«Использование интерактивных технологий (модульная система экспериментов PROLog, цифровой микроскоп, документ-камера) на уроках биологии»

Министерство образования и науки Самарской области

Государственное автономное образовательное учреждение

дополнительного профессионального образования

(повышение квалификации) специалистов

Самарский областной институт повышения квалификации и

переподготовки работников образования

Итоговая работа

на тему: «Использование интерактивных технологий (модульная система экспериментов PROLog, цифровой микроскоп, документ-камера) на уроках биологии»

Курсы повышения квалификации по ИОЧ

ВБ: 11марта 2014г. – 15 марта 2014г.

«Проектирование учебного занятия на основе современных

информационных технологий »

Выполнила: Хмелева Вита Вальденмаровна

учитель биологии

ГБОУ СОШ № 3 г. Похвистнево Самарской области

Самара, 2014г.

Оглавление

1. Введение

2. Характеристика выбранной технологии.

3. Описание педагогических действий в режиме информационных технологий.

3.1 Использование интерактивных компьютерных технологий на уроках биологии.

3.2 Фрагмент урока.

4. Ожидаемые эффекты

5. Информационные источники

5. Приложения.

1.Введение

Актуальность выбранной темы связана со следующими процессами, происходящими в современном мире:

1. Информатизация общества — это глобальный социальный процесс, особенность которого состоит в том, что доминирующим видом деятельности в сфере общественного производства является сбор, накопление, продуцирование, обработка, хранение, передача и использование информации, осуществляемые на основе современных технических средств. Следовательно одним из приоритетных направлений процесса информатизации современного общества является информатизация образования.

2. Необычайно высокие темпы развития биологии в последнем десятилетии сопровождаются быстро растущим значением ее в жизни человека. Она не только является теоретической основой здравоохранения и сельского хозяйства, но и открывает возможности развития новых отраслей в промышленности, новые перспективы в технике. Все это требует совершенствования биологического образования на всех уровнях.

3. На современном этапе в преподавании биологии особое внимание уделяется овладению учащимися традиционными методами научного познания окружающего мира: теоретическому и экспериментальному, что не всегда интересно детям с низкой познавательной активностью. Еще Павлов показал, что когда информация подается вне интереса, в коре головного мозга формируется центр ее активного отторжения.

Одним из достоинств применения ИКТ в обучении является повышение качества обучения за счет новизны деятельности, интереса к работе с компьютерной техникой .

Информационные технологии предоставляют возможность:

• сделать обучение более эффективным, вовлекая все виды чувственного восприятия ученика;

• вовлечь в процесс активного обучения категории детей, отличающихся способностями и стилем учения;

Основная образовательная ценность информационных технологий в том, что они позволяют создать неизмеримо более яркую интерактивную среду обучения с почти неограниченными потенциальными возможностями, оказывающимися в распоряжении и учителя, и ученика.

В отличие от обычных технических средств обучения информационные технологии позволяют не только насытить обучающегося большим количеством знаний, но и развить интеллектуальные, творческие способности учащихся, их умение самостоятельно приобретать новые знания, работать с различными источниками информации.

На ряду с такими традиционными компьютерными средствам как : презентации, электронные энциклопедии ,обучающие игры и развивающие программы ,программы-тренажеры ,электронные учебники и учебные курсы в рамках своей педагогической деятельности я начала использование новых инновационных средств: документ камеры, цифрового микроскопа и модульной системы экспериментов

2. Характеристика выбранной технологии

Документ-камера – это специальная видеокамера на штативе, которая позволяет получить и транслировать в режиме реального времени четкое и резкое изображение любых объектов, в том числе и трехмерных на большой экран .Изображение, полученное с помощью документ-камеры, может быть введено в компьютер, показано на экране телевизора, передано через Интернет, спроецировано на экран посредством мультимедиапроектора.

Документ-камера:

- помогает транслировать изображения плоских или объёмных предметов на экран для всеобщего обозрения (цветок, яркая картинка).

- позволяет рассмотреть мелкие детали плоского или объёмного изображения, которые плохо различимы при реальном просмотре.

- может использоваться на уроках биологии , когда требуется демонстрация опытов или наблюдение за реальными процессами. Смена ракурса, производимая с помощью документ-камеры, позволяет обучающимся «погружаться» в среду опыта или всего процесса, рассматривать его в мельчайших деталях.

Документ-камера обеспечивает решение образовательных задач участников образовательного процесса с применением информационно-коммуникационных технологий (ИКТ):

-визуализация хода проведения натурных экспериментов;

- фиксация образовательных достижений обучающихся в виде созданных и сохранения ими учебных материалов, сохранение материалов в базе данных, формирование портфолио;

- развитие коммуникативных умений обучающихся.

Цифровой микроскоп – разновидность традиционного оптического микроскопа, который использует оптику и цифровую камеру для вывода цифрового изображения на монитор компьютера. Программная поддержка позволяет не только рассматривать объекты на экране компьютера, но и делать фото- и видеосъемку изучаемых объектов.

