Методическая разработка урока по теме "Ботанический математический сад"

Цель урока: интеграция биологических и математических понятий при изучении растений и их органов, использование математических хаpaктеристик  при составлении морфо-биологического описания  растений.

Задачи:

• Образовательные: формирование представлений  о комплексном подходе  изучении учебного материала,    формирование   компетенций различного направления, умения применять знания на пpaктике.
• Воспитательные: формирование материалистического мировоззрения, толерантного отношения, критического мышления, культуры речи.
• Развивающие: развитие представлений о целостности органического мира,  умения и навыков выполнения исследовательских заданий при работе в группах, способности  к сравнению, анализу и классификации получаемой  информации.

Педтехнологии  и методика: чтение и письмо для развития критического мышления (ЧПКМ), системно-деятельностный  и проблемный подход.

Тип урока: комбинированный.

Метапредметные связи:  интеграция биологии, математики.

Методы: метод исследования, метод  чтения с пометками, наблюдения, беседа с элементами рассказа, демонстрация.

Оборудование: презентация, плоды  и листья растений, гербарии, спилы стволов деревьев, письменные принадлежности, линейки, циркули, трaнcпортиры, весы, карточки с заданиями, карточки с теоретическим материалом, медиапроектор.

ХОД УРОКА

1. Организационный момент

Постановка цели и проблемных задач урока. Урок проводится преподавателями биологии и математики. Каждый учитель выступают в роли тьютора и фасилитатора, т.е. координирует, консультирует и одновременно  осуществляет стимулирование процесса учения,   создает в классе соответствующую интеллектуальную и эмоциональную обстановку, атмосферу психологической поддержки [1].

Вызов.  Сегодня мы с вами совершим виртуальное путешествие в необыкновенный сад – ботанический и математический, попытаемся при изучении растений использовать не только биологические хаpaктеристики, но и математические понятия.
Зарождение ботанических садов относится еще к эпохе феодализма. Уже в V в. при многочисленных монастырях средневековой Европы возникают так называемые \"аптекарские\" сады или \"огороды\". Первые ботанические сады имели небольшие размеры. Растительные коллекции в них были представлены размещенными в грядках (огороды) лекарственными, ядовитыми, пряными растениями, применявшимися в средневековой медицине. История ботанических садов земли русской берет свое начало от садов монастырских и царских в XV-XVI вв. При царе Алексее Михайловиче (вторая половина XVII века), были сделаны первые попытки изучить примеры европейского садового искусства и отойти от монастырских канонов.  В контексте реформ его сына Петра I идея сада приобрела культурный и политический резонанс. Петр I прекрасно понимал, что сад  должен быть прежде всего местом просвещения и образования. Ботанический сад – не только место, где растут цветы, кусты, деревья. Здесь все подчинено законам гармонии: имеет значение сочетание групп различных растений, размеры и форма дорожек, стиль архитектурной планировки. На каждом шагу люди встречают  различные  растения, восхищаются их красотой, формой, ароматом.

«В растениях – музыки избыток,
Певучесть в линиях немых.
Мы ни фальшивых, ни избитых
Мелодий не увидим в них».  (Вышеславский Л. «Ветки») [2].

Итак, попытаемся изучить хаpaктерные особенности растений: Липа мелколистная, Апельсин сладкий, Лавр благородный, Яблоня домашняя, используя две дисциплины –  биологию и математику.

2. Алгоритм  изучения нового материала.  Проведение урока сопровождается использованием  презентации.

2.1. Изучение и составление  морфо-биологических хаpaктеристик биологических объектов (растений), заполнение таблицы для  фиксации изученного материала.
2.2. Проведение исследовательской работы по выявлению математических хаpaктеристик плодов, листьев, спилов  растений.
Исследовательская работа  учащихся проводится по следующим направлениям: изучение  биологических и математических хаpaктеристик плодов,  листьев, спилов  растений, выявление   статистических закономерностей. При этом предусматривается изучение теоретического материала,  выполнение заданий  исследовательского хаpaктера; анализ полученных результатов.  Работа выполняется в парах. Для проведения  работы используются раздаточный дидактический материал по конкретному информационному блоку.

2.3. Исследовательская работа учащихся по выполнению заданий.

Исследовательская  работа №1 «Определение возраста и расчет среднего годичного прироста по годичным кольцам растения  Липа   мелколистная».
Исследовательская работа №2 «Измерение угла дольки и радиуса плода на срезах плода растения   Апельсин сладкий».
Исследовательская работа №3 «Измерение  длины и ширины листа   растения  Лавр благородный».
Исследовательская работа №4 «Измерение массы плодов растения Яблоня обыкновенная».
Исследовательская работа №5 «Решение биологических задач с использованием математических расчетов».

