Как организовать экспериментальный метод исследования на уроке

Шайхитдинова Ирина Михайловна,

учитель биологии МБОУ СОШ № 30

г. Новоалтайска Алтайского края,

Заслуженный учитель РФ,

член губернаторского

клуба «Учителя-новаторы Алтая»

Как организовать экспериментальный метод исследования на уроке

Демонстрационный эксперимент «Изучение степени защиты солнечных очков от ультрафиолетового излучения»

Тема урока: Зрительный анализатор

8-й класс

Цель: на примере экспериментального метода исследования сформировать у учащихся представление о способах защиты глаз от ультрафиолетового излучения.

Задачи:

Образовательные: организовать познавательную деятельность учащихся, направленную на усвоение материала о зрительном анализаторе; создать условия для исследовательской деятельности по изучению факторов, влияющих на сохранение зрения.

Развивающие: создать условия по формированию общеучебных компетенций: умение вести диалог, выдвигать гипотезы, анализировать, обобщать и делать выводы через исследовательскую деятельность; обеспечить формирование мотивации на самонаблюдение, проведение диагностических измерений; способствовать развитию коммуникативной компетенции через диалоговое общение, проведение и совместный анализ результатов эксперимента.

Воспитательные: воспитывать у учащихся ценностное отношение к своему здоровью.

Оборудование для теории:

Интерактивная доска

ПК, мультимедийный проектор

Набор ЦОР: «Строение зрительный анализатор», «Строение глаза».

Оборудование для демонстрации:

ПО AFS^ТМ «Биология с компьютером в школе»

ПК

Система сбора данных AFS^ТМ

Датчик УФ-В излучения

Кабель USB

Кольцевой штатив с зажимом

Набор солнцезащитных и обычных очков

ХОД УРОКА

I. Организационный этап

Взаимное приветствие, знакомство с темой урока.

II. Подготовка к активному восприятию нового материала

Доминирует метод проблемного изложения.

Рассказ учителя.

Сенсорная система – это часть нервной системы, ответственная за восприятие определенных сигналов из окружающей или внутренней среды. Сенсорная система состоит из рецепторов, нейронных проводящих путей и отделов головного мозга, ответственных за обработку полученных сигналов. Наиболее известными сенсорными системами являются зрение, слух, осязание, вкус и обоняние. Сенсорные системы называют анализаторами. Впервые понятие «анализатор» ввел российский физиолог И.М. Сеченов. И.П. Павлов на опытах обосновал учение об анализаторах.

Организация работы с учебником с последующим обсуждением.

Вопросы для обсуждения:

Какая система называется анализатором?

Из каких частей состоит анализатор?

Чем отличается понятие «анализатор» от понятия «орган чувств»?

Какой анализатор наиболее значим для человека и почему?

Вывод (делается по результатам обсуждения): Анализатор – это сложная система, обеспечивающая анализ раздражений, то есть выделение, различение среди многих сигналов, поступающих из внешней среды. Состоит анализатор из рецептора, чувствительного нейрона и соответствующей зоны коры полушарий большого мозга. Примерно 70% всей информации получаем с помощью зрения.

III. Изучение нового материала

Доминирует частично-поисковый метод работы

Зрительный анализатор

Организация работы с использованием интерактивного ресурса и текста учебника.

http://school-collection.edu.ru/catalog/res/19075f7b-4778-4052-bd17-3ca1c72bee6f/view/

Вопросы для обсуждения:

1.    Как устроен зрительный анализатор?

2.   Какие части зрительного анализатора участвуют в возникновении, проведении и анализе нервных импульсов?

Вывод (делается по результатам обсуждения): Зрительный анализатор состоит из рецепторов глаза, чувствительного нейрона зрительного нерва и зрительной зоны коры.

Строение органа зрения. Организация работы с текстом учебника и интерактивным ресурсом.

http://school-collection.edu.ru/catalog/res/ba03acb1-1e65-43d8-b34b-dd97e8a9f43a/view/

Вопросы для обсуждения:

1. Из каких частей состоит орган зрения?

2. Какие функции выполняет вспомогательный аппарат глаза?

3. Как устроено глазное яблоко?

4. Где располагается глазное яблоко?

5. Какие функции выполняет зрачок и хрусталик?

6. Где располагаются палочки и колбочки, в чем заключается их функция?

7. Что такое слепое пятно?

8. Как работает зрительный анализатор?

Вывод (делается по результатам обсуждения): Свет через роговицу, зрачок, хрусталик и стекловидное тело попадает на сетчатку глаза. В рецепторах сетчатки колбочках и палочках световые сигналы преобразуются в нервные импульсы, которые по зрительному нерву передаются в головной мозг – зрительную зону коры. Здесь собирается вся информация, расшифровывается, обобщается и создается зрительный образ.