С использованием цифрового микроскопа выполнение практических и лабораторных работ проходит на качественно новом уровне.

Цифровой микроскоп дает возможность:

-изучать исследуемый объект не одному обучающемуся, а всей группе одновременно, так как информация выводится на монитор компьютера;

-использовать изображения объектов в качестве демонстрационных таблиц;

изучать объект в динамике;

-создавать презентационные фото и видеоматериалы по изучаемой теме в проектной деятельности;

-использовать изображения объектов на бумажных носителях.

Модульная система экспериментов PROLog – это программно-аппаратный комплекс, обеспечивающий:

- сбор и обработку данных экспериментов .

- использование современного оборудования и его эффективное применение в образовательном процессе

Система PROLog основана на автономных цифровых измерительных модулях (ЦИМ), каждый из которых представляет микрокомпьютер, позволяющий записывать и хранить значения измеряемых величин независимо друг от друга.

Цифровые модули системы PROLog могут работать в двух режимах:

• Эксперимент при подключенных модулях (эксперимент в прямом режиме, on-line-эксперимент), т.е. при подключении к ПК .

• Автономный эксперимент (эксперимент в автономном режиме, off-line-эксперимент).

3. Описание педагогических действий в режиме информационных технологий.

3.1 Использование интерактивных компьютерных технологий на уроках биологии.

Преподавание биологии требует выполнения практических и лабораторных работ. Использование заявленных инновационных технологий как нельзя лучше позволяет включать учащихся в такую исследовательскую деятельность. Применение модульного  системного оборудования «PROlog» на уроках  биологии позволяет  расширить круг экспериментальной деятельности учителя и ученика в основной  школе, формировать умения и навыки проведения исследования, которые обеспечивают способностей к самостоятельному усвоению новых знаний.  

Использовать лабораторное оборудование можно как в ходе урока, так и во внеурочной деятельности.

     На уроке при объяснении нового материала , как правило, демонстрируются результаты опытной работы с помощью цифровой лаборатории, которые могут вызвать интерес у всех учащихся. К компьютеру подключаются датчики, необходимые для проведения эксперимента и проводится работа в демонстрационном режиме, выводя результаты исследований на экран в виде графиков и таблиц можно и через проектор или документ камеру. Цифровую лабораторию можно использовать и в работе с отдельной группы учащихся, а также с целым классом при проведении фронтальной лабораторной работы.  Результаты общих работ на уроке оформляются в виде таблицы и вывешиваются в на доску или выводятся на экран.. Модульная  система экспериментов «PROlog» используется мною не ежедневно, а только  в соответствии с рабочей программой по биологии в 6-9 классах. Цифровой микроскоп используется на уроках, например, для рассмотрения клеток растений, молекул воды, бактерий и т.д. в соответствии с   рабочей программой учителя.      

Использование современного компьютерного и учебно-лабораторного оборудования  на уроках дает возможность:

Учителю:

- обеспечить наличие мобильной, интерактивной образовательной среды через использование интерактивных средств ;

- применить особые формы подачи информации, доступной данному ученику, группе учащихся (печатные тексты, аудиозаписи, фрагменты фильмов и др.);

- дает возможность проиллюстрировать естественно - научный процесс или явление;

- провести эксперимент с помощью аналоговых, компьютерных и цифровых ресурсов;

- позволяет обеспечить самостоятельность обучающихся при изучении нового материала;

- провести автоматизированный контроль знаний по определенной тематике или по курсу в целом (с помощью тестов, тренажеров);

- возможность реализовать функцию взаимодействия с окружающим информационным пространством.

Ученику:

- это свободный доступ к разнообразным информационным ресурсам и

возможность оперативно привлекать необходимые источники текстовой, графической и аудиовизуальной информации.

- это обеспечение прямого доступа к лабораторному оборудованию.

- это возможность проведения экспериментальных исследований.

- возможность представить результаты обучения в виде презентаций.

- это достижение личностных, предметных и метапредметных результатов освоения образовательной программы общего образования с использованием ИКТ;

Использование новых информационных технологий в целом позволяет оптимизировать образовательную среду, существенно повысить интерес детей к учебе, а, следовательно, и улучшить качество знаний учащихся

Следовательно, чтобы дать хороший урок с использованием ИКТ, необходимо ряд условий :

• Иметь в школе современный оборудованный данной техникой кабинет биологии.

• При подготовке к урокам у каждого учителя должно быть автоматизированное место, или в крайнем случае персональный компьютер.

• И, конечно, самое главное — желание самого учителя, так как подготовка и проведение таких уроков  требует много времени для поиска, систематизации и оформления информации.

 3.2 Фрагмент урока.

В соответствии с учебной программой по биологии в 8 классе ряд тем предполагают проведение лабораторных работ. Модульная система позволяет проведение таких работы при изучении системы органов кровообращения и питания. Конспект урока с методикой применения лабораторного оборудования и инструкция проведения лабораторной работы прилагается . ПРИЛОЖЕНИ 1 ,2,3

4. Ожидаемые результаты

Положительные эффекты использования современных ИКТ технологий :

1. Меняется среда обучения: от практико – ориентированной мы переходим к системно –деятельностной .

