Програма курсу допрофільної підготовки учнів 8-9 класів "Людина в світі природничих наук"

       Людина в світі природничих наук

курс  допрофільної   підготовки  учнів 8-9 класів.

            Програма курсу за вибором.

 

Автори:

 

Рецензенти:

Маслій Є.А, керівник ПНМК вчителів біології.

 

 

Пояснювальна записка

Програма призначена для учнів 8-9 класу, які обирають подальший профіль навчання у старшій школі .

Мета даного курсу:

• створення орієнтаційної та мотиваційної основи для усвідомленого вибору природничого профілю навчання.

Досягти цього пропонується шляхом знайомства школярів  з особливостями природничо дослідницької  діяльності на матеріалі досить простих і захоплюючих завдань міждисциплінарного змісту.

Програма включає в себе:

• серію з п^`яти  навчальних дослідницьких завдань , які   побудовані  на матеріалі біології , фізики і хімії,
• методичні рекомендації для вчителів.

Оскільки завдання мають міждисциплінарний характер , в процесі підготовки і проведення занять можлива (і бажана ) тісна кооперація вчителів-предметників .

Головним змістом курсу є природничо -дослідницька діяльність .

Вона містить такі елементи:

• спостереження;
• вимірювання;
• висунення гіпотез;
• побудова пояснювальних  моделей;
• експериментування;

• математичну  обробку даних;
• аналіз інформаційних джерел.

Програма передбачає використання коммуникативих  умінь:

• співробітництво при роботі в групі;

• культуру ведення дискусії;
• презентації результатів.

Особливість курсу - його інтегративність, міжпредметний  характер завдань. Це зроблено для того, щоб, з одного боку, показати учням універсальний характер природничо - наукової діяльності, а з іншого - сприяти  усуненню психологічних бар'єрів, що заважають школярам, а потім і дорослим людям, бачити загальне у різних галузях знання, безбоязно освоювати нові сфери діяльності.

Зміст програми визначається наступними  вимогами:

● дослідницькі завдання повинні допускати різний уровень виконання, мати ясну і цікаву постановку, яка сама б  мотивувала школярів  до дослідження;

● завдання не повинні вимагати складного обладнання;

● послідовність завдань повинна підкорятися головним чином, на поступовому ускладненні дослідницьких дій від завдання до завдання і враховувати  зміст програм  природничих наук;

● сценарій навчальних занять з виконання дослідницьких включає такі форми комунікативної діяльності, як робота в групі, участь у дискусії, презентація отриманих результатів .

Програма складається виключно з дослідницьких завдань, в ній практично відсутня лекційна форма занять. Її аналогом лише в якійсь мірі можна вважати інформаційно- інструктивну частину, в ході якої вчитель (вчителі) в стислій формі представляє необхідні відомості про явище, яке вивчається .Разом з учнями формулює завдання, дає інформаційні посилання, які можуть знадобитися учням у процесі роботи над нею.

Водночас організаційна структура занять  може бути й іншою.

Наприклад, над деякими завданнями учням  зручніше працювати індивідуально, або в парах, а публічна презентація результатів

(конференція) може бути замінена звітом групи безпосередньо перед педагогом.

Очікувані  результати:

У результаті вивчення курсу, крім формування власної позиції щодо вибору профілю, учні зможуть ( на певному рівні ) освоїти  такі вміння:

• будувати план дослідження;
• фіксувати емпіричні дані (з урахуванням похибок ) у вигляді графіка і таблиці ;
• описувати механізм явища з опорою на його робочу модель ;
• пропонувати і проводити експерименти ( спостереження ), що дозволяють виявити нові характеристики явища , перевірити і скоригувати його робочу модель ;
• співпрацювати з товаришами , працюючи в дослідницькій групі ;
•         представляти результати роботи у формі короткого повідомлення з використанням візуальних засобів демонстрації ( графіків , діаграм , малюнків).

 

 

Тематичне планування курсу.

