«Природа звука, представление звука в компьютере и влияние звуков на организм человека»
план-конспект урока по биологии (8 класс) на тему

МБОУ СОШ № 55

Интегрированный урок по биологии и информатике

Тема: «Природа звука, представление звука в компьютере и влияние звуков на организм человека»

(8 класс)

учитель биологии :

Шипилова В.П.

учитель информатики и ИКТ :

Раздорская Н.Н.

«Природа звука, представление звука в компьютере и влияние звуков на организм человека».

• Слайд №1(спокойная музыка, с видеоизображениями природы)
• Слайд № 2

Цели урока:

выяснить, в чём особенности звукового  воздействия   на организм человека;

какова природа звуков; познакомить учащихся с принципом кодирования звуковой информации в компьютере; познакомить  с  единицей измерения звуков; научиться  избегать  негативные  последствия звукового стресса.

Требования к знаниям и умениям:

Уч-ся должны знать:

различие между аналоговым и цифровым звуком;

принцип кодирования звуковой информации.

что такое временная дискретизация, глубина кодирования, частота дискретизации;

влияние шума на здоровье человека;

как сохранить свой слух.

Оборудование:

Рабочее место учителя: ПК, экран, проектор, колонки;

Программное обеспечение: ОС MicrosoftWindowsXP, Microsoftoffice 2007, видеопроигрыватели.

Вопросы для обсуждения:

1. Звуковой ландшафт и ваше самочувствие
2. Что такое звук? Как воспринимается он человеком?
3. Каким образом представлен звук в компьютере?
4. Какие характеристики влияют на качество звука?
5. Единицы измерения громкости?
6. Звуки  и окружающий мир.
7. Влияние шума на здоровье человека.
8. Как сохранить свой слух?

• Слайд № 3

Учитель биологии:

     Мир вокруг нас наполнен звуками – тихими и громкими, успокаивающими и раздражающими, необычными и знакомыми, но все они делятся лишь на две категории – музыкальные и шумовые

Шумовые звуки – шелест листвы, шум прибоя, дождя, стук, скрип, шорох. У шумовых звуков нет точной высоты и воспроизвести в точности как шумит дождь или журчит ручей мы не можем ни голосом, ни с помощью музыкальных инструментов.

    В музыке основное значение имеют музыкальные звуки, хотя используются и шумовые - они создаются при помощи ударных инструментов. У каждого отдельного музыкального звука четыре основных свойства – высота, громкость, длительность звучания и тембр.

(Ученик играет на гитаре)

• Слайд № 4(учитель биологии)

     Ежесекундно мы слышим разнообразные звуки: шелест листьев, щебет птиц, музыку, человеческую речь, а иногда тишину.

• Слайд № 5

1.  Выступающий(ученик)

(Негромко звучит музыка  – Э. Григ  «Утро»).

 На её фоне ученик читает отрывок из повести  Б. Васильева « Не стреляйте в белых лебедей».

«Легкий туман еще держался кое – где над водой, ещё цеплялся за мокрые кусты лозняка, и в тихой воде четко отражалось всё, что глядело в неё в это утро. Странное чувство полного почти торжественного спокойствия охватило его.  Он вдруг услышал эту тишину и понял, что она совсем  не означает отсутствия звуков, а означает отдых природы, её сон, её предрассветные вздохи. Он всем телом ощутил свежесть тумана,  уловил его запах,  настоянный  на горьковатом  мокром лозняке.Он увидел в глубине воды белые стволы берез и черную урону ольхи: они переплетались  с  всплывающими навстречу кувшинками, почти неуловимо размываясь у самого дна… И он вдруг догадался, чего ему хочется: зачерпнуть эту нетронутую красоту и бережно, не замутив и не расплескав принести её людям…»

• Слайд № 6

  2 Выступающий(ученик)

Человек всегда жил в мире звуков. Из живых существ только он в полной мере использовал свойства окружающей среды как проводника носителя звука. Человек внес в мир звуков речь и музыку. Сделал звук своим помощником.

Учитель информатики:

• Слайд № 7

Звук - это результат взаимодействия источника звука и среды. Как же он возникает?

       Чтобы возник звук, необходимо, например, ударить кулаком по столу, барабанной палочкой по поверхности барабана или оттянуть и отпустить струну гитары. Но почему вследствие нашего воздействия на стол, барабан или струну гитары раздается звук? Посмотрим, как «ведет себя» струна. Мы оттянули струну, но звука не услышали. Отпустили, она начала двигаться вверх-вниз относительно своего первоначального положения — колебаться, и мы услышали звук. Остановим струну — звук прекратится, дернем — звук снова появится.