2. В урочной и внеурочной деятельности ярко проявляются цели формирования метапредметных результатов.

3. Мы наблюдаем повышение интеллектуального потенциала обучающихся, увеличивается процент учащихся, участвующих в различных предметных, творческих конкурсах и повышается их результативность.

4. Занятия в традиционных предметных кружках сменились проектно– исследовательской деятельностью.

5. Реализуется новая позиция учителя – содействие развитию, самостоятельному получению знаний.

6. Обеспечивается выполнение социального заказа родителей и обучающихся, ориентируемого на получение выпускниками высшего образования.

7. Значительно меняется школьная инфраструктура.

Использование новых информационных технологий в курсе биологии значительно поднимает уровень обученности при низкой мотивации учащихся. Одним из достоинств применения ИКТ в обучении является повышение качества обучения за счет новизны деятельности, интереса к работе с компьютером. Применение компьютерных технологий на уроках биологии может стать новым методом организации активной и осмысленной работы учащихся, сделав занятия более наглядными и интересными. Уроки с применением компьютерных систем технологий не заменяют учителя, а, наоборот делают общение с учеником более содержательным, индивидуальным и деятельным.

Список литературы

1. Е.Н Балыко. Передовые педагогические практики. Биология. Методическое пособие для учителя .-М.: ООО»Бизнес-Медиа»,2012.

2. Совеменные себства обучения . м.:.Г.К «Центр развития мотивации к познанию и творчеству»,2012.

3. Андреев А.А. Компьютерные и телекоммуникационные технологии в сфере образования. //Школьные технологии. 2001. №3.

4. Башмаков М.И., Поздняков С.Н., Резник Н.А. Процесс обучения в информационной среде. //Школьные технологии. 2000. №6.

5. Дворецкая А.В. Основные типы компьютерных средств обучения. //Школьные технологии. 2004. №3.

5. www.ae-pro.ru

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Конспект урока по теме:

«СОСУДИСТАЯ СИСТЕМА, ЕЁ СТРОЕНИЕ. КРУГИ КРОВООБРАЩЕНИЯ. ДАВЛЕНИЕ КРОВИ В СОСУДАХ И ЕГО ИЗМЕРЕНИЕ. ПУЛЬС»

Класс: 8.

Уровень: базовый.

Основное содержание: строение сосудистой системы, давле­ние крови, правила измерения давления, пульс.

Термины и понятия: пульс, кровеносная система, давление кро­ви, сердце, сосуды.

Планируемые результаты:

Личностные:

• расширение знаний основ здорового образа жизни, профи­лактики сердечно-сосудистых заболеваний, влияния различ­ных факторов на работу сердца и сосудов;

• умение выбирать целевые и смысловые установки в своих действиях и поступках по отношению к здоровью своему и окружающих.

Метапредметные

Познавательные:

• владеть навыками смыслового чтения и работы с текстом при работе с основным и дополнительным компонентами учебни­ка (основной текст и иллюстрации) для выделения особенно­стей строения сосудистой системы;

• уметь составлять простую модель, отражающую движение кро­ви по сосудам;

• владеть составляющими исследовательской деятельности при проведении биологических исследований, формулирова­нии выводов на основе полученных результатов;

• устанавливать причинно-следственные связи при изменении кровяного давления под влиянием различных внешних факто­ров;

• умение планировать исследование, в том числе присамооб-следовании (определение последовательности промежуточ­ных целей с учетом конечного результата; составление плана и последовательности действий).

Коммуникативные:

• умение полно и точно выражать свои мысли,

• умение аргументировать точку зрения, вступать в диалог,

• способность эффективно работать в паре и группе.

Предметные:

• выделять особенности строения сосудистой системы и дви­жения крови по сосудам;

• различать на таблицах и фотографиях органы кровеносной и лимфатической систем;

• освоить приемы измерения пульса, кровяного давления;

• приводить доказательства (аргументацию) необходимости соблюдения мер профилактики сердечно-сосудистых забо­леваний.

Организация образовательного пространства

Инновационное оборудование:

ПК (компьютеры или нетбуки для индивидуальной I или групповой работы),экран (интерактивная доска) , мультимедийный проектор, документ-камера, модульная система экспериментов PROLog(

модули для лабораторных работ с системой PROLog: «Тонометр», «Пульсометр»).

Традиционное оборудование:

- секундомер;

- тонометр.

Учебные пособия:

• Учебник. Биология. 8 класс.

• Рабочая тетрадь по биологии для 8 класса.

• Методическое пособие, 8 класс.

• Модульная система экспериментов PROLog. Учебное посо­бие для обучающихся с инструкциями. Биология. Часть 1. -М.: Бизнес-Меридиан, 2012.