№	Розділи,теми		Кількість годин			Дата проведен ня
			Теоретичні заняття	Практичні заняття
Тема 1: Реакція  людини і фактори, які на неї   впливають  (8 год)
1	Вільне падіння тіл (фізика)	1			1
2	Рефлекс (біологія)	1			1
3	Статистична обробка даних (математика)	1			1
4	Захист міні-проектів	1			1
Тема 2:Тиск і людина (9 год)
5	Кровообіг (біологія)	1			1
6	Тиск рідини (фізика)	1			1
7	Графіки залежності величин (математика)	1			1
8	Конференція : -підготовка - проведення	1			1 1
Тема 3. Пам'ять людини ( 5 год).
9	Вища нервова діяльність (біологія)	1			1
10	Пам'ять з точки зору психології.	1			1
11	Статистична обробка даних (математика)				1
Тема 4:  Механизм взаємодії рідин (   5 год)
12	Поверхневий натяг рідини ( фізика)	1			1
13	Розчини , електроліти (хімія)	1			1
14	Презентація отриманих результатів				1
Тема 5: Автоволни в житті людини ( 7 год).
15	Властивості хвиль ( фізика)	1			1
16	Реакції окиснення і горіння (хімія)	1			1
17	Механізм передачі нервового імпульсу (біологія)	1			1
18	Підсумкова конференція				1

 

Людина в світі природничих наук

( курс  допрофільної   підготовки  учнів )

8-9 клас

(34 години, 1 година на тиждень)

Зміст навчального матеріалу	Навчальні досягнення
Тема 1: Реакція  людини і фактори, які на неї   впливають  (8 год) Вільне падіння тіл:  поняття, умови, формули. Прискорення вільного падіння.             Рефлекси:рівні сприйняття інформації,біоритми людини,поведінка людини,структура інстинктивної поведінки,її модифікації,набута поведінка,утворення умовних рефлексів,безумовні й умовні рефлекси людини.                 Статистична обробка даних:поняття випадкової величини,визначення середнього статистичного значення, похибки , інтервалу достовірностіі.	Учень Знає: поняття свобідного падіння, умови його виникнення; Вміє:застосувати формули вільного падіння для проведення дослідів, розрахувати час руху тіла. Прогнозує: результат  дії з тілом під час вільного падіння.тіла.     Учень Називає: види пам`яті та сну. Наводить приклади: Інстинктивної та набутої поведінки. Характеризує: Роль ретикулярної формації мозку у сприйнятті інформації; Інстинктивну та набуту поведінку людини,види навчання. Пояснює: Пристосувальну роль поведінки людини; Модифікації інстинктивної поведінки людини.   Учень: Робить вимірювання; Визначає середнє статистичне значення; Обчислює похибку в розрахунках; Визначає інтервал достовірності даних; Робить висновки.
Тема 2:Тиск та людина  (9 год). Тиск рідини: поняття тиску, сили тиску. Одиниці тиску. Тиск рідин і газів. Манометри. Закон Паскаля                             Кровообіг: органи кровообігу,серце,серцевий цикл,робота серця,рух крові по судинах,пульс,кров`яний тиск                       Статистична обробка даних:графіки залежності величин.	Учень Знає й розуміє: одиниці сили, тиску, способи його вимірювання, закони Паскаля, означення, сили тиску, формули сили тиску, застосування сполучених посудин; залежність тиску на дно і стінки посудини від висоти стовпчика й густини рідини. Уміє: пояснити причину виникнення  тиску в рідинах і газах, встановлення рівня рідин у сполучених посудинах, принцип дії водопроводу, шлюзів; користуватися манометром, розв’язувати задачі, застосовуючи формули, тиску, закон Паскаля. Учень Храктеризує: Особливості будови та властивості серцевого м`яза; Серцевий цикл і роботу серця; Автоматію роботи серця; Артеріальний тиск крові. Обгрунтовує: Регуляцію  роботи серця; Причини порушення артеріального тиску; Застосовує знання: Профілактики серцево-судинних хвороб; Самоспостережень за частотою пульсу. Учень: Проводить вимірювання; Будує графіки залежності величин.
Тема 3. Пам'ять людини ( 5 год). Вища нервова діяльність:пам'ять,види пам`яті,індивідуальні особливості пам’яті .         Пам'ять з точки зору психології: принципи організації пам`яті людини,мова як провідник інформації,емоції та особистість,загальні умови успішного запам’ятовування .   Статистична обробка даних	Учень: Називає: Види пам`яті та сну. Характеризує: Короткочасну та довготривалу пам'ять ; Процедурну та декларативну пам'ять Пояснює:Механізми пам`яті .   Учень: Знає: Правила успішного запам’ятовування; Принципи організації пам`яті  людини; Шляхи вдосконалення пам`яті .     Учень: будує графік : максимальна довжина цифрового ряду , відтвореного без помилок , залежно від часу експонування ;
Тема 4: Механізм   взаємодії рідин ( 5 год). Поверхневий натяг рідини: властивості рідин. ПАоверхневий натяг рідини. Змочування . Капірялні явища.                       Розчини електроліти: поняття про сильні та слабкі електроліти,роль електролітів у процесах життєдіяльності людини,основні біологічно активні іони в організмі,способи вираження складу розчинів,класифікація розчинів. Механізм процесів розчинення. Термодинамічний підхід до процесу розчинення. Розчинність речовин.	Учень Формулює:означення поверхневого натягу рідини й вологості повітря, записує відповідні формули для їх визначення. Обґрунтовує:  суть  виникнення поверхневого нятігу рідини. Характеризує зміст поняття поверхневий натяг. Здатний спостерігати змочування й капілярні явища,представляти результати спостережень за допомогою графіків   Учень: Знає: Поняття розчини, електроліти,способи вираження складу розчинів,сильні та слабкі електроліти,про роль електролітів у процесах життєдіяльності організмів,класифікацію розчинів. Уміє: Готувати розчини заданої концентрації,характеризувати роль електролітів та основних біологічно активних іонів в організмі.
Тема 5 . Автохвилі в житті людини ( 7 год). Властивості хвиль: поширення механічних коливань у пружному середовищі. Плоскі та сферичні хвилі. Поперечні та поздовжені хвилі. Автохвилі. Довжина та швидкість поширення хвилі.       Реакції окиснення і горіння:загальні відомості про процеси горіння та повільного окиснення,роль окисно-відосновних реакцій в організмі людини,умови виникнення та припинення горіння.Горіння як авто хвильовий  процес.   Механізм передачінервового імпульсу:центральна і периферична нервова система людини;вегетативна нервова система;взаємодія регуляторних систем організму Підсумкова конференція.	Учень Знає умови виникнення та поширення коливань у пружному середовищі; поняття авто хвилі; Здатний пояснити поширення коливань у пружному середовищі, утворення різних видів хвиль, авто- хвилі;   Учень Знає: Поняття автохвилі, горіння,повільне окиснення,автохвильові  процеси,роль окисно-відосновних процесів в організмі людини.       Учень: Знає: функції симпатичної та парасимпатичної нервової системи; Складові центральної та периферичної нервової системи; Пояснює: нервову регуляцію роботи організму людини;механізм передачі нервового імпульсу.   Учні: Визначають  тему  й мету проекту, формулюють  проблему, гіпотезу  її розв'язання. Планують  діяльність в проекті: • Визначення джерел інформації • Опис бажаних кінцевих результатів • Розподіл завдань Досліджують тему проекту: • Збір необхідної інформації • Аналіз зібраної інформації • Висновки, пропозиції Результати: •Оформлення результату(текстовий документ, презентація, портфоліо) • презентація проекту.