• Слайд № 8

Похожие колебания совершает и поверхность барабана, и крышка стола, и маленький звонок будильника, и большой колокол — любой источник звука. Так же колеблются голосовые связки в горле человека, когда он говорит или поет. Звук возникает вследствие колебательных движений, совершаемых телом.

          Когда звуковая волна достигает уха, она заставляет колебаться тонкую барабанную перепонку, находящуюся в слуховом проходе. Эти колебания воспринимаются чувствительными органами и передаются мозгу. Мы слышим звук.

• Слайд № 9 Диапазоны слышимых звуков
• Слайд № 10-19

          Чем отличается звук? Прежде всего громкостью. Так, стук отбойного молотка имеет большую громкость, чем шепот или шелест листьев. Оттянув струну посильнее, мы увидим, с каким размахом она начинает колебаться. При этом звук будет громким. Если струну лишь еле-еле отклонить от первоначального положения, размах колебаний будет небольшим, а звук тихим!

       Следовательно громкость звука зависит от размаха колебаний источника.
Звуки отличаются друг от друга не только громкостью, но и высотой. Например, писк комара — это звук более высокий, чем жужжание мухи. А причина в том, что комар делает приблизительно 600 взмахов крыльями в секунду, а муха — только 350. Количество колебаний, совершаемых телом за секунду, называется частотой. Следовательно, чем больше частота колебаний источника звука, тем выше звук.

Итак, мы выяснили, что звук представляет собой волну с непрерывно меняющейся амплитудой и частотой. Для человека звук тем громче, чем больше амплитуда сигнала, и тем выше тон, чем больше частота сигнала.

Для того чтобы компьютер мог обрабатывать звук, такой непрерывный (аналоговый) звуковой сигнал должен быть преобразован в последовательность электрических импульсов (двоичных нулей и единиц).

Процесс преобразования звуковой волны в двоичный код в памяти компьютера осуществляется в два этапа:

• Слайд №20 -21 «Схема преобразования звуковой волны в двоичный код»

Звуковая волна поступает в микрофон, который преобразует механические колебания частиц воздуха в переменный электрический ток (аналоговый сигнал). Громкость звука будет влиять на амплитуду колебаний тока, а высота звука – на частоту колебаний.

Для возможности обработки компьютером необходимо преобразовать непрерывно меняющийся ток в конечный набор электрических импульсов определённой величины. Для этой цели используется звуковая карта (аудиоадаптер).

 Процесс преобразования непрерывного аналогового сигнала в дискретный (прерывистый) называется временной дискретизацей.

При воспроизведении звука осуществляется обратный процесс:

• Слайд №22 «Схема воспроизведения звука, сохранённого в памяти ЭВМ»

Звуковая карта согласно поступающему двоичному коду формирует соответствующее переменное напряжение, подача которого на динамик вызывает колебательное движение его мембраны, вследствие чего в окружающем пространстве возбуждается звуковая волна.

• Слайды №23-27 «Зависимость качества звука от частоты дискретизации и глубины кодирования звука»
• Слайды №28  Характеристики звука

Единицы измерения шумов.

• Слайд 29-30

Уровни шума измеряются в единицах, выражающих степень звукового давления. Они связаны с именами двух известных ученых - американца шотландского происхождения Александра Грехам Белла, изобретателя телефона, и Генриха Герца, немецкого физика.

В беллах или чаще, в децибелах измеряется относительная громкость звука.

Вывод:

      При осуществлении дискретизации по времени через период дискретизации производится измерение уровня громкости, каждый из которых должен быть запомнен компьютером:

Как можно заметить, количество уровней громкости будет расти с увеличением частоты дискретизации и времени звучания. Попытка сохранения произвольного количества уровней громкости, полученных при дискретизации по времени приведёт к бесконечно большому размеру аудиофайла.

С целью уменьшения размера аудиофайла выделим фиксированное количество уровней громкости, которые должны быть запомнены компьютером и при осуществлении временной дискретизации будем заменять значение уровня громкости при очередном измерении наиболее близким из доступных фиксированных значений (для наглядности рассмотрим 4 уровня сигнала):

Влияние шума на окружающую среду.

• Слайд 31

3.  Выступающий(ученик)

Проходили века,  человек трудился, творил. В мире появлялись все новые и новые источники шума, росла их сила. Современная шумовая  «симфония»города складывается из многих факторов: грохота железных дорог, гула самолетов, рокота строительной техники и шума заводских цехов.