Ресурсы, в том числе электронные:

• слайд-шоу «Давление крови. Пульс» http://files.school-collec-tion.edu.ru/dlrstore/00000862-1000-4ddd-3249-2300475d60 аЗ/index.htm

• анимация «Скорость движения крови» http://files.school-collec-tion.edu.ru/dlrstore/00000863-1000-4ddd-02ad-2800475d60 a3/10_017.swf

• анимация «Движение крови по венам» http://files.school-collec-tion.edu.ru/dlrstore/00000864-1000-4ddd-609c-2900475d60 a3/10_019.swf

Формы работы: фронтальная, в группе, в паре, индивидуальная.

ТЕХНОЛОГИЯ ИЗУЧЕНИЯ ТЕМЫ

I. Самоопределение к деятельности (целеполагание)

Цель: актуализация знаний по теме, постановка цели учебной деятельности учащимися.

Оборудование

Инновационное:

ПК , проектор, экран(для индивидуальной или групповой работы)

Задание 1. Тест «Кровеносная система». Проводится с помощью системы контроля и мониторинга качества знаний PROCIass.

Задание 2. Предложено прослушать описание интересного опыта итальянского ученого Анджело Массо и объяснить результаты этого опыта( различные гипотезы учащихся)

Проблемный вопрос?. Что необходимо изучить на уроке, что бы можно было проверить ваши гипотезы?

Проверка гипотез и предположений учащихся используя слайд-шоу «Давление крови. Пульс»

II.Учебно- познавательная деятельность

Цель: установление связи строения сосудов и выполняемой функции, моделирование процесса движения крови по сосудам.

Оборудование

Инновационное: Документ-камера, модульная система экспериментов PROLog

Задание 1.

Оборудование

Инновационное оборудование: документ-камера

Форма работы: индивидуальная, фронтальная.

Работая с текстом учебника, заполните таблицу 1

Таблица 1 Функции и особенности строения сосудов

Сосуды кровеносной системы	Выполняемые функции и их особенности	Особенности строения сосудов. Связь строения с выполняемыми функциями
Артерии
Вены
Капилляры

На основе информации в таблице 1 составьте логические схе­мы, объясняющие причинно-следственную связь функций, вы­полняемых каждым типом сосудов, и особенности строения ка­пилляров, вен,артерий.

С помощью документ-камеры проводится проверка и об­суждение на примере работы учащегося.

Задание 2. Оборудование

Инновационное оборудование: документ-камера

Форма работы: работа в группе.

Работая в группе, составьте модель движения крови по сосудам с кратким пояснением. Поясните на модели зависимость движения крови от давления крови.

С помощью документ-камеры проводится проверка и oобсуждение на примере работы учащегося.

(Данное задание направлено на развитие навыком смыслового чтения и развитие познавательных УУД: выделение главного в тексте, установление причинно-следственных связей, переведение информации из одно формата в другой, создание знаконо-символических моделей.)

Задание 3. Лабораторная работа «Измерение артериального давления».

Оборудование

Инновационное оборудование:

модульная система экспериментов PROLog , измерительный модуль «Тонометр»

Форма работы:

С помощью формулы рассчитайте, какое артериальное давление должно быть у вас:

АД верхнее = 1,7 х возраст + 83

АД нижнее = 1,6 х возраст + 42

Проверьте, насколько ему соответствует ваше реальное артериальное давление.

е учащиеся проверяют давление дома или после урока. Один учащийся по желанию вызывается к доске для измерения давления.) Изучение принципа измерении давления.| Знакомство с тонометром и измерение давления с ого помощью. Учитель в демонстрационном режиме проводит измерение давления, используя модульную систему экспериментов PROLog? Сравниваются данных, полученных разными способами. Подробное описание лабораторной работы в пособии « Модульная система экспериментов PROLog».

III. Интеллектуально-преобразовательная деятельность

Цель: провести исследование и выявить зависимость частоты сердечных сокращений и артериального давления от различных факторов.

Оборудование:

Инновационное оборудование: документ-камера,модульная система экспериментов PROLog , измерительный модуль «Тонометр»

Форма работы: работа в группе .

Задание 1.

Работая в малых группах с модульной системой экспериментов PROLog, необходимо проанализировать воздействие различных факторов на артериальное давление и частоту сердечных сокраще­ний.

Перед началом работы сформулируйте цель работы, составьте план и форму представления результатов работы.

Учитель организует проверку готовности к исследова­тельской работе с помощью документ-камеры, демонстри­руя тетрадь одного из учеников.

После проверки учителем и обсуждения вашей подго­товки к лабораторным работам, приступайте к выполнению плана. Не забывайте сверяться на ключевых этапах с планом и вовремя корректировать свою работу при необходимости.

Учитель делит класс на 5 групп. Каждая группа работает с одним модулем системы экспериментов PROLog, выполняя одну из лабораторных работ, описания которых приведены в пособии «Модульная система экспериментов PROLOG».

