Роль інтегрованих уроків у методиці викладання біології

 Роль інтегрованих  уроків  у методиці викладання біології

Інтегровані уроки мають значні педагогічні можливості. На таких уроках учні одержують багатогранні знання про об'єкт вивчення, у них формуються вміння переносити знання з однієї галузі в іншу, аналізувати й порівнювати складні процеси та явища навколишнього світу. Це, у свою чергу, забезпечує створення цілісного сприйняття дійсності як необхідної передумови формування наукового світогляду.

Міжпредметні зв’язки з інформатикою

Сьогодні зв'язок між людиною, природою і технікою – особливо актуальний. При вивченні біології в школі, на сучасному етапі, урок не повинен бути обмежений підручником, класною дошкою та вчителем. За сучасними вимогами навчального стандарту традиційна форма уроку не зможе дати учням такого об’єму інформації, як урок з використанням інформаційних технологій. Думка, що комп’ютер є іграшкою,яка руйнує контакт вчителя і учня – хибна. Правильне планування комп’ютерного уроку дозволяє частково звільнити вчителя від рутинної праці, і дає учню необмежені можливості для повної індивідуальної творчості. Використання Інтернет можливостей застосовується при індивідуальній, груповій, роботі в парах. По закінченні теми, учні можуть створювати презентації, опорні конспекти, конструктори уроків. Перевірка знань може носити тестовий характер у кінці уроку, теми. Всі помилки фіксуються програмою, але в той же час, комп’ютер, вступаючи в партнерські стосунки із учнем, звільняє вчителя, який може контролювати ситуацію і більше уваги приділити учням, які не встигають

Міжпредметні зв’язки з фізикою

Наприклад вивчаючи  тему «Зорова сенсорна система» у 9 класі, я пов `язую з фізикою. Мета уроку: вивчити будову, функціонування складових зорової сенсорної системи, виховувати здоров’язберігаючі принципи, розвивати логічне мислення, взаємозв’язок із оточуючим світом.

Завдання вчителя біології донести до кожного учня знання про будову і функції, гігієну ока, а вчителя фізики – про механізм утворення зображення, принцип заломлення світлових променів. Урок краще поділити на частини, але перехід від однієї частини до іншої повинен мати логічний крок. При підведення підсумків уроку діти мають вирішити проблемне питання: «Чому людина бачить не очима, а корою головного мозку?». Фізика – біологія.

Вивчення броунівського руху, дифузії (7 клас) – пояснює дуже багато біологічних явищ.

1. Крила метеликів вкривають хітинові лусочки, як черепиця дахи будинків. Розрізняють три види лусочок: пігментні, забарвлення яких залежить від пігментних зерен, які в них знаходяться, оптичні - їх забарвлення залежить від заломлення світла, та пахучі. Пахучі лусочки являють собою видозмінені волоски (втім, як і інші види лусочок) і можуть знаходитись не лише на крилах, а й на ногах та черевці метелика. Речовина, яка визначає запах пахучих лусочок, являється феромоном і служить для приваблення особин протилежної статі. Запах феромонів діє на дуже великих відстанях. Ще відомий французький ентомолог Жан-Анрі Фабр (1823-1915) звернув увагу, що самці сатурнії  Saturnia pyri прилітають на запах самки, яка знаходиться на відстані 10-11 км!

Джмелі і бджоли знаходять квітучу рослину за запахом, який поширюється на великі території. Яке фізичне явище пояснює поширення запаху на далекі відстані? Що б сталося у довкіллі, якби рух молекул  припинився?

2. На жаль, розвиток людської цивілізації приводить до негативного впливу дифузії на природу і процеси, що протікають в ній. Процес дифузії призводить до забруднення річок, морів, океанів. Забруднення водойм є причиною того, що в них зникає життя. Крім того, у забрудненій воді відбуваються хімічні реакції, які виділяють тепло. Температура води підвищується,- при цьому знижується вміст кисню у воді, що негативно впливає на водні організми.Внаслідок явища дифузії повітря забруднюється відходами фабрик, вихлопними газами, через що шкідливі речовини проникають у грунт, воду, а потім негативно впливають на життя та функціонування тварин і рослин. Чому спалювання листя, побутового сміття є не моєю особистою проблемою? Чому забруднення довкілля є глобальною проблемою?Завдання на виявлення особливостей явищ, змісту понять, законів у специфічних умовах тієї чи іншої конкретної науки.

