Позакласний захід на тему «Енергія життя і здоров’я»

Про матеріал

Медодична розробка призначена для використання викладачами природничих дисциплін при проведенні узагальнюючих уроків, семінарів, позааудиторних заходів. Перевагою наданих методичних матеріалів є інтегрований підхід, встановлення міжпредметних зв’язків між природничими дисциплінами: хімією, фізикою, біологією, екологією та особистим життєвим досвідом і майбутньою професійною діяльністю. Послідовність узагальнення навчального матеріалу методично організована таким чином, що великий об’єм знань різних наукових галузей набуває загальної упорядкованості і спорідненості. Особливої уваги заслуговує застосування ігрових технологій, методу активізації пізнавальної діяльності через створення проблемних ситуацій, організації попередньої пошуково-дослідницької роботи, результати якої захищаються під час гри у вигляді міні-конференції. Захист проектів відбувається з ілюстраціями до структурно-логічних схем – дидактичними матеріалами виготовленими студентами. Змістовна лінія пізнання процесів перетворення енергії в живих системах має велике значення для цілісного сприйняття процесу життя та формування науково-природничої картини світу. Надані технологічна карта заняття, яке проводиться у вигляді інтелектуальної гри, сценарій, інформаційні матеріали, фотографії.

Перегляд файлу

Міністерство освіти та науки України

Дніпровський педагогічний коледж комунального закладу вищої освіти «Дніпровська академія неперервної освіти»

Дніпропетровської обласної ради»

Методична розробка

позакласного заходу з дисципліни

«Природничі науки /Хімія. Біологія. Екологія. Фізика/»

на тему «Енергія життя і здоров’я»

Викладач Шевцова Тетяна Олексіївна

$C:\Users\Tanya\Desktop\Без названия.jpg$

м. Дніпро

Зміст

1. Вступ.......................................................................................................... 6

2. Сценарій позакласного заходу на тему ««Енергія життя і здоров’я»…………………………………………………………………. 8

2.1 Технологічна карта :………………………........................................... 8

2.2 Організаційні питання .……………………………………………… 12

2.3 Хід заняття…………………………………………………………… 14

3. Путівник конкурсу 2 ………………………………………………….. 17

4. Інформаційні матеріали досліджень…………………………………..18

5. Висновки ………………………………………………………………. 35

6. Список літературних джерел…………………………………………. 36

7. Додатки………………………………………………………………… 37

Вступ

Відповідно до закону України «Про освіту» метою повної загальної середньої освіти є різнобічний розвиток, виховання і соціалізація особистості, яка усвідомлює себе громадянином України, здатна до життя в суспільстві та цивілізованої взаємодії з природою, має прагнення до самовдосконалення і навчання впродовж життя, готова до свідомого життєвого вибору та самореалізації, трудової діяльності та громадянської активності.

Згідно концепції нової української школи щодо викладання природничих наук висуваються нові вимоги до освіти і навчального процесу. «Вони мають забезпечити формування природничо-наукової компетентності, що проявляється у цілісному сприйнятті природи, світу, обмеженні вседозволеності щодо природи, переконанні, що людина має право на безпечне і таке, що задовольняє її необхідні потреби, довкілля».

Мета: визначення методичних прийомів узагальнення знань для формування цілісної науково-природничої картини світу, на основі сутнісної інтеграції змісту дисциплін: хімії, біології, екології, фізики на прикладі розробки інтегрованого заняття.

Актуальність. У педагогічному коледжі готують вчителів початкових класів та вихователів дитячих садочків і серед головних задач для викладача природничих дисциплін є необхідність формування природничо-наукової компетентності. Майбутні педагоги повинні навчитися в доступній цікавій формі подавати дітям природничі знання, формувати цілісну картину світу, розуміти взаємозалежності в природі, доступно розповідати про екологічно доцільну поведінку людини, правила природокористування, необхідність збереження природи, вміння зберігати особисте здоров’я і здоров’я дітей.

Актуальним завданням викладача є об’єднання змісту природничих наук на узагальнюючих заняттях, які об’єднують певні блоки знань, передбачених навчальною програмою.

Завданнями розроблених методичних матеріалів є інтеграція змісту природничих наук на прикладі розкриття загального поняття, загальної закономірності природи - перетворення речовини і енергії в природі на молекулярному, клітинному, організмовому, екосистемному структурних рівнях організації живої матерії; визначення методів та розкриття дидактичних аспектів узагальнення навчального матеріалу. Реалізація інтегрованого підходу може відбуватися під час проведення узагальнюючих занять (уроків), або у вигляді позааудиторних (позакласних) заходів.

Очікуваними результатами реалізації є:

- розширення кола знань, усвідомлення здобувачами освіти взаємозв’язків між хімією, біологією, фізикою, екологією, розвиток індивідуального і колективного наукового мислення;

- розкриття гуманістичного характеру природничо-наукових знань, орієнтація особистості на збереження здоров'я, довкілля, усвідомлення сенсу життя;

- формування дослідницьких вмінь, вміння аналізувати, синтезувати, узагальнювати певні поняття і явища, підвищувати загальний рівень особисто-орієнтованих знань, виховувати творчу відповідальну особистість;

- формування методичних вмінь майбутніх вчителів початкових класів.

Перевагою наданих методичних матеріалів є встановлення міжпредметних зв’язків між природничими дисциплінами: хімією, фізикою, біологією, екологією та особистим життєвим досвідом і майбутньою професійною діяльністю. Послідовність узагальнення навчального матеріалу методично організована таким чином, що великий об’єм знань різних наукових галузей набуває загальної упорядкованості і спорідненості. Обрана змістовна лінія пізнання законів життя, зокрема процесів перетворення енергії в живих системах має велике значення для цілісного сприйняття процесу життя та формування науково-природничої картини світу.

