Урок с применением STA модуля ".....Гулять по воде"
план-конспект занятия по биологии (7 класс)

Пояснительная записка  учебного занятия

«…..Гулять по воде?»

Рассчитан на учащихся 6–8 классов и предполагает работу с использованием кейс-метода. Погружение в кейс осуществляется посредством просмотра видеоролика, размещённого в медиаматериалах.  Занятие  носит характер «открытия».Учащимся  предстоит самостоятельно найти ответ на проблемный вопрос и, воспользовавшись опорными знаниями и новой информацией, сделать собственное открытие.

Опорные знания, необходимые для работы с модулем: свойства жидкостей, твёрдых тел и газа; поверхностное натяжение воды; ньютоновские жидкости.

Цели и задачи:  

 1. Пробудить и развить интерес к теме « Основные свойства воды».

2. Найти ответ на вопрос: «Может ли человек перемещаться по поверхности воды или какой-либо другой жидкости без специальных устройств и приспособлений?»

3. провести самостоятельные исследования и проекты в этой области.

I этап. Погружение

В I этапе ученикам предлагается посмотреть видеоролик № 1, размещённый в презентации к занятию.

Пояснения для учителя. Видеоролик носит «вирусный» характер, происходящее в нём – намеренная «подделка». Герои видеоролика – молодые люди, которые с помощью специальных кроссовок и гидрокостюмов с большой скоростью перемещаются («бегут») по поверхности озера. Место действия – Дания. Как и было сказано ранее, ролик является поддельным: его создатели загодя установили на глубине 5–7 см деревянные конструкции. Благодаря этому и возникает впечатление, будто человек бежит по водной глади. Ведущий не сообщает об этом STAжёрам, вместо этого он задаёт вопрос, насколько правдиво происходящее

II этап. Работа с текстом

Учитель предлагает учащимся познакомиться с небольшим текстом, где содержится информация о важных свойствах воды для живых организмов

Пример текста 

Вода важна для жизни и его процесс, потому что он является основным компонентом большинства организмов на Земле. Многие организмы состоят из 95% воды; почти все остальные состоят из половины воды. Кроме того, две трети планеты покрыты водой.

Вода обладает множеством уникальных свойств. Это единственное вещество, которое находится в жидкой форме при температуре, обычно встречающейся на планете Земля. Кроме того, это отличный растворитель, а это значит, что многие вещества могут растворяться в нем. Это позволяет воде транспортировать питательные вещества к живым клеткам, а также помогает избавиться от их отходов..

Вода также регулирует деятельность в жидкостях, тканях, клетках, лимфе, крови и железах человека.

Для живых существ необходимо пить воду, чтобы остаться в живых. Взрослый человек содержит около 42 литров воды. С потерей всего 2,7 литра человек может страдать от симптомов обезвоживания. Эти симптомы включают головокружение, слабость, головные боли, усталость и нервозность. В крайних случаях обезвоживание может вызвать смерть.

Вода циркулирует естественным образом на поверхности Земли, поскольку она циркулирует по всему человеческому телу; транспортирует, растворяет, пополняет питательные и органические вещества, удаляя ненужные материалы.

В заключение, вода играет очень важную роль для жизни, а также имеет много функций в химии, биохимии и биологии благодаря своим разнообразным свойствам. Его физические свойства относятся к его тепловым свойствам и химическим свойствам, поскольку он взаимодействует с другими веществами..

Может быть, вы заинтересованы в состоянии воды: твердые, жидкие и газовые.

Свойства воды, важные для биологии человека

1- Вода как растворитель

Вода является отличным растворителем. Это означает, что многие различные материалы могут быть растворены в нем для образования растворов. Вода - это растворитель, который несет много незаменимых молекул и других частиц по всему телу. Это включает в себя питательные вещества и продукты жизнедеятельности, вырабатываемые в процессе обмена веществ организма.

2- В потоке движения молекул воды через биологические мембраны

Некоторые частицы и молекулы, такие как ионы, должны иметь возможность перемещаться вокруг биологических организмов, таких как ткани и мембраны. Один из способов, которым это происходит, заключается в решениях. Примеры этого включают транспортировку кислорода в крови вокруг сосудистой системы..