Світлові явища. Заломлення світла (7клас)- клас Птахи (8 клас)

Яким чином птахи досягли «переливання» кольорів на пір’ї ( наприклад колібрі, райські птахи) Одне з ноу-хау колібрі - це їх забарвлення. Взагалі яскраво забарвлених птахів безліч, особливо у тропіках, але фарби колібрі абсолютно особливі: вони виблискують, переливаються і ніби світяться. При цьому опудала колібрі в музеях виглядають тьмяними і непоказними. Секрет у тому, що забарвлення колібрі створюють не пігменти, а структура самого пера, яке хитрим чином переломлює сонячне світло. Втім, справедливості заради слід сказати, що так звані «оптичні фарби» притаманні не тільки колібрі, їх використовують і деякі інші пернаті (наприклад, райські птахи). Щось подібне можна побачити навіть на горлі звичайного сизого голуба.

Сили в природі (8 клас ) – Організми і середовище існування ( 8клас)

Як тварини пересуваються в просторі?

1. Хамелеонам триматись на тонких гілках в кущах або кронах дерев допомагають зрощені в клешні пальці. Додатковою опорою служить чіпкий хвіст, який може скручуватись спіраллю і обвиватись навколо гілок. Останнє характерно для більшості представників родини за винятком порівняно невеликого числа видів з коротким хвостом. Але ці пристосування не годяться для чіпляння за більш товсту опору, тому хамелеони уникають гладких стовбурів великих тропічних дерев. А ось на наші сосни хамелеони, привезені з тропіків, залазять з легкістю, чіпляючись за горби і тріщини в корі.
2. Гекон – справжня ікона ніндзя-стилю. У нього на лапах є липучки, які складаються з мікровиростів епідермісу. Ці липучки являють собою природну нанотехнологію, аналог хірургічного пластиру. Гребінці липучок настільки дрібні, що здатні зачіплюватись за «нерівності» молекул, подібно до того як альпініст хапається за нерівності скелі. Говорячи мовою фізики, гекон використовує не силу тертя (яка працює при зануренні кігтя в м'яку кору), а так звані вандерваальсові сили. Завдяки цьому пристосуванню гекони можуть дертись по крутих схилах, підніматись по гладенькій стіні зі швидкістю 1 м за секунду і навіть бігати догори ногами по стелі з полірованого скла.
3. Способів пересування по деревах у ссавців безліч. Австралійські коали мають унікальне поєднання кігтів і рельєфних візерунків на поверхні долонь; у деревних дикобразів з невеликого хряща виріс шостий палець, щоб зробити хапальну руку; деревні мурахоїди мають чіпкий хвіст і кігті, завдяки яким легко встають на задні лапи; мангусти, спускаючись по стовбуру, вивертають стопу на 120 градусів, щоб кігті працювали проти гравітації.

Великим ссавцям непросто лазити: їх центр тяжіння явно далі від опори, а значить, обертаючий момент, який може їх звалити, досить великий. Тому найбільша деревна тварина, яка чіпляється кігтями, – трикілограмова індійська білка Ratufa indica (кішки і ведмеді не беруться до уваги, вони залазять на дерева лише для відпочинку чи щоб спокійно поїсти).

Пальці на лапах забезпечують більш надійну хватку, ніж кігті. Тому пальцехапаючі примати бувають і 15, і 20 кг.

