Урок-проект. Межпредметная интеграция при изучении темы «Дыхание человека».

Данная работа  проводится при завершении изучения темы « Дыхание» в восьмом классе. На примере этой темы учащиеся решают важную задачу: доказывают связь биологии с другими науками. В данном случае речь идет о  принципе междисциплинарности, который положен в основу инновационной модели обучения. Этот принцип позволяет учащимся представлять целостную картину мира и способствует выявлению лидеров в разных областях знаний.  Без умения объединять знания разных наук не могут быть решены многие проблемные ситуации. Учащиеся  должны осознать взаимозависимость  процессов, происходящих в организме человека и в целом на планете.

Благодаря данной проектной деятельности осуществляется закрепление знаний по теме « Дыхание»  и приобретается новый личностный опыт, который запоминается гораздо  лучше.

Подготовительный этап.

 

На подготовительном этапе прошла вводная беседа, на которой учащиеся узнали о цели и значимости данной работы. Затем все вместе обсуждали главную идею проектов, вспомнили  основные понятия темы «Дыхание». После этого обсудили дисциплины, в области которых необходимо провести исследования для решения проектных задач. Учащиеся разделились  на группы экспертов, мотивируя выбор направления  своей деятельности. Получилось шесть творческих групп: «Союз биологии и физики», «Союз биологии и химии», «Союз биологии и математики», «Союз биологии и географии», «Союз биологии и экологии», «Союз биологии и литературы». Все вместе определили источники информации, обсудили форму представления результатов. Затем началась поисковая и исследовательская работа по выбранным направлениям. Учащиеся анализировали   информацию, обменивались ею между группами. Итоговым продуктом стали презентация и альбом.

Цели и задачи.

Образовательные: обобщить и систематизировать учебный материал по теме «Дыхание», проследить связь с изученными темами курса и обеспечить связь с последующими темами.

Развивающие: способствовать развитию  умения  объединять знания разных наук, что позволяет представить целостную картину мира, т.е. формировать научное мировоззрение;

-  развивать умения работать с дополнительной литературой, работать в группе,     готовить презентации;

- развивать навыки проектно-исследовательской деятельности, умения анализировать, обобщать, делать выводы;

- способствовать развитию умения учащихся учиться на собственном опыте и опыте других в процессе разработки учебных проектов.

Воспитательные:  формировать навыки здорового образа жизни, воспитывать потребность в сохранении своего здоровья.

Оборудование: мультимедиапроектор, презентация по теме урока, групповые проектные работы (информационные листы для альбома), таблицы по теме «Органы дыхания».

Стихи авторские (Кирюшина В.К.)

                                    Ход урока

            Учитель.  Известно, что для изучения природы

                               Нужны:  упорство, сила духа, мужество.

                               А чтобы было легче понимать,

                               Поможет нам наук содружество.

                               Они помогут объяснить процесс дыхания.

                               Уверена, что все достигнут понимания,

                               Поэтому сказать не побоюсь:

                «Да здравствует прекрасный их Союз!».

Сегодня в центре нашего внимания будет связь  биологии с другими науками. Современная биология опирается на достижения других наук - физики, химии, математики и др. В результате интеграции этих  наук выделились пограничные области биологии, изучающие физико-химические и молекулярные основы живого: биохимия, биофизика, молекулярная биология, бионика и др. Мы закончили изучение  темы «Дыхание». Цель нашего урока заключается не только  в том, чтобы обобщить, систематизировать знания, но и на примере этой темы доказать тесную связь биологии с другими науками, что позволит представить целостную картину мира. Каждая группа готова представить доказательства этой связи!

                   Процесс  дыхания настолько сложен,

                   Что без других наук

                   Мы разобраться в нём не сможем.

                   Сегодня нам законы физики необходимы,

                   Они ведь для природы всей едины.

                   Представляю, уже догадались многие,

                                         Союз физики и биологии!

