Характерной чертой современной науки является интенсивное взаимопроникновение идей, теоретических подходов, присущих разным дисциплинам. Особенно это относится к физике, химии, биологии и математике. Так, физические методы исследования широко используются при изучении живой природы. Современный человек, окружив себя множеством сложных машин, живя в мире больших скоростей, снова идет «на поклон» к природе. Почему? Потому что и теперь человек подмечает много преимуществ в творениях природы перед своими собственными созданиями. Ведь у живой природы наиболее сложные материалы, устройства, технологические процессы по сравнению со всеми известными в науке. Анализируя и сопоставляя физические процессы, связанные с природными явлениями, я обратила внимание на такую науку, как бионика. Именно с целеустремленного “подглядывания” за природой родилась эта наука.
Название науки происходит от древнегреческого слова “бион” — ячейка жизни. Занимается она изучением биологических систем и процессов, с целью применить полученные знания для решения инженерных задач. Бионика, отталкиваясь от биологического “прототипа”, разрабатывает такие модели, которые имеют конкретное практическое применение (т. е использование в технике лишь лучших достижений живой природы). Бионика – одна из синтетических дисциплин, которая объединяет практически все, что входит сегодня в понятие “Естествознание”. Бионика - наука, пограничная между биологией и техникой, решающая инженерные задачи на основе моделирования структуры и жизнедеятельности организмов. Бионика тесно связана с биологией, физикой, химией, кибернетикой и инженерными науками - электроникой, навигацией, связью, морским делом и др. Данная связь является основой содержания моего педагогического опыта «Межпредметные связи на уроках физики как один из приемов активизации учебной деятельности», но в более конкретном направлении – биофизика.
Биофизика изучает возможность применения биологических закономерностей в технике для повышения качества и расширения функций систем, машин, приборов, инженерные задачи стали решаться на основе анализа структуры и жизнедеятельности организмов.
Работая над этими вопросами, я поставила перед собой следующие цели:
- Ознакомление школьников с основными тенденциями развития современной науки в области биофизика;
- Создание в представлении обучающихся общей картины мира с его единством и многообразием свойств неживой и живой природы;
- Создание условий для лучшего усвоения курса физики через привлечение биофизического материала.
Приведу примеры:
- Стрекоза способна зависать в воздухе, передвигаться в боковом направлении или резко подаваться назад. Причем все маневры она проделывает на большой скорости. Однако мало кому известно, что подъемная сила стрекозы втрое больше, чем у современного самолета. Используя особенности аэродинамики стрекозы, ученые полагают, что можно значительно повысить эффективность и безопасность летательных аппаратов. Самолеты, разработанные с учетом способностей стрекоз, смогут совершать более крутые развороты и будут менее восприимчивы к порывам ветра, которые, к сожалению, еще бывают причиной аварий.
- Гремучая змея улавливает разницу в температуре, равную тысячной доле градуса.
- Некоторые рыбы ощущают сто миллиардную долю пахучего вещества в одном литре воды. Это все равно, что уловить присутствие 30 г такого вещества в целом Аральском море.
- Крысы ощущают радиацию.
- Отдельные виды микробов реагируют даже на слабое изменение радиации.
- Обыкновенный черный таракан радиацию видит.
- Комар развивает при укусе удельное давление до I миллиарда кг/см²? Сравнение с 16-килограммовой гирей, имеющей основание 4 см² и дающей удельное давление всего 4 кг/см², показывает, как велика “комариная сила”.
- Глубоководные рыбы улавливают изменение плотности тока менее чем на одну сто миллиардную часть ампера.
- Нильская рыба мормирус с помощью электромагнитных колебаний “прощупывает” свой путь в воде.
Для обоснования моей темы хочу привести слова Леонардо да Винчи: «Не столь важно знание фактов, сколь знания связи между ними».