• «Измерение частоты сердечных сокращений человека до и после физической нагрузки»,

• «Изучение влияния физической нагрузки на артериальное давление»,

• «Измерение кровяного давления»,

• «Изучение влияния частоты дыхания на частоту сердечных со­кращений человека»',

• «Изучение влияния кашля на частоту сердечных сокращений человека».

Полученные данные и вывод группа заносит в таблицу 2.

Таблица 2

Название лабораторной работы	Изучаемый параметр	Полу­ченные данные	Обоб­щенные данные	Вывод

IV. Диагностика качества освоения темы

Цель: установить степень усвоения темы «Сосудистая система, ее строение. Круги кровообращения. Давление крови в сосудах и его измерение. Пульс».

Форма работы: индивидуальная, фронтальная.

Оборудование

Инновационное оборудование:

документ-камера,модульная система экспериментов PROLog, система контроля и мониторинга качества знаний PROCIass

ПИЛОЖЕНИЕ 2

ИЗМЕРЕНИЕ АРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ

Цель: научиться измерять артериальное давление.

Оборудование и материалы

Инновационное:

• ПК с установленным ПО PROLog;

• модуль сопряжения USB-200;

• измерительный модуль «Тонометр»;

• кабель В/М-mini–A/M.

Введение

Кровяное давление – давление крови на стенки сосудов и камер сердца, возникающее в результате сокращения сердца, которое нагнетает кровь в сосудистую систему, и сопротивления сосудов. Оно обеспечивает непрерывность кровотока в кровеносных сосудах. Измеряется кровяное давление в мм вод.ст. или мм рт.ст. Наиболее важный медицинский и физиологический показатель состояния кровеносной системы – величина давления в аорте и крупных артериях, или артериальное давление (АД).

АД изменяется от самого высокого (пикового) давления, возникающего при сокращении левого желудочка, до самого низкого, которое обеспечивается закрытием аортального клапана и силой эластического сопротивления артериальной системы. Пиковое давление называют систолическим, а давление, сохраняемое даже во время расслабления левого желудочка, ˜– диастолическим. По их показателям рассчитывают среднее артериальное давление (САД). САД – это не просто среднее арифметическое двух показателей давления, потому что продолжительность диастолы вдвое превышает продолжительность систолы. САД можно рассчитать с достаточной точностью с помощью уравнения:

САД = (СД + 2 ДД) / 3,

где СД – систолическое давление; ДД – диастолическое давление.

При обозначении величины кровяного давления первым традиционно указывается систолическое давление, а вторым – диастолическое. У взрослых нормальным кровяным давлением считается 120/80. Высоким считается артериальное давление 140/90 и выше. Превышение артериального давления над средним показателем называется гипертонией, или артериальной гипертензией. Высокое артериальное давление – главный фактор риска возникновения многих серьезных заболеваний, включая сердечные приступы и застойную сердечную недостаточность. Пониженные по сравнению со средним показатели артериального давления называют гипотонией. Серьезность низкого давления, а также опасность для здоровья высокого кровяного давления были объяснены в последние десятилетия.

Техника безопасности

Ознакомьтесь с общими правилами техники безопасности по проведению практических работ в кабинете биологии.

Сообщите преподавателю о любых возможных проблемах со здоровьем, которые могут усугубиться из-за вашего участия в этом эксперименте.

Порядок выполнения работы

Подготовка эксперимента

1. Подготовьте в рабочей тетради сетку отчетной таблицы.

Таблица

Возраст: Пол: Вес: Рост:

Систолическое давление, мм рт.ст.	Диастолическое давление, мм рт.ст.	Среднее артериальное давление, мм рт.ст.

1. Соберите установку, как показано на рисунке 1:

1. подключите кабель В/М-mini–A/M к модулю сопряжения USB;

2. подключите модуль сопряжения USB к измерительному модулю «Тонометр».

Рис. 1. Фотография установки

1. Подключите модуль сопряжения USB-200 к ПК.

2. Запустите программу PROLog и убедитесь, что измерительный модуль определен. Для этого нажмите кнопку Поиск модулей на главной панели инструментов программы. Через некоторое время с левой стороны экрана появится окно измерительного модуля артериального давления (рис. 2).

Рис. 2. Окно модуля «Тонометр»

1. Нажмите кнопку Установка модуля в окне модуля «Тонометр» (рис. 2), чтобы открыть диалоговое окно.

2. Поставьте флажок рядом с пунктом Arb+mmHg (ЧСС+мм рт.ст.) в выпадающем меню (рис.3).

Рис. 3. Установка режима измерительного модуля

1. Закройте диалоговое окно установки измерительного модуля.

2. Нажмите кнопку Эксперимент при подключенных модулях на главной панели инструментов. Откроется дополнительная панель инструментов (рис. 4).

Рис. 4. Дополнительная панель инструментов

1. Нажмите кнопку Настройки эксперимента на дополнительной панели. Это открывает диалоговое окно.

1. Установите продолжительность эксперимента на 30 секунд.

2. Установите частоту измерения на 10 в секунду в выпадающем меню

(рис. 5).

Рис. 5. Установка эксперимента

1. Закройте диалоговое окно.

