Элективный курс "Мастерская природы"

Муниципальное общеобразовательное учреждение

общеобразовательная средняя школа №3

Предпрофильный (интегрированный) курс

9 класс

Учитель

химии и биологии :

Т.И.Симагина

2014- 2015

Введение.

Система профильного обучения на старшей ступени школы включает комплекс базовых, профильных и элективных курсов. Элективные курсы – обязательные курсы по выбору учащихся из компонента образовательного учреждения, входящие в состав профиля обучения.

Содержание данного курса позволяет учащимся реализовать свой интерес к предметам химии и биологии, математике и черчению, географии и экологии, познакомиться со способами деятельности, необходимыми для успешного усвоения профильной программы, создать базу для ориентации в мире современных профессий.

Формой отчетности по изучению курса (помимо отчетов и зачетов) может быть защита проектов, создание моделей и т д.

Пояснительная записка.

Мастерская природы – нерукотворный источник всего живого на нашей планете. Природа – гениальный конструктор, инженер, художник и великий строитель. Любое творение природы представляет собой высокосовершенное произведение, отличающееся поразительной целесообразностью, надежностью, прочностью, экономичностью расхода строительного материала при разнообразии форм и конструкций.

Бурный рост технической мысли, начинающийся с середины нашего столетия, развитие биологии и вторжение в нее таких точных наук, как физика, химия, математика и особенно кибернетика, перебросившая мост от биологии к технике,- все это привело к взаимосвязи биологии и технических дисциплин и обусловило развитие нового научного направления, получившего название бионики (от слова «бион» - элемент, ячейка жизни).

Бионика занимается изучением аналогией в живой и неживой природе, то есть изучением принципов построения функционирования биологических систем и их элементов и применением полученных знаний для коренного усовершенствования существующих технических систем, созданием принципиально новых машин, аппаратов, строительных конструкций и т д.

Мастерская природы знакомит учащихся с некоторыми биологическими системами живой природы, представляющими интерес для биоников ( об особых качествах и свойствах «живых моделей», их органах чувств, способах передвижения, систем ориентации, навигации и локации, конструктивных особенностях, а также о некоторых достижениях и задачах современной науки.

Большое значение уделяется теме архитектурной бионики – новой ветви бонической науки. В строительном искусстве ярче, чем в какой-либо другой сфере деятельности человека, видны первые шаги бионики. Архитектурная бионика не предполагает копирование форм живой природы. Это глубокий научный поиск и исследование в органическом мире гармонически сформированных структур с целью использования в архитектуре законов и принципов их формообразования.

Сейчас на Земле насчитывается 1,5 млн видов животных и не менее 500 тыс видов растений, что составляет ничтожную долю общего числа видов, населяющих нашу планету со времен ее существования. Одной из причин быстрого исчезновения живых организмов на Земле явилась и деятельность человека. С 1960 года более 90 видов птиц и более 60 видов млекопитающих. Установлено. Что только четверть из этого числа исчезла по естественным биологическим и эволюционным причинам.

Бионка – одна из тех наук. Которая теснейшим образом связана с живой природой. и которая остро ощущает необходимость в сохранении оставшихся видов на Земле. Не исключено, что среди исчезнувших с лица нашей планеты видов были такие. Которые могли бы помочь науке решить не одну техническую проблему (примером этого являются чудесные свойства некоторых консервативных реликтов). Оттого, насколько разумно и бережно мы будем сегодня пользоваться созданиями мастерской природы, зависит не только материальное благополучие людей на планете, но и развитие творческой мысли человека, развитие техники, искусства и всего прогресса на Земле.

Содержание курса поможет учащимся подготовиться к выбору будущей профессии и к поступлению на выбранный профиль и ответить на вопросы «Могу ли я?», «Хочу ли я?»

В процессе работы над данным курсом получили консультации по целому ряду вопросов, касающихся бионики: в Институте высшей нервной деятельности , РГПИ на кафедре физиологии.

Цели: Ориентировать учащихся основной школы на выбор профиля (естественно-математического) старшей школы и будущей профессии.

Задачи:

- развивать интерес к наукам естественно-математического направления;

- формировать практическое направление знаний о природе и их применение в различных отраслях хозяйственной деятельности человека;

- формирования умения рационального использования и бережного отношения к мастерской природы.

Учебно-тематический план

№	Тема	Всего часов	Теоретическое занятие	Практическое занятие
1	Гидродинамика живых систем	2	1	1
2	Органы чувств	2	1	1
3	Электричество в природе и быту	2	1	1
4	Аэродинамические прототипы	1	1
5	Искусные навигаторы	1	1
6	Природные архитекторы	2	1	1
7	Живые землеройные снаряды	1	1
8	Тургор	2	1	1
9	Мастера камуфляжа	1	1
10	Защита проектов	2		2
11	Итоговое занятие	1	1
12	Всего	17	10	7

Содержание программы

Раздел №1. Гидродинамика живых систем ( 2 часа)

Вопросы данной темы: Гидродинамика живых систем, глубоководные аналоги,

биологические ритмы.

Конструируя живые плавательные механизмы, природа стремилась наделить их такими устройствами, которые обеспечили бы животным наиболее эффективное преодолевание сопротивления водной среды и достижение максимально экономичных и высоких скоростей.

Изучая и раскрывая гидродинамические секреты природных механизмов, гидробионика находит принципиально новые методы и способы проектирования кораблей: заимствуют форму для современных подводных лодок, покрывают корпуса судов искусственной «дельфиньей кожей (ЛОМИФЛО). Созданные инженерами (без «подсказки» кальмаров) двигатели – водометы не нашли пока широкого применения, поэтому гидроактивный двигатель кальмаров остается объектом исследований биоников.