 

 

 

 

 

Додатки.

Методичні рекомендації щодо проведення практичних занять курсу.

Тема1.Реакція  людини і фактори, які на неї   впливають.

У розділі   інтегрують теми: вільне падіння тіл (фізика), рефлекс (біологія), статистична обробка даних (математика).

Необхідне обладнання: кілька метрових лінійок.

Дослідження спирається на відомий і дуже простий спосіб вимірювання часу реакції людини. У досвіді беруть участь двоє, умовно «випробуваний» і «експериментатор». Перший притискає до стіни довгу лінійку, другий тримає долоню в сантиметрі - двох навпроти певної, скажімо нульової, мітки на лінійці. У якийсь момент часу «експериментатор» відпускає лінійку, а "випробуваний" повинен якомога швидше зупинити її падіння , притискаючи лінійку до стіни долонею або пальцем. Відстань, яку встигла пролетіти лінійка, по суті і є (хоча поки в сантиметрах) час реакції «випробуваного». Щоб обчислити цю величину в секундах, треба скористатися відомою  формулою для часу вільного падіння тіла.

Приблизний сценарій заняття.

1 . На початковій стадії заняття доцільно обговорення  поняття «час реакції». Учні пропонують приклади, коли важлива швидкість  реакції (спорт; водіння автомобіля і т. д.). Учитель дає стислу інформацію (у вигляді схеми) про передбачувані  механізми  реакції на зовнішній зоровий стимул , тим самим , розширюючи знання учнів, обмежені попередніми  уявленнями про рефлекси за участю лише спинного мозку. При цьому учителю  слід підкреслити , що зображена схема аж ніяк не носить  вичерпного характеру ,

оскільки науці поки що не все відомо про процеси, які відбуваються в кожному з ланок рефлекторної дуги.

