Спецвыпуск

Предпрофильный курс «Познай самого себя». 9-й класс



··· Спецвыпуск Республики Коми ···

Е.С.БУРА, В.А.ГОРЯЧЕВСКАЯ, Р.Д.СНЕТКОВА,
Н.М.ИСАКОВА, Л.А.ЛОБАНОВА,
Т.М.НЕСТЕРОВА, М.Н.ПРУЖИНСКАЯ.
Научный руководитель проф. Г.И.КИТАЙГОРОДСКАЯ kriroipk@rambler.ru,
КРИРОиПК, г. Сыктывкар, Республика Коми

Познай самого себя

Программа межпредметного предпрофильного курса. 14 ч.
Естественнонаучный профиль. 9-й класс

Пояснительная записка

Курс по выбору предназначен для учащихся 9-х классов в рамках предпрофильной подготовки. Цель данного курса – создать условия для осознанного выбора учащимися естественнонаучного профиля обучения, способствовать развитию их познавательного интереса, интеграции знаний и умений межпредметного характера. Достичь этого предполагается путём обучения экспериментальному методу познания. Предлагаемые задачи являются экспериментальными, исследовательскими. Для их решения необходимо уметь применять знания по физике, алгебре, геометрии, биологии.

Система предлагаемых экспериментальных задач направлена на формирование умения выдвигать гипотезы, строить мысленные и реальные модели, планиро-вать и проводить наблюдения, опыты, эксперименты, выполнять измерения и оценивать их точность. Задачи интересны по содержанию и способам решения, имеют практическую направленность и мотивируют учащихся к проведению исследований, для которых не требуется сложного оборудования.

При реализации этой программы предполагается организация групповой формы учебной работы, что способствует развитию коммуникативных способностей – умения работать в группах сменного состава, вести дискуссии, высказывать своё мнение и отстаивать его, выслушивать мнение других, представлять и объяснять полученные результаты и т.д. Учащиеся включаются в разнообразные виды учебной деятельности, результатом которой может быть подготовка кратких сообщений, проведение домашних и классных наблюдений, опытов, экспериментов, составление индивидуальных карт физических характеристик своего тела, в которую вносятся все результаты исследований и т.д.

В процессе обучения предлагается организовать текущий контроль в различных формах: наблюдения за учащимися в ходе решения экспериментальных задач и защиты полученных ими результатов; взаимоконтроль и самоконтроль; собеседование с учащимися; сдача отчётов; составление индивидуальной карты параметров ученика; круглый стол; экспресс-газета; итоговая защита индивидуальной карты параметров.

Учебно-тематический план

Содержание программы

Тема 1. Определение объёма своего тела (2 ч). Способы определения объёма тела: опытное определение, метод вычисления на основе представления объёма тела как суммы объёмов геометрических фигур. Объём – аддитивная величина. Объём цилиндра, объём сферы, объём конуса, объём усечённого конуса.

Тема 2. Определение площади поверхности своего тела (2 ч). Площади поверхности сложных фигур, аддитивность площадей. Площади поверхности сферы, цилиндра, конуса, усечённого конуса.

Тема 3. Определение дыхательного объема лёгких (2 ч). Жизненная ёмкость лёгких (ЖЕЛ). Определение ЖЕЛ в медицине для юношей и девушек.

Тема 4. Определение ширины шага, которым можно идти по скользкому льду (2 ч).

Тема 5. Определение высоты прыжка (без разбега) (2 ч).

Тема 6. Расчёт безопасной высоты спрыгивания с приземлением на обе ноги не сгибая колени (2 ч).

Тема 7. Карта индивидуальных параметров (2 ч).

Методические рекомендации

Тема 1. Вычисление объёма своего тела (2 ч)

Форма организации: лекция с элементами проблемной беседы, групповая работа учащихся.

Оборудование: сантиметровые ленты, справочная литература по математике.

1. Выдвижение гипотезы, поиск решения задачи: от каких факторов зависит объём тела человека?

2. Моделирование тела из геометрических фигур.

3. Поиск геометрических формул и нахождение общей формулы:

V = V_головы + V_тул + 2V_р + 2V_н.

 

Объём головы (модель – шар):

         (1)

где l_головы – обхват (периметр) головы.

Объём туловища (модель – прямоугольный параллелепипед):

V_тул = L_тулbc,         (2)

где L_тул – длина туловища, b – его ширина, c – толщина.

Объём руки (модель – усечённый конус):

     (3)

где L_р – длина руки от кончиков пальцев до плеча (считаем длину образующей конуса L_р примерно равной его высоте), l_р1, l_р2 – обхват руки у предплечья и у запястья соответственно.

Объём ноги (модель – усечённый конус):

         (4)

где L_н – длина ноги от бедра до щиколотки, l_н1, l_н2 – обхват ноги у бедра и у щиколотки соответственно.

