На перекрестке биологии и физики
методическая разработка (7 класс)

«На перекрестке биологии и физики»

(Методическая разработка внеклассного мероприятия)

Авторы: Рябцева А.П., Бутасова Е.Н.

Место работы: МБОУ СОШ п. Агроном

Должность: учитель физики, учитель биологии

Цель мероприятия: 

Повысить мотивацию к изучению  биологии и  физики.

Задачи:

1.Формирование объективной картины мира

2.Показать взаимосвязь физики и биологии, на основе общности ряда законов живой и неживой природы, углубить представления о единстве материального мира.

3.Активизировать мышление учащихся, умение самостоятельно формулировать выводы, развивать речь.

4.Способствовать установлению уважительного отношения к соперникам

Актуальность: 

     «Знание – это сила». Этот афоризм к началу XXI века потерял свою безусловную очевидность. И сегодня все более и более злободневным оказывается вопрос: как сделать так, чтобы знания не обременяли человека, но действительно давали ему силу и радость – в течение всей жизни?

   Биологическое образование является ведущим в формировании общей  естественнонаучной картины мира. Формировать осознанное экологическое мировоззрение, развивать универсальные умения и навыки, познавательные способности и создавать условия для самореализации учащихся, для эффективной адаптации в условиях стремительно развивающейся и меняющейся жизни позволяет использование метапредметных технологий в учебной и во внеурочной деятельности.

   Благодаря им в сознании учеников формируется объективная картина мира, ребята начинают активно применять свои знания на практике, потому что знания легче обнаруживают свой прикладной характер. И учитель по-новому видит и раскрывает свой предмет, яснее осознавая его соотношения с другими науками. Ведь мы все более отчетливо понимаем, что мир един, что он пронизан бесчисленными внутренними связями, так что нельзя затронуть ни одного важного вопроса, не задев при этом и множество других.

Данное мероприятие рассчитано на аудиторию 7-8-х классов.

   Разработка будет интересна учителям – предметникам, классным руководителям,  педагогам дополнительного образования.

   В сценарии использованы: презентация, информационный блок.

Ход мероприятия

Учитель биологии:

Мир природы -  неделимое целое, все объекты и явления в нём взаимосвязаны и подчиняются единым законам, и такие науки как биология и физика  имеют много точек пересечения.

Учитель физики:

   А знаете ли вы, что объединяет наши предметы?

Ведущий – биолог:

Это естественные науки, науки о природе.

Ведущий – физик:

«Физика- это наука  понимать  природу»

Ведущий – биолог:

Не то, что мните вы, природа:

Не слепок, не бездушный лик —

В ней есть душа, в ней есть свобода,

В ней есть любовь, в ней есть язык...

Ведущий – физик:

На перекрёстке биологии и физики родилась наука биофизика. Что такое биофизика?

Ведущий – биолог:

Биофизика (биологическая физика) — наука, изучающая физические свойства и явления в целом организме, отдельных его органах, тканях, клетках, а также физико-химические основы процессов жизнедеятельности.

Ведущий – физик:

Возникновение биофизики произошло, как прогресс в физике, вклад в развитие этой науки внесли математика, химия и биология. Первым, кто сказал, что живые объекты подчиняются тем же законам и содержат те же частицы материи, что и неживые, был греческий философ Эпикур (примерно 300 лет до нашей эры).

Существенный вклад в физиологическую оптику сделали грек Гален

и его комментатор египтянин Алхазени.

Они правильно описали возникновение изображения на сетчатке. Их работы были продолжены и развиты великим Леонардо да Винчи(1452-1519).

 Существенный вклад в будущую биофизическую науку внес один из учеников Галилея – Джованни Борелли.

Он детально описал структуру и работу мышцы животных. Однако наиболее важные биофизические исследования начались с работ Луиджи Гальвани.