Підсумок роботи на 1 етапі :

• для кожного учня має бути з'ясовано біологічний сенс поняття «часреакції» ;
• у кожного є інформація (у вигляді схеми) і розуміння того , що виникнення реакції на деякий ( наприклад , зоровий ) , стимул обусловлено досить складним механізмом , в якихось деталях відомим , а в якихось не відомим науці .

2.Учитель ставить питання класу : як можна виміряти час реакції ?

У ході обговорення можуть виникнути деякі пропозиції від учнів. Учитель на бажаючих учнях демонструє описаний вище спосіб. Після цього учням пропонується подивитися на падіння лінійки з точки зору фізики і згадати (або знайти в підручнику ) кінематичну формулу , за допомогою якої з досвіду можна отримати час реакції в секундах.

Підсумком 2 -го етапу має стати ознайомлення з експериментальним  способом вимірювання часу реакції з курсу фізики (визначення часу  вільного падіння тіла залежно від відстані, яку воно пролетіло ) .

3 . На цьому етапі виникає питання достовірності отриманих величин .

Учитель , наприклад , може запитати: « Чи всі з тих , у кого вимірювали час реакції , згодні з тим , що у них саме такий результат? » Як правило , ті , у кого виявилася «погана» реакція ( велике значення часу ) , відповідають негативно і пропонують провести повторні вимірювання . На комусь з них проводиться серія вимірювань (наприклад , 10 вимірювань в серії ) , і при цьому може бути отримано 10 різних значень. Стає зрозумілим , що немає сенсу говорити , що якесь одне з них істинне ?

Як наслідок, вводиться поняття випадкової величини, і вчитель описує найпростіший спосіб статистичної обробки даних (визначення середнього кстатистичного, похибки, інтервалу достовірності).

Підсумком роботи на 3-му етапі має стати виявлення того, що для отримання більш-менш достовірної величини часу реакції необхідно багаторазове повторення вимірювань, а результатом серії вимірювань є не точне число , а якийсь інтервал достовірності отриманих величин.

4 . На цьому етапі може бути поставлене питання: чи можна якось змінити час реакції конкретної людини?

У ході обговорення учнями можуть бути названі різні фактори, імовірно здатні вплинути на реакцію, наприклад, попередня фізичне навантаження, якісь відволікаючі дії, деякі способи концентрації уваги та інші можливі гіпотези про залежність часу реакції від статі або віку. При висуванні учнями  тієї чи іншої ідеї вчитель може запитати, як вони бачать відповідний експеримент. Цей етап можна розглядати як загальний «мозковий штурм».

Підсумком роботи на 4 -му етапі стає створення деякого загального банку ідей щодо можливих чинників , здатних вплинути на час реакції.

5 . На цьому етапі власне і починається самостійна дослідницька роботаучнів .

Для цього клас розбивається на групи у складі 4 -х осіб. Перед усіма групами ставиться одне  і те ж завдання: дослідити, які фактори впливають на час реакції конкретного «випробуваного», і спробувати, спираючись на модель рефлекторної дуги «стимул - реакція», хоча б приблизно вказати, на якому з ланок цієї дуги відбувається  вплив того чи іншого фактора.

При цьому кожна група вибирає свій шлях вирішення цього завдання: визначає (вигадує), вплив яких факторів розглядатиметься, планує експеримент, розподіляє ролі всередині групи. Попутно перед кожною групою стоїть ще одне (фізичне) завдання: використовуючи знання з кінематики, проградуювати  свій вимірювальний прилад (лінійку) в одиницях часу. Перед початком роботи кожна група забезпечується двома листками, на одному з яких зображена схема рефлекторної дуги з коротким коментарем, на іншому наведені інструкція та необхідні  формули для статистичної обробки вимірювань. Учитель також може рекомендувати групам форму таблиці, в яку вноситимуться результати вимірювань. Далі , по ходу роботи груп учитель (або вчителя) здійснює постійне консультування з питань методики експерименту, статистичної обробки даних, методології наукового дослі-нання, способам представлення результатів дослідів . Дослідницька  робота груп може протікати і за стінами аудиторії.