Особливої уваги заслуговує застосування ігрових технологій, методу активізації пізнавальної діяльності через створення проблемних ситуацій, організації попередньої пошуково-дослідницької роботи, результати якої захищаються під час гри у вигляді міні-конференції. Захист проектів відбувається з ілюстраціями до структурно-логічних схем – дидактичними матеріалами виготовленими студентами, що забезпечує можливість наочно узагальнити та систематизувати великий об’єм навчального матеріалу за короткий відрізок часу.

Наданий методологічний підхід дозволяє реалізувати принцип гуманізації освіти, скорочує час та розвиває вміння творчо опановувати новий досвід, що відповідає сучасним вимогам щодо компетенції майбутніх фахівців, їх професійної мобільності.

2. Сценарій позакласного заходу на тему ««Енергія життя і здоров’я»

2.1 Технологічна карта:

Дисципліни: Природничі науки - хімія, фізика, біологія, екологія

Викладач: Шевцова Т.О.

Вид заняття: інтегрований позакласний захід

Тема: «Енергія життя та здоров’я»

Форма проведення: гра-конкурс

Мета:

Учбова – узагальнити знання природничих наук щодо перетворення енергії в живих системах. Визначити головні умови існування життя і збереження здоров’я людини, обумовленість та взаємозв’язок процесів, що відбуваються у живих системах. Формувати цілісну науково-природничу картину світу, на основі сутнісної інтеграції змісту дисциплін: біології, екології, хімії, фізики.

Виховна – сформувати моральну спрямованість особистості на природозберігаючу та здоров’язберігаючу поведінку, екологічне мислення.

Розвиток практичних вмінь – проведення демонстраційних експериментів, створення дидактичних матеріалів для застосування у майбутній професійній діяльності. Розвивати пізнавальну активність, логічне мислення, комунікативну та соціальну компетентності; формувати вміння застосовувати знання в нестандартних ситуаціях; виховувати інтерес до вивчення природничих наук.

Забезпечення заходу:

1. Таблиці:

«Структурна формула хлорофілу»

«Будова АТФ»

«Екологічна піраміда біомаси»

«Піраміда енергії»

2. Презентація

3. Динамічні посібники, створені руками студентів: структурно-логічні схеми: «Перетворення енергії в процесі фотосинтезу», «Структура і властивості води», «Перетворення енергії в ланцюгах живлення».

4. Роздавальний матеріал

Путівник конкурсів, ребуси, опорні конспекти

5. Експериментальний матеріал

експериментальна рослина (горщик з Пеларгонією зональною)
витяжка хлорофілу

6. Хімічні реактиви та обладнання : бензин, етанол 96%, натрій гідроксид 10%, хлоридна кислота 0,1 н., розчин Люголя (I₂в KI); штатив з пробірками, ступка з товкачиком, фільтрувальний папір, водяна баня.

Міжпредметні зв’язки

«Біологія » – 10 клас, теми: «Склад живих організмів», «Обмін речовин», «Популяції та екосистеми», «Біосфера»

«Хімія» 9 клас - тема «Вода. Розчини»

«Фізика» -10 клас розділ «Молекулярна фізика і термодинаміка»

«Екологія» 10-11кл – теми: «Біосфера», «Екосистеми», «Охорона біорізноманітності», «Охорона гідросфери», «Охорона атмосфери», «Екологія людини»

Зміст міжпредметних зв’язків

Біологія ↔ хімія

Хімічний склад, властивості і перетворення речовин, фотохімічний етап фотосинтезу, хімія фотосинтезу, хімічні дослідження хлорофілу. Хімічна будова і властивості води в живих організмах.

Біологія ↔ екологія

Залежність функціонування біосфери, живих організмів, людини від роботи зеленого листка, залежність стану екосистем від стану атмосфери, гідросфери, літосфери. Екологічні проблеми і здоров’я людини.

Біологія ↔ фізика.

Перетворення енергії і зміна ентропії в живих системах. Термодинамічні процеси. Фотофізичний етап фотосинтезу. Агрегатні стани води і її фізичні властивості. Роль води в процесах життєдіяльності людини та життя екосистем, біосфери.

Проблема, що вирішується: перетворення енергії сонця в енергію живих систем головна умова існування життя.

Теми рефератів:

Процес фотосинтезу.
Перетворення енергії в процесі обміну речовин.
Космічна роль зелених рослин.
Роль води в житті людини і планети.
Перетворення енергії в ланцюгах живлення.

Теми творчих робіт, проектів:

Зелений листок- фабрика життя
Вода –колиска життя
Енергія сонця-енергія життя
Розкрити на прикладі фотосинтезу закони термодинаміки:

закон збереження енергії
закон трансформації енергії

Довести, що сучасна біосфера сформувалася і існує завдяки фотосинтезу.
На основі взаємозалежності енергетичного і пластичного обмінів показати справедливість закону єдності та боротьби протилежностей.
Довести що життя це засіб руху матерії і енергії.
Здоров’я людини і стану умов середовища існування.

Інформаційні джерела:

«Біологія і екологія» (рівень стандарту) підручник для10 класу закл. заг. сер. освіти/В.І. Соболь Кам’янець-Подільський: Абетка, 2018. 272 с.
Біологія: підручник для 10-го класу (рівень стандарту, академічний рівень) Балан П.Г., Вервес Ю.Г., Поліщук В.П. Київ, Генеза, 2010р. 287 с.
Хімія: підручник для 9 класу загальноосвіт. навч. закл. П.П. Попель, Л.С. Крикля -Київ ВЦ «Академія», 2017 р. 240 с.
Фізика: підручник для 10 класу загальноосвіт. навч. закл. Бар’яхтар В. Г., Довгий С. О., Божинова Ф. Я, Харьків «Ранок», 2018р. 275с
Побудова кластера води h.htm
Досліди Емото Масару з водою, рисом

2.2 Організаційні питання

1. Грає 3 команди: команда «синіх», «жовтих» та команда «зелених».