(Видеофильм . 3 клипа: чудо звука, поющая скульптура, концерт- звук дождя)

• Слайд 32

4 . Выступающий(ученик)

   «Обуздание шума  одна из проблем 21 века. Ещё в 1955 году один американский журнал писал о стихии шума» захлестнувший улицы, заводы, дома,  небо. По мнению ученых уже достигли опасного уровня.  « Шум – заявил американский специалист по шуму Кнудсен - такой же медленный убийца как смог».

    Постоянный шум является причиной того, что в городе деревья болеют чаще и умирают гораздо чаще, чем в естественной среде. Длительный шум высоких тонов приводит к угнетению, а нередко и гибели не только растительных, но и животных организмов.  Было установлено. Что у всех животных изменение физиологического состояния под воздействием шума протекает в три фазы: угнетение, затем некоторое возбуждение и снова подавленное состояние, но уже более глубокое  и продолжительное, чем в начале. Длительное пребывание животных в условиях интенсивного шума сопровождается изменением артериального давления и ухудшением работы сердца.

Шум и организм человека.

5.  Выступающий(ученик)

    Замечено, что шумы природного происхождения: шум морского прибоя, дождя,

шелест листвы, журчание ручья - благоприятно влияют на организм человека, они            успокаивают,  расслабляют.

(Видеофильм звуки природы)

 6.  Выступающий(ученик)

    Производственный или транспортный шум, особенно если он воздействует одновременно с вибрацией и пылью, угнетает, давит, мешает человеку сосредоточиться. Исследования показали, что шум снижает производительность физического труда на 30%, умственного на 60%.

7.  Выступающий(ученик)

    Любой шум достаточной интенсивности и длительности может привести снижению слуха. Потеря слуха является профессиональным заболеванием у рабочих, которые обшивают металлическими листами железнодорожные вагоны, ткачей, судостроителей, шахтёров, машинистов поездов, токарей и др. Крайне отрицательно влияет на слух громкая музыка. Группа специалистов обследовала молодёжь, часто слушающую громкую современную музыку. У 20% юношей и девушек, которые непомерно увлекались рок-музыкой, слух оказался сниженным так же, как у 85-летних стариков.

 (Видеофильм о влиянии звука на воду, о влиянии тяжелого рока на человека)  

• Слайд 33  О влиянии  тяжелого рока на человека(комментарии учителя информатики)

Действие «тяжелого рока» на организм человека

• Ускорение сердечных сокращений
• Снижение слуха
• Происходит нервное истощение организма
• Появляется ощущение тревоги, растерянности, страха
• Снижается способность человека контролировать  свое поведение
• Усиливается склонность к агрессии

• Слайд 34  Влияние шума на здоровье человека(учитель биологии)
• Слайд 35  

8.  Выступающий(ученик)

Как сохранить свой слух

• Длительное воздействие шума с уровнем 80-90 децибел  может привести к частичной или полной потере слуха. Так же при этом могут произойти патологические изменения сердечно - сосудистой и нервной  системе. Безопасны только звуки громкостью до 35 дБ.
• Чтобы уберечь слух:
• не увеличивать громкость звука в наушниках плеера;
• в шумном месте, для защиты органов слуха использовать противошумные мягкие «беруши», вкладыши и наушники;
• в помещениях применять шумоизолирующие экологические материалы для снижения шума;
• при подводном погружении, чтобы не произошел разрыв барабанной перепонки, вовремя проводить продувание ушей;
• прыгая с парашютом – так же надо своевременно выравнивать давление, чтобы не получить баротравму;
• с простудой и насморком, когда заложен нос и гайморовы пазухи, недопустимы перепады давления: ныряние, парашютные прыжки;
• давать свои ушам отдыхать от громкого шума.
• озеленение, зеленые насаждения регулируют шумовой фон города.

• Слайд 36   Практическая работа «Определение остроты слуха».

Комментарии  учителя информатики

 Практическая работа «Определение остроты слуха».

      Первый учащийся закрывает глаза, руки свободно лежат на парте. Второй учащийся приближает часы средних размеров или секундомер к уху испытуемого. Как только последний услышит тиканье часов, он начинает средним пальцем правой или левой руки (как ему удобнее) отбивать ритм «тиканья» (контроль слышимого звука). Затем измеряет расстояние между часами и ухом, записывает данные в тетрадь.

      Второй учащийся приставляет часы плотно к уху первого и отводит до тех пор, пока не исчезнет звук. Все это время первый отбивает ритм «тиканья» (контроль слышимого звука). Второй учащийся измеряет расстояние между часами и ухом первого, записывает данные. Можно провести несколько замеров, взяв среднее значение.