2. Для проведения работы вам необходимо разделиться на пары: испытуемый и лаборант.

Исследование и измерение

1. Лаборант должен надеть манжету измерительного модуля «Тонометр» на левую руку испытуемого, плотно обернув ее вокруг плеча на 2 см выше локтя. Два резиновых шланга от манжеты должны располагаться вдоль внутренней поверхности предплечья, а не под рукой (рис. 6).

Рис. 6. Размещение манжеты измерительного модуля на руке испытуемого

Во время сбора данных испытуемый должен оставаться неподвижным – при проведении измерений нельзя шевелить ни кистью, ни рукой.

1. Прежде чем накачивать манжету проверьте, что вентиль спуска воздуха (рядом с резиновой грушей) закручен вправо по часовой стрелке до упора.

2. Накачайте грушей манжету. Когда давление в ней достигнет примерно 160 мм рт.ст., прекратите накачивать.

3. Нажмите на кнопку Измерить , чтобы начать измерение артериального давления, и одновременно начните выпускать воздух из манжеты, слегка открутив вентиль влево (против часовой стрелки).

4. Испытуемый должен почувствовать первое пульсовое биение в плечевой артерии (систолическое давление) и сообщить об этом лаборанту, сказав «Старт». Лаборант должен отметить это время на экране. Через некоторое время испытуемый перестанет ощущать биение пульса в плечевой артерии (уровень диастолического давления), он должен сказать «Стоп», а лаборант отметить время на экране и нажать кнопку Остановить эксперимент .

Анализ результатов лабораторной работы

1. Нажмите кнопку Увеличить выделенный сектор на панели инструментов работы с графиком и, удерживая левую клавишу мыши, выделите временной сектор начала и окончания биения пульсовой артерии испытуемого (рис. 7а).

2. Как только вы отпустите клавишу мыши, сектор увеличится (рис. 7б).

а. До увеличения

б. После увеличения

Рис. 7. Работа с графиком

1. Запишите значения максимального (систолического) и минимального (диастолического) артериального давления в этом секторе в отчетную таблицу.

2. Рассчитайте среднее значение артериального давления и запишите его в отчетную таблицу.

3. Сохраните данные, нажав кнопку Сохранить эксперимент .

4. Повторите измерение артериального давления для лаборанта, который становится испытуемым.

5. Сравните полученные результаты.

6. Ответьте на контрольные вопросы.

7. Сделайте вывод по работе.

Контрольные вопросы

1. Какие показатели необходимо учитывать при вычислении среднего артериального давления?

2. Что такое гипертония? Чем она опасна?

3. Что такое гипотония? Чем она может быть опасна?

Дополнительное задание

• Составьте анонимную анкету для учащихся вашего класса. В анкете задайте вопросы, которые, по вашему мнению, могут влиять на результаты испытания (например, пол, возраст, режим физических нагрузок, употребление кофе в течение 2 ч после эксперимента, наличие или отсутствие привычки курить). Сравните и найдите различия показателей кровяного давления у учащихся этих групп.

Справочный материал

В качестве дополнительного материала по данной теме можно прочитать следующую литературу:

1. Энциклопедия для детей. Т. 18. Статья «Главный орган». – М.: Аванта+.

2. Физиология человека/Под ред. Р.Шмидта, Г.Тевса. Т. 2. Гл. 19. – М.: Мир, 2007.

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 ИЗМЕРЕНИЕ ЧАСТОТЫ СЕРДЕЧНЫХ СОКРАЩЕНИЙ ЧЕЛОВЕКА ДО И ПОСЛЕ ФИЗИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ

Цель:

• определить результат влияния физической нагрузки на частоту сердечных сокращений;

• определить уровень собственного физического состояния и объем ежедневной физической нагрузки.

Оборудование

• ПК с установленным ПО PROLog;

• модуль сопряжения USB-200;

• измерительный модуль «Частота сердечных сокращений» («Пульсометр»);

• кабель В/М-mini–A/M.

Введение

В некоторых точках нашего тела можно прощупать ритмические колебания стенок артерий (пульс) – периодическое толчкообразное расширение стенок артерий, синхронное с сокращениями сердца. По пульсу можно судить о частоте сердечных сокращений (ЧСС).

Частота сердечных сокращений, или пульс, – важный показатель функционального состояния организма. В норме у здорового человека пульс должен быть четким, среднего наполнения, с частотой 60–80 ударов в минуту, другие характеристики могут свидетельствовать о патологиях.

Способность сердца к адаптации можно наблюдать при физической нагрузке, когда метаболическая активность мышечных тканей увеличивается. Сердечно-сосудистая система, состоящая из сердца и кровеносных сосудов, реагирует на физическую нагрузку учащением сердечных сокращений и повышенной степенью сокращения сердечной мышцы при каждом ударе, что приводит к более высокому минутному объему сердца (количеству крови, прокачанной через сердце в 1 мин). Резкое учащение или замедление пульса во время занятий физкультурой может быть следствием переутомления или заболевания, и поэтому необходимо провести консультацию с преподавателем физического воспитания и врачом.