Підсумком роботи на 5 -му етапі повинні стати :

• планування та методологічно грамотне проведення дослідження;
• встановлення комунікації всередині груп ;
• статистично достовірні результати вимірювань;
• проградуювана лінійка .

6 .Систематизація та інтерпретація результатів вимірів.

На цьому етапі в групах йде обговорення отриманих результатів , пропонуються можливі пояснення зміни часу реакції під впливом тих чи інших факторів, якщо такі зміни дійсно спостерігалися з математичною достовірністю. Від групи виділяється доповідач для представлення результатів дослідження , готується все необхідне для презентації .

Підсумком 6 -го етапу мають стати:

• створення робочої гіпотези, що пояснює результати вимірювань;
• підготовка презентації .

7 . Конференція.

Кожна група робить повідомлення про результати своїх вимірів і про їх можливе пояснення .

Підсумком 7 -го етапу може стати :

• більш чітке усвідомлення учнями сенсу свого дослідження , розуміння того, що таке достовірність отриманих результатів і що наявні пояснення існують поки що тільки в статусі гіпотези, яка повинна бути підтверджена новими експериментами та даними із спеціальної літератури;
• формування навичок слухача, що, крім такту і терпіння, включає в себе здатність аналізувати  зміст сказаного, задати ясні, точні  питання доповідачу , винести  з почутого користь для своєї роботи.

8 . Підведення підсумків.

З короткими тезисами  виступають вчителі та всі бажаючі.

Тема 2:Тиск та людина.

В блоці  проводяться ідеї системного підходу і інтегруються теми: кровообіг (біологія), тиск рідини (фізика), побудова графіків функцій (математика). Необхідне обладнання: по одному тонометру  на кожну дослідницьку групу.

Приблизний сценарій роботи над темою (у скороченому варіанті).

1.Заняття може бути розпочато з загальної розмови про те, за якими характеристиками  можемо судити про роботу серцево-судинної системи людини.

Які основні елементи складають цю систему, з якими іншими системами організму (дихальною, нервовою, опорно-руховою) вона повязана.

За підсумками роботи на цьому етапі кожен учень повинен зробити хоча б дуже приблизний малюнок- схему сердечно -судинної системи.

2 . Формування робочих груп у складі 4 чоловік і освоєння членами групи ( з допомогою вчителя ) процедури вимірювання артеріального тиску тонометром.

У підсумку роботи на 2 -му етапі кожен учень повинен навчитися вимірювати артеріальний тиск.

3 .З'ясування сенсу вимірюваних характеристик.

Що таке максимальне і мінімальне значення тиску? Яка фізична модель може пояснити те, що відбувається при вимірюванні артеріального тиску?

Підсумком роботи на 3-му етапі має стати побудова моделі (у вигляді малюнка , а можливо , і простої моделі) , що пояснює фізику процесу виміру артеріального тиску.

4 . Експериментальна робота в групах.

Завдання : виявлення факторів , які впливають на артеріальний тиск та  пояс- нення цього впливу . Самим вимірам має передувати планування  експерименту , яке по ходу  роботи буде неминуче коригуватися. Факторами, здатними  змінити значення максимального (систолічного) і мінімального (діастолічного) тиску у обраних випробуваних, можуть бути тривала затримка дихання, фізичне навантаження , зміна положення тіла та ін. залежно від того, що буде запропоновано у групі. Результати вимірювань можуть оформлятися у вигляді таблиць і графіків залежності величини тиску від часу. Це може бути час, протягом якого діяв  якийсь фактор (наприклад, затримка дихання), або час, відлік якого починається відразу після впливу (наприклад, після фізичного навантаження). У процесі роботи груп учитель (або вчителі) здійснює постійне консультування з питань методології наукового дослідження, методики  експерименту, стежить за дотриманням правил техніки безпеки .

Підсумком роботи на 4 -му етапі повинні стати :

• планування та методологічно грамотне проведення експерименту;
• встановлення продуктивної комунікації всередині груп;
• достовірне виявлення факторів,які  впливають на артеріальний тиск;
• оформлення результатів вимірювань у вигляді графіків і таблиць.

5 . Інтерпретації отриманих результатів . На цьому етапі будуються гипотези, що пояснюють зміну тиску під дією того чи іншого фактора. Наприклад, чому росте артеріальний тиск у процесі тривалої затримки  дихання ,або при зміні положення тіла.