Нарушения зрения

Организация поисковой беседы с использованием информации учебника.

Вопросы для обсуждения:

Какие виды нарушения зрения вам известны?

Какие факторы влияют на нарушение зрения?

Как видят предметы люди, страдающие дальнозоркостью?

Как видят предметы люди, страдающие близорукостью?

Каким образом исправляется дальнозоркость и близорукость?

Вывод (делается по результатам обсуждения): Дальнозоркость развивается с возрастом, когда хрусталик теряет эластичность, способность менять свою кривизну. В этом случае изображение близкорасположенных предметов расплывается. Близорукость может развиваться у детей школьного возраста из-за неправильного режима труда, плохой освещенности рабочего места, также причиной может быть врожденные изменения глазного яблока. При близорукости плохо видны удаленные предметы. Оба эти дефекта исправляются специально подобранными очками или линзами.

Учитель: Многие люди стесняются носить очки, поэтому проблемы со зрением у них осложняются. Но есть особый вид очков – солнцезащитные, которые являются неизменным атрибутом летнего имиджа. Многие из нас покупают их, поддавшись диктату моды, или чтобы выглядеть загадочно и интересно. На самом же деле эти очки не только деталь модного туалета, но и важнейший фактор сохранения хорошего зрения.

Доминирует метод проблемного изложения.

Рассказ учителя.

Правильно подобранные солнцезащитные очки способны защитить наши глаза от ультрафиолетовых лучей.

Ультрафиолетовый коротковолновый диапазон находится в пределах 100-400 нм. Различают четыре области УФ – А, В, С и V. Самый опасный спектр V и С полностью поглощается озоновым слоем атмосферы. Вредное воздействие УФ на глаза оказывают УФ-А и УФ-В. Второй особенно вреден для глаз, так как именно он вызывает "снежную" слепоту в условиях высокогорья, заполярья, а также ожоги глаз при электросварке и неправильном использовании бактерицидных ультрафиолетовых ламп. УФ-лучи присутствуют в солнечном свете в любую погоду, в любом месте и в любое время суток. В этом и коварство таких лучей – их не видно. В пасмурный день интенсивность УФ-облучения лишь ненамного снижается. Около 50% ежедневно получаемой человеком дозы УФ-облучения составляет отраженный или рассеянный ультрафиолет. При этом интенсивность УФ-бликов, отраженных от поверхности песка, воды и особенно снега, бывает даже выше, чем интенсивность прямых солнечных УФ-лучей.

На рисунке показано место УФ-излучения в электромагнитном спектре

Прямой и отраженный солнечный свет может повреждать различные отделы глазного яблока. Энергия светового излучения способна нарушать структуру органической ткани глаз в зависимости от того, как часто и как долго вы находились под УФ-излучением. Естественно, в результате эволюции мудрая природа «придумала» способы естественной защиты наших глаз от солнца. Во-первых, количество света, поступающего в глаза, механически регулируется веками. Когда мы находимся на солнце, мы инстинктивно прищуриваемся, а на улице, даже в пасмурный день, наши веки практически постоянно находятся под ультрафиолетовым «артобстрелом». Своеобразным шлагбаумом служит также радужная оболочка. Радужка задумана природой не только для того, чтобы придавать цвет глазам, но и для управления величиной светового потока, попадающего внутрь глаза. Как известно, на свету зрачки сужаются, ослабляя поток яркого света. Зрачок реагирует на количество красной составляющей света.

Другой заслон на пути ультрафиолетовых лучей – это роговица. Роговица, прозрачная часть оболочки глаза перед зрачком, полностью задерживает особо опасный жесткий ультрафиолетовый свет (УФ-В), не пропуская его внутрь глаза. Повышенные дозы УФ-В могут вызвать очень болезненные солнечные ожоги роговицы (фотокератит), сопровождающиеся ощущением инородного тела в глазу, светобоязнью, снижением остроты зрения.

Особенно важна роль хрусталика – это эластичная прозрачная белковая линза, «отвечающая» за фокусировку изображения на сетчатке. Она несет основную нагрузку по защите сетчатки от ультрафиолета А. Под воздействием УФ-А в хрусталике происходят химические реакции с образованием пигментов, которые накапливаются, в результате чего хрусталик со временем теряет эластичность, приобретает желтую окраску и постепенно мутнеет. Такое помутнение хрусталика называют катарактой. Чем больше за жизнь хрусталик получает УФ-А, тем раньше он мутнеет. И чем более интенсивным становится помутнение, тем более усиливается фильтрующая способность хрусталика.