Ведущий – биолог:

Л. Гальвани (1737-1798),профессор университета в Болонье, обнаружил в 1780 году странное явление. Он изучал препарат мышцы лягушки, когда один из его помощников случайно коснулся нерва лягушки скальпелем. Это привело к сильному сокращению всей мышцы. Другой сотрудник Гальвани заметил, что это явление наблюдается только, когда рядом с препаратом находилась дающая искры «электрическая машина». С этого момента Гальвани начал свои знаменитые эксперименты по «животному электричеству». Главный эффект был открыт, когда Гальвани обнаружил, что то же явление наблюдается, если спиной мозг лягушки соединить с другими частями препарата металлической проволокой. Среди других важных характеристик этого эффекта Гальвани отметил, что сокращение мышцы усиливается, если проволока состоит из двух разных металлов. Это означает, что Гальвани открыл не только «животное» электричество, но и то, что теперь называется контактным потенциалом (потенциалом Гальвани), возникающим при контакте двух металлов с разными значениями «работы выхода» (энергия, требуемая для выхода электрона из металла). Гальвани, однако, не обратил внимания на этот результат. Его главный (и вполне правильный) вывод заключался в том, что животное электричество имеет ту же природу, что и «машинное».

  Ведущий – физик:

    Алессандро Вольта (1745-1827)сначала не поверил результатам Гальвани. После воспроизведения их, однако, он по собственному утверждению перешел от недоверия к их полному признанию. Тем не менее, Вольта не разделял взглядов Гальвани на «животное электричество» и считал лягушку просто чувствительным электрометром. Вольта продолжал свои исследования, достиг больших успехов в экспериментальном и теоретическом изучении контактного потенциала, создал «вольтаический столб»,

стал процветающим и знаменитым профессором. Дискуссии между

последователями обоих ученых продолжались до 1844 года, когда Карл

Маттеучи опубликовал несколько статей, доказывающих существование

 биологического электричества с теми же свойствами, что и обычное

металлическое».Исследования Гальвани создали два направления в науке:

 электрические явления в живой материи на разных уровнях организации

 и статическое электричество в физике.

Ведущий – биолог:

Следующим принципиальным шагом было появление знаменитой

«зеленой тетради», опубликованной в 1935 году Тимофеевым-Ресовским, Циммером и Дельбрюком.

В этой экспериментальной работе, сопровождаемой глубоким теоретическим анализом, были получены два существенных результата:

1.Скачкообразное изменение гена под действием ионизирующего излучения имеет квантовую природу, начинается с образования неравновесных энергизованных состояний гена и сравнительно редко приводит к наследуемым изменениям (мутациям) в атомной структуре гена.

2.Ген представляет собой небольшую компактную структуру, состоящую примерно из 103 атомов.

Следующим фундаментальным шагом было открытие двойной спирали ДНК орнитологом Джеймсом Уотсоном и физиком Френсисом Криком.

Ведущий – физик:

В конце 1940 - начале 1950-хгодов началось создание теории информации и применение ее в термодинамике и биофизике.

Следующим важным шагом была разработка И. М. Лившицем

нового подхода к статистической физике биополимеров, как к частично неравновесным (в кинетическом смысле) системам. Работа Лившица создала новую главу статистической физики: статистическая физика неупорядоченных систем, образующих, тем не менее, совокупность идентичных объектов. Полномасштабное развитие этой науки началось в XX веке. Среди исследователей можно отметить Эрвина Шрёдингера, Луиджи Гальвани,  Герда Биннига, Бернарда Каца.

В настоящее время современной областью исследования биофизики выступают математическое моделирование, нанобиология, фотобиологические процессы, а также физика белковых и мембранных структур. Все эти сложные направления осваивает биофизик.

В1961 году был создан Международный союз чистой и прикладной биофизики (IUPAB), и началась эра периодических Международных биофизических конгрессов. Логично, что биофизика объединяет две науки: биологию и физику, поэтому и занимается изучением физических процессов в живых организмах. Как уникальна природа! Живое тело не имеет ничего лишнего в своем строении, все подчинено законам природы.