 Первая творческая группа «Союз физики и биологии» (выступление учащихся).

Законы физики едины для органического и неорганического мира. Поступление воздуха во время вдоха в лёгкие и выталкивание во время выдоха являются физическими процессами (презентация, слайд 4, анализ схемы). Чтобы понять, как происходит газообмен в лёгких и тканях, мы должны снова обратиться к физике, потому что переход газов из окружающей среды в жидкость и из жидкости в воздух подчиняется физическим законам. Каждый газ растворяется в жидкости в зависимости от своего парциального давления. Парциальное давление – это давление одного из газов в газовой смеси. Например, нормальное атмосферное давление 760 мм.рт.ст., содержание кислорода – 21%. Это значит, что парциальное давление кислорода будет 760×0,21 =  160 мм.рт.ст.. Парциальное давление кислорода в атмосферном воздухе выше, чем в альвеолярном,  поэтому газ диффундирует в альвеолы. Из альвеол по тем же причинам, кислород проникает в венозную кровь, насыщая её, а из крови в ткани. Парциальное давление углекислого газа в тканях выше, чем в крови, а в альвеолярном воздухе выше, чем в атмосферном воздухе (0,2 мм.рт.ст.), поэтому он диффундирует из тканей  в кровь, затем в альвеолы и в атмосферу (слайд 5). [3,4,11]                                                                                        Таким образом, мы видим, что законы физики едины для живой и неживой природы.

Учитель. Биология теснейшим образом связана с химией. Глубокая связь этих наук привела к возникновению многих научных дисциплин: биохимии, медицинской химии, агрохимии и т.д. Роль химических знаний в биологии обусловлена тем, что вещества и формы существования химического элемента находятся в биологических системах.

Вещества в процессе дыхания

Расщепляются и окисляются.

Всем известно, что такие реакции

В курсе химии изучаются.

Биология с химией - сёстры,

Мы их рядом всегда встречаем,

Изучая живую природу

Тут же химию замечаем.

Вторая группа «Союз биологии и химии» (выступление учащихся).    

 Кислород (О2) и углекислый газ (СО2) в основном находятся в крови в связанном состоянии с гемоглобином. В состав гемоглобина входит двухвалентное железо, которое, соединяясь с кислородом, образует обратимое соединение – оксигемоглобин. Данная реакция является обратимой, а равновесие может сдвигаться вправо или влево в зависимости от имеющейся концентрации кислорода (слайд 7, анализ схемы). В виде оксигемоглобина  кислород от лёгких кровью переносится к тканям. Здесь оксигемоглобин диссоциирует, высвобождая кислород, обеспечивая им  ткани. Гемоглобин связывается с углекислым газом, образуя также обратимое соединение карбогемоглобин. Это соединение распадается в легких, углекислый газ выделяется в окружающую среду. Исключительно прочна связь гемоглобина с угарным газом. Этой прочностью объясняется отравляющее действие  угарного газа. Кислород не может вступить в связь с гемоглобином и не поступает к клеткам и тканям.                                      В понятие «дыхание» включают несколько процессов (слайд 8). Внутреннее дыхание – это процессы, происходящие в митохондриях клеток. Кислород, поступающий в митохондрии в процессе дыхания, обеспечивает окисление веществ до углекислого газа и воды. В результате образуется большое количество энергии. Клеточное дыхание представляет собой высокоупорядоченный процесс последовательно идущих реакций. Но с этими реакциями мы будем знакомиться в следующем году. [1,4,5,]

Таким образом, мы видим, что биология и химия неразрывно связаны друг с другом.

Учитель.  Все результаты, полученные в ходе исследований, обрабатываются математически. Например, характерной чертой генетических опытов, является  точный количественный учет проявления изучаемых признаков. В настоящее время для более полного и глубокого познания живой природы широко используют моделирование. При этом применяют математическую обработку данных.

Теперь известно вам, что в биологии

К математике обращаются многие.