Хрусталик ребенка абсолютно бесцветен. Поэтому час, проведенный ребенком на ярком солнечном свету, по вредности для сетчатки сравним с тремя. Если у ребенка 10 лет до 75% УФ-А проникает через хрусталик, то у тридцатилетнего человека – лишь около 10%. Мало кто из родителей покупает своим детям настоящие солнцезащитные очки. Между тем глаза ребенка более чувствительны к ультрафиолету, чем у взрослого, и также нуждаются в защите.

Вопросы для обсуждения:

Какое влияние оказывает УФ-излучение на глаза человека?

В каком возрасте ультрафиолет наиболее опасен?

На какие типы делится УФ-излучение?

Какие структуры глаза принимают участие в защите от УФ-излучения?

Учитель: Очевидно, что природной защиты нашим глазам явно не хватает и дополнительная защита просто необходима. При этом очень важно знать, что далеко не всякие солнцезащитные очкиспособны уберечь глаза.

Предложить экспериментальным путем проверить способность различных видов солнцезащитных и обычных очков защищать от воздействия УФ-излучения спектра В солнечного света.

Практическая часть. Эксперимент «Изучение степени защиты солнечных очков от ультрафиолетового излучения»

Доминирует исследовательский метод

Определить объект и цель исследования.

Объектом исследования является интенсивность УФ-излучения спектра В солнечного света

Цель работы: Изучить способность различных видов солнцезащитных и обычных очков защищать от воздействия УФ-излучения спектра В

Подготовка датчика к работе

Для проведения эксперимента необходимо подготовить датчик к работе.

Для подключения датчика к компьютеру запустить программу «Биология» с компьютера. Открыть эксперимент «Изучение степени защиты солнечных очков от ультрафиолетового излучения» в разделе «Человек и его здоровье». Подсоединить кабель датчика УФ-излучения к каналу аналогового входа системы сбора данных AFS Ch 1. Подключить один конец кабеля USB к системе сбора данных AFS^ТМ, другой – к USB компьютера.

При правильном подключении датчик определится автоматически, после чего можно приступать к проведению исследования. Сбор данных и их визуализация осуществляется программным обеспечением AFS^ТМ.

Калибровка датчика

Откалибровать датчик по относительной интенсивности излучения.

Для этого необходимо сделать следующее:

1.                              Направить датчик УФ-В излучения на солнце, при этом нельзя смотреть прямо на солнце, необходимо будет воспользоваться тенью датчика. Закрыть датчик большим пальцем и направить его в сторону солнца. Двигать датчик по направлению к солнцу нужно до тех пор, пока его тень не превратиться в маленький кружочек. Это означает, что в таком положении датчик направлен прямо на солнце.

      2. Запомнить это положение датчика и закрепить его на кольцевом штативе при помощи зажима, как показано на рисунке.

         3. Датчик необходимо надежно прикрепить на штативе, отрегулировать положение датчика, ориентируясь по его тени, чтобы направить его прямо на солнце.

4. После того как датчик будет установлен, войти в раздел Ход работы (откроется окно Калибровать),произвести калибровку датчика, для этого нажать кнопку Калибровать.

5. Для корректной калибровки датчика необходимо получить два значения интенсивности. Для начала нужно получить первое значение. В поле Интенсивность % ввести значение «0». Накрыть конец датчик УФ-излучения чистым непрозрачным предметом так, чтобы свет не падал на датчик. Нажать кнопку Калибровать. В результате получи первое значение интенсивности.

6. Для получения второго значения ввести «100» в качестве следующего известного значения интенсивности. (Последующие экспериментальные замеры будут проводиться относительно второго значения интенсивности.) Направить датчик на источник УФ-излучения (например, на солнце) и принять эту интенсивность за 100%. Нажать кнопку Калибровать, второе значение интенсивности автоматически отображается в поле Показания датчика.

7. При необходимости калибровку датчика всегда можно повторить. Для этого нажать кнопку Выход, затем открыть эксперимент «Изучение степени защиты солнечных очков от ультрафиолетового излучения» в разделе «Человек и его здоровье» и повторить пункты 1-6. 

Калибровку желательно проводить непосредственно перед проведением эксперимента. Это позволит избежать ситуации, когда измеренное значение интенсивности солнца выше заданного при калибровке (принятого за 100%)

Проведение эксперимента

Важно! Эксперимент проводится в яркий солнечный день в классной комнате, в которой легко открываются оконные рамы.