2. Заздалегідь проводиться жеребкування для того, щоб визначити колір команди. Команди складають девіз із відображенням назви, обирають форму одягу, емблеми.

3. Гра складається з 4-х конкурсів

4. Критерії оцінки конкурсів

За кожну відповідь учасники максимально отримують 10 балів

На обговорення одного питання дається одна хвилина.

Відповідь повинна бути повною, точною, впевненою і супроводжуватися доречними ілюстраціями - динамічними картками

Зниження балів (по 1 балу)

Недотримання регламенту;
Порушення дисципліни;
Робота представлена не достатньо творчо (використання шаблонів інтернету);
Помилки при науковому поясненні процесів.

Таблиця 1 Оцінювання конкурсів

Команда	Конкурс 1 «Привітання»	Конкурс 2 Теоретичне завдання	Конкурс 3 ребус	Конкурс 4 капітанів	Всього балів
Зелені
Сині
Жовті

Журі може виставити додаткові бали за цікаві факти, висновки, доповнення теми учасникам інших команд.

5. За місяць до проведення заходу студенти задіяних груп одержали пропозицію щодо участі у розробці рефератів, творчих робіт, проектів за визначеною тематикою.

6. Розробляється презентація щодо проведення конкурсу.

2.3 Хід позакласного заходу

Ведучий 1. Добрий день! Вітаємо вас. Тема нашого заняття, яке проводиться у вигляді інтелектуальної гри – конкурсу: «Енергія життя та здоров’я».

Ми зібралися для того, щоб визначити, як певні знання з хімії, фізики, біології взаємозв’язані та допомагають нам зрозуміти основи життя на планеті і здоров’я людини.

Участь беруть 3 команди – зелені, сині, жовті.

Наша гра складається з 4-х конкурсів

1-й – привітання команд

2 -й – презентація досліджень за проектами на теми:

«Кожний зелений листочок- фабрика життя»
«Вода – колиска життя»
«Сонце – джерело енергії життя»

Команди повинні представити результати досліджень та надати ілюстрації до своїх доповідей.

3 конкурс - секретні завдання учасників. Потрібно розшифрувати ребус, у якому закодований відомий вислів.

4-й конкурс - конкурс капітанів, де пропонуються запитання, відповіді на які передбачають узагальнення, висновки.

Ведучій 2 Для оцінки роботи кожної команди запрошуємо поважних гостей взяти участь у складі журі: Потрібно 3 фахівця.

Просимо суддів одягнути мантії та зайняти свої місця.

Ведучій 2. Демонстрація слайдів

Ведучій 1. Починаємо гру

Конкурс 1 Пропоную спочатку представитися командам, оголосити назву команди та її девіз із відображенням зв’язку сині-«вода – життя», зелені –«рослини - життя», жовті – «сонце – життя.»

Запрошується капітан команди «синіх» (учасники представляють себе).

Запрошується капітан команди «зелених» (учасники представляють себе).

Запрошується капітан команди «жовтих» (учасники представляють себе).

Оцінка конкурсу – члени журі виставляють та оголошують оцінки.

Ведучій 1 Оголошуємо 2 конкурс.

Представляємо результати досліджень учасників команд.

Команди повинні представити результати досліджень за тематикою та надати ілюстрації до своїх доповідей (Додаток 1, 2)

Раунд 1 Команда зелених представляє тему:

«Зелений листочок – фабрика життя» /К.А. Тимірязев/

/Учасники доповідають/

Учасники інших Команд можуть доповнити відповідь і одержати додаткові бали. Капітанам потрібно назначити опонентів.

Раунд 2 . Команда синіх представляє тему:

«Вода-колиска життя»

/Учасники доповідають/

Раунд 3. Команда жовтих представляє тему:

«Сонце – енергія життя»

/Учасники доповідають/

Зараз члени журі визначать переможця цього раунду.

/Виставлення оцінок/

Конкурс 3 - Потрібно розшифрувати ребус, у якому закодований відомий вислів. Підказки навколо. Дається час- 5 хвилин.

Зараз члени журі визначать переможця цього раунду.

/Виставлення оцінок/

Конкурс 4-й –Конкурс капітанів.

Капітанам пропонуються запитання, відповіді на які передбачають узагальнення, висновки.

Кубик допоможе вирішити, хто починатиме першим. (Ведучий підходить до столу кожної команди, капітан кидає кубик. Першою починає капітан команди, яка викинула найбільшу кількість очок).

Питання капітани обирають всліпу із запропонованих:

Чому живі - відкриті системи?
Що лежить в основі єдності організмів між собою і неживою природою?
Довести залежність життєздатності організму від стану умов середовища існування?
Довести залежність життєздатності організму людини від внутрішнього спрямування душі і розуму?

Висновок за темою гри

Викладач звертається до команд. На дошці представлені два таємних слова, які потрібно відгадати. Це іменники. Ці слова визначають головні поняття, що відповідають темі нашої гри, вони взаємопов’язані. У вигляді чого проявляється життя на планеті. Сьогодні ми постійно обговорювали їх.

Відповідь: Енергія - Матерія

Ведучій І Журі! Просимо оголосити результати конкурсу капітанів та підвести підсумки.

Пропонуємо командам переглянути відеоролик, поки члени журі обирають переможця. Слово надається членам журі.

Команди нагороджуються дипломами І, ІІ, ІІІ ступеню.

Ведучій 1 Сьогодні ми з вами дізналися більше про цілісність світу, про взаємозв’язок матерії і перетворення енергії в природі - фізичної, хімічної, біологічної.