Не сомневайтесь, это точно –

Союз сей очень-очень прочный!

Третья группа «Союз биологии и математики (выступление учащихся)».

На уроках биологии нам часто приходится решать задачи, которые различают по способу действия, по содержанию, по способу решения, по назначению. Знания математики нам  необходимы при решении арифметических, количественных задач. Количественные задачи в биологии дают возможность получить числовые данные, подтверждающие справедливость определённой биологической закономерности.  Арифметические задачи требуют простых арифметических расчетов. Предлагаем вам несколько задач, которые иллюстрируют союз биологии и математики (слайды 10-12, класс решает задачи).  [4,6]                                              

Учитель. Биология  всегда развивалась в тесном контакте с географией. Длительное время географы-путешественники, описывая страны, собирали богатый материал для биологов. Вы знаете, что объектом исследования географии является поверхность нашей планеты. Поверхность нашей планеты - это зона сложнейшего  взаимодействия  горных пород, воды, атмосферы, живых организмов, т.е. особая оболочка планеты, обладающая целостностью и своеобразием. Она получила название географическая оболочка.

Атмосфера-оболочка земная.

Это мы из географии знаем.

Пусть нам даст наука эта знания,

Чтобы лучше понимать процесс дыхания!

Четвертая группа «Союз биологии и географии» (выступление учащихся).

Одна из земных оболочек, которые изучает география – атмосфера. Атмосфера – это воздушная оболочка Земли. Воздух представляет собой смесь газов: азот – 78%, кислород- 21%, инертные газы и углекислый газ – 1%. Первые воздухоплаватели обнаружили, что при подъёме вверх становится очень трудно дышать. Так в 1875 году воздушный шар «Зенит», на борту которого находились три воздухоплавателя, достиг высоты 8000 м. Когда шар приземлился, то в живых остался лишь один человек. То же самое происходит и при подъёме в горы. Это происходит потому, что с высотой воздух  становится менее плотным. Парциальное давление  кислорода меньше а, следовательно, и в крови  человека. Масса 1 воздуха на высоте 12 км, например, равна 310 г. а, на высоте  40км – 4г. Обязательное условие нормального дыхания –  определенная  концентрация кислорода и углекислого газа в воздухе и его чистота. Очень сильно загрязняет воздух пыль. Только в море, в 1000 км от берега на очень большой высоте, пыли нет.  Даже на вершинах Альп в 1мл. воздуха содержится 200 пылинок. А в таком же объёме городского воздуха  пылевых частиц  более полумиллиона. Ветер  переносит её на очень далёкие расстояния: в Норвегии, например, обнаружена пыль  Сахары. Пыль в воздухе содержит большое количество микроорганизмов, поэтому это  наиболее  распространенный  способ передачи заболеваний. Один из основных источников  загрязнений атмосферы - автотранспорт. В таблице указаны компоненты выхлопных газов, которые загрязняют воздух (слайд 14). Атмосфера постоянно загрязняется в связи с развитием промышленности. Поэтому во всех странах проводятся мероприятия по предотвращению загрязнения воздушного бассейна. [2, 4,12]

Учитель. Действительно, с развитием промышленности, воздух сильно загрязняется, но атмосфера может самоочищаться. Дождь промывает ее, удаляя пыль и растворимые вещества. Растения поглощают углекислый газ и выделяют кислород в процессе фотосинтеза. Ультрафиолетовые лучи Солнца убивают микроорганизмы. Однако  размах хозяйственной деятельности человека достиг таких масштабов, что естественных сил самоочищения стало недостаточно.

Вывод, я скажу, не сложен:

Жить без воздуха не сможем!

Ну, а если воздух грязный,

Он становится опасный.

Объяснить где враг - кто сможет?

Экология поможет!

Пятая группа «Союз биологии и экологии» (выступление учащихся).

