Интегрированный урок «Роль кожи в терморегуляции. Закаливание организма. Тепловые явления».

Интегрированный урок «Роль кожи в терморегуляции. Закаливание организма. Тепловые явления».

Описание методической разработки.

Проблема интеграции биологии с другими предметами важна и современна как для теории, так и для практики. Ее актуальность продиктована тем, что приоритетное направление современного образования на развитие личностных компетенций требует новых подходов к построению содержания образования. Интерес к познанию, пробуждающийся под влиянием обучения, - основа развития склонностей, и нередко, профессиональных интересов учащихся. Один из способов вызвать познавательный интерес – создать эмоциональную обстановку обучения, которая складывается из различных моментов, относящихся и к содержанию, и к процессу деятельности учащихся и учителя. Одно из средств – это проведение нестандартных уроков. Новизна этих уроков создает в классе обстановку, способствующую углубленной работе. Привлечение родственного материала расширяет объем понятий, углубляет содержание, уточняет его структуру. При этом образуются обобщенные и одновременно действенные понятия, которые ученики применяют в различных условиях. Нестандартные уроки развивают познавательную активность, творческую инициативу, расширяют кругозор учащихся, прививают элементы научно-исследовательской работы.
Тему урока «Роль кожи в терморегуляции. Закаливание организма. Тепловые явления» подготовили учителя биологии и физики. Поскольку процесс решения интегрированного урока трудоемок, принципиально важно на уроке сочетать фронтальную работу с индивидуальной и групповой с учетом интересов учащихся и применением на уроках результатов внеклассной работы. Этот урок – один в серии интегрированных физика + биология, которые разработаны и проведены совместно с учащимися. В ходе подготовки дети активно находили необходимые сведения из учебной литературы, пользовались ресурсами Интернет. На уроке сообщения учащихся заинтересовали всех, подготовленные учителем задания, вызвали оживление даже самых слабых учеников. Тепловые явления были рассмотрены с точки зрения двух предметов, что при обобщении очень эффективно способствует активизации познавательных интересов. Проведенный урок способствовал восприятию целостной картины этой проблемы учениками и вызвал у них интерес к данному вопросу.


ЦЕЛЬ: решение образовательных, воспитательных и развивающих задач в комплексе с практической направленностью на всех этапах урока.
Задачи:
обобщить и систематизировать знания по теме;
развивать умения связывать учебный материал курсов физики и биологии;
формировать умение применять теоретические знания на практике;
развить у учащихся наблюдательность, самостоятельность, умение работать с дополнительной литературой, обобщать, выделять главное, делать выводы.
продолжать показ взаимосвязанности явлений в окружающем мире
Тип урока: комбинированный.
Вид урока: интегрированный по физике и биологии.
Форма учебной работы: классно-урочная.
Средства обучения: вербально-информативные.



ПЛАН
Значение кожных покровов человека.
Кожа – орган теплорегуляции организма.
Теплорегуляция – саморегулирующий процесс.
Закаливание организма. Факторы закаливания.
Повторение и закрепление знаний по теме «Тепловые явления»
Систематизация большого объема информации в виде блок-схемы.
Учитель биологии: создает проблемную ситуацию путем рассказа о «золотом мальчике», тело которого в 1646 году ради забавы знатных гостей миланского герцога Моно было выкрашено золотой краской. Он возглавлял праздничное шествие, олицетворяя собой «золотой век», роскошь замка, а потом был забыт и утром умер.

Учитель биологии: Почему это произошло?

Учащиеся отвечают и говорят о функциях кожи, о ее роли в дыхании и в выделении продуктов распада, отмечая особенности строения кожи, обеспечивающие связь организма и среды.

Учитель биологии: Краска, покрывшая тело мальчика, нарушила еще одну функцию кожи – ее роль в поддержании постоянной температуры тела, произошло переохлаждение организма ребенка за ночь.

Учитель физики: ставит проблемный вопрос: «Как организм человека сохраняет постоянную температуру тела (36,60С) в летний зной и на морозе, во время сна и во время физической работы?»
- Что является постоянным источником образования тепла в организме? (Процесс диссимиляции)
- Что такое теплопередача? (Передача энергии от одних частиц к другим).
- Что значит термин «теплоотдача» организма? (Количество теплоты, передаваемое организмом в окружающую среду).
- Как объяснить, почему температура воздуха над головой человека на 1-1,50 выше окружающего воздуха? (Человек постоянно отдает тепло через кожу, воздух около тела человека нагревается, теплый воздух поднимается, и вместе с ним переносится тепло путем конвекции в верхние слои).

Рассматривая схемы:
Дать определение тепловым явлениям. [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
Дать определение внутренней энергии. [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
Определение теплопроводности[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
Определение конвекции. [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
Определение излучения [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
Что может происходить с веществом при теплопередаче?
Определение количества теплоты.
Формула расчета количества теплоты при нагревании тел. Удельная теплоемкость вещества. [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]


Учитель физики с учащимися решает задачу:

- Какое количество теплоты выделяет человеческий организм за сутки, если этого тепла достаточно, чтобы довести до кипения 33 л ледяной воды?

Чтобы подсчитать количество теплоты, необходимое для нагревания тела, нужно удельную теплоемкость вещества умножить на массу тела и на разность конечной и начальной температурами.

Дано:
с = 13 EMBED Equation.3 1415

· = 1000 13 EMBED Equation.3 1415
t2 = 1000 C
t2 = 00 C
V = 33 л = 0,033 м3
Решение:
Q = cm (t2 – t1); m =
·
·V;
Q = c
·
·
·V (t2 – t1)
Q =13 EMBED Equation.3 1415
·100013 EMBED Equation.3 1415
·0,033 м3
·(1000 -00 C)= 1,39
· 107 Дж

Ответ: 1,39
· 107 Дж



Q = ?


Учитель биологии подчеркивает: между организмом и средой происходит теплопередача, которая не является чисто физическим процессом, а связана с работой мелких кровеносных сосудов и капилляров кожи. Когда температура понижается, это раздражает температурные рецепторы кожи, возбуждение передается через центральную нервную систему в мышечные волокна стенок сосудов, волокна сокращаются, и сосуды суживаются. Тогда к коже притекает меньше крови и меньше приносится тепла, теплоотдача уменьшается.

Учащиеся по аналогии поясняют механизм увеличения теплоотдачи при расширении сосудов кожи, когда повышается температура воздуха.
Для закрепления учащиеся записывают в тетрадь таблицу:

Температура
Кровеносные сосуды кожи
Теплоотдача

Низкая
Суживаются
Уменьшается

Высокая
Расширяются
Увеличивается


Учитель биологии предлагает учащимся объяснить, почему на морозе кожа вначале краснеет, а потом бледнеет и даже синеет? (Вначале происходит расширение сосудов, которое увеличивает приток крови и тепла к поверхности кожи, согревая ее; при более длительном пребывании на воздухе сосуды кожи суживаются, уменьшая приток крови и сохраняя тепло тела).

Учитель физики: ставит проблемный вопрос: «Как регулируется теплоотдача, когда температура окружающего воздуха выше или равна температуре тела?»

Ответ на этот вопрос подготовлен группой учащихся физиков в процессе решения задачи:
Какое количество теплоты затрачивается на испарение 12 кг пота, которые организм человека выделяет за сутки во время очень тяжелой физической работы, если известно, что на испарение 1 г пота затрачивается 2,4
·103 Дж?

Учащиеся объясняют, что испарение – это явление перехода молекул из жидкого состояния в газообразное (пар). Количество энергии, необходимое для обращения в пар 1 кг жидкости без изменения температуры, называется удельной теплотой парообразования (L). Вычисление количества теплоты производится по формуле: Q = Lm.
Решение: Q = 2,4
·103Дж
· 1,2
·104кг = 2, 88
·104 Дж = 2,9
·104Дж

Учитель физики: процесс терморегуляции путем потоотделения основан на законе сохранения энергии для тепловых явлений. Следовательно, испарение пота в жаркую погоду или при большой физической работе обеспечивает сохранение постоянной температуры тела.

Учащиеся делают вывод: Теплорегуляция – это физический процесс согласованного изменения интенсивности обмена веществ, просветов кровеносных сосудов кожи, образования и выделения пота, на испарение которого затрачивается энергия.

Учитель биологии: Этот процесс совершается по принципу саморегуляции с участием нервной системы организма.

Учитель физики: При этом действуют и физические закономерности теплопередачи. Разные виды теплопередачи обеспечивают выделение разного количества тепла организмом: излучение – 44%, теплоотдача с поверхности кожи – 31%, испарение легкими и кожей – 22%, нагревание выделяемых веществ – 3%.

Учитель биологии: вводит гигиеническое понятие закаливания как выработки организмом быстрых реакций приспособления к меняющимся условиям внешней среды, прежде всего теплообразования и кровоснабжения кожи, вследствие чего повышается устойчивость к охлаждению.

Домашнее задание: Составить таблицу «Природные факторы закаливания организма» используя положительное и отрицательное действие солнца, воздуха, воды.
Действие
Солнце
Воздух
Вода

Положительное
Повышение обмена веществ
Образование витамина D
Загар
Усиление деятельности кроветворных органов
Усиление кровоснабжения кожи
Тренировка кровеносных сосудов кожи
Повышение устойчивости к охлаждению, к простудным заболеваниям
Чистота кожи
Усиление кровообращения
Тренировка кровеносных сосудов кожи
Повышение устойчивости к охлаждению

Отрицательное
Тепловой и солнечный удар
Ожоги
Избыточная радиация
Чрезмерное охлаждение
Вредные примеси – газы, пыль
Переохлаждение при неумеренном купании
Заболевания кожи в загрязненных водоемах

Анализ урока: На данном уроке методические приемы реализации интегрированного подхода в обучении заключены в решении проблемных вопросов, расчетных задач, в проведении бесед на повторение опорных понятий из курса физики, в организации групповой работы учащихся, в использовании цифрового материала, в заполнении таблиц, в дифференцированном домашнем задании. Такой урок обеспечивает развитие познавательной деятельности учащихся, дает им возможность проявить свои многогранные таланты. Основной дидактической задачей этого урока являлось изучение нового материала и включение его в систему уже имеющихся знаний. В результате урок был интересен и поставленные нами цели были достигнуты.