     Проанализируйте результаты: обычно здоровые люди с нормальным слухом способны слышать тиканье часов на расстоянии 10-15 см. Сделайте вывод: у кого результаты выше нормы, у кого результаты ниже нормы. Следует задуматься над возможными причинами ухудшения слуха.

• Слайд 37

Учитель биологии

   Важное место в решении проблемы шума занимает озеленение. Зелёные насаждения регулируют шумовой фон города. Так, лиственные породы деревьев поглощают более 25% звуковой энергии, а отражают и рассеивают её до 74%! Активно поглощают звуковую энергию и деревья. Поэтому в городах на свободных от застройки участках, внутри кварталов микрорайонов создаются шумозащитные посадки. И, конечно, вы, школьники, не должны стоять в стороне от этого важного дела.

Успокаивающая музыка и картинки с дельфинами

Приложение 1

1. Интегрированный урок по биологии и информатике: «Природа звука, представление звука в компьютере и влияние звуков на организм человека».
2. 8 класс
3. Цели урока: выяснить, в чём особенности звукового  воздействия   на организм человека;

какова природа звуков; познакомить учащихся с принципом кодирования звуковой информации в компьютере и  с  единицей измерения звуков; показать как можно   избежать  негативные  последствия звукового стресса.

4. Интегрированный урок по  биологии и информатике.
5. Оборудование:

Рабочее место учителя: ПК, экран, проектор, колонки;

Программное обеспечение: ОС MicrosoftWindowsXP, Microsoftoffice 2007, видеопроигрыватели.

6. План проведения урока:

Литература

1. Григорьев А.А. Город и окружающая среда, М,:Мысль, 2002
2. ЭккольмЭ.И.Окружающая среда и здоровье человека, М.:Прогресс, 2000
3. Чуднов В.И. Тишина против шума, М.:Знание, 2005
4. Коростелев Н.Б. От А до Я, 2 изд.М.: Медицина 2007
5. Разработка урока «Кодирование звуковой информации» учителя информатики Чиркина Юрия Алексеевича, МОУ СОШ №19 г. Мичуринска Тамбовской области(презентация)
6. http://video.yandex.ru
7. http://www.youtube.com
8. http://www.youtube.com/watch?v=Ngj1Gyv_aUk
9. http://video.mail.ru/mail/irinailivna/119/497.htmlhttp://video.mail.ru/mail/irinailivna/119/497.html
10. http://video.mail.ru/mail/smirnsania1955/501/3136.html
11. http://www.youtube.com/watch?v=WJFN85-LwVo
12. http://www.arkada02.ru/upload/iblock/81d/faf7fa03-c560-11de-85de-028037ec0200.jpeg
13. http://www-classes.usc.edu/engr/ise/599muscog/2004/projects/chuan-zhu/tfl.gif
14. http://physics.nad.ru/Physics/Loudspkr.gif
15. http://images.people.overclockers.ru/174704.jpg
16. http://www.infoflot.com/info/cruiseships/302_project/62
17. http://zoom.cnews.ru/blog/wp-content/uploads/2009/05/shirshov_new_disc_11.jpg
18. http://www.pult.ru/upload/images/205863.jpg
19. http://www.muzarsenal.com.ua/Shares/Images/mp-102.jpg
20. http://coknutii.ucoz.ru/_fr/0/5854456.jpg
21. http://forum.shadrinsk.net/albums/albums/userpics/10782/an.jpg
22. http://schools.keldysh.ru/sch1204/images/icons/kolokol-anim.gif
23. http://www.4newyear.ru/p/i/shop.45522.image.1.jpg
24. http://dreamworlds.ru/uploads/posts/2009-05/1242146344_kolokol.jpg
25. http://foto1.motoomsk.ru/_ph/5/2/697098731.jpg
26. http://www.peoples.ru/art/music/stage/kobzon/kobzon_200804141037070.jpg
27. http://guitartime.ru/119/af-barabany-i-barabanshchiki
28. http://www.bars-media.ru/images/news/256/full/7.JPG
29. http://avatarko.ru/userphotos/2/photo_1_572.jpg
30. http://gorod.tomsk.ru/uploads/4172/1234690948/blok.jpg
31. http://i94.beon.ru/31/8/550831/45/15223245/Ibanez_Gsr200_black.jpeg
32. http://lawcentr.ru/wp-import/images/38859efeca30846b2814c0a6cd4fcbc2.jpg
33. http://news.ferra.ru/images/113/113470.jpg