Енергія є «цариця» світу і її «обличчя», і від того що людина несе у цей світ залежить її життя!

Ми обираємо енергію життя та здоров’я!

3. Путівник конкурсу 2

Раунд 1

Команда зелених представляє тему:

«Зелений листочок – фабрика життя» /К.А. Тимірязев/

Дати відповіді на питання, скласти схему-ілюстрацію за допомогою динамічних карток.

Згідно праці К. А. Тімірязєва “Чому і для чого рослина зелена?”
Як енергія сонця перетворюється в хімічну енергію
Для чого рослина п’є воду?
Як енергія та речовини – результати фотосинтезу, використовуються іншими живими організмами- тваринами, людиною?

Висновок: зелений листок є фабрикою життя тому що…

Раунд 2 . Команда синіх представляє тему «Вода-колиска життя»

Путівник: скласти схему-ілюстрацію відповіді на питання

Вода є середовищем життя…
Вода в природі може бути – рідиною, …..
Як хімічна будова води пов’язана із її властивостями ?
Здатна розчиняти( механізм дисоціації) тому що…
проводити тепло, струм тому що …..
Здатна текти, бути пружною тому що ….
Здатна бути живою і мертвою за умов…..
Здатна бути флешкою тому що …..

Висновок для збереження здоров’я людини потрібно…

Для збереження здоров’я природи потрібно …

Раунд 3. Сонце – енергія життя

Представляє команда жовтих

Путівник: скласти схему-ілюстрацію відповіді на питання

Що відбувається з енергією сонця в біосфері?
Як витрачається енергія в ланцюгах живлення?
Пояснити як трансформація енергії в біосфері відображає закони термодинаміки?

Висновок: живі системи відкриті системи тому що…

3. Інформаційні матеріали досліджень

Дослідження на тему: «Зелений листочок – фабрика життя»

Мета дослідження:

- за допомогою хімічних експериментів довести склад пігментів в листях рослин,

- визначити роль атому магнію в молекулі хлорофілу у перетворенні енергії фотонів в енергію хімічних зв’язків органічних речовин.

Проблемні питання:

Де в листку проходить фотосинтез, чи у всіх клітинах?

Чому рослина зелена?

Чому восени листя стає жовтим, червоним?

Як енергія сонця перетворюється в енергію живих організмів?

Визначимо чому листочок зелений? Праця К. А. Тімірязєва так називається “Чому і для чого рослина зелена?”

Проводимо хімічні досліди

Експериментальний матеріал

експериментальна рослина - Пеларгонія зональна
витяжка хлорофілу
джерело світла (настільна електрична лампа)
Хімічні реактиви: бензин, етанол 96%, натрій гідроксид 10%, хлоридна кислота 0,1 н., розчин Люголя (I₂в KI)
Обладнання: штатив з пробірками, ступка з товкачиком, фільтрувальний папір, водяна баня.

Дослід 1. Виділення хлорофілу і розподіл пігментів.

3–5 г листя будь-якої рослини (наприклад Пеларгонії зональної (Pelargonium zonale)) дрібно порізати ножицями і розтерти в ступі, додаючи 96% спирт (етанол) на один лист ≈ 20 мл. Витяжку, що утворилася відфільтрувати у чисту суху пробірку.
У пробірку з витяжкою хлорофілу додати бензин у співвідношенні 1:1. Закриваємо пробірку великим пальцем і енергійно струсити, після чого дати відстоятися у штативі.

Спостерігати поступове розділення рідини на два шари: верхній зеленого кольору – бензиновий, містить хлорофіл, нижній золотисто-жовтого кольору – спиртовий, містить жовтий ксантофіл і помаранчевий каротин.

+ бензин

Спиртова

витяжка хлорофіл

пігментів

ксантофіл каротин

Рисунок 1 - Виділення хлорофілу і розподіл пігментів.

Висновок: в зеленому листі є декілька пігментів: зелений - хлорофіл, золотисто-жовтий – ксантофіл, помаранчевий каротин. При додаванні бензину хлорофіл перейшов в бензинову фазу, а жовті пігменти залишилися розчиненими в спирті. Відділення хлорофілу від жовтих пігментів засноване на тому, що він краще розчиняється в бензині, ніж у спирті. Бензин, який легше спирту, спливає наверх.

Чому листя восени жовтіє? (При зниженні температури хлорофіл руйнується і залишаються помаранчеві і жовті пігменти – каротин і ксантрофіл).

Дослід ІІ. Омилення хлорофілу лугом

У пробірку із спиртовою витяжкою хлорофілу (2-3 мл) додати 1мл 10% NaOH і струсити. Потім помістити пробірку у водяну баню і нагріти до кипіння. Винути пробірку і охолодити. Додати 4 мл бензину і 3 краплі води. Зміст пробірки енергійно струсити і поставити у штатив, щоб відстояти.

Спиртова

витяжка

пігментів каротин, ксантофіл

+ NaOH (10%)

+ бензин Nа сіль хлорофілінової

кислоти

Рисунок 2 - Омилення хлорофілу лугом

Спостерігати розділення рідини на два шари: верхній (бензиновий) – жовтого кольору (каротин і ксантофіл), нижній (спиртовий) – зеленого кольору (натрієва сіль хлорофілінової кислоти – більш гідрофільна).

Висновок: Присутність спирту не змінює зелене забарвлення хлорофілу. Хлорофіл – це складний ефір дикарбонової хлорофілінової кислоти з двома спиртами метиловим і фітоловим.

Дослід ІІІ. Отримання феофітину. Чому хлорофіл зелений?

У пробірку з 2 мл витяжки пігментів додати декілька крапель 0,1 н HCl (хлоридної кислоти). Зміст пробірки енергійно струсити.