Практическое занятие. Изучение химического состава воды и влияние на природные объекты.

Раздел №2. Органы чувств (2 часа)

Вопросы данной темы: камерный глаз животных, мозаичное видение, в мире запахов, природные термолокаторы.

Немногие животные имеют органы, воспринимающие на расстоянии тепловые (инфракрасное) лучи. Такие органы – термолокаторы – в жизни этих животных играют исключительно важную роль.

Глаза насекомых и других членистоногих – сложные органы. Сложные глаза могут воспринимать ультрафиолетовую часть спектра, кроме того некоторые различают цвета (но в какой мере и какие именно, еще мало известно).

Анализаторы запахов, созданные в мастерской природы – это миниатюрные, быстродействующие, высокочувствительные системы, не имеющие себе равных. В них заложены безграничные возможности для исследования и моделирования.

Практическое занятие. Проекты.

Раздел №3 Электричество в природе и быту (2 часа)

Вопросы данной темы: живой свет, электричество в живых организмах.

В природе существуют организмы, отличающиеся изумительным свойством излучать свет. Распространены они повсеместно – от экватора до полярных широт и от поверхности воды до предельных глубин. Основная масса живых светящихся моделей живет в море, среди сухопутных жителей таких особей намного, это грибы и насекомые.

Практическое занятие. Энергосбережение живых организмов и энергосбережение в быту.

Раздел №4. Аэродинамические прототипы (1час)

Вопросы данной темы: аэродинамические прототипы, мигрирующие по воздуху, полет насекомых.

Тысячелетиями мечтал человек подняться в небо и полететь подобно птице или другим летающим конструкциям, созданным природой. Первым, кто начал изучать механику полета живых моделей с бионических позиций, был великий Леонардо да Винчи. Он пытался, построит летательный аппарат с машущим крылом. В дальнейшем глубокий анализ общих принципов функционирования живых организмов и машин дал наш замечательный ученый Н.Е.Жуковский.

Раздел №5. Искусные навигаторы(1 час)

Вопросы данной темы: искусные навигаторы, крылатые эхолокаторы, живые радары, гидролокация в природе.

В природе много поразительных примеров способности к навигации у некоторых обитателей Земли. Несмотря на созданные человеком многие высокочувствительные технические системы гидроакустического поиска и обнаружения, гидролокаторы дельфинов остаются пока непревзойденными образцами гидролокационной техники.

Раздел №6. Природные архитекторы (2 часа)

Вопросы данной темы: фотосинтез и архитектура, конструкции – винтовые, сетчатые и ребристые, дырчатые, с предварительным напряжением4 спираль; стволовая архитектура; конус; оболочки; унификация в природе.

Под влиянием солнечной энергии в листьях растений проходит фотосинтез – замечательный процесс образования необходимых растению для жизни органических веществ (сахара и углеводов), из неорганических (воды и углекислого газа, минеральных солей), которые растения получают из внешней среды. Без света зеленое растение жить не может.

Мастерская природы богата формами. В ней встречаются окружности, овалы, ромбы и кубы, треугольники , квадраты и другие многоугольники.

Принципы формообразования и конструкции растений с учетом солнечной энергии привлекли внимание архитекторов при планировки и застройке городов различных климатических поясов. Появляются проекты жилых домов (дом-елка, дом – зерно на початке), в которых живые ячейки пространственно отдалены друг от друга.

Практическое занятие. Изготовление построек для жизни человека.

Раздел №7. Живые землеройные снаряды (1 час)

Вопросы данной темы: живые землеройные машины в природе, значение для человека.

Богат и разнообразен мир животных, обитающих под землей. С помощью недавно изобретенного прибора эклектора удалось подсчитать, что общий вес почвенных животных на одном гектаре лесной земли составляет почти тонну. Это гораздо больше. Чем весят все живущие на этой площади наземные животные, включая крупных зверей и птиц. В условиях подземной жизни у некоторых почвенных животных выработались удивительные приспособления, с помощью которых они прокладывают подземные ходы и норы.

Живые землеройные машины представляют большой интерес для биоников при создании подземных роющих аппаратов. Разработана, например, оригинальная модель, которая подобно кроту двигается под землей и пробивает туннель с гладкими плотными стенами.

Раздел №8. Тургор (1 час)

Вопросы данной темы: пневматические конструкции в мастерской природы и в жизни человека.

Принцип тургора живых организмов привел к появлению в архитектуре совершенно новой области строительной техники – созданию пневматически напряженных конструкций. Пневматическое напряжение, создаваемое избыточным давлением газа или жидкости, обеспечивает гибкой термической оболочке несущую способность и устойчивость при любых видах нагрузок. Важнейшими преимуществами надувных систем являются экономичность, малый вес, транспортабельность, компактность спортивных залов, туристических лагерей, овощехранилищ и пр.

Раздел № 8. Мастера камуфляжа (1час)

Вопросы данной темы: процесс изменения окраски в мастерской природы.

Природа наделила многих животных способностью изменять свою внешнею окраску. Изучая процесс изменения окраски у животных, бионики заимствовали изменения цвета в зависимости от изменения температуры. Ученым удалось создать особые термометрические краски. С помощью которых легко узнавать , как нагреваются во время работы различные детали машин и механизмов.

Раздел №9. Защита работ (1 час)

Защита предоставляется в любой форме: проект, поделка, реферат, презентация, практическое занятие.