Общая формула:

         (5)

4. Измерение.

5. Вычисление, определение погрешности.

6. Защита результатов исследования.

ДЗ. Определите объём своего тела.

Оборудование: ванна с водой, бутылка из-под газированной воды или другая ёмкость известного объёма, маркер, линейка.

Примерный ход действий

1. Налейте тёплую воду в ванну, отметьте уровень.

2. Погрузитесь в воду и отметьте новый уровень.

3. Выйдите из ванны и с помощью ёмкости известного объёма вновь долейте воду до второго уровня.

4. Рассчитайте объём головы по формуле (1).

5. Сравните с результатом расчёта в классе.

Тема 2. Определение площади поверхности своего тела (2 ч)

Форма организации: групповая работа учащихся.

Оборудование: сантиметровая лента, напольные весы.

1. Выдвижение гипотезы, поиск решения задачи: от каких факторов зависит площадь поверхности тела?

2. Моделирование человеческого тела из геометрических фигур:

S = S_головы + S_тул = 2S_p + 2S_н,

Площадь поверхности головы (модель – сфера):

       (6)

Площадь поверхности туловища (модель – прямоугольный параллелепипед):

     (7)

где   – площадь основания предплечья, – площадь основания бедра.

Площадь поверхности руки (модель – усечённый конус):

         (8)

Площадь поверхности ноги (модель – усечённый конус):

         (9)

Общая формула:

4. Измерение.

5. Вычисление, определение погрешности.

6. Защита результатов исследования.

ДЗ. Определите площадь поверхности своего тела по эмпирической формуле: определите свою массу m, кг с помощью напольных весов (можно вспомнить результаты медосмотра), и свой рост h, м. В медицине используется формула

1. Вычислите площадь своего тела по этой формуле.

2. Сравните результат с полученным в классе.

Тема 3. Определение дыхательного объёма лёгких (2 ч)

Форма организации: групповая работа учащихся.

Оборудование: воздушные шарики для каждого участника, линейки.

1. Выдвижение гипотезы, поиск решения задачи – от каких факторов зависит V_дых человека?

2. Поиск геометрических формул:

где d – диаметр шарика;

V_дых = V_ш/N, где N – количество спокойных выдохов в шарик.

Указания. Выполните 3 измерения и вычисления для 10 спокойных выдохов (N = 10).

Вычислите – средний дыхательный объём лёгких.

3. Определите ЖЕЛ – жизненную ёмкость лёгких.Для этого, не отнимая шарик ото рта, сделайте глубокий вдох через нос и максимальный выдох через рот в шарик. Повторите 5 раз.

ЖЕЛ = V_ш/N, где N = 5.

Переведите результаты в литры и сравните с нормой: 2,8–3,8 л для юношей и 2,5–2,8 л для девушек.

ДЗ. В медицине используют формулы:

– ЖЕЛ = [рост (м) · 5,2 – возраст (лет) · 0,022] – 4,2 (для юношей);

– ЖЕЛ = [рост (м) · 4,1 – возраст (лет) · 0,018] – 3,7 (для девушек).

1. Определите свою ЖЕЛ по вышеприведённым формулам.

2. Произведите вычисления.

3. Сравните результат с полученным в классе.

Тема 4. Определение ширины шага, которым можно идти по скользкому льду (2 ч)

Форма организации: лекция с элементами проблемной беседы, групповая работа учащихся.

Оборудование: сантиметровая лента.

1. Выдвижение гипотезы, поиск решения задачи – зависит ли ширина шага от роста, массы, пола?

2. Решение задачи с использованием второго закона Ньютона. На рисунке показаны силы, действующие на ноги человека и на его центр масс.

mg + N₁ + N₂ + F_тр1 + F_тр2 = 0

Ось Х: F_тр1 = F_тр2 = F_тр.

Ось Y: mg = N₁ + N₂ = 2N.

F_тр = N; N = mg/2 F_тр = · mg/2.

= tg F_тр/N = tg F_тр = tg · mg/2.

Чтобы при ходьбе человек не скользил, должно выполняться соотношение tg, или l/(2L), где l – длина шага, L– длина ноги. Окончательная формула:

l 2L .         (10)

3. Измерьте длину ноги L, м. По формуле (10) подсчитайте ширину шага, взяв из таблицы _льда = 0,1.

Результат позволяет понять, почему человек при ходьбе по скользкой поверхности вынужден «семенить», и его походка становится похожей на походку Чарли Чаплина.

ДЗ. Определите среднюю длину своего шага.

1. Пройдя расстояние между двумя фонарными столбами, подсчитайте количество шагов N.

2. Зная расстояние между столбами (40 м, по ГОСТу) и количество шагов, найдите длину своего шага l₁.

3. Выполните измерения и расчёты ещё 2 раза.

4. По формуле рассчитайте среднюю длину своего шага.