Сили в природі (фізика 8клас) -  Вода. Будова молекули води (хімія)- Взаємозв’язки між різними частинами рослини (7клас), Організми тварин та середовище існування (8 клас)

1. Учням  добре відомо як відбувається підйом води у стовбурах дерев. Цьому сприяють всисна сила кореня, випаровування води листками. Листки отримали назву верхнього кінцевого двигуна. Випаровуючи воду з поверхні, рослини автоматично втягують воду судинами.  Швидкість води сягає 8 м/сек. Судини ксилеми – мертві трубки з вузьким отвором. Щоб підняти воду по таких трубках  до вершини високого дерева, необхідний тиск приблизно 4000кПа. Поясненням цього є теорія зчеплення та теорія прилипання (адгезія). Суцільні водяні стовпчики, що заповнюють судини, міцно спаяні завдяки зчепленню молекул води. Ці молекули намагаються прилинути одна до одної, оскільки вони полярні і притягуються електричними силами, а потім утримуються  разом за допомогою водневих зв’язків, окрім того, вони намагаються прилипнути до стінок судин. Цього досить, щоб підняти воду на висоту 150м.

Кореневий тиск і присисна дія листків рухають водяний потік на значну висоту. Всмоктування води один із найпоширеніших способів поповнення водних запасів. Тварини теж користуються силою зчеплення та прилипання. Біофізики Вончюнг Кім і Джон Буш з відділення інженерної механіки Массачусетського технологічного інституту (MIT) зайнялись дослідженням такого начебто звичайного процесу, як пиття, і з'ясували, що всмоктування буває капілярним, в'язким і інерційним. Все залежить від того, яким силам природи потрібно протидіяти і за допомогою яких механізмів. Силу в'язкого тертя доводиться долати братам нашим найменшим – комахам, які п'ють нектар. Ця смачна рідина тим ситніша (забезпечує більшим запасом енергії), чим більше в ній цукру. Однак у міру підвищення вмісту солодкої складової – з 10 до 60 відсотків – в'язкість нектару зростає майже в 50 разів! Все може злипнутись в прямому сенсі.

2. Колібрі більше покладаються на капілярне всмоктування. Їх довгий язик – це теж свого роду хобот, який вони запускають в глибокі чашечки квітів. «Кінчик язика у колібрі роздвоюється, немов зміїне жало, і утворює два жолобка, кожен завтовшки в 25 мікрон, – розповідає орнітолог-біофізик Алехандро Ріко-Гевара з Університету Коннектикуту. – Жолобки складаються з ороговілої тканини, і кожен підтримується роговим стрижнем. Ні мускульних, ні нервових тканин в них немає, і згортати язик в трубочку птах не може. Він згортається сам під тиском нектару, варто тільки колібрі вмочити туди язик». У трубочці, діаметр якої становить всього 300 мікрон, виникає капілярний тиск, під дією якого нектар і перетікає в дзьобик. За секунду колібрі встигає занурити язик у нектар п'ять разів.
3. Слон і багато інших великих ссавців всмоктують воду, протидіючи силі тяжіння за допомогою мускулів хобота або губ і щік. А ось у собак і кішок, у тому числі левів і тигрів, щічні м'язи виявились для цього непридатними. Тому вони не всмоктують рідину, а хлепчуть – по суті, лижуть поверхню води язиком. Група біоінженера Педро Рейса з відділення цивільного та природоохоронного проектування MIT використовували сучасну високошвидкісну відеотехніку, щоб зрозуміти природу начебто простих рухів котячого язика. Домашня кішка опускає мордочку до миски з молоком і висовує язик, торкаючись рідини верхньою стороною самого його кінчика. Коли язик втягується назад, завдяки силам поверхневого натягу та інерції, цівка молока спрямовується за ним. Кішці залишається тільки вчасно, поки молоко під дією сили тяжіння не полилося назад, зімкнути щелепи. А там вже ребристе піднебіння і шорсткий язик спрацюють як стінки тимчасового резервуара. Одночасно кішка може утримувати в пащі від 3 до 17 ковтків рідини. Від поверхні котячий язик відривається зі швидкістю 78 сантиметрів на секунду. Неозброєним оком за ним не встежити. Найпростіші пристосування для пиття – це дзьоби-черпаки, якими користуються кури, качки і багато інших птахів, та язики-щітки. Покриті численними волосками, вони допомагають насититись мурашкам, бджолам і деяким видам кажанів навіть дуже густим нектаром, який на 60 відсотків складається з цукру. У щурів і ящірок язики уподібнились губці: вони пористі і вбирають воду, яка віджимається в роті. Їм не обов'язково шукати водойму або миску, наповнену до країв, – досить полизати вологу поверхню.