Спостерігати зміну зеленого забарвлення на коричневе (оливково-буре).

феофітин

Рисунок 3 - Отримання феофітину

Рівняння реакцій:

COOCH₃ COOCH₃

1) MgC₃₂H₃₀ON₄+ 2HCl → H₂C₃₂H₃₀ON₄ + MgCl₂

COOC₂OH₃₉ COOC₂₀H₃₉

хлорофіл (зелений) феофітин (коричневий)

Висновок: молекула хлорофілу містить атом Mg. При взаємодії з хлоридною кислотою відбувається заміщення катіону магнію на катіон гідрогену. Зміна забарвлення з зеленого на оливково-буре говорить про те, що атом Mg (магнію) визначає зелене забарвлення пігменту.

Листок не чорний не білий. Природа вибрала зелений колір. Бо цей пігмент прекрасно пристосований для виконання своєї функції. Він вловлює ті промені, які відіграють найважливішу роль в житті рослини, і пропускає ті, які могли б перегріти організм. У серії блискучих експериментів К.А. Тімірязєв довів, що зелений листок вловлює червоні промені.

А чому рослина не чорна? Листки б тоді більше поглинали сонячної енергії, необхідної для фотосинтезу. Але чорне листя швидко б перегрілося. Якби температура листка піднялася вище 50 градусів – рослина б загинула. (Білки гинуть при температурі трохи вищій 40 градусів).

1862 р. Юліус Закс – німецький ботанік, зацікавився тим, чому збільшується маса рослин за відносно незначного росту. Отже у рослинах нагромаджується якісь речовини.

Вчений провів дослід: одну половину листка рослини закривав світлонепроникним екраном (смугою чорного паперу), а другу виставляв на сонячні промені. Через деякий час зрізав листок, опустив у гарячий спирт, щоб видалити з нього хлорофіл. Листок став безбарвним. Потім обробив його розчином йоду. Та половинка листка, яка перебувала на світлі, забарвилася в синій колір (відомо, що під дією йоду крохмаль синіє), а друга половинка залишилася безбарвною.

Дослід ІV Визначення утворення крохмалю на світлі

Матеріали та обладнання: Рослина – пеларгонія зональна (герань) витримана у темряві, спирт, розчин І₂ в КІ (р-н Люголю), 0,1 н. HCl, колба, фарфорова чашка, водяна баня, пробірка, ножиці, пінцет, чорний папір або фольга, електрична плита, електролампа.

Хід досліду: Пеларгонію добре полити і поставити у темне тепле місце або затінити один-два листка не відрізаючи їх від рослини. У темряві листя поступово втрачають крохмаль, який іде на дихання, ріст та відводиться в запас в іншій органи рослини. Через неділю зробити крохмальну пробу (проба Закса). Зрізати листочок без крохмалю і спустити черешком у воду. Під водою оновити зріз.

На листочку закріпити непрозорий екран з фольги або чорного паперу з вирізаним трикутником ∆ або іншою фігурою, словом, вирізані місця повинні співпадати на верхньому та нижньому екранах. Лист з екраном виставити на 2 години на світло, або під електролампу в 250-500 Вт.

Після закінчення досліду лист звільнити від екрану і провести крохмальну пробу: лист опустити в киплячу воду на 1-2 хвилини, потім убитий лист перенести у колбу із спиртом і поставити у водяну баню, поки листок не стане білим і весь хлорофіл не буде видалений. Спирт змити, лист опустити у гарячу воду. Пластину листа розправити у фарфоровій чашці і обробити розчином Люголя.

В освітленому місці листа спостерігається синє або чорне забарвлення. Тобто там присутній крохмаль. У місцях, які були закриті екраном буде жовте забарвлення, тобто там крохмалю немає.

Висновок: на світлі в зелених листках утворюється органічна речовина – крохмаль.

1866 р. А.С. Фамініцин російський фізіолог довів, що фотосинтез відбувається не тільки під сонячними променями, а й за штучного освітлення в спеціальних помешканнях. Зараз можна вирощувати рослини взимку в теплицях за штучного освітлення.

Термін “фотосинтез” був запропонований 1818 р. П. Пєльт’є і Ж. Кванту – французькі хіміки, запропонували термін “хлорофіл” ( від грец. “хлорос” – зелений, “філон” – лист.)

Коли К. А. Тімірязєв розповів про свої дослідження хлорофілу великому Ч.Дарвіну, той визначив його як “сама цікава речовина у всьому органічному світі”.

Як використовує хлорофіл сонячне проміння? Атом магнію є пасткою для червоних променів. Чому сказав К.А. Тімірязєв, що хлорофіл – Прометей, який викрав вогонь з небес і подарував людям?

Кванти світла падають на молекули хлорофілу і викликають їх збудження. При цьому Мg в молекулі пігменту переходить на більш високий енергетичний рівень. Частина енергії квантів розсіюється у вигляді тепла -фотофізичний етап фотосинтезу.

В зеленому листочку, енергія збудженого (електрона) в хлоропластах іде на синтез органічних речовин, цей повертається на свій енергетичний рівень, відбувається фотохімічна робота, надлишок енергії виділяється у вигляді зв’язаної енергії АТФ.

Фотосинтез – процес синтезу органічних сполук, який відбувається за участю хлорофілу, що перетворює енергію сонячного світла в енергію хімічних зв’язків.

Основні фотосинтетичні пігменти – хлорофіли, допоміжні – каротиноїди.

