Использование межпредметных и проблемных заданий в процессе обучения биологии (раздел "Человек и его здоровье")

Перемены, происходящие в современном обществе, требуют ускоренного совершенствования образовательного пространства, определения целей образования, учитывающих государственные, социальные и личностные потребности и интересы. В связи с этим одной из главных проблем школьного образования является подготовка выпускника к жизни в современном обществе, к возможности получения дальнейшего образования, к профессиональной деятельности. Выпускнику XXI в. необходимо обладать такими ценностными для общества качествами, как:

• ставить цели и добиваться их; выдвигать гипотезы, проверять их и чётко, ясно, грамотно излагать свои мысли, аргументировать и доказывать свою точку зрения;
• уметь общаться, адаптироваться к различным ситуациям, ориентироваться в мире;
• самостоятельно развивать свой интеллект, добывать и применять знания, удовлетворять свои познавательные и эстетические потребности, креативно и творчески мыслить, непрерывно учиться;
• работать с информацией из различных источников;
• обладать нравственной и ценностной основой.

Использование межпредметных и проблемных заданий в процессе обучения биологии позволяет дополнить, расширить имеющиеся знания учащихся, стимулировать их познавательную активность, использовать силу эмоционального воздействия на ребёнка, органично соединить логические и эмоциональные начала, создать условия для всестороннего и гармоничного развития личности ученика на основе демократизации, гуманизации, непрерывности и преемственности образовательного процесса.
Вот примеры межпредметных и проблемных заданий по курсу «Человек и его здоровье», которые можно использовать для:

• актуализации знаний при изучении новой темы;
• воспроизведения и осмысления полученных знаний;
• развития навыка практического применения биологических знаний;
• интеграции знаний во все сферы жизни и профессиональную деятельность с целью развития у школьников биологической грамотности;
• подготовки к государственной итоговой аттестации по предмету.

Введение. Биологическая и социальная природа человека (история, литература, обществознание)

В сказке Редьярда Киплинга «Книга джунглей» описан знаменитый Маугли. В двухлетнем возрасте маленький сын дровосека теряется в джунглях. Ребёнок доползает до логова волков. Отец и Мать волков принимают его в свою семью и защищают от тигра. Ум и смелость Маугли позволяют ему выжить и окрепнуть в сложных условиях жизни в джунглях. В его жизни происходит множество приключений, он учится разговаривать на языке всех обитателей джунглей, и это не раз спасает ему жизнь. Через десять лет Маугли уходит из джунглей и идёт в деревню, к людям. Он учит человеческий язык, осваивается с образом жизни людей.
Юноша был воспитан волками и стал сверхчеловеком – имел разум человека и волчью хватку. Какую ошибку с точки зрения биологии допустил автор?
Ответ. Подлинные «маугли», которые провели по воле случая свои ранние годы в окружении животных, никогда не могут стать полноценными людьми. Дети, вскормлённые животными, не могут адаптироваться к жизни в обществе, без жизненного опыта взрослых такие дети не смогут отвечать на вопросы и задавать их. Подлинное человеческое у каждого человека формируется только в процессе жизни в обществе, в процессе общения. Устная и письменная речь обеспечивает преемственность поколений, непрерывность науки, техники и культуры. Речь позволяет знакомиться с опытом других людей. Человек учится говорить до 6 лет. Если до этого срока он не овладел речью, то его умственное развитие задерживается. При изоляции ребёнка от общества он не может после 6 лет освоить язык.

1. Организм человека. Общий обзор (химия)

Почему при обработке раны пероксидом водорода (Н₂О₂) на поверхности кожи образуется обильная пена? Какое биологическое значение имеет выделяющийся газ? Уничтожит ли микробы приложенный к здоровой коже пероксид водорода?
Ответ. В процессе обмена веществ часто образуются вредные соединения, которые необходимо нейтрализовать. К их числу относится и пероксид водорода (Н₂О₂). В живых клетках имеется фермент каталаза, который расщепляет ядовитое вещество – пероксид водорода, разрушающий клеточные мембраны. Обильная пена образуется в результате выделения кислорода, что способствует уничтожению микробов и остановке кровотечения. 2Н₂О₂ ––> О₂ + 2Н₂О На здоровой неповреждённой коже эта реакция происходить не будет, т.к. фермент содержится внутри живых клеток.