В своей работе я руководствуюсь следующими педагогическими принципами:
- Принцип мотивации успехом – через текущий мониторинг личностного роста обучаемого на основе комплекса критериев;
- Принцип субъективности, при котором изучение учебного материала происходит путем актуализации и обогащения субъектного опыта обучаемого;
- Принцип дифференциации знаний – принцип соизмерения мощи специализированных методов и компьютерных инструментов, с психологическими возможностями и динамикой творческого процесса;
- Принцип комплексного подхода к организации предметного содержания;
- Принцип амплификации – через принцип «разные обучаемые – разные материалы и задания».
При систематическом и планомерном использовании заданий в рамках межпредметных связей (биофизика) можно увидеть следующий позитивный результат:
- активизация познавательной деятельности обучающихся;
- повышение мотивации к учению;
- формирование полезных умений, которые пригодятся в жизни;
- благоприятный психологический климат.
- продемонстрировать использование заданий с элементами биофизики на различных этапах урока.
Задания:
Застёжка - молния
Демонстрация.
Данное задание я использую при изучении темы «Сила трения» на этапе закрепления знаний, с целью обоснования закона силы трения во взаимосвязи его с природой и изобретениями человека:
Перед вами черный ящик, в котором находится то, что послужило основой изобретения XX века - застёжки «молния».
Внимание, вопрос!
Что находится в черном ящике?
В случае затруднения – участникам предлагается подсказка в виде загадки:
Поймаю гуся, пущу его в воду
Буду им водить, оно будет говорить.
(Открывается ящик, в котором находится перо птицы).
Описание. В последние годы бионика подтверждает, что большинство человеческих изобретений уже "запатентовано" природой. Такое изобретение XX века, как застежки "молния", было сделано на основе строения пера птицы. Бородки пера различных порядков, оснащенные крючками, обеспечивают надежное сцепление. При застегивании молнии, элементы с одного края сцепливаются с элементами другого края при помощи замка или «бегунка».
Секрет дятла
При изучении темы «Законы Ньютона (вес тела, невесомость, перегрузки) я знакомлю обучающихся с ускорениями, с которыми сталкивается человек в разных жизненных ситуациях.
Демонстрация.
Ученикам демонстрируется видеофильм.
Перед вами черный ящик, в котором находится то, что является результатом наблюдений и исследований движения головы дятла.
Внимание, вопрос!
Что находится в черном ящике?
(Открывается ящик, в котором находится шлем космонавта).
Описание. Когда лесной дятел ищет насекомых или готовит дупло под гнездо, то его клюв может долбить дерево со скоростью при ударе 7 м/с. Полный цикл удара клювом длится всего 0,001 с. или меньше, а перегрузка в конце каждого удара достигает 1000g. Однако мозг птицы никогда не травмируется! Оказалось, что секрет заключается в том, что голова дятла перемещается только вперед и назад в одной плоскости, без каких-либо боковых смещений. В связи с этим у инженеров-физиков возникла идея улучшить защитные шлемы космонавтов, сконструировав их таким образом, чтобы ограничить боковые перемещения, что достигается специальными шейными скобами.
Изобретение застежек «липучки»
При изучении темы «Сила трения» я предлагаю обучающимся следующее задание:
Швейцарский инженер Джордж де Местраль, исследовав плод сорняка (в простонародье называемый колючка) в результате изобрёл современную разновидность застёжки, которая сегодня широко используется при изготовлении не только военной, но и гражданской одежды, а также в быту.
Внимание, вопрос!
Что, находится в чёрном ящике?
Ответ. Липучки.
Вывод. Использование предложенных заданий на уроках и во внеурочных мероприятиях по физике послужит благодатным матеиалом для мобилизации внимания обучающихся, для превращения абстрактных формулировок в нечто конкретное и близкое, затрагивающее не только интеллектуальную, но и эмоциональную сферу.
Природа открывает перед инженерами и учеными бесконечные возможности по заимствованию технологий и идей!!!
Используемые источники информации
- Кац Ц.Б. Биофизика на уроках физики: Кн. Для учителя: Из опыта работы. - М.: Просвещение, 1998. - 159 с.
- Научно – методический журнал для учителей физики, астрономии и естествознания «Физика » №3, март 2013.
- Поташник М.М. Требования к современному уроку. Методическое пособие. – М.: Центр педагогического образования, 2008. - 272 с.
- Festival. 1 september.ru