Презентация   «Биофизика в природе»

 Слайд 1

 Слайд 2

Если рассматривать под микроскопом крылья бабочек, то можно заметить, что они состоят из большого числа элементов, размер которых имеет порядок длины волны видимого света. Таким образом, крыло бабочки как бы представляет собой своеобразную дифракционную решётку.

Слайд 3

 Интерференцию света наблюдают при отражении его от тонких плёнок, например, в плёнке мыльного пузыря, тончайшем листочке слюды, пятнах нефти на поверхности воды. Яркую, переливающуюся всеми цветами радуги окраску некоторых раковин, перьев птиц, на поверхности которых расположены тончайшие, незаметные для глаза прозрачные чешуйки, также можно объяснить интерференцией.

Слайд 4

Скорость многих рыб достигает десятков километров в час. Например, скорость голубой акулы около 36км/ч. Такую скорость рыбы могут развивать благодаря обтекаемой форме тела, конфигурации головы, обусловливающей малое лобовое сопротивление.

Слайд 5

Форма тела некоторых морских обитателей (дельфин, тунец) подсказали конструкторам идеи для пересмотра модели ряда морских и воздушных судов. Вместо длинного сигарообразного корпуса самолета считавшийся ранее  оптимальным предложили корпус, сходный по форме с телом этих животных.

Слайд 6

Верблюды никогда, даже в самый сильный зной, не раскрывают рта: ведь со слизистой оболочки ротовой полости, если открыть широко рот, испаряется много воды. Частота дыхания верблюда очень низкая - 8 раз в минуту. За счёт этого меньше воды уходит из организма с воздухом. В жару, однако, частота дыхания его увеличивается до 16 раз в минут .

Слайд 7

Кроме того, температура тела верблюда понижается ночью до 340 C, а днём, в жару, повышается до 400 - 410 С. Это очень важно для экономии воды. У верблюда имеется также очень любопытное приспособление для сохранения воды впрок. Известно, что из жира, когда он «сгорает» в организме, получается много воды - 107 г из жира массой 100 г. Таким образом, из своих горбов верблюд при  необходимости может извлечь воду массой до 50 кг.

Слайд 8

В природе имеют место разнообразные приспособления, которые позволяют живым организмам безболезненно переносить перегрузки, возникающие при ускорении и торможении. Известно, что толчок при прыжке смягчается, если приземляться на полусогнутые ноги; роль амортизатора играет позвоночник, в котором хрящевые прокладки являются своего рода буферами.

Слайд 9

Интересный амортизатор есть у меч-рыбы. Меч-рыба известна как рекордсмен среди морских пловцов. Её скорость может достигать 110-140 км/ч, а её меч способен пробивать дубовую обшивку судна. Сама же меч-рыба от такого удара не страдает. Оказывается, в её голове у основания меча имеетсягидравлический амортизатор –небольшие полости в виде сот, наполненные жиром. Они и смягчают удар. Хрящевые прокладки между позвонками у меч-рыбы толстые, подобно буферам у вагонов, они уменьшают силу толчка.

Викторина «Путешествие по биофизике»

1. Разминка – отборочный тур (индивидуальный). Участникам предлагаются простые  вопросы, за ответы  на которые выдаются жетоны (1 ответ – 1 жетон). По итогу разминки формируются команды разных классов одной параллели.

2. Основная игра (командный тур). Предлагаются более сложные вопросы, командам даётся время на обсуждение вопроса и обдумывание ответа (3 минуты). Команда,  давшая полный ответ зарабатывает жетоны (1, 2, 3 в зависимости от полноты и правильности ответа). Учителя-предметники  при необходимости дают пояснения к ответам.

3. Догонялки (командный тур). Необходимо привести примеры физических явлений в живых организмах. (1 пример – 1 балл).

4.Подведение итогов. Итоги подводятся просто и очень быстро. Участники подсчитывают сумму жетонов, набранных за игру. Кроме командного первенства, можно подвести и итоги личного первенства игроков.