2. Опорно-двигательная система (литература, история, физическая культура)

Проанализируйте отрывок из первой книги Ибн Сины (Авиценны) «Канон»:

«В гимнастике умеренность нужна,
Пусть будет главным правилом она.
Умеренность не изнуряет тела,
Но очищает организм всецело…
Бесцельны долгий отдых и покой:
В излишествах нет пользы никакой.
Коль человек недвижен, вредный сок
Заполнит тело, и еда не впрок» [6].

3. Кровь (литература, история)

Древний великий врач Гален называл этот орган – органом, полным тайн. А в романе «Евгений Онегин» А.С.Пушкин писал о главном герое:

«Нет: рано чувства в нём остыли; Ему наскучил света шум; Красавицы недолго были Предмет его привычных дум; Измены утомить успели; Друзья и дружба надоели, Затем, что не всегда же мог Бифштекс и стразбургский пирог Шампанской обливать бутылкой И сыпать острые слова, Когда болела голова; И хоть он был повеса пылкой, Но разлюбил он наконец И брань, и саблю, и свинец.

Недуг, которого причину Давно бы отыскать пора, Подобный английскому сплину, Короче: русская хандра Им овладела понемногу; Он застрелиться, слава Богу, Попробовать не захотел; Но к жизни вовсе охладел. Как Чайльд Гарольд, угрюмый, томный В гостиных появлялся он; Ни сплетни света, ни бостон, Ни милый взгляд, ни вздох нескромный, Ничто не трогало его, Не замечал он ничего» [5].

Когда-то полагали, что именно его соки порождают мрачное настроение. О каком органе идёт речь? Что известно в настоящее время науке о его функциях?
Ответ. Речь идёт о селезёнке. Этот орган участвует в процессах кроветворения, обеспечивает иммунные реакции организма. В болезненном состоянии у человека плохое настроение.

4. Кровообращение (физика)

Сердце человека находится в околосердечной сумке. Это плотно-тканное образование. Стенки сердечной сумки выделяют жидкость, увлажняющую сердце. Какую роль она играет?
Ответ. Жидкость, которую выделяют стенки сердечной сумки, уменьшает трение во время работы сердца.

5. Дыхательная система (история, обществознание)

В перестрелке одному из бандитов пробили грудную клетку. Пуля прошла навылет.  Пострадавший вскоре умер от удушья, хотя пуля не задела лёгкие. Что явилось причиной гибели человека?
Ответ. Человек погиб, так как была нарушена герметичность плевральной полости (полость между лёгкими и стенками грудной клетки). При вдохе объём грудной клетки увеличивается, и давление в плевральной полости падает. Лёгкие движутся за стенками грудной клетки, что приводит к заполнению лёгочных пузырьков атмосферным воздухом. При нарушении герметичности плевральной полости лёгкие не заполняются воздухом, это приводит к остановке дыхательных движений и удушью.

6. Пищеварительная система (история, география, зоология)

Французский медик Амбруаз Паре в XVI в. рассказал о таком случае: «Недалеко от Тулузы два купца во время прогулки в саду нарвали листьев шалфея и положили их в вино. Выпив вино, они вскоре почувствовали головокружение и впали в обморочное состояние; появилась рвота и холодный пот, пульс пропал и быстро наступила смерть». Судебное следствие установило, что смерть наступила в результате… В результате чего наступила смерть купцов? [6]
Ответ. В этом саду, где рос шалфей, водилось множество жаб. Было сделано заключение, что отравление наступило от яда жаб, который попал на листья растения. В конце XIX в. стали известны возможности использования жабьего яда в лечебных целях. В 1888 г. к итальянскому врачу С. Стадерини обратилась женщина, которой в глаз попал жабий яд. Врач расспросил женщину и узнал, что возникшая сначала боль быстро стихла, глаз полностью потерял чувствительность, а несколько часов спустя боль возобновилась. Значит, жабий яд действует как обезболивающее средство! – сделал вывод врач. Но широкого применения в медицине жабий яд не нашёл.