Сумарне рівняння фотосинтезу

Сонячна

енергія

6СО₂ + 6Н₂О С₆Н₁₂О₆ + 6О₂↑

хлорофіл

Опорний конспект

Світлова фаза (на мембранах хлоропластів)

Енергія світла (фотони) збуджують молекули хлорофілу. Суть цього в тому, що електрони атома магнію в молекулі хлорофілу переходять на більш високий енергетичний рівень, маючи потенціальну енергію. Частина з них зразу повертається на своє місце, випромінюючи енергію у вигляді тепла, але значна частина електронів передає енергію хімічним сполукам для фотохімічної роботи. При цьому відбувається:

Перетворення енергії електронів на енергію АТФ: фосфорилювання

АДФ + Ф (фосфорна кислота) + енергія → АТФ (за участю мембранної АТФ – синтетази).

Для чого рослина п’є воду?

Відбувається фотоліз (руйнування молекул) води: Утворюється кисень і іони гідрогену

H₂O → H⁺ + OH^-

4OH^-→ 2H₂O +O₂+4

4H⁺ + 4 → 4H (атоми водню).

Передача енергії електронами для відновлення універсального біологічного переносника (акцептора) водню НАДФ (нікотин-амід-аденін-динуклеотид-фосфат). При поглинанні енергії НАДФ приєднує два атоми водню і перетворюється на НАДФ. Н₂ (відновлена сполука)

Темнова фаза

(в основній речовині хлоропласта)

Відбувається на світлі і в темряві, але світло не потрібне. За наявність вуглекислого газу, сполук НАДФ. Н₂ та енергії АТФ відбувається приєднання водню до СО₂. Через ряд реакцій за участю ферментів утворюються різноманітні сполуки – глюкоза, клітковина…

К.А. Тимірязєв обґрунтував дослідження і вперше висловив думку про космічну роль зелених рослин у кругообігу речовин та перетворені енергії. Згідно із цим положенням, зелені рослини є посередниками між космосом та Землею в процесах перетворення енергії. Вони вловлюють енергію Сонця і перетворюють її на енергію утворення органічних речовин. Частина цієї енергії використовується самими рослинами, а частина надходить в рослиноїдні організми з їжею. Крім того, за рахунок виділеного кисню утворюється озоновий шар, який поглинає шкідливі для живих істот ультрафіолетові промені.

“Кожний зелений листочок – фабрика життя” (К.А. Тимірязєв).

Дослідження на тему: «Вода-колиска життя»

Мета дослідження:

- визначити фізичні і хімічні властивості води. Довести їх взаємозалежність.

- Дослідити роль води в житті людини і на планеті.

Проблемні питання:

Як хімічна будова води пов’язана із її властивостями? Здатністю розчиняти( механізм дисоціації), проводити тепло, струм, текти, бути пружною, бути живою і мертвою, бути флешкою тому що …..

Висновок для збереження здоров’я людини потрібно…

Для збереження здоров’я природи потрібно …

Вода - Н₂O — хімічна речовина у вигляді прозорої, безбарвної рідини без запаху і смаку, (в нормальних умовах). У природі існує у трьох агрегатних станах — твердому (лід), рідкому (вода) і газоподібному (водяна пара). Молекула води складається з одного атома оксигену і двох атомів гідрогену, гідроген і оксиген, належать до найпоширеніших у природі. Атоми гідрогену розташовані в молекулі так, що напрямки до них утворюють кут 104,45⁰ із вершиною в центрі атома оксигену. Таке розташування зумовлює молекулі води дипольний момент у 1,844 Дебая. При заміні атомів гідрогену (протонів) на атоми дейтерію утворюється модифікація, яка називається важкою водою.

Вода — одна із найголовніших речовин, потрібних для органічного життя. У воді розпочалося життя на Землі. На Землі водою покрито 70,9% поверхні. Вона здійснює у природі постійний кругообіг, випаровуючись з поверхні й повертаючись на неї у вигляді атмосферних опадів.

Рослини та тварини містять понад 60% води за масою. Вода є найважливішою складовою усіх клітин людського організму. Саме вода займає велику частину об’єму кожного органу. Наприклад, у крові міститься 90% води, у мозку – 85%, м’язах – 75%, печінці – 65%, кістки містять 28% води, а жирова тканина – 25%. За участю води в тілі людини протікають усі хімічні реакції.

Наведемо тільки кілька основних факторів необхідності достатньої кількості води в нашому раціоні:

- Енергія. Основним її джерелом при фізичному навантажені служить глікоген, а він на три чверті складається з води.

Немає в організмі жодного процесу, пов'язаного з обміном речовин, який проходив би без участі води. Вода бере активну участь в хімічних реакціях, що проходять в нашому тілі, доставляє живильні речовини в кожну клітину, виводить токсини, шлаки і надлишки солей, сприяє пониженню кров'яного тиску. Вода потрібна для засвоєння білків і вуглеводів, підтримання водно-сольового обміну, порушення може привести до сумних наслідків, наприклад до каменів в нирках.

Вода потрібна щоб розчинити і вивести з організму токсини.

Механізм розчинення :

Рисунок 4 - Схема електролітичної дисоціації хлориду натрію у водному розчині

Між іонами і диполями води виникають сили взаємного притягання. В результаті зв’язок між іонами послаблюється, відбувається перехід іонів з кристала в розчин. При цьому, як показано на рис. утворюються гідратовані іони, тобто іони, хімічно зв’язані з молекулами води.

Завдяки властивостям води, як розчинника, кров і лімфа служать ідеальним середовищем для протікання в організмі найскладніших хімічних процесів.

Здатність організму підтримувати постійну температуру тіла в значній мірі обумовлена трьома фізичними властивостями води:

вода володіє високою здатністю запасати тепло. Навіть холоднокровні тварини здатні підтримувати відносну постійність температури тіла при короткочасних коливаннях температури навколишнього середовища завдяки фізичним властивостям рідини, що міститься в їх організмі;
вода має високий ступінь теплопровідності. Завдяки цьому тепло легко відводиться з глибоко розташованих частин тіла;
вода постійно випаровується з поверхні легенів і шкіри. При випаровуванні втрачається значна кількість тепла, що має значення для процесів фізичної теплорегуляції.