Движения растворов в четко определенных каналах, таких как сосуды и лимфатическая система, легко объяснить по сравнению с движениями жидкостей по трубопроводам..

3- Вода во многих химических реакциях

Химические реакции происходят только тогда, когда реагенты вступают в контакт с самими собой, иногда через промежуточные стадии с участием катализаторов..

Растворы обычно являются хорошими переносчиками для химических реакций, поскольку растворитель, в данном случае вода, заключает в капсулы растворенные вещества, которые могут быть потенциальными реагентами, если есть какая-либо возможность их реакции друг с другом. Когда два или более реагентов находятся в одном и том же растворе, они могут столкнуться и вызвать реакцию.

Возможность этого зависит от многих факторов, включая концентрацию растворенных веществ, температуру раствора и наличие катализатора для реакции..

Молекулы воды также участвуют в реакциях разложения, когда определенные молекулы делятся на более мелкие части. Примеры этого включают обработку углеводов и белков во время процесса пищеварения.

Вода также происходит в некоторых химических реакциях, которые происходят в организме. В этих реакциях небольшие органические соединения собираются вместе, образуя более крупные и более сложные молекулы, необходимые организму для выполнения определенных функций, таких как образование нуклеиновых кислот и гормонов..

4- Роль воды как смазки

Смазка уменьшает трение между движущимися поверхностями. Вода, включая растворы, в которых вода является растворителем, играет важную роль в смазочных функциях. Это важно во многих частях тела, таких как:

• В грудной и брюшной полостях. В этой области внутренние органы, такие как сердце, легкие и пищеварительная система, расположены рядом и скользят друг с другом при движении тела..
• В суставах. В этой области такие структуры, как кости, связки и сухожилия, должны свободно перемещаться. Эти части относительно близко друг к другу и нуждаются в чем-то, что предотвращает трение, возникающее между различными конструкциями и поверхностями..

5- Тепловые свойства воды способствуют жизни

Вода имеет определенную точку нагрева. Удельная теплоемкость вещества - это количество тепла на единицу массы, необходимое для повышения температуры вещества на один градус Цельсия..

По сравнению с другими растворителями, для повышения температуры воды требуется больше энергии. Это происходит потому, что водород удерживает молекулы воды вместе. Тепловые свойства воды, которые влияют на биологию животных и человека, включают:

• По сравнению с другими материалами вода может поглощать или избавляться от относительно большого количества тепловой энергии при минимальной регулировке собственной температуры..

Большое количество человеческого тела состоит из воды. Следовательно, эта способность помогает организму справляться с колебаниями температуры окружающей среды. Кроме того, это помогает поддерживать организм в комфортном и безопасном для человека диапазоне температур..

• Кроме того, по сравнению с другими материалами воде также требуется относительно большое количество тепловой энергии для испарения..

Это означает, что испарение пота на коже является очень эффективным механизмом для охлаждения тела; удаляет большое количество тепла тела при испарении пота.

III этап. Зоология

 Работа в группе или парах. Учащимся предлагается ответить на вопросы из рабочей карты . После того как учащиеся перечислили животных и насекомых, которые способны передвигаться по поверхности воды, учитель рассказывает о поверхностном натяжении воды (возможен вариант, при котором учащиеся самостоятельно изучают теоретический вариант, а учитель отвечает на возможные вопросы).

Справка для учителя

Поверхностное натяжение — это один из самых важных параметров воды. Оно определяет силу сцепления между молекулами жидкости, а также форму её поверхности на границе с воздухом. Именно вследствие поверхностного натяжения формируется капля, лужица, струя и пр. Летучесть (испаряемость) любой жидкости тоже зависит от силы сцепления молекул. Чем меньше поверхностное натяжение, тем более летуча жидкость. Самым низким поверхностным натяжением обладают спирты и другие органические растворители. Если бы вода имела низкое поверхностное натяжение, она бы очень быстро испарялась. Но у воды довольно большая величина поверхностного натяжения. А самая большая, оказывается, у ртути: она при проливании сразу собирается в маленькие шарики.

IV этап. Наблюдение

IV этап. Наблюдение В ходе обсуждения того, какие животные могут перемещаться по поверхности воды, ведущий или кто-то из учащиеся называет ещё одно животное — ящерицувасилиска. За этим следует просмотр видеоролика № 3 и выполнение задания № 3 в рабочих картах. учащиеся предлагается сформулировать гипотезы, за счёт каких сил или приспособлений ящерицавасилиск передвигается по воде.