При цьому консультант  повинен звертати увагу членів групи на тісний зв'язок підсистем організму (сердечно-судинної  та дихальної). На цьому ж етапі від кожної групи виділяється доповідач для представлення результатів дослідження, готується все необхідне для презентації .

Підсумком 5 -го етапу мають стати:

• підготовка презентації ;
• створення робочої гіпотези, що пояснює результати вимірювань.

6 . Конференція.

Кожна група робить повідомлення про результати експерименту і про їх інтерпретації.

7 . Підведення підсумків .

Виступають викладачі та всі бажаючі.

Тема 3. Пам'ять людини.

У темі  інтегрується матеріал біології (вища нервова діяльність) і психології, а також використовуються елементи статистичної обробки даних.

Необхідне обладнання : ручка, олівець, папір, секундомір .

Ідея теми  грунтується на класифікації, в якій виділяють  два основних види людської пам'яті : короткочасну і довготривалу, при цьому короткочасна має такі властивості: запам'ятовується інформація зберігається в ній недовго (секунда, хвилина), після чого інформація або втрачається, або переводиться в довгострокову пам'ять ;

Передбачуване навчальне дослідження, по суті, має своєю метою перевірку деяких аспектів, що розглядається як гіпотези. У результаті аналізу гіпотези можуть бути сформульовані , наприклад , такі питання:

• Який обсяг короткочасної пам'яті?
• Чи залежить обсяг інформації, що запам'ятовується від часу експонування?
• Чи відбувається  обов'яз-кове « витіснення » з неї колишньої інформації при запам'ятовуванні нової?

Зрозуміло, це далеко не весь перелік питань , які породжуються гіпотезою про існування короткочасної і довготривалої пам'яті . Зокрема, ми не ставимо питання про умови і механізм переносу інформації з короткочасної пам'яті в довготривалу.

Навчальна дослідницька задача будується на відомому в психології експерименті, коли випробуваному протягом якогось часу показують випадковий ряд цифр, а після того, як цифри прибирають , випробовуваний повинен відтворити ряд .

Обсяг короткочасної пам'яті визначається максимальною кількістю цифр в ряду, при якому випробовуваний ще дає правильну відповідь.

Відзначимо, що хоча це завдання традиційно відносять до психології , ми вправі розглядати її як додатковий матеріал за темою « Вища нервова діяльність » курсу біології людини , бо пам'ять є однією з найважливіших функцій нервової системи людини, зокрема мережі нейронів головного мозку.

Приблизний сценарій заняття

Вступна частина

Заняття може початися з короткої  вступної лекції про пам'ять , що включає , наприклад , питання про роль пам'яті в житті людини (пам'ять і час, пам'ять і самоідентифікація , пам'ять і орієнтація в світі) і згадки про основні наукові гіпотези  щодо природи пам'яті («молекули пам'яті» або переструктурування нейронних мереж) .

Сенс цього етапу, в основному, мотиваційний: введення в одну з найбільш цікавих і складних проблем сучасної науки.

По закінченні лекції викладач може поставити питання: « Чи багато ми можемо запам'ятати? » Вислухавши різноманітні відповіді , він може запропонувати: «Давайте перевіримо ». Після чого, вибравши випробуваного , він пропонує тому випадкові ряди цифр , починаючи , скажемо , з ряду , що складається з п'яти цифр. Коли кількість цифр в ряду досягне деякого критичного значення (найчастіше це 7 ) , випробуваний стане робити помилки у відтворенні. Викладач може поставити запитання: «Ми виявили , що в таких умовах людина не здатна запам'ятати більше 7 (іноді 9 ) цифр . При цьому кожен з нас зазвичай тримає в пам'яті досить багато телефонних номеров (теж ряди з 7 цифр), не кажучи вже про величезну кількість іншої інформації. Про що це говорить? »

У результаті спільного аналізу і зіставлення цих простих фактів можливо висунення  ( в тій чи іншій мірі самостійне для учнів) гіпотези про існування короткочасної  пам'яті і формулювання питань , відповіді на які міг би дати експеримент (див. приблизний перелік цих питань вище ) .

Форма роботи: фронтальне обговорення « читель- клас», потім демонстрація експерименту з цифрами на обраному випробуваному, потім «мозковий штурм» при аналізі фактів і висунення гіпотези .