Загрязнение воздуха таит в себе угрозу не только для здоровья людей, но и наносит экологический вред  всей природе. Один из основных источников загрязнения воздуха, автомобильный транспорт. Большинство газовых выделений двигателей автомобилей тяжелее воздуха, поэтому скапливаются у земли. Ребёнок, сидящий в коляске, вдыхает больше токсичного воздуха, чем взрослые, которые с ним гуляют. Поэтому мы рекомендуем всем поменьше находиться на улицах с большим выбросом вредных веществ. Большую роль в очищении воздуха играют зеленые растения.  Яркая  и сочная зелень украшает, оживляет любое помещение. Комнатные растения повышают влажность воздуха, очищают его от вредных веществ. Воздух в помещениях сухой от центрального отопления, пыльный наэлектризованный, а растения фильтруют его, впитывая вредные вещества через устьица. Сильно загрязняет воздух формальдегид, который выделяется из ДСП и напольных покрытий,  но есть растения, которые его поглощают и перерабатывают:  хлорофитум, финиковая пальма. Компьютеры выделяют ксилол и толуол. Эти вещества поглощает диффенбахия, филодендрон. Для очищения и увлажнения воздуха полезны гибискус, нефролепис, плющ, фикус, циперус, циссус. Растения могут лечить. Так алое древовидное  используют при разных заболеваниях дыхательной системы, а пеларгонии выделяю вещества губительные для бактерий (слайды 16 – 19). Очень сильно воздух загрязняет пыль. Зеленые насаждения улавливают до 80% пыли. У нас на пришкольной территории растут разные деревья и много кустарников. На их листьях осаждается большое количество пыли (слайд 20, анализ).

Все живые существа дышат воздухом и этот воздух должен быть чистым. Каждый человек, изучающий экологию, может и должен участвовать в изменении нашего отношения к природе. [10]

Учитель. Мир живых организмов имеет огромное значение в природе, в общей культуре человека. Учёные  не перестают восхищаться чудесами природы. Строгие теоретики, практики порой обращаются  к стихам и прозе, даже слагают целые поэмы, посвящённые живым объектам природы. Например,  дед Ч. Дарвина написал несколько крупных поэм. Живая природа часто используется в художественной литературе для  выражения чувств и мыслей героев произведений. Живая природа  всегда присутствует в поэзии А.С. Пушкина,  С.А. Есенина и многих других поэтов и писателей. Процесс дыхания сложный и в тоже время очень интересный, удивительный процесс. Он настолько удивительный, что мне тоже хочется выразить  чувства в стихах.

Какое интересное явление

Дыхание живого существа.

Всем нужен  кислород для окисления,

Для сложных превращений вещества.

Прозрачный воздух выдыхаем  грудью,

Рождается при этом чудо-речь!

Подарок этот славный от природы,

Должны мы обязательно беречь.

Какое интересное явление

Дыхание живого существа

Живой и неживой природы единение,

Чтоб получить энергию сполна.

Энергию, которая помчится

По телу как могучая волна.

Какое интересное явление

Дыхание живого существа!

 А сейчас слово нашим экспертам.

Шестая группа «Союз биологии и литературы» (выступление учащихся).

Каждый человек, наверно, замечает, что когда рано утром выходит в поле, в лес, то чувствует, как легко дышится. Когда воздух чист, дыхательные пути широко раскрыты и воздух обильно поступает в лёгкие. Повышается обмен веществ, появляются  бодрость и прекрасно самочувствие. Именно такое состояние вдохновляло  поэтов, писателей, художников. Обратимся к произведениям И.С.Тургенева[8] (слайд 22).

Значимость свежего, чистого воздуха для организма немного смешно, но точно  описал Н.А. Заболоцкий в стихотворении «Сохранение здоровья»[9] 

Видишь — воздух шевелится?

В нем, как думают студенты,

кислородные частицы

падают, едва заметны.