3.1.Методика проведения урока

Каждая  исследовательская работа осуществляется  в два этапа.
Первый этап предполагает  изучение биологических хаpaктеристик  растений, фронтальную беседу и работу  по анализу теоретического материала, по  результатам изучения раздаточного материала (гербарных листов, плодов, листьев, спилов растений), заполнение таблицы (представлена ниже)  по составлению морфо-биологического описания растений.

Знаю	Узнал

Второй этап: применение математических знаний и умений для проведения исследований , вычислений. Оформление результатов исследования.

3.2. Методическое сопровождение урока

Исследовательская  работа №1 «Определение возраста и расчет среднего годичного прироста по годичным кольцам растения  Липа   мелколистная»

Биологическое описание растения Липа мелколистная. При упоминании о липе у многих из нас возникает образ ухоженной липовой аллеи с раскидистыми вековыми деревьями. Действительно, это дерево живет очень долго: в среднем до 300-400 лет, а отдельные особи доживают до 1200 лет. В течение всей своей жизни липа не только радует глаз своей необыкновенной красотой, но и служит источником лекарственного сырья, с давних пор используемого в народной медицине.
Липа растёт в лесах, садах, на городских бульварах и в парках. Культивируется как декоративное и озеленительное растение. Самый распространенный в европейской части страны вид – липа мелколистная. Особенно хороша липа летом, во время цветения, когда дерево сверху донизу покрыто душистыми, источающими нежный аромат желтоватыми цветками, собранными в полузонтики, с крупным, как крыло стрекозы, прицветником. Среди лесных деревьев липа выделяется своей густой кроной. Для нее хаpaктерен могучий ствол, достигающий в диаметре 2 – 3 м, высотой до 30 метров.
Зацветает липа в естественных условиях на 20-м году жизни. Цветёт почти ежегодно и очень обильно в июне – июле. Цветение продолжается 10 – 15 дней. В то время, когда цветёт липа, в воздухе струится удивительно тонкий, нежный и сладковатый аромат, который ощущается далеко за пределами липовых садов и парков [3].

Историческая справка. Своё название род Липа (Tilia) получил за хаpaктерный светло-жёлтый прицветный листок (прицветник) очень напоминающий крыло стрекозы. В переводе с греческого \"ptilon\" означает \"крыло\". О липе упоминается в древнегреческих мифах, трудах античных учёных и писателей. В те далёкие времена её называли не иначе как «золотое дерево», по достоинству оценивая её красоту, долговечность, лечебную и пpaктическую пользу. Люди же, помимо всего, считали липу священным деревом. Они верили, что липа приносит счастье и охраняет домашний очаг. Её не разрешалось рубить, осквернять. Липу высаживали возле домов, храмов и дворцов, её ветвями украшали жилища во время праздников. У древних славян липу считали деревом богини любви и красоты, а для христиан она была деревом Богородицы. Липа давно и широко используется в резьбе по дереву, поскольку легко режется и обладает чистой белой древесиной. В частности, в царские времена мошенники вырезали из липы копии царских (княжеских) печатей (отсюда и выражение – «липовая печать», или просто «липа» – подделка). Древесина у липы мягкая, не коробится, легко поддаётся обработке и поэтому идёт на изготовление фанеры, мебели, чертёжных досок, сапожных колодок, бочковой тары, долблёной посуды, музыкальных инструментов, в частности, на деки электрогитар. В России липа  использовалась для производства лаптей, циновок, рогожи.
Липа – это дерево. Годы жизни деревьев умеренных и холодных широт можно определить по  поперечному спилу их стволов, посчитав годичные кольца (годовые слои). Такой слой, как правило, соответствует приросту древесины за один вегетационный период. Рождающаяся весной и в начале лета древесина заметно отличается от более поздней, появляющейся в конце лета и осенью.

Определять возраст деревьев по годичным кольцам впервые предложил Леонардо да Винчи; он же предположил, что их ширина зависит от климата, прирост годичных колец связан с метеорологическими факторами — температурой воздуха и осадками [4].

Методика определения возраста и расчета среднего годичного прироста по годичным кольцам растения  Липа   мелколистная представлена в Приложении 1.