7. Обмен веществ и энергии. Витамины (история, география, литература)

Во время одной из экспедиций Христофора Колумба часть экипажа заболела. Умирающие моряки попросили высадить их на каком-нибудь острове, чтобы они могли там спокойно умереть. Через несколько месяцев на обратном пути корабли Колумба вновь подошли к берегу этого острова. Каково же было изумление прибывших, когда они встретили здесь своих товарищей живыми и здоровыми! Остров назвали «Кюрасао» (в переводе с португальского – «оздоровляющий»). Почему не погибли моряки, о каком заболевании идёт речь? В каких ещё художественных произведениях описано это заболевание? [6]
Ответ.Речь идёт о гиповитаминозе С – цинге. Моряки не погибли, так как на острове росли фрукты, в изобилии содержащие витамин С. Признаки цинги – головокружение, красная сыпь на коже, кровоточивость дёсен, расшатывание зубов описаны во многих художественных произведениях, например в рассказе Джека Лондона «Ошибка Господа Бога» о золотоискателях Аляски:
«"Что у вас тут? – спросил Смок одного из лежащих… – Оспа, что ли? " Вместо ответа человек показал на свой рот, с усилием растянул вспухшие губы, и Смок невольно отшатнулся. "Цинга", – негромко сказал он Малышу, и больной кивком подтвердил диагноз».

8. Мочевыделительная система (физика, химия)

Прочитайте текст «Образование мочи» и найдите в нем предложения, в которых содержатся биологические ошибки. Запишите сначала номера этих предложений, а затем их правильно сформулируйте [4].
Образование мочи
1. Вся кровь организма человека проходит через почки за каждые – 4-5 минут, а за сутки более 300 раз. 2. В клубочке и капсуле давление одинаковое и за счёт этого происходит фильтрация крови. 3. В процессе фильтрации образуется 150-170 л первичной мочи. 4. В состав первичной мочи входят вода, минеральные соли, глюкоза, гормоны, витамины, белки, продукты обмена. 5. В канальцах нефрона происходит обратное всасывание, при котором в кровь возвращаются продукты обмена. 6. В результате обратного всасывания образуется вторичная моча, содержащая воду, мочевую кислоту, мочевину и минеральные вещества, образуется около 1,5 л.
Ответ. 1) 2 – В клубочке и капсуле давление разное и поэтому происходит процесс фильтрации. 2) 4 – В состав первичной мочи не входят белки. 3) 5 – В процессе обратного всасывания в кровь возвращаются необходимые организму вещества, а не продукты обмена.

9. Кожа (искусство, технология)

Известный английский фотограф Дэвид Бейсон выпустил серию плакатов в защиту исчезающих животных, чьи кожи используются для изготовления одежды. Плакаты были снабжены оригинальными надписями, после прочтения, которых у многих модниц пропало желание носить кожаные пальто. Предложите свои варианты плакатов и подписей к ним. Каким ещё способом можно привлечь внимание общественности к этой проблеме? [1]
Ответ. На одном из самых известных плакатов была следующая надпись: «Для изготовления одного кожаного пальто требуется убить 40 животных, а носит его – только одно» [3].

10. Эндокринная система (литература)

Прочитайте отрывок из рассказа И.С. Тургенева «Живые мощи» из «Записок охотника».
«Я приблизился – и остолбенел от удивления. Передо мною лежало живое человеческое существо, но что это было такое?
Голова совершенно высохшая, одноцветная, бронзовая – ни дать, ни взять икона старинного письма, нос узкий, как лезвие ножа; губ почти не видать – только зубы белеют и глаза, да из-под платка выбиваются на лоб жидкие пряди жёлтых волос. У подбородка на складке одеяла, движутся, медленно перебирая пальцами, как палочками, две крошечные руки тоже бронзового цвета. Я вглядываюсь попристальнее: лицо не только не безобразное, даже красивое, – но страшное, необычайное…(Героиня далее рассказывает о том, что с ней случилось.)…Я глядь в сторону, да, знать, спросонья оступилась, так прямо с рундука и полетела вниз – да о землю хлоп! И, кажись, не сильно я расшиблась, потому – скоро поднялась и к себе в комнату вернулась. Только словно у меня что внутри – в утробе – порвалось…
– С самого того случая, – продолжала Лукерья, – стала я сохнуть, чахнуть; чернота на меня нашла; трудно мне стало ходить, а там уже – и полно ногами владеть; ни стоять, ни сидеть не могу; все бы лежала». Симптомы, какого заболевания описаны в рассказе? Каковы причины этого заболевания?
Ответ. В рассказе И.С. Тургенева «Живые мощи» описана женщина, страдающая бронзовой болезнью (Аддисоновой болезнью). Героине рассказа было около 30 лет, и к тому времени она болела уже 7 лет. Данное заболевание обусловлено двусторонним поражением коры надпочечников (гипофункция). Причина заболевания – туберкулёз надпочечников, кровоизлияния в надпочечники, гнойное воспаление или опухоли надпочечников. Гормоны коры надпочечников регулируют работу сердечнососудистой системы, солевого и водного обмена. Заболевание развивается медленно и проявляется в возрасте 20 – 40 лет.