Техника безопасности

Ознакомьтесь с общими правилами техники безопасности по проведению лабораторных работ в кабинете биологии.

Не пытайтесь участвовать в данном эксперименте в качестве испытуемого, если физическое напряжение может вызвать обострение какого-либо заболевания. Сообщите преподавателю о любых возможных проблемах со здоровьем, которые могут усугубиться из-за вашего участия в этом эксперименте.

Во время лабораторной работы вам предстоит сделать 20 приседаний. Заранее позаботьтесь о том, чтобы одежда, в которой вы будете заниматься, была достаточно свободная и не стесняла движений.

Порядок проведения работы

Подготовка эксперимента

1. Подготовьте в рабочей тетради сетку отчетной таблицы.

Таблица. Влияние физической нагрузки на ЧСС

Возраст: Пол:

ЧСС в покое, уд/мин	ЧСС после физической нагрузки, уд/мин							Время восстановления, мин
	максимальная (сразу после нагрузки)	1 мин	2 мин	3 мин	4 мин	5 мин	6 мин

1. Соберите установку, как показано на рисунке 1:

1. подключите кабель В/М-mini–A/M к модулю сопряжения USB;

2. подключите модуль сопряжения USB к измерительному модулю «Пульсометр».

Рис. 1. Фотография установки

1. Подключите модуль сопряжения USB-200 к ПК.

2. Запустите программу PROLog и убедитесь, что измерительный модуль определен. Для этого нажмите кнопку Поиск модулей на главной панели инструментов программы. Через некоторое время с левой стороны экрана появится окно измерительного модуля частоты сердечных сокращений (рис. 2).

Рис. 2. Окно модуля ЧСС

1. Нажмите кнопку Установка модуля в окне модуля ЧСС (рис. 2), чтобы открыть диалоговое окно.

2. Поставьте флажок рядом с режимом «Волна» в этом окне.

3. Закройте диалоговое окно установки измерительного модуля.

4. Нажмите кнопку Эксперимент при подключенных модулях на главной панели инструментов. Откроется дополнительная панель инструментов (рис. 3).

Рис. 3. Дополнительная панель инструментов

1. Нажмите кнопку Настройки эксперимента на дополнительной панели. Откроется диалоговое окно.

1. Установите продолжительность эксперимента на 7 минут.

2. Установите частоту измерения на 10 в секунду в выпадающем меню

(рис. 4).

Рис. 4. Установка эксперимента

1. Закройте диалоговое окно.

2. Для проведения работы вам необходимо разделиться на пары: испытуемый и лаборант.

Исследование и измерение

Часть 1. Измерение частоты сердечных сокращений в покое

(контроль)

1. Прикрепите зажим модуля ЧСС к указательному пальцу левой руки (рис. 1) или к мочке левого уха испытуемого (рис. 5).

Внимание! Чтобы получить точные данные, во время проведение измерений рука с зажимом или мочка уха должны оставаться неподвижными. Чтобы ограничить подвижность провода, закрепите его на одежде с помощью специальной клеммы.

Рис. 5. Закрепление зажима модуля ЧСС на мочке уха

1. Испытуемый не должен смотреть на экран компьютера. Он может закрыть глаза или отвернуться от экрана.

2. Лаборант нажимает кнопку Измерить на дополнительной панели инструментов (рис. 3), чтобы начать измерение ЧСС испытуемого в состоянии покоя. График изменения пульса будет отображаться на экране компьютера. Через 1 мин измерение автоматически завершится (рис. 6).

Рис. 6. График ЧСС в состоянии покоя

1. Чтобы подсчитать ЧСС в состоянии покоя:

   1. нажмите кнопку Увеличить на панели инструментов работы с графиком и выделите рамкой (с помощью левой клавиши мыши) временной отрезок «0 – 0:20» – график измерений за первые 20 сек увеличится;

   2. подсчитайте количество пиков на этом отрезке на графике, умножьте это число на 3 и запишите полученное значение в ячейку «ЧСС в состоянии покоя» отчетной таблицы;

   3. нажмите кнопку Отмена увеличения на панели инструментов работы с графиком.

2. Нажмите кнопку Заморозить видимые графики на дополнительной панели инструментов (рис. 3), чтобы сохранить график на экране.

Часть 2. Измерение частоты сердечных сокращений

после физической нагрузки

1. Нажмите кнопку Цвет графика в окне измерительного модуля (рис. 2). Откроется дополнительное окно (рис. 7).

Рис. 7. Окно «Цвет графика»

1. Выберите любой цвет, отличающийся от первого графика, и нажмите кнопку ОК.

2. Испытуемый должен встать лицом к лабораторному столу и сделать 20 полных приседаний в спокойном темпе, не отрывая пятки от пола и держа спину прямо.

3. После окончания приседаний испытуемый должен сесть на стул. Старайтесь сидеть прямо и дышать ровно.