Тема 5. Определение высоты прыжка без разбега (2 ч)

Форма организации: лекция с элементами проблемной беседы, групповая работа учащихся.

Оборудование: секундомер.

1. Выдвижение гипотезы и плана решения задачи.

2. Вывод конечной формулы:

3. Измерьте с помощью секундомера 3 раза время, прошедшее от своего отрыва от земли до приземления, найдите

4 . Рассчитайте высоту своего прыжка.

ДЗ. Определите среднюю плотность вашего тела по данным, полученным ранее: = m/V.

Тема 6. Расчёт безопасной высоты спрыгивания c приземлением на обе ноги не сгибая колени (2 ч)

Форма организации: лекция с элементами проблемной беседы, групповая работа учащихся.

Человек, спрыгивая с некоторой высоты и приземляясь на твёрдую поверхность, испытывает значительное напряжение в костях голени. Кости голени могут выдержать без перелома примерно 10⁵ Н. Это соответствует примерно 100-кратному увеличению веса человека (F_пред 130mg при m 80 кг).

На голень действует сила F = ma, где h – расстояние, на котором гасится скорость. При жёстком приземлении h 1 см.

При прыжке с высоты H скорость при приземлении Отсюда сила, действующая на голень:

В предельном случае:

1. Выполните вычисления.

2. Сравните результат с тем, который получается для приземления на обе ноги сгибая колени (для каскадёров h 50 см).

Для справки. Сухожилия ног могут выдержать 1/20 силы, при которой ещё не ломаются кости.

Отсюда безопасная высота:

– примерно два роста человека.

ДЗ. Вычислите мощность, развиваемую при прыжке с безопасной высоты: N = mgH/t.

Тема 7. Карта индивидуальных параметров.

Форма организации: защита карты индивидуальных параметров.

Литература

Билимович Б.Ф. Физические викторины. – М.: Просвещение, 1977.

Большаков А.П. Биология. Занимательные факты и тесты». – СПб: Паритет, 2000.

Горев Л.А. Занимательные опыты по физике. – М.: Просвещение, 1977.

Гоциридзе Г.Ш. Практические и лабораторные работы. – М.: Классический Стиль, 2002.

Касаткина И.Л. Репетитор по физике. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2000.

Лоше В.Н. Экспериментальные физические задачи на смекалку. – М.: Наука, 1979.

Малафеев Р. Вечера занимательной физики. – Челябинск: Южно-Уральское книжное издательство, 1970.

Стаценко И. Справочник необходимых знаний. – Пермь: Алгос-Пресс, 1995.

Чандаева С.Я. Физика и человек. – М.: АО Аспект Пресс, 1994.

Тематический план

1. Введение, знакомство с содержанием курса и требованиями к его выполнению, выбор темы по биофизике человека к заключительной конференции – 1 ч.

2. Измерение простейших параметров человека и составление индивидуальной карты параметров «Познай самого себя» – 1 ч.

3. Задача 1. Вычисление объёма своего тела – 2 ч.

4. Задача 2. Определение площади поверхности своего тела – 2 ч.

5. Задача 3. Определение дыхательного объёма лёгких и жизненной ёмкости лёгких – 1 ч.

6. Задача 4. Определение ширины шага, которым можно идти по скользкому льду – 2 ч.

7. Задача 5. Определение высоты прыжка – 1 ч.

8. Задача 6. Расчёт безопасной высоты спрыгивания – 1 ч.

9. Круглый стол: обсуждение результатов выполнения домашней работы – 1 ч.

10. Выпуск экспресс-газеты по итогам курса – 1 ч.

11. Конференция – 1 ч.

Экспертная оценка элективного курса «Познай самого себя»

Эксперты: Канева В.Н, Липина Е.С., Шевцова Е.И., Харламова Н.М., Щербатая И.К.

1. Соответствие содержания курса концепции профильного обучения (цели и задачи курса, специфика содержания, отличие от базового курса, научность, полнота содержание) – полностью соответствует.

2. Учёт возрастных особенностей – в основном соответствует.

3. Вариативность и инвариативность программы (наличие базисной основы, гибкость программы) –полностью соответствует.

4. Учебно-методическое обеспечение программы – полностью соответствует.

5. Использование активных форм и методов – полностью соответствует.

6. Обеспечение разнообразных видов деятельности учащихся – полностью соответствует.

7. Доля самостоятельности учащихся при изучении курса – полностью соответствует.

8. Материально-техническое оснащение курса – полностью соответствует

9. Оптимальность и эффективность реализации учебно-тематического плана – полностью соответствует.

10. Возможность контролируемого освоения курса – полностью соответствует.

11. Итоговая отчётность курса обучения – полностью соответствует.

___________________________________

Программа составлена учителями физики в рамках обучения по программе проблемных курсов «Особенности организации и содержания профильного обучения физике и математике», проводимых кафедрой преподавания физики и математики КРИРОиПК.