11. Нервная система. Органы чувств. Анализаторы. ВНД (физика)

Какой человек будет лучше видеть предметы под водой – страдающий близорукостью или дальнозоркостью? [2]
Ответ. Вода ослабляет преломляющую силу глаза, но так как в обычных условиях она больше у человека, страдающего близорукостью, то в воде он будет видеть предметы несколько лучше, чем человек, страдающий дальнозоркостью.

12. Индивидуальное развитие человека. Здоровье человека и способы его сохранения (физика)

Больному прописано определённое число капель лекарства на один приём. В какую сторону следует изменить это число (увеличить или уменьшить), если капли отсчитывают в жарко натопленном помещении? [2]
Ответ. При повышении температуры коэффициент поверхностного натяжения уменьшается. Поэтому масса капли, отрывающейся от жидкости в жарко натопленной комнате, меньше, чем в прохладной. Для получения необходимой дозы лекарства в данном случае необходимо увеличить количество капель по сравнению с прописанным.

13. Нейро-гуморальная регуляция функций организма (физика, химия, история, физическая культура)

Прочитайте текст «Передача возбуждения нервной клеткой» и выполните задания [4].
Передача возбуждения нервной клеткой
Передача возбуждения осуществляется в синапсе – месте соприкосновения нервных клеток друг с другом или с другими клетками (например, мышечными или железистыми).
Воспринимающие информацию клетки обычно имеют много синапсов, иногда до 10 000. Через одни из них они получают стимулирующие сигналы, через другие – отрицательные, тормозные. Все эти сигналы суммируются, после чего следует изменение работы.
Существуют три вида синапсов: с химическим, электрическим механизмом передачи возбуждения, а также смешанные синапсы.
Синапсы с химическим механизмом передачи составляют большую часть синаптического аппарата ЦНС высших животных и человека. Передача осуществляется с помощью химического посредника – медиатора, который вырабатывается телом нейрона, транспортируется по аксону и накапливается в пузырьках. При прохождении нервного импульса происходит выброс медиатора, который взаимодействует с белками мембраны соседнего нейрона и происходит передача нервного импульса.
Синапсы с электрическим механизмом передачи чаще встречаются у низших животных, а у высших широко распространены в сердечной мышце и железах. Между мембранами соседних клеток имеются белковые мостики, через которые происходит передача возбуждающих нервных импульсов без угасания и задержки в обе стороны.

1. Прочитайте текст «Передача возбуждения нервной клеткой». Внесите недостающие  сведения в таблицу «Сравнительная характеристика химических и электрических синапсов».

Сравнительная характеристика химических и электрических синапсов

Ответ. 1 –  двустороннее проведение; 2 –  обеспечивают как возбуждение, так и торможение; 3 –  существует задержка в передаче нервного импульса.

2. Пользуясь текстом «Передача возбуждения нервной клеткой», объясните способность изолированного от организма сердца к сокращениям. Как называется этот процесс?
Ответ. 1) сердце состоит из поперечно-полосатой мышечной ткани; 2) в мышечной ткани находятся электрические синапсы, которые обеспечивают проведение возбуждения; 3) этот процесс получил название «автоматия сердца».

