам изобретение: тараны, которыми разбивали ворота осаждённой крепости, стали делать с торцами в виде бараньих лбов. Такие торцы, как свидетельствуют историки, отлично воспринимали ударную нагрузку. Неведомые древнегреческие бионики, создавая таран с бараньим лбом, вероятно, рассуждали так: « Нужно, чтобы бревно не расщеплялось и не сплющивалось при ударе. Где нам приходилось видеть что-нибудь подобное? На пастбищах! Бараны сталкиваются лбами – и ничего! Отличный прототип, лучше не придумаешь…»

Учитель.

Длительное время бионика развивалась скачкообразно.

Слайд 6.

На современном этапе бионика имеет целый ряд направлений в исследовании живых организмов (заполнение опорной схемы урока – особенности живых организмов и их практическое применение в технике):

1. Изучение нервной системы человека и животных, моделирование нервных клеток и нейронных сетей – направлено на дальнейшее совершенствование вычислительной техники и разработки новых элементов автоматики и телемеханики.
2. Исследование органов чувств и других воспринимающих систем живых организмов – с целью разработки новых датчиков,  систем обнаружения и слежения.
3. Изучение принципов ориентации, локации, навигации у разных животных – направлено на использование этих принципов в работе транспорта, судоходстве, технике и средствах связи.
4. Исследование морфологических и физиологических особенностей живых организмов – с целью выдвижения новых идей в науке, технике, строительстве, архитектуре.
5. Изучение биохимических процессов на клеточном и организменном уровнях – это составляет основу разработок современных нанотехнологий.

Мы познакомились с краткой историей становления бионики как науки, её основными направлениями.

Слайд 7.

1. Что же такое бионика?

Бионика – это наука, которая находится на границе биологии и техники, решающая инженерные задачи на основе анализа строения и принципов функционирования живых организмов (определение записывается в опорную схему урока).

2. Какова же основная цель бионики?

     Основная цель бионики – помочь учёным перенять секреты у природы  

    (цель бионики записывается в опорную схему урока).

2. Природа - изобретатель.

Природа действительно является великим изобретателем. Достаточно часто в технике встречается парадокс: учёные-конструкторы находят удачное решение какой-либо технической задачи, а через некоторое время обнаруживается, что у живых организмов уже существуют аналогичные конструктивные решения, и как правило, более оптимальные.

Слайд 8.

Давайте познакомимся с некоторыми техническими изобретениями человека и попробуем на основе своих личных знаний и жизненного опыта, путём логического размышления найти им аналог среди живой природы.

(Учащимся предлагается в течение 3 минут найти природный аналог предложенным техническим средствам, и объединить их в логические пары с помощью стрелок)

 2 страница опорных схем.  Варианты ответов аннотировано комментируются учащимися.

Проверка  задания:

3. Реактивное движение ракеты – кальмар (реактивный способ передвижения широко распространён в природе). Реактивно передвигаются и кальмары. Они всасывают воду в специальную камеру, а затем с силой выталкивают её за счёт сокращения мышц, продвигаясь при этом вперёд. (В ракете используется сила выталкивающих газов.)
4. Кондиционер – термитник (Термиты же с давних пор охлаждают свои жилища с помощью особой конструкции своих гнезд). Принцип строения их жилища положен в основу конструкции кондиционера, который применяют для охлаждения помещения.
5. Самолёт – птица (Многолетние изучения крыльев птицы помогли при конструировании крыла самолёта).
6. Радар – летучая мышь (Радар работает по принципу улавливания отражающего звука). В живой природе подобной способностью обладают многие животные, в том числе и летучие мыши, которые с помощью эхолокации даже в полной темноте беспрепятственно преодолевают препятствия.
7. Пинцет – клюв веретенника. (Прототипом пинцета служит клюв веретенника). С помощью клюва птица легко вытаскивает из мягкой почвы любую добычу.
8. Ковш погрузчика – цепкие лапы птицы. (Цепкие, мощные лапы хищной птицы обеспечивают прочное захватывание добычи). Именно этот принцип положен в основу функционирования ковша погрузчика.

Итак, мы ещё раз убедились, что биология и техника тесно взаимосвязаны между собой, нужно - научиться это замечать.

Слайд 9.

А вот ещё одно великое техническое достижение человека - компьютер. Эта машина нам кажется совершенной, так много она умеет. Что же умеет делать компьютер? (учащиеся высказывают своё мнение)

Примерные ответы учащихся:

1. Хранит и передает информацию
2. Копирует и воспроизводит текст и звук
3. Проводит расчёты по заданным данным
4. Перерабатывает информацию с последующим её применением
5. Подвержен действию вирусов и др.

Кто ещё в живой природе способен на подобные операции? – Человек.

Чем контролируется работа нашего организма? – Нервной и гуморальной системами и в первую очередь головным мозгом.

Считается, что компьютер является аналогом головного мозга. Постараемся это доказать: для этого найдём сходство между головным мозгом и компьютером (учащиеся высказывают своё мнение).