Прості механізми (фізика 8клас)- Клас Птахи (8 клас)

Найдивовижніше в будові колібрі - це саме крило. Його пропорції незвичайні для пташки: плече укорочене, а кисть витягнута. Але головне - ліктьовий і зап'ястний суглоби втратили здатність згинатися-розгинатися, тобто фактично перестали бути суглобами. Все крило перетворене на жорстку конструкцію, рухливу тільки в точці кріплення до тіла - плечовому суглобі. Зате цей суглоб отримав надзвичайну для птаха свободу рухів - плечова кістка (а з нею і все крило) може не тільки відгинатися майже під будь-яким кутом до осі тіла, а й провертатися навколо власної осі. Така будова крила визначає незвичайний малюнок його рухів: воно рухається, як весло, крайня точка якого описує подовжену вісімку. Це мало схоже на помахи пташиного крила, зате сильно нагадує рух крил комах (також жорстких і рухомих лише в точці прикріплення), що і робить літаючу колібрі більше схожою на метелика, ніж на птицю.

Така конструкція придатна лише для дрібних істот: нерухоме крило утворює важіль з величезним плечем, птиці побільше просто не вистачило б сил підняти себе в повітря таким чином. Зате колібрі вона дозволяє проробляти трюки, немислимі ні для яких інших птахів: не тільки зависати в повітрі, різко гальмувати і миттєво набирати швидкість, але і літати хвостом вперед, вбік і взагалі мало не в будь-якому напрямку. Та й лінійна швидкість маленьких літунів вражає: до 80 км на годину. У відносних величинах (довжинах тіла) швидкість колібрі вища, ніж у Шатла в момент входу в атмосферу.

Механічний рух (фізика 8 клас).  Клас Комахи (8клас)

Нічні комахи під час польотів орієнтуються на місяць і зірки. Ці джерела світла знаходяться далеко від Землі, і промені, які вони випромінюють, практично паралельні. Щоб летіти по прямій, комаха витримує постійний кут між вектором свого руху і напрямом на світило. А промені світла від штучних джерел розходяться у всі сторони. Тому, витримуючи по відношенню до них постійний кут, комаха летить не по прямій, а по логарифмічній (ізогональній) спіралі.

Міжпредметні зв’язки з географією

• Курс «Біологія рослин» тісно пов'язаний із знаннями географії. У 7 класі актуальними будуть уроки-подорожі на батьківщину культурних рослин, згадуємо мореплавців, які їх завезли, чи події, які сприяли їх поширенню. Велике значення має використання місцевого краєзнавчого матеріалу на уроках біології. Особливу увагу слід звертати на географію поширення рослин занесених до Червоної книги, осередки отруйних рослин. Сьогодення вимагає від сучасної молоді, чіткого орієнтування в просторі. Діти краще орієнтуються в інформаційному просторі, чим в оточуючому, тому, важливо, навчити за допомогою рослин-компасів знаходити вірний шлях. На уроках біології тварин ми вивчаємо географію їх поширення, утворення корисних копалин органічного походження, формування коралових островів і т.д. Ключовим завданням курсу «Біологія людини» є навчити дітей основам будови власного організму, виникнення опосередкованих хвороб, способи надання долікарської допомоги. При вивченні  вчення про біосферу В.І. Вернадського в 11 класі, згадуються всі оболонки: атмосфера, гідросфера, літосфера та межі життя в них. В 7 класі дослідження поширення різних груп рослин, природні зони, здійснюється з використанням фізичної карти. Вивчення  у 8 класі морських одноклітинних, що утворили поклади крейди, визначається місце її знаходження як  осадової породи. На уроках згадуються відомі мореплавці, наприклад Х. Колумб, коли вивчаються рослини, які ним завезені.