3. На основании текста «Передача возбуждения нервной клеткой», объясните механизм действия растительного яда кураре, который используют индейцы Южной Америки во время охоты, смазывая наконечники стрел, для обездвиживания и умерщвления добычи. Ответ обоснуйте.
Ответ. 1) растительный яд кураре блокирует передачу импульсов в нервно-мышечных синапсах, т.к. вызывает обездвиживание добычи; 2) в скелетных мышцах находятся химические синапсы; 3)  яд кураре связывается с медиатором, и тем самым блокирует передачу нервных импульсов.

Прочитайте текст «Регуляция процессов жизнедеятельности в организме человека» и выполните задания [4].
Регуляция процессов жизнедеятельности в организме человека
Все физиологические процессы подлежат контролю и регулированию. Регуляция процессов осуществляется согласованной работой нервной и эндокринной систем.
Гуморальная регуляция функций организма – древнейшая форма химического взаимодействия клеток организма, осуществляемая продуктами их обмена веществ, которые разносятся кровью по всему телу и оказывают влияние на деятельность других клеток, тканей и органов. Химические раздражители, циркулирующие в крови, оказывают действие на все клетки организма. Однако, одни клетки более чувствительны к одним химическим раздражителям, другие – к другим. Химическое вещество с током крови распространяется медленно.
Нервная регуляция – исторически более молодая, более совершенная, т.к. взаимодействие клеток осуществляется рефлекторным путём, нервные импульсы действуют на определенные клетки.
Нервная и гуморальная регуляция функций взаимосвязаны. Гормоны оказывают влияние на функциональное состояние нервной системы, а нервная система осуществляет контроль за выработкой гормонов.
Главными центрами координации функций этих двух регуляторных систем являются гипоталамус и гипофиз.

1. Прочитайте текст «Регуляция процессов жизнедеятельности в организме человека». Внесите недостающие  сведения в таблицу «Сравнительная характеристика нервной и гуморальной регуляции».
Сравнительная характеристика нервной и гуморальной регуляции

Ответ. 1 –  быстро; 2 –  продолжительное действие; 3 –  точная направленность, тонко регулирует состояние и деятельность «адресата».

2. Пользуясь текстом «Регуляция процессов жизнедеятельности в организме человека», объясните, в чём заключается единый механизм нервно-гуморальной регуляции функций организма человека.
Ответ. 1) гипоталамус (зона промежуточного мозга) осуществляет сбор и анализ информации от других участков головного мозга и от собственных кровеносных сосудов; 2) полученная гипоталамусом информация передается в гипофиз; 3) т.к. гипофиз контролирует работу многих желез внутренней секреции, то его гормоны прямо или косвенно регулируют активность всех других эндокринных желез.

3. На основании текста «Регуляция процессов жизнедеятельности в организме человека», объясните с точки зрения нервно-гуморальной регуляции функций поведение и реакции спортсмена-легкоатлета перед ответственным выступлением на соревнованиях. Ответ обоснуйте.
Ответ. 1) спортсмен слышит команду «Старт!», возникает очаг возбуждения в коре головного мозга; 2) информация из коры головного мозга передается в гипоталамус, а затем в гипофиз; 3)  гипофиз вырабатывает гормон, стимулирующий работу надпочечников; 4) увеличивается поступление в кровь адреналина, который усиливает расщепление гликогена, усиливает работу сердечно-сосудистой и дыхательной систем

Использованная литература:

1. Гин А.А., Андржеевская И.Ю. 150 творческих задач: для сельской школы: Учеб.-методич. пособие. – М.: Народное образование, 2007, с. 179.
2. Ж.: Биология в школе, № 3, 1990, с. 31-32.
3. Ж.: Природа и человек. 1987. № 1, с. 55.
4. Кириленко А.А., Колесников С.И. Биология. 9-й класс. Подготовка к итоговой аттестации-2008: учебно-методическое пособие – Ростов н/Д: Легион, 2007, с. 37, 56-58, 66-67.
5. Пушкин А. Золотой том. Собрание сочинений. – М.: Издательский дом «Имидж», 1993, с. 142.
6. Энциклопедия для детей. Т. 2. Биология/Сост. С. Т. Исмаилова. – 3-е изд. перераб. и доп. – М.: Аванта+, 1996, с.17, 99, 405.