4. Сразу же после того, как испытуемый закончил приседания, лаборант должен нажать кнопку Запуск эксперимента , чтобы начать измерение ЧСС.

5. Через 7 мин измерение автоматически завершится и на экране будет построен второй график изменения ЧСС после физической нагрузки.

Анализ результатов лабораторной работы

1. Чтобы подсчитать ЧСС после физической нагрузки:

   1. нажмите кнопку Увеличить на панели инструментов работы с графиком и выделите на графике рамкой (с помощью левой клавиши мыши) временной отрезок «0–1:00»;

   2. в увеличенной части графика выделите еще раз временной отрезок «0–0.10» (рис. 8);

Рис. 8. Работа с графиком

1. подсчитайте количество пиков на этом отрезке, умножьте это число на 6 и запишите полученный результат в отчетную таблицу в ячейку «Максимальное ЧСС (сразу после нагрузки)».

2. нажмите кнопку Отмена увеличения на панели инструментов работы с графиком.

1. Повторите шаг 23, чтобы определить ЧСС через 1, 2, 3, 4, 5, 6 мин после нагрузки, выделяя соответственно области «1:00– 2:00», «2:00– 3:00» и т.д., а в них первые 10 сек, и запишите результаты в отчетную таблицу.

2. По данным отчетной таблицы постройте график зависимости восстановления ЧСС от времени, откладывая по оси Х время в мин, по оси Y – ЧСС в ударах в минуту. Подпишите график.

3. Определите максимальную ЧСС для вашего пола и возраста по формулам:

юноши: 210 − возраст − (0,11 × персональная масса, кг) + 4;

девушки: 210 − возраст − (0,11 × персональная масса, кг)

1. Сравните рассчитанную теоретическую величину с фактической, полученной в ходе лабораторной работой.

2. Ответьте на контрольные вопросы.

3. Сделайте вывод по работе.

Контрольные вопросы

1. Диапазон нормальной частоты сердечных сокращений составляет 55−100 уд/мин. На сколько возросла частота ваших сердечных сокращений после физической нагрузки по сравнению с начальной? Каково увеличение ЧСС (в %)?

2. Как максимальная частота ваших сердечных сокращений соотносится с показателями других учащихся группы или класса? Вы ожидали такой результат?

3. Превышение числа ударов пульса после нагрузки на 25% и менее считается отличным результатом, на 50−75% − удовлетворительным, более чем на 75% − плохим. Отпираясь на данные, полученные в ходе эксперимента, определите, к какой группе людей (тренированные, нетренированные, со скрытой патологией) вы себя относите.

Дополнительное задание

• Составьте анонимную анкету для каждого учащегося класса. В анкете задайте вопросы о том, что, по вашему мнению, может повлиять на результаты испытания (пол, возраст, режим физических нагрузок, употребление кофе в течение 2 ч после эксперимента, наличие или отсутствие привычки курить). Сравните и найдите различия частоты сердечных сокращений в состоянии покоя и после физических нагрузок у учащихся этих групп.

Справочный материал

Сердце – главный орган системы кровообращения. Сегодня это столь очевидно, что споры прежних веков о его предназначении кажутся нелепыми. В Древнем Китае верили, что сердце участвует в пищеварении, в Египте были убеждены, что оно причастно к образованию мочи, грудного молока, семенной жидкости и слез. Древние египтяне, индусы, греки и арабы полагали, что сердце – вместилище души. С мнением о том, что сердце – сложно устроенная мышца, согласились далеко не сразу. Гален думал, что оно не более чем кузнечный мех, а кровь гонит по сосудам внутренний «жар». Английский философ XVII в. Томас Гоббс был не ближе к истине, считая, что сердце – пружина.

Приложите руку к сердцу. Вы с легкостью выполнили это задание, потому что с детства вам хорошо известно, что сердце располагается в грудной полости сразу позади грудины. Обнаружить его просто – оно, в отличие от других органов нашего тела, имеет собственный «голос» – стучит. Как правило, вы приложите руку к левой стороне груди. Однако сердце находится скорее посередине – в левой половине грудной полости находятся 2/3 сердца, а 1/3 лежит справа. Чтобы узнать размеры своего сердца, сожмите кисть в кулак. Масса сердца взрослого человека составляет примерно 1/200 массы тела – около 300 г. Широкое основание сердца направлено вверх и назад, а суженная верхушка – вниз, вперед и влево.

Стенка сердца состоит из трех слоев. Эндокард выстилает его полости изнутри, образует клапаны. Средний слой – миокард состоит из особой гладкой мышечной ткани. Перикард, или наружный слой, иногда называемый сердечной сорочкой, уменьшает трение сердца при работе и защищает его от внешних воздействий. В названиях сердечных слоев «кард» означает «сердце». Наука, изучающее сердце называется кардиология, врач-специалист по заболеваниям сердца – кардиолог.

Более подробно о строении и работе сердца можно прочитать в энциклопедии для детей «Биология. Человек. Т. 18», изд-во «Аванта+».

30