Исследовательская работа №2 «Измерение угла дольки и радиуса плода на срезах плода растения   Апельсин сладкий»

Биологическое описание растения Апельсин сладкий. Апельсин – плод апельсинового дерева, представляет собой гибрид мaндарина и помело, культивировалось в Китае ещё за 2,5 тысячи лет до н.э. В Европу дерево было привезено португальскими мореплавателями. После этого быстро распространилась мода на выращивание апельсиновых деревьев; для этого стали строить специальные стеклянные сооружения, названные оранжереями (от фр. Orange ‘апельсин’).
Слово «апельсин» заимствовано в русский язык из голландского языка; «яблоко из Китая». Упоминание о «солнечном яблоке» – апельсине – можно найти в китайских рукописях, датированных 2200 годом до нашей эры. Плоды дикого апельсина использовались только для изготовления ценного медицинского сырья. Ароматное масло, которое получали из кожуры, было основным компонентом чарующих восточных благовоний. Европейцы впервые познакомились с этим экзотическим плодом только во второй половине XV века. Многие годы апельсин преподносили как очень дорогой подарок, такую роскошь мог себе позволить далеко не каждый. Апельсин сладкий – вечнозеленое растение высотой 7-16 м с острыми шипами из семейства рутовых (Rutaceae). Стволы отдельных апельсиновых деревьев могут достигать толщины 1 м  в обхват. Такие деревья имеют большую – как у дуба – крону и живут до 100 - 150 лет; в урожайный год они способны дать до 38000 плодов. Листья гладкие блестящие овальные, редко продолговатые. Цветки белые, очень душистые одиночные или в немногочисленных кистях или щитках. Плод – оранжевый, с гладкой или шероховатой коркой. Мякоть кисло-сладкая, оранжевая, с семенами или без семян. Цветы собирают два раза в год – в мае и октябре. Плод – многогнёздный, многосемянный, с толстой двуслойной кожурой. Мякоть состоит из множества соковых мешочков – веретеновидных, заполненных соком волосков, своеобразная разновидность ягодообразного плода. У апельсина мякоть легко разделяется на доли, являющиеся гнёздами плода; каждая содержит одно или два семени, расположенных одно над другим. Кожура, кроме общеизвестного хозяйственного применения на цедру, настои, варенье, из цедры получают апельсиновое масло [4].
На основании данного материала проводится беседа и заполнение таблицы.  Методика измерения угла дольки и радиуса плода на срезах плода растения   Апельсин сладкий представлена в Приложении 2.

Исследовательская работа   №3 «Измерение  длины и ширины листа   растения  Лавр благородный»

Историческая справка. В Элладе и Древнем Риме лавр считался священным растением. Его высаживали у храмов, посвященных Аполлону. В Древней Греции и Риме венками из побегов лавра награждали победителей спортивных состязаний, героев, отличившихся в сражениях, поэтов. Этот обычай сохранился до наших дней.  Латинское название лавра Laurus – основа прочно вошедших в наш лексикон слов «лавры» и «лауреат». Лавровые листья – популярнейшая кулинарная пряность, которой улучшают вкус многих кушаний. Масло из плодов лавра употрeбляется в парфюмерной промышленности для изготовления душистого мыла высокого качества. Лавр благородный широко разводят в декоративных посадках. В древней медицине в качестве лекарственного средства широко применяли листья, кору, корни, плоды, костянку плодов, а также чистое лавровое масло [4].

Биологическое описание растения Лавр благородный. Лекарственное растение Лавр благородный – двудомное растение, дерево до 18 м высоты, обхват ствола 40 см. Деревья лавра живут до 100 лет (по некоторым данным до 400 лет). Лавровые побеги всегда несут много листьев, они очень красивы. Листья лекарственного растения Лавр благородный собирают молодыми, но полностью развитыми. Каждый лист способен жить на дереве 3-4 года, цветки у него однополые. Соцветия крупные по 6-12 шт., околоцветник простой. Листья простые, кожистые, темно-зеленые, блестящие, ароматные, волнистые. Плоды лекарственного растения Лавр благородный содержат 24-25% жирного масла. Лекарственное растение Лавр благородный цветет в марте-апреле, а плоды созревают в октябре – ноябре [5].

На основании данного материала проводится беседа и заполнение таблицы. Методика измерения  длины и ширины листа   растения  Лавр благородный представлена в Приложении 3.

Исследовательская работа № 4 «Измерение массы плодов растения Яблоня обыкновенная»

Историческая справка. С яблоней и яблоками связано множество преданий и легенд. Яблоко раздора в древнегреческой мифологии – золотое яблоко с надписью «прекраснейшей», которое подбросила богиня раздора Эрида на свадебном пиру cмepтного Пелея и богини Фетиды за то, что её забыли пригласить на эту свадьбу. Это послужило началом  Троянской  войны. Молодильное яблоко – предмет славянских сказок, делающий молодым того, кто его съест. Бытует легенда о том, что именно яблоко, упавшее на голову Ньютона, послужило предтечей к открытию закона всемирного тяготения [4].