 Задача учителя— подытожить полученные ответы.

Пример подведения итогов

Ящерица-василиск способна бегать по поверхности воды, удерживаясь за счёт частых ударов перепончатых задних ног (контакт с водой длится 0,068 с). Эти существа опускают лапы горизонтально на воду, так что поверхностная плёнка воды не успевает прорваться под весом тела. За способность бегать по воде этих ящериц называют иногда «ящерицами Иисуса Христа». Каждый раз, опуская лапу, ящерица как бы захватывает пальцами пузырёк воздуха, благодаря чему не намокает при беге. Когда василиски достигают полуметра в длину, то становятся слишком тяжёлыми, чтобы удержаться на поверхностной плёнке. А своё имя эти ящерицы получили из-за того, что их гребень вызывает ассоциацию с мифическим существом василиском.

V этап. Определение

Учащиеся предлагается выполнить задание № 4 в рабочих картах: пользуясь интернетом и методическими материалами они дают определение понятию жидкость. Учитель подытоживает ответы. Например: «Жидкость — вещество, находящееся в жидком агрегатном состоянии, занимающем промежуточное положение между твёрдым и газообразным состояниями. При этом агрегатное состояние жидкости, как и агрегатное состояние твёрдого тела, является конденсированным, т. е. связанным, состоянием. Основным свойством жидкости, отличающим её от веществ, находящихся в других агрегатных состояниях, является способность неограниченно менять форму под действием касательных механических напряжений, даже сколь угодно малых, практически сохраняя при этом объём».

Учащиеся выполняют задание № 5, благодаря чему узнают о том, что такое неньютоновская жидкость и каковы её основные свойства.

Учитель или один из учащихся подытоживает ответы.

Например: «Неньютоновской жидкостью называют жидкость, при течении которой её вязкость зависит от градиента скорости. Обычно такие жидкости сильно неоднородны и состоят из крупных молекул, образующих сложные пространственные структуры. Простейшим наглядным бытовым примером может являться смесь крахмала с небольшим количеством воды. Чем быстрее происходит внешнее воздействие на взвешенные в жидкости макромолекулы связующего вещества, тем выше вязкость жидкости». Далее учащиеся предлагается посмотреть видеоролик № 4 — отрывок из программы «Галилео», в котором даётся понятие неньютоновской жидкости.

VII этап. Изготовление неньютоновской жидкости

Смешать в химическом стакане (объёмом 100 мл) крахмал и воду в соотношении 3:1 до состояния густой сметаны. После чего учащиеся проводят с получившейся жидкостью ряд экспериментов: бьют по её поверхности стеклянной палочкой, плавно опускают её в стакан и т. п. Демонстрируя умный пластилин, ведущий рассказывает о том, что это – один из образцов неньютоновской жидкости. Каждая группа получает свой образец пластилина и проводит с ним опыты: 1) скатав пластилин в сферы, бросает его на поверхность стола (пластилин отскакивает — ведёт себя как твёрдое тело) и 2) изготавливает из пластилина любую фигуру, затем оставляет её в состоянии покоя и наблюдает за тем, как фигура меняет форму.

Следующий шаг — сравнение кинетического и обычного песка, в ходе которого учащиеся определяют его свойства, а также дают ответ на вопрос, какой песок можно назвать ньютоновской, а какой – неньютоновской жидкостью. VIII этап. Сравнение В течение 10 минут учащиеся выполняют задание № 7 в рабочей карте. Им предлагается сравнить две жидкости, воспользовавшись приведённой ниже таблицей.

IX этап. Рефлексия

В течение 30 минут группы подводят итоги и презентуют полученные результаты. На этом этапе являются важными ответы на такие вопросы, как: 1) что наблюдали в ходе работы с модулем? 2) что нового узнали? 3) какие выводы можно сделать?

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА ВНЕУРОЧНОГО ЗАНЯТИЯ

Тема урока:  «……Гулять по воде…»

Тип урока: обобщение изученного.

Опорные понятия: ньютоновская жидкость.

Новые понятия: неньютоновская жидкость.

Межпредметные связи: биология, физика, география.