Заключение:

Ведущий – биолог:

Деятельность биофизика представляет собой работу с применением знаний естественнонаучных дисциплин. Чтобы провести исследование процессов и явлений, специалисту необходимо обладать математической подготовкой и навыками лабораторной работы. В процессе работы он применяет экспериментальную аппаратуру и электронику. Эксперименты, которыми занимаются биофизики, - это сложный процесс, требующий уточнения методик. И специалисты должны понимать всю возлагаемую на них ответственность. Биофизики могут работать как в образовательных учреждениях, так и на предприятиях по разработке и внедрению новых технологий.

Ведущий – физик:

Основной работой биофизика является исследование биологических проблем во взаимосвязи с физическими и химическими процессами. Интересна работа этого специалиста ещё и тем, что он занимается изучением влияния на организм факторов вибрации, ускорения и невесомости. Полученные знания в ходе исследований специалист применяет в сфере медицины, сельского хозяйства, биотехнологии и экологии. 

Ведущий – биолог:

Хорошие специалисты нужны всюду. Особенно, если это работа в сфере новых технологий и открытий. Карьерный рост биофизика зависит от престижа и известности предприятия, на котором занят специалист. Ну, а размер заработной платы будут определять его креативный подход к работе и качество труда.

Ведущий – физик:

Математический склад ума, ответственность, внимательность и креативное мышление – вот ключ к профессиональному успеху биофизика. Не допустить ошибок в работе поможет спокойный характер и умение сконцентрироваться. Чтобы быть биофизиком, необходимо любить лабораторную работу, обладать логическим мышлением и способностью к исследованиям.

Ведущий – биолог:

Биология наука о Земной всей красоте...
О букашках, насекомых о лесах всех на Земле...
То наука о прекрасном, что нам Бог всем подарил...
Ведь не зря он всю Планету, красотою наделил...

Присмотритесь вы поближе к мотыльку и муравью...
К тому деревцу я вижу, как оно растёт в лесу...
Фауну сейчас и Флору сбережёт наука та...
Биология наука, как тот зонтик от дождя...

Сохранит и приумножит всё живое на Земле...
Всё изучит и поможет выжить в не простой борьбе...
Ведь законы всей Вселенной не отменишь, не сотрёшь...
Выживает там сильнейший, если слабый то умрешь...

Человек ведь царь природы и порой он не поймёт...
Если сгубит всё живое, то и сам потом умрёт...
Потому не спит наука Биология сейчас...
Не смыкая глаз ночами, защищает нас от нас...

Полюби науку эту, всё живое на Земле...
Посмотри на лес и небо, честь отдай той красоте...
Чтоб цвела и расцветала в млечном космосе большом...
Наша дивная Планета, наш с тобою отчий дом.

Ведущий – физик:

Физика вовсе не простой предмет,

И как его выучить – дам я совет.

Надо все формулы знать назубок,

И не пропускать без причины урок.

Правильно нужно задачи решать,

Чётко, как учат их оформлять.

Теорию нужно всем знать, да чтоб так,

Что рассказать её будет пустяк.

Контрольные надо писать лишь на пять.

Обязательно всем надо физику знать!

Знать про альфа - распады и громкость звука.

Физика, вовсе, скажу вам, не скука.

А опыты…Боже, это так интересно!

Их готова творить я везде, повсеместно.

В общем одно я хочу лишь сказать:

Физику надо учить всем и знать!

Учитель биологии:     Леонардо да Винчи  принадлежат слова: "Природа так обо всём позаботилась,   что повсюду ты находишь, чему учиться."
                                                                                               

Учитель физики: В конце нашего мероприятия хочу вспомнить слова Антона Павловича Чехова, который утверждал:  «Наука – самое важное, самое прекрасное и нужное в жизни человека, она всегда была и будет высшим проявлением любви, только  одною ею человек победит  природу и себя».