Підсумком роботи на цьому етапі може стати висунення  гіпотези про існування короткочасної пам'яті невеликого обсягу і формулювання питань, відповіді на які треба шукати в експерименті .

Спільна розробка плану експерименту

Ця частина заняття буде проводитися по групах. Основні позиції цього плану:

• випробуваним в кожній групі послідовно пред'являються випадкові ряди цифр із зростаючою кількістю цифр в ряді;
• завдання випробуваного - відтворити пред'явлений йому ряд цифр після того , як цифри прибрані ;
• експериментатор повинен зафіксувати максимальну  кількість цифр в ряді,коли випробуваний ще відтворює ряд безпомилково ;
• цифровий ряд пред'являється випробуваному протягом фіксованого часу: наприклад , в першій серії час експонування кожного ряду - 5 секунд , у другий - 10 секунд , у третій - 20 секунд , у четвертій -

30 секунд і т. д.;

• за результатами цього досвіду будується графік : максимальна довжина цифрового ряду , відтвореного без помилок , залежно від часу експонування ;
• додатково можуть бути проведені досліди з перевірки гіпотези«витіснення»: чи забуває  випробовуваний попередній цифровий ряд , якщо йому висувають для запам'ятовування новий? (Зауважимо , що умови цього досліду можуть дуже істотно варіюватися. )

При плануванні експерименту необхідно згадати про умови достовірності результатів експерименту : формування дійсно випадкових цифрових рядів (для цього необхідно розробити відповідну процедуру ) ; багатократне повторення одних і тих же вимірювань як на одному і тому ж , так і на різних випробуваних ; статистична обробка даних.

Форма роботи: фронтальна робота викладача з класом , спільне обговорення.

Підсумком роботи на цьому етапі має стати поява в основних рисах плану експерименту .

Робота в групах по 4 учня.

У кожній групі проводитися експеримент відповідно до розробленого плану. При цьому кожна група має право вносити свої корекції та доповнення до основного  плану. Наприклад, можна порівняти запам'ятовування при зоровому сприйнятті цифр і на слух , надати певний сенс (від телефонних номерів) чи закономірність цифровим рядам  і ін.

Форма роботи: групова з розподілом ролей всередині групи.

Наприклад, двоє можуть виступати як експериментатори, двоє - в якості випробуваних  з подальшим обміном ролями. У процесі роботи груп – постійне консультування з боку викладачів з питань методики експерименту,статистичної обробки даних , інтерпретації результатів . Дослідницька робота груп може протікати і в позаурочний час.

Підсумком роботи на 4 -му етапі повинні стати :

• експериментальне визначення максимальної довжини випадкового цифро- вого ряду , який ще відтворюється випробуваним без помилок для різних часів експонування ;
• отримання графіка максимальної довжини ряду як функції часу експо-нування і виділення на цій кривій областей , де максимальна довжина запам`ятованого ряду виявляє і не виявляє залежність від часу експонування;
• спостереження, або не спостереженняефекту « витіснення » ;
• виявлення ряду об'єктивних ускладнень , з якими можуть стикатися дослідження пам'яті (погано розроблена система  вимірювань , неоднозначність інтерпретації).

Підсумкова конференція.

Кожна група дуже коротко повідомляє про отримані результати і про свої інтерпретації цих результатів. При цьому викладачам необхідно спеціально звернути увагу на неоднозначність тлумачення деяких результатів, що взагалі є характерним для досліджень з проблем пам'яті.

Форма роботи: учнівська конференція.

Підсумком 5 -го етапу може стати :

• зіставлення результатів , отриманих різними групами ;
• переосмислення власних результатів і зроблених висновків ;
• усвідомлення кордонів можливостей експериментального методу , коли з його допомогою досліджується такий складний феномен , як пам'ять .

Тема 4: Механізм   взаємодії  рідин .

В блоці  інтегруються теми: поверхневий натяг рідини ( фізика) , розчини , електроліти (хімія) .

Необхідні речовини і обладнання: рослинна олія , кухонна сіль , цукровий пісок ; скляні кювети , плоскі батарейки , дроти.

Методичні рекомендації: заняття можуть бути проведені за  стандартним  сценарієм , однак роботу в групах тут доцільно замінити роботою  в парах .

Тема 5: Автохвилі в житті людини.

В блоці  інтегруються теми : властивості хвиль ( фізика) , реакції окислення і горіння (хімія) , механізм передачі нервового імпульсу

( біологія).