Достатнє надходження води в організм є однією з основних умов здоров’я.

Вода має пам’ять, є своєрідною флешкою, тому що може утворювати кластери –полімери із багатьох молекул води. Вони бувають стійкі і тимчасові і можуть нести в собі енергію інформації. Емото Масаро провів цікавий експеримент. В залежності від умов вода набуває різної структури. Добрі слова, класична музика, молитва сприяють тому, що молекули води при з’єднанні набувають структуру сніжинки. Така вода легка, жива, сприяє здоров’ю клітин організмів. Погані слова, емоції, важкий рок і структура рідини руйнується, виглядає як незрозуміла ляпка, таким чином вода стає мертвою, сприяє виникненню захворювань.

Демонстрація відеофільму «Кластер у воді. Принцип побудови води» далі фільм про дослід з рисом Емото Масару .

Висновок: Від наших думок, слів, відношення до світу, до людей залежить структура води в організмі, а значить і стан нашого здоров’я.

Для збереження здоров’я природних систем потрібно підтримувати струмки, річки джерела живої води.

Дослідження на тему: «Сонце – енергія життя»

Мета дослідження:

Визначити шляхи перетворення сонячної енергії в екосистемах. Визначити зміну ентропії в ланцюгах живлення. Довести необхідність збереження біологічної різноманітності.

Проблемні питання:

Що відбувається з енергією сонця в біосфері?
Як витрачається енергія в ланцюгах живлення?
Пояснити як трансформація енергії в біосфері відображає закони термодинаміки?

Живі організми постійно споживають енергію.

Біосфера – жива оболонка Землі (Біос – життя, сфера – куля (від грец.)) є відкритою термодинамічною системою, що одержує енергію у вигляді - променистої енергії Сонця – теплової енергії процесів радіоактивного розпаду речовин у земній корі і ядрі планети (незначна частка в енергетичному балансі).

Основне джерело енергії для живих організмів є Сонце.

Щороку Земля одержує від сонця енергію, яка становить ≈ 10,5 * 10²⁰ кДж

4% - відбивається земною, хмарами, пилом.

66% - розсіюється у вигляді тепла

≈ 42% - нагрівання літосфери, гідросфери, атмосфери.

≈ 23% - випаровування води.

≈ 1% - вітроутворення

≈ 0,023% - фотосинтез – світлова енергія перетворюється в хімічну (енергію хімічних зв’язків).

За рік утворюється ≈ 100 млрд. т. органічної речовини, в якій запасається ≈ 1,8 * 10¹⁷ кДж енергії – здійснюється коло обіг речовин у біосфері.

Трансформація енергії в біосфері.

Всі речовини на Землі роблять колообіг. Сонячна енергія находить односпрямованим потоком.

Потік енергії в біосфері має один напрямок від Сонця через рослини (автотрофи або продуценти) до тварин (гетеротрофів або консументів) і остаточно вивільнюють залишки енергії бактерії і гриби (редуценти).

100%

Продуценти

10% Консументи І порядка

ТЕПЛО 1% Консументи ІІ порядка

0,1% Консументи ІІІ порядка

0,01% Редуценти

Рисунок 5 – Піраміда потоку енергії

Під час кожного перенесення енергії на наступний трофічний рівень близько 90% її розсіюється у вигляді тепла.

Автотрофи – Продуценти (вищі рослини, лишайники, водорості і бактерії, що мають фото синтезуючі пігменти) створюють органічну речовину за рахунок сонячної енергії, води, вуглекислого газу та мінеральних солей.

В процесі фотосинтезу утворюються складні сполуки, в яких у хімічних зв’язках зосереджена енергія:

фотосинтез

світлова енергія енергія хімічних зв’язків

Гетеротрофи – Консументи (травоїдні, м’ясоїдні тварини) одержують енергію за рахунок харчування автотрофами чи іншими консументами.

Продукти життєдіяльності й відмерлі тіла як продуцентів так і консументів стають джерелом енергії для редуцентів – бактерій і грибів, що розкладають (мінералізують) цю органічну речовину до простих хімічних сполук (води, вуглекислого газу, мінеральних солей), замикаючи таким чином кругообіг речовин і потік енергії в біосфері.

Потік енергії супроводжується перетворенням енергії і великими її витратами.

Продуценти Консументи

(рослини, водорості) І первині ІІ вторинні ІІІ третинні

(травоїдні) (м’ясоїдні) (м’ясоїдні)

Редуценти

(бактерії, гриби) 0,01 – 10%

Рисунок 6 - Перетворення енергії в живих системах.

h √ Тепло 90%

АТФ (енергія отримана з харчових речовин) Робота ≈ 10%

процеси метаболізму
побудова і підтримання тіла
скорочення м’язів
передача нервових імпульсів та ін.

Рисунок 7 – Витрати енергії.

Закони термодинаміки і живі системи

Живі організми вловлюють і трансформують сонячну енергію. За її рахунок жива речовина виконує роботу: концентрує, трансформує й перерозподіляє хімічні елементи в земній корі, роздрібнює агрегує неживу речовину. Робота супроводжується розсіянням у вигляді тепла майже всієї запасеної в процесі фотосинтезу сонячної енергії. Лише частки процента “фотосинтетичної” енергії не потрапляють у ланцюги живлення й консервуються в осадових породах у вигляді органічної речовини торфу, вугілля, нафти та природного газу.

Отже, в процесі роботи, яку здійснює біосфера, вловлена сонячна енергія трансформується (тобто йде на виконання так званої корисної роботи) й розсіюється (марна робота).