Объяснить учащимся, что интенсивность УФ-излучения спектра В солнечного света будет автоматически определяться с помощью датчика, вся информация будет регистрироваться в таблице, которая визуально будет отображать результаты эксперимента.

Для проведения эксперимента взять две пары солнцезащитных очков и пару обычных очков. Необходимо предусмотреть, чтобы солнцезащитные очки были двух различных ценовых категорий.

Ввести в незаполненные ячейки таблицы данные от производителя о защите от УФ-излучения, материал и цвет линз.

Открыть оконные рамы. Проверить, чтобы датчик был направлен на солнце.

Нажать кнопку Измерить. Начнется сбор данных. Через 20 секунд измерение автоматически прекратится. Будут получены данные измерения УФ-излучения (без очков). Результаты замера отобразятся в окне Интенсивность УФ-излучения солнца.

Взять первую пару обычных очков, поместить линзу очков непосредственно над щупом датчика УФ-излучения, как показано на рисунке.

6. Повторить пункт 5 для исследования двух оставшихся пар солнцезащитных очков.

Важно! Необходимо, чтобы очки для эксперимента отличались друг от друга по следующим критериям: материал линз, цвет линз, цена очков.

      

Эксперимент 1

Обсуждение результатов исследования

Предложить учащимся сравнить полученные результаты со справочными. Для этого нажать кнопку Результат, информация отобразится на экране, зачитать вслух. Если есть возможность, то эта информация может быть распечатана заранее и предложена учащимся для визуального ознакомления. Для этого необходимо воспользоваться возможностями ПО, нажать кнопку Печать и получить информацию.

В соответствии с Законом РФ «О защите прав потребителей» солнцезащитные очки должны быть снабжены этикеткой на русском языке (в крайнем случае, на английском), на ней размещается вся необходимая информация. Ультрафиолетовое излучение обозначается аббревиатурой UV. На ярлыке хороших солнцезащитных очков должен быть указан процент блокирования как UVB-, так и UVA-лучей. Например, вы можете обнаружить такую надпись: «Blocks at 95% UVB and 60% UVA». Это означает: «Не пропускают 95% УФВ- и 60% УФА-лучей». Иногда на этикетках указывается ограниченная длина волн, которые не пропускают линзы.

Полную защиту от излучений обеспечивают очки с указанием 400 нм (нанометров). Их ультрафиолетовый спектр защищает от волн длиной до 400 нм. Если же цифра ниже 400 нм, то очки частично пропускают ближний ультрафиолет.

Стекло лучше задерживает ультрафиолет, чем пластмасса.

Лучше всего задерживают УФ-излучение спектра В линзы темно- зеленого цвета. Очки с синими линзами стимулируют расширение зрачков, что может приводить к ожогу глаз. Водителям больше подходят очки с серыми или коричневыми линзами.

Вывод (по результатам обсуждения): очки, которые использовались в эксперименте № 1 и № 3, куплены в специализированных магазинах, стоимость их достаточно высока, степень защиты от УФ-излучения соответствует стандарту. Очки № 2 куплены на рынке, стоимость их невысока, по степени защиты они незначительно уступают первым двум образцам. Следовательно, покупать солнцезащитные очки лучше в специализированных магазинах. При выборе очков необходимо обращать внимание на:

Информацию производителя о защите от УФ-излучения (в том случае, если ее нет, то лучше отказаться от покупки).

Материал, из которого изготовлены линзы.

Цвет линз.

Цену очков.

Предложить учащимся провести исследование других очков, чтобы подтвердить или опровергнуть сделанные выводы.

Провести эксперимент с другими очками.

Перед повторным экспериментом необходимо удалить информацию из таблицы. Для этого нажать кнопку Сбросить. Данные исследования можно сохранить, для этого надо воспользоваться кнопкой Сохранить.

Эксперимент 2

Вывод (по результатам обсуждения): Результаты, полученные при повторном эксперименте, подтверждают сделанные выводы. Образцы № 1 и № 3 более низкие по цене. У образца № 2 линзы изготовлены из стекла, но по степени защиты от УФ-излучения этот образец уступает двум остальным. Кроме того, эти очки достаточно тяжелы и менее безопасны в носке.

Учитель: При выборе цвета линз следует отдавать предпочтение линзам темно-серых и темно-зеленых оттенков. Первые позволяют воспринимать цвета, вторые отфильтровывать наибольшее количество ультрафиолетовых и инфракрасных лучей. А вот  ношение розовых очков влияет на психику, к тому же красный цвет может приводить к потере ориентации, так как искажает все цвета.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/316463-kak-organizovat-jeksperimentalnyj-metod-issle