Необхідне обладнання: кілька комплектів гральних доміно на кожну групу .

Методичні рекомендації з проведення занять.

Існує об'єкт , який займає проміжні положення між хвилями і частками. Експеримент  дозволяє виявити більш тонкі нюанси у властивостях хвиль,

та й сам по собі цей об'єкт дуже цікавий , хоча і не розглядається в звичайних шкільних програмах. Це так звані  автохвилі.

Ось кілька прикладів.

Поширення полум'я по якомусь середовищу , будь то вогонь , розбігаються по сухій траві , лісова пожежа або запал , що ковзає по бікфордовому  шнурі, нервовий імпульс , який біжить від рецептора до мозку,наприклад , коли ви вкололи або обпалили палець. Нарешті, знаменитий «принцип доміно», тобто нестримне падіння кісточок доміно, що стоять один за одним , яке починається , ледь тільки ви злегка підштовхнете одну з них. У всіх цих явищах присутнє  щось спільне , і все це автохвилі. Власне , приблизно так може початися заняття, присвячене дослідженню цього цікавого явища, або осмисленню властивостей класичних хвиль через їх зіставлення з автохвилями . При цьому останній з об'єктів , які падаючі  кісточки доміно , не лише сам відноситься до автохвиль,але виявляється і дуже зручною моделлю для дослідження властивостей будь-яких автохвиль , у чому ми переконаємося в подальшому. Тому достатню кількість кісточок (3-4 ігрових комплекту) повинно знаходитися в розпорядженні кожної робочої групи учнів.

У загальному вигляді завдання для цих груп може бути поставлене  ​​таким чином : на запропонованому об'єкті ( доміно ) дослідити властивості авто- хвиль і порівняти з з уже відомими властивостями класичних хвиль.

Однак таке формулювання може здатися учням надто невизначеним , тому його варто розгорнути за допомогою ряду питань. Вони можуть бути , наприклад, такими :

1 . Що таке автохвилі ?

2 .Чи загасають автохвиліпо  мірі  поширення ?

3 . Чи може авто хвиля знову пройти по тому ж самому місцю? Або: за якої умови може ?

4 . Що буде, якщо одна авто хвиля зустрінеться з іншою, інакше кажучи, чи є у авто хвиль інтерференція?

5 . Чи м ожуть  авто хвилі огинати перешкоди, інакше кажучи, чи володіють дифракциєй?

6 . Що можна вважати автохвилі аналогами відповідних класичних хвиль?

Отримавши цей перелік питань, дослідницькі групи учнів (3-4 учня) можуть приступати до роботи. Далі заняття йде за стандартним сценарієм (див. вище).

При підведенні підсумків в кінці заняття варто сфокусувати увагу учнівна двох основних висновках. Один стане узагальненою  відповіддю на спочатку поставлене завдання про подібність і відмінності властивостей класичних  хвиль і автохвиль. Другий висновок - методологічний. Тут треба підкреслити  роль моделювання при дослідженні реальних процесів і можливості  конкретної моделі ( «принцип доміно» ) для розуміння властивостей авто хвиль хімічної та біологічної природи .

 

 

 

 

 

 

 

                            Література.

1. Браун Т. Лемей Г. Хімія в центрі наук . У 2 -х т. - М.: Мир. 1983

2 . Горєлов А.А. Концепції сучасного природознавства. - М. : Астрель . 2003

3. Грушевіцкая Т.С. Концепції сучасного природознавства. - М.: Вища школа. 1998

4. Грядовой Д.І. Концепції сучасного природознавства. - М. : Єдність . 2003

5 . Ільченко В. Р. Перехрестя фізики , хімії та біології. - М.: Просвещение , 1986 .

6. Лен Ж. Супрамолекулярна хімія . Концепції та перспективи . - Новосибірськ. Наука.1998.

7 . Пентін А. Ю. Дослідницькі завдання на стику наук (Біологія. Фізика. Хімія.)/

8 . Роуз С. Пристрій пам'яті. Від молекул до створення . - М. : Світ , 1995 .

9 . Тарасов Л. В. Сучасна фізика в середній школі. - М.: Просвещение , 1990 .

10 . Хиобел Д. Око , мозок , зір. - М. : Світ , 1990 .

11 . Чандаева С. А. Фізика і людина. - М.: АТ «Аспект Пресс» , 1994 .