Ці два процеси підпорядковуються двом фундаментальним природним законам – першому та другому законам термодинаміки.

І закон термодинаміки – Закон збереження енергії.

Енергія не може бути ні народження, ні знищена, вона може бути лише трансформована з однієї форми в іншу. Кількість енергії при цьому не змінюється.

ІІ закон термодинаміки – визначає напрям якісних змін енергії в процесі її трансформації з однієї форми в іншу. Будь-яка робота супроводжується трансформацією високоякісної енергії в енергію нижчої та найнижчої якості – тепло – й призводить до зростання ентропії.

Ентропія – міра невпорядкованості стану системи, кількість енергії найнижчої якості, непридатної до здійснення корисної роботи.

Тобто міра дезорганізації, безладу, випадковості систем та процесів, хаотичний рух частинок.

Під енергією розуміють здатність системи здійснювати роботу. За будь-якої трансформації енергії лише частина витрачається на виконання корисної роботи. Решта розсіюється у вигляді тепла.

Якість початкової енергії тим вище, чим менший процент розсіюється у вигляді тепла. Високоякісна енергія може бути без додаткових енергетичних затрат трансформована в більшу кількість інших видів енергію, ніж низькоякісна.

Наприклад, в системі продуцент – редуцент – енергія використовується для підтримання організації двох ланок, а в системі продуцент → консумент → редуцент – трьох компонентів.

За однакової кількості зовнішньої енергії в обох випадках друга система, котра здійснює більш корисної роботи, випромінювати менше тепла, тобто матиме нижчу ентропію і буде енергетично досконалішою.

Всесвіт – закрита система, у ньому ентропія постійно зростає.

Біосфера – відкрита система, підтримує свій власний низький рівень ентропії.

В середині комічного хаосу існують острівці порядку. Один із найважливіших серед них – життя.

Життя протидіє хаосу і еволюціонує в напрямку зменшення ентропії.

Висновок: Живі системи створюють свій, вищий ніж у довкіллі, порядок за рахунок високо впорядкованої енергії Сонця, енергії хімічних зв’язків, з низько впорядкованих компонентів довкілля.

Висновки

Надана методична розробка представляє сучасний методичний підхід щодо інтеграції змісту природничих дисциплін, що вважається актуальною у сучасній освіті та насамперед при підготовці вчителів початкових класів.

Апробація розробленого заходу визначила актуальність обраної змістовної лінії - перетворення речовини і енергії в природі для цілісного сприйняття процесу життя та формування науково-природничої картини світу. Великий об’єм знань різних дисциплін природничого циклу набув упорядкованості і спорідненості. За допомогою використаних методичних прийомів: ігрових технологій, методу активізації пізнавальної діяльності через створення проблемних ситуацій, організації пошуково-дослідницької роботи, дидактичних засобів було створене творче середовище, яке сприяло розвитку інтелектуальної активності студентів. Пізнавальна діяльність студентів при виконанні завдань потребувала глибокого занурення в сутність міждисциплінарних зв’язків, що є необхідними для виявлення невідомих раніше принципів, ідей, генерування нової інформації на більш високому рівні пізнання. Студенти виявляли ініціативність до роботи в команді, подавали ідеї, розвивали професійні вміння, що відповідає сучасним вимогам щодо компетенції майбутніх фахівців, їх професійної мобільності.

Наданий методологічний підхід дозволяє реалізувати інтеграцію між хімією, фізикою, біологією, екологією як цілісний навчально - виховний процес, впроваджувати принцип гуманізації освіти, виступає підґрунтям формування природничо-наукової компетентності.

Список літературних джерел

Ільченко В.Р., Гуз К.Ж. Інтегрований курс як умова підвищення ефективності природничо-наукової освіти в старшій школі, Український педагогічний журнал, 2015.№ 3, 116-125
Природничі науки. 10-11клас. Інтегрований курс. Навчальна програма для закладів загальної середньої освіти. Авторський колектив під керівництвом Ільченко В. Р. Затверджена Міністерством освіти і науки України (наказ № 1407 від 23.10.2017 р.)
Ільченко В.Р., Гуз К.Ж., Ільченко О.Г., Коваленко В.С., Рибалко Л.М., Гринюк О.С, Ляшенко А.Х., Голота О.В., Мащенко О.М., Малюков Ю.Д., Сігіда Т.В. Методичний посібник «Теоретико-методичні засади інтеграції природничо-наукової освіти в основній школі. Академія педагогічних наук України. Інститут педагогіки, Полтава, 2014р., стор. 607- 611. http://undip.org.ua /upload/ iblock /bb3/ПОСІБНИК
Біологія і екологія (рівень стандарту) підручник для10 класу закл. заг. сер. освіти/В.І. Соболь Кам’янець-Подільський: Абетка, 2018.-272 с.
Біологія: підручник для 10-го класу (рівень стандарту, академічний рівень) Балан П.Г., Вервес Ю.Г., Поліщук В.П. Київ, Генеза, 2010 рік, 287 с.
Хімія: підручник для 9 класу загальноосвіт. навч. закл. П.П. Попель, Л.С. Крикля -Київ ВЦ «Академія», 2017 р.-240 с.
Фізика: підручник для 10 класу загальноосвіт. навч. закл. Бар’яхтар В. Г., Довгий С. О., Божинова Ф. Я, Харьків «Ранок», 2018р, 275с
Бригидир Г.З., Гайда Г.В., Галашин О.Я. та ін. Біологія. 10-11 кл. Поурочне планування. Конспекти уроків. – Тернопіль: “Навчальна книга - Богдан”, 2000 (с. 45-50).
Хімія. Біологія. Бібліотечка “Шкільного світу” № 50 (158), вересень 2001 р., № 70 (178) грудень 2001 р.