Міжпредметні зв’язки з хімією

• Взаємозв’язок між біологією і хімією простежується від вивчення предмету «Природознавство» і до кінця шкільного курсу «Біологія». Наприклад, вивчаючи склад живих організмів, ми наголошуємо на хімічних речовинах і як вони впливають на людину і середовище. Біологія 10-11 класів, має найтісніший зв'язок із хімією. Без базових хімічних знань, неможливо було б вивчити теми «Неорганічні речовини», «Органічні речовини» і т.д.. При вивченні теми "Спирти" на уроці біології розглядаються не тільки будова, а й фізичні і хімічні властивості, крім цього учні самі готують повідомлення про наркотичну дію спиртів на організм і про глобальну проблему алкоголізму. Склад хімічних речовин в клітинах, формули неорганічних та органічних речовин починається з природознавства. Вивчення біології в 10 класі ґрунтується на знаннях з хімії.

Міжпредметні зв’язки з математикою

• У математиці є поняття про розміщення частин тіла або фігури щодо певної осі чи площини, тобто поняття про двобічну та променеву симетрію. 
  Наприклад, організми із променевою (радіальною) симетрією: гідри, медузи, кільчасті черви, а організми з двобічною (білатеральною) симетрією – це майже всі тварини: комахи, ракоподібні, плазуни, ссавці. Вивчаючи ріст та види стебел згадуємо, що таке перпендикулярність, овальність. Вивчаючи правило екологічної піраміди, згадуємо, що таке піраміда. 
  Вивчаючи розміри органів, ми згадуємо, що таке площа, об’єм. Наприклад, площа шкіри – 2 кв.м; площа легеневих  пухирців – 100 кв.м;  об’єм крові – 5-6 л. 
  Вивчаючи молекулярну біологію та генетику, розв’язуємо задачі, які неможливо вирахувати без знання пропорцій та відсотків. Вивчення біології було б не цікавим без розв’язування задач, які стосуються повсякденного життя. Наприклад, на добре розвиненому дереві яблуні може розпуститися до 100000 квіток. Підрахуйте,: а) скільки тонн яблук могло б дати одне дерево, якби з кожної квітки виросло яблуко масою 80г; 
  б) з якої кількості квіток розвиваються плоди, якщо одне дерево дає 300 тонн яблук, кожне масою по 80г. 
  в) який відсоток квіток і маленьких яблук опадає? При вивченні різних об’єктів природи, органів людини, визначаються їх розміри, площа, об’єм. Розв’язуються задачі, які неможливо вирахувати без знання пропорцій та відсотків. Поняття симетрії повторюється при вивченні тварин у 8 класі.

                                                Міжпредметні зв’язки з історією

• Вся історія розвитку біологічної науки пов’язана із визначними людьми та датами відкриття. Проаналізувавши теми, що вивчаються можна зробити висновок, що питання пов’язані із історією доречно розглядати на початку навчального матеріалу. Видатні біологи, послідовність відкриттів, краще запам’ятовуються, якщо учні створюють презентації. Завдання випереджувального характеру, найдоцільніше використовувати при вивченні автобіографії визначних біологів. Для урізноманітнення уроків, учні розв’язують питання проблемного характеру пов’язані з історією. Наприклад: а) який зв'язок між будовою верхньої кінцівки людини і Ейфелевою вежею; б) кому ми дякуємо за невід’ємний продукт нашого харчування і з якими подіями це пов’язано; в) що означає термін «царська хвороба», і т. ін. Слід відмітити, що при непередбачених обставинах, теми пов’язані із історією становлення науки, вченими-біологами, можна давати на самостійне опрацювання. Досліджуючи досягнення з біології, згадуються давньогрецькі філософи – Аристотель, Архімед, Теофраст, Гіпократ. Вивчаючи спорові рослини в 7 класі, згадується Друга світова війна, коли не вистачало матеріалів для перев’язок, тому мох сфагнум використовували як перев’язочний матеріал.