Если, в случае мороза,

мы, в трамвае сидя, дышим —

словно столб, идет из носа

дым, дыханием колышим.

Если ж человек невиден,

худ и бледен,— очень просто!

не сиди на стуле, сидень,

выходи гулять на воздух!

Оттого, детина, вянешь,

что в квартире воздух тяжкий,

ни духами не обманешь,

ни французскою бумажкой.

В нем частицы все свалялись

вроде войлока сухого,

оттого у всех вначале

грудь бывает нездорова.

Если где-нибудь писатель

ходит с трубкою табачной —

значит, он имеет сзади

вид унылый и невзрачный.

Почему он ходит задом?

Отчего пропала сила?

Оттого, что трубка с ядом,

а в груди сидит бацилла.

Почему иная дева

вид имеет некрасивый,

ходит тощая, как древо,

и глаза висят, как сливы?

Потому плоха девица

и на дерево походит,

что полезные частицы

в нос девице не проходят.

У красотки шарфик модный

вокруг шеи так намотан,

что под носом воздух — плотный

и дышать осталось — потом.

О полезная природа,

исцели страданья наши,

дай частицу кислорода

или две частицы даже!

Дай сознанью удивиться,

и тотчас передо мной

отвори свою больницу —

холод, солнце и покой!

В произведениях многих писателей можно обнаружить их хорошие биологические знания. Обратимся к произведению Джека Лондона «Мартин Иден»[7]. Герой произведения  бросился в море. Ему не хочется жить. И вот здесь автор показывает борьбу разума и тела (слайд 23).

Если посмотреть на данный отрывок произведения с биологической точки зрения, то можно увидеть в этой борьбе механизм нервной и гуморальной регуляции дыхания.

Таким образом, мы видим, что существует тесная связь науки о живом прекрасном мире и литературы.

 

Учитель. Сегодня на уроке мы смогли решить две очень важные задачи. Во- первых, вы проверили свои знания и умения по теме «Дыхание», во – вторых,  вы провели большую работу по выявлению межпредметных связей. В  центре нашего внимания была связь биологии с физикой, химией, математикой, географией, экологией и литературой. Но это далеко не всё. Можно говорить о связи с историей, философией, этикой и т.д. Работа, которую вы провели, позволила интегрировать естественнонаучные сведения и осознать целостность мира.

  Земля - прекрасная планета,

  Разнообразный мир с обилием тепла и света.

  В системе Солнечной такой он лишь один,

  Но, несмотря на разноликость, мир един!

  Подведение итогов. Обсуждение практической значимости проведённого  исследования: что узнали нового? Чему научились? Где эти знания пригодятся в жизни? 

             Оценка деятельности учащихся. 

 

Литература

1.Драгомилов А.Г., Маш Р.Д. Биология 8 класс. М. Вентана – Граф 2012                           2. Алексашина И.Ю. Настольный  справочник школьника. Том 1(математика, физика, химия, биология). Санкт – Петербург, «Весь» 2008.                    

3.Локшин Г.И. Биология. Краткий курс для абитуриентов. М. «Лист» 1998.                              

4.О.А. Пепеляева,И.В. Сунцова Поурочные разработки «ВАКО». Москва 2005                          

5.Щербатых Ю.В.. Биология. М. «Эксмо» 2006.                                                                6.Демьянков Е.Н. Познавательные задачи по биологии и природоведению. Орёл 1993.    7. Джек Лондон. Мартин Иден. М. Мир книги 2005.                                                              8.Тургенев И.С. Записки охотника. М.Мир книги 2006.                                                    9.Заболоцкий Н.А. Стихотворения. Тула 1989.                                                                 10.Головкин Б.Н.Все о комнатных растениях. М. Айрис Пресс 2009                                   11. http://bagazhznaniy.ru/obrazovanie/gazoobmen-v-legkix-i-tkany                                         12. http://www.greensalvation.org/index.php?page=influenceAvtoZV