Суперспособности. Органы чувств и физические приборы

«…Как мышь, крадусь во мраке, плыву, как камбала,  А нюх как у собаки, а глаз – как у орла…»

песенка гениального сыщика м/ф «Бременские музыканты»

Тема «Органы чувств» – известная тема курса «Окружающий мир». При этом, содержание темы весьма очевидно для школьников. С другой, это содержание спекулятивно в интеллектуальном плане. Ведь осмысленное восприятие (слуховое, зрительное, тактильное и т.д.) невозможно без работы человеческого сознания и психических процессов памяти, воображения, мышления.

Однако про эти обстоятельства мы с детьми практически не говорим и предлагаем им «знание» сугубо физиологической природы, которое было бы уместно в XVII- XVIIIвеке, но точно не в XXI. Безусловно, слова «зрительный анализатор», «вкусовой анализатор» и т.д. – слова нужные и важно, чтобы они вошли в становящийся естественнонаучный лексикон младших школьников.

В связи с этим мы предлагаем тему «Органы чувств» немного усложнить, «погрузив» ее в научно-исследовательский контекст и увязав со знакомством с физическими приборами.

Какой в этом смысл? Давайте коротко на этом остановимся. Физиков называют естествоиспытателями. Почему? Потому что они «испытывают естество природы». Но чем, как? Посредством экспериментов и при помощи особых приборов, позволяющих фиксировать данные, недоступные простым органам чувств человека. При этом сами эти приборы, если внимательно к ним «присмотреться» являются «продолжением» человеческих органов чувств. В этом смысле – в основе этих приборов – человеческая чувствительность, скомбинированная и усиленная многократно.

Что мы предлагаем вам сделать в самом начале

1. Соберите команду из 10-15 человек (в зависимости от количества желающих участвовать), которые хотели бы разобраться как работают органы чувств человека.
2. Скачайте материалы курса (для успешной и интересной работы в приложениях оформлены материалы для печати). Организуйте работу школьников в небольших группах (5 групп по 2-3 человека).
3. Заведите «бортовой журнал» для записи измерений, суждений, вопросов школьников. Размещайте в нём данные измерений, которые будут выполнены школьниками.
4. Подготовьте и проведите 2 встречи с ребятами. Подготовьте общий проект в выбранном формате (*.pdf, *.doc).
5. Прикрепите файлы в своем личном кабинете «Школы на ладони».

Что мы будем делать во время мини-курса

Во время занятий мы предлагаем ребятам обсудить как работают органы чувств, провести микроисследования работы собственных органов чувств.

Ребята познакомятся с устройством и работой приборов, усиливающих восприятие внешних сигналов; проведут испытания с помощью этих приборов. «Спроектируют» костюм «Суперспособность» для человека.

Часть 1

Предложите ребятам распределиться в группы и собраться за столами (произвольно каждый участник вытягивает из коробки небольшую карточку с изображением органа чувств). Приложение 1 и 2 (для работы скачайте и распечатайте обе картинки).

На столах – изображения органов чувств человека. Школьники собираются в 5 групп по карточкам «Органы чувств».

Шаг 1. Знакомимся с органами чувств животных.

Учитель: У многих животных слух, зрение и обоняние гораздо острее, чем у человека. А некоторые из них чувствительны к раздражителям, которые мы воспринимать вообще не можем. В процессе приспособления к окружающей среде у них возникли органы чувств, отсутствующие у человека. Они способны улавливать электрические, магнитные, ультразвуковые и инфракрасные раздражители. Такие «экстрасенсорные» способности вызывают огромный интерес не только у зоологов, но и у инженеров. Первые изучают их механизмы, а вторые пытаются моделировать их.

Задание 1. Предложите детям в группах познакомиться с текстами об органах чувств животных. Обсудите, о каких органах чувств животных они узнали. Какие органы чувств есть у животных и чем они отличаются от человеческих?

Примечание. Для работы вам понадобится распечатать тексты об органах чувств животных и иметь под рукой энциклопедии для работы детей, чтобы они самостоятельно могли искать тексты для сообщений.