Биологическое описание растения Яблоня обыкновенная. Яблоня домашняя широко распространённое плодовое дерево, выращиваемое ради его плодов – яблок. Долговечное растение, живёт до 100 лет, дикорастущие экземпляры – до 300 лет, высота 10-12 м, диаметр ствола в среднем – 40см, листья овальные, простые, сверху темно-зеленые, снизу серо-зеленые, черешковые. Цветет в мае – июне, цветки белые, розовые. Начинает плодоносить (в зависимости от сорта и условий культуры) обычно на 4 – 12-й год. Родина яблони домашней – территория современного Казахстана и Киргизии. Размер красных, зелёных или жёлтых шаровидных плодов в зависимости от вида может быть с горошину или достигать 15 см в диаметре.  Яблоня домашняя даёт медоносным пчёлам очень ценный весенний взяток нектара. Жёлтый, иногда темновато-жёлтый мёд из нектара с цветков яблони ароматен, приятного вкуса, но более жидкий, чем из нектара цветущих летом растений [5].

На основании данного материала проводится беседа и заполнение таблицы. Методика  измерения массы плодов растения Яблоня обыкновенная представлена в Приложении 4.

Исследовательская работа № 5 «Решение биологических задач с использованием математических расчетов»

Биологическая хаpaктеристика  «работы» пчелиной семьи. Липа – важнейший медонос. Липовый мёд пчелы делают из нектара зеленовато-жёлтых цветков липы. За высокие медоносные качества народ справедливо прозвал липу царицей медоносных растений: с одной цветущей липы среднего возраста, растущей в благоприятных условиях, в оптимальную погоду пчёлы выpaбатывают 16  кг высокосортного мёда, а с 1 га цветущих лип – 1000 кг мёда. Каждый цветок липы способен дать 25 мл нектара.

1 кг меда: Для того, чтобы произвести 500 г меда, одной пчеле необходимо 10 млн раз слетать от улья к цветку и обратно. А чтобы получился 1 кг меда, пчеле надо собрать нектар с 19 млн. цветов. Заготовка меда: Одна пчелиная семья заготавливает за лето до 150 кг меда. Чтобы собрать 1 кг меда, пчела должна посетить около 10 млн. цветков и принести до 100 тыс. порций нектара. Средняя скорость  рабочих пчел без груза составляет 28-30 км/ч, с нагрузкой – 24 км/ч.  [6,7].

На основании данного материала проводится беседа и заполнение таблицы. Методика   решения биологических задач с использованием математических расчетов» представлена в Приложении 5.

4. Отчет учащихся, анализ результатов исследования (рефлексия). Поиск ответа и его формулировка  по проблеме урока, ответы учащихся на проблемные вопросы:

4.1. Какую форму имеют плоды яблони, апельсина?  Какие вещества накапливаются в них? Что можно измерить  у плодов? Привести примеры пpaктического использования измерений при трaнcпортировке плодов данных растений.
4.2. Почему  листья растения имеют разные величины? Какую роль играет лист в жизни растений?
4.3. Что можно узнать, подсчитав годичные кольца спила дерева?
4.4. Может ли пчеловод предположить, сколько меда он получит от одной пчелиной семьи?

5. Анализ деятельности учащихся, выставление оценок, домашнее задание

Планируемые результаты: через стимуляцию мыслительной деятельности путем интеграции биологических и математических дисциплин повышается уровень мотивации и  результаты учебной деятельности  детей.

Предметные результаты: формирование  умения выявлять и устанавливать причинно- следственные связи между строением и жизнедеятельностью организмов, формирование  умение понимать смысл биологических  и математических терминов: спилы, годичные кольца, органические вещества, плоды, листья, радиус,  угол, длина, ширина, скорость, масса.

Метапредметные и личностные результаты:

Познавательные УУД: формирование умений анализировать, сравнивать, классифицировать и обобщать факты и явления; выявлять причины и следствия  явлений, умения преобразовывать информацию из одного вида в другой (текст в таблицу и пр.).
Коммуникативные УУД: формирование  умения самостоятельно организовывать учебное взаимодействие при работе в группе (паре), давать оценку изученных объектов и их хаpaктеристик
Регулятивные УУД: формирование  умения самостоятельно обнаруживать и формулировать учебную проблему, определять цель учебной деятельности, составлять план работы по изучению  биологических объектов и придерживаться алгоритма его выполнения [8,9].

Список используемой литературы

1. Алла  Кашеварова  «Роли Учителя: тьютор и фасилитатор» psy.1 september.ru                  
2. Буруковская Т.Г. «Сад неожиданных встреч», Калининградское книжное издательство, 1998 г.
3. http://flower.onego.ru/kustar/enc_2647.jpg
4. Википедия.
5. Шиманюк А.П.  «Биология древесных и кустарниковых пород», «Просвещение», 1990 г.
6. www.biofile.ru 
7. www.fleurs.demol.ru.
8. Зимняя И.А. Ключевые компетенции – новая парадигма результата образования. http://quality.petrsu.ru
9. Лежнина  Г.В. Компетентностный подход: анализ понятий.– www.eduhmao.ru