Сходства:

1. Головной мозг и компьютер – это система, которые состоят из взаимосвязанных элементов (наименьшая структурная единица головного мозга – нейрон, компьютера – микросхемы)
2. Головной мозг и компьютер состоят из аналогичных частей: например, зрительная зона коры больших полушарий и видео карта компьютера аналогичны по своим функциям (обеспечивают анализ и отображение изображения); звуковая карта компьютера и слуховая зона коры больших полушарий ответственны за звуковые сигналы.
3. Компьютер, как и головной мозг, обеспечивает хранение. Анализ и воспроизведение информации. В головном мозге это осуществляется за счёт коры больших полушарий. В компьютере запоминание информации осуществляется с помощью магнитных носителей. А отображение её происходит на мониторе или принтере.
4. Благодаря согласованной работе всех отделов головного мозга мы способны выполнять разнообразные двигательные и мыслительные операции. Компьютер, так же в результате согласованной работы всех его составляющих способен выполнять различные функции.

Но, несмотря на приведённые доводы, головной мозг и нервная система в целом, имеют целый ряд преимуществ над самым совершенным компьютером. К ним относятся:

Слайд 10.

1. Гибкое восприятие информации, независимо от формы в какой она поступает. Вы знаете, что учащиеся выпускных классов сдают единый государственный экзамен. Работы на этих экзаменах проверяются компьютерами. Чтобы компьютер смог это сделать, необходимо выполнить несколько обязательных условий – выполнение работ на специальных бланках, чёрной гелиевой ручкой, только печатными буквами. Человек же, научившись читать и писать, понимает любой шрифт, почерк, цвет текста.
2. Высокая надёжность. Технические системы выходят из строя при поломке одной или нескольких деталей. Головной же мозг сохраняет свою работоспособность при гибели даже нескольких сотен тысяч клеток, т. к. сохранившиеся клетки берут на себя функции погибших.
3.  Миниатюрность или компактность строения. Головной мозг состоит из миллиардов нейронов и при этом занимает гораздо меньший объём, чем любая микросхема, состоящая из таково  же количества компонентов.
4. Экономичность потребления энергии. Потребление энергии головным мозгом не превышает нескольких десятков Ватт.
5. Высокая степень саморегуляции. Характерно быстрое приспособление к новым ситуациям и изменение программ деятельности.

Мы являемся свидетелями постоянно совершенствования компьютерной техники. Головной же мозг человека уже по своей природе уникален и его возможности до конца не изучены.

Работа учащихся в группах.

Мы познакомились с некоторыми достижениями бионики. А теперь настало время попробовать свои силы в качестве инженеров – биоников. (Учащиеся делятся на группы, и им предлагается в течение 7-10 минут, рассмотрев природные объекты, предложить технические идеи, которые могут подсказать выбранные природные объекты: продольный спил головки кости, модель глаза,  плод дурнишника, плод кокосовой пальмы, осиное гнездо). В завершении групповой работы учащиеся обосновывают свои ответы:

1. Модель глаза – фотоаппарат. Глаз представляет собой сложную оптическую систему, которая проводит световые лучи. На сетчатке расположены чувствительные клетки – рецепторы. На основе принципа функционирования глаза сконструирован фотоаппарат, где светочувствительные клетки заменены фотоплёнкой, а в цифровых
2. Спил кости – Эйфелева башня. Костная структура головки бедренной кости дарит идеи архитекторам при постройке сложных конструкций. Например, основание Эйфелевой башни напоминает костную структуру головки бедренной кости.
3. Плод кокосовой пальмы – спасательный жилет. Плод кокосовой пальмы окружён волокнистой оболочкой, обеспечивающей его плавучесть. Волокнистая, пористая структура плодов кокосовой пальмы послужила прототипом пористых материалов, которые применяются при изготовлении спасательных жилетов.
4. Плод дурнишника – липучка на одежде и обуви. Плод дурнишника прицепляется к шероховатой поверхности за счёт маленьких крючков. На основе этого феномена была создана липучка, которая широко применяется в качестве застёжки при пошиве одежды и обуви.
5. Осиное гнездо – бумага или сотовая связь. 1. Осы и шершни разжёвывая старую древесину, «производят» серую бумагу, которую используют для постройки своих гнёзд; 2. Ячеистые структуры сот дали название одному из видов связи -  сотовая связь, т.к. вышки, воспринимающие сигналы сотовой связи, расположены по отношению друг к другу в виде пятиугольника, что с высоты птичьего полёта напоминает структуру пчелиных сот. Один из ведущих операторов сотовой связи России «Beeline» в переводе с английского языка звучит – пчелиная линия «Bee» - пчела, «Line» - линия.

Учитель. Слайд 12.

Сейчас стало модным за всем подглядывать. На телевиденье организуются целые проекты «За стеклом», «Дом - 2», которые пропитаны элементами шоу и зачастую лишены смысла и нравственности. Однако подсматривать за природой не только интересно, но и полезно. И в этом убеждают нас бионики своими техническими открытиями.

Подглядывая за природой, человек создал мощную техносферу, которая заметно меняет облик нашей планеты. Простое подсматривание и слабое подражание природным объектам оборачивается порой для человека серьёзными экологическими проблемами:

1. Истощение ресурсов и сырьевой базы.
2. Загрязнение окружающей среды.
3. Разрушение природных комплексов.

Отражение именно этих проблем раскрывает мультипликационный фильм «Медовый заговор».

Рефлексия.

В качестве рефлексии деятельности на уроки учащимся предлагается выполнить небольшое творческое задание - составить синквейн к понятию «Бионика».

В помощь учителю.

Ресурсы Интернет:   - http:// www.academic.ru

                                 - http:// www.profnet.ru

                                  - http:// www.rtc.net.ru