Тексты для обсуждения в группах

По материалам http://mir-znaniy.com/organyi-chuvstv-u-zhivotnyih/

Тепловая чувствительность Некоторые животные способны воспринимать инфракрасный свет, испускаемый нагретыми телами. С помощью инфракрасных лучей ямкоголовые змеи находят добычу, пользуясь тем, что температура тела теплокровных животных обычно выше, чем температура окружающей среды. Термочувствительные ямки на голове змеи действуют подобно глазам, позволяя ей определять местонахождение источника тепла и даже оценивать расстояние до него. Белые медведи тоже необычайно чувствительны к теплу. Они способны в полной темноте отыскать палатку с человеком посреди обширной заснеженной равнины!

По «компасу в голове» Некоторые животные, совершающие далекие путешествия, например голуби, ориентируются по магнитному полю Земли. Искусственное изменение направления магнитного поля в лабораторных условиях вызывало у голубей нарушение пространственной ориентации. У этих птиц впервые и были обнаружены кристаллы магнетита (оксида железа). Они находятся на границе между мозгом и черепом и действуют наподобие стрелки компаса, ориентируясь в северном направлении. Более того, частицы магнетита позволяют голубям оценивать интенсивность магнитного поля и «регистрировать» его направление в отправной и конечной точках путешествия. Частицы магнетита есть также у пчел и термитов. Скорее всего, и ряд других животных, например морские черепахи, имеет встроенный компас, помогающий им ориентироваться во время миграций.

Электрические чувства Некоторые рыбы способны ощущать малейшие изменения электрического поля в воде. Другие окружают себя слабым электрическим полем — оно помогает им узнавать о приближении врагов, искать добычу и обнаруживать встречающиеся на пути препятствия. Эти особенности свойственны прежде всего акулам (вверху — китовая акула) и скатам, а также некоторым африканским и американским пресноводным рыбам. Электрический угорь (пресноводная южноамериканская рыба) способен в полной темноте различать даже объекты разного цвета, потому что они обладают разной электропроводностью. Нильский окунь, испускающий по 300 электрических импульсов в секунду, «оснащен» настоящим электрическим радаром! Акулы способны воспринимать самые слабые электрические поля. Электрический угорь и некоторые другие рыбы используют электричество и в качестве оружия.

Электронный клюв Утконос питается мелкими личинками насекомых и рачками, живущими на дне рек и озер. Когда он ныряет, его глаза, ноздри и уши полностью закрыты — чтобы вода не попадала. В клюве утконоса есть множество чувствительных рецепторов, которые улавливают даже самые слабые электрические поля, возникающие при движении живых организмов. Кроме того, клюв утконоса также очень чувствителен к волнениям, возникающим в толще воды. Два этих чувства (электрорецепция и механорецепция) позволяют утконосу определять местоположение своей жертвы с поразительной точностью.

Эхолокация Летучие мыши и дельфины могут издавать ультразвуки и использовать возникающее эхо для ориентации в пространстве. Когда ультразвуковые волны наталкиваются на препятствие, например на добычу, они отражаются от него и в виде эха достигают ушей животного. С помощью эха летучие мыши оценивают расстояние до объекта и даже его форму. Летучие мыши улавливают эхо ушами и кожистыми выростами вокруг ноздрей, а дельфины — нижней челюстью. Некоторые животные используют для общения инфразвуки, также не воспринимаемые человеческом ухом. Инфразвуковое общение свойственно, например, слонам и китам. Звуки, издаваемые слонами, разносятся на несколько километров, а китами — на десятки километров.

Вкусовые ощущения. Гигантский плавучий язык У сома всё его тело, по сути, представляет собой сплошной язык, укрытый вкусовыми чувствительными клетками. Более чем 175 тысяч таких клеток позволяют ощутить весь спектр проходящих через них вкусовых оттенков. Способность улавливать тончайшие вкусовые нюансы дает этим рыбам возможность не только почувствовать присутствие добычи на значительном расстоянии, но и точно определить её местоположение, причем это все происходит в очень мутной воде — типичной среде обитания сомов.

Примечание. На эту работу отведите 10-12 минут. Предложите каждой группе вспомнить, о каких еще органах чувств у животных они слышали.

В процессе эволюции у животных сформировались органы чувств, специфические для их образа жизни, которых нет у человека, например акулы, которые обладают высокой электрорецепцией — при ее помощи акулы чувствуют электрические поля. Магниторецепция — ощущение магнитного поля Земли, применяется в системах навигации птиц и насекомых; эхолокация и «боковая линия» используется рыбами для ориентации, а инфракрасное зрение жизненно необходимо оленям и совам для охоты ночью или поиска пищи.

После обсуждения текстов, предложите каждой группе сделать сообщение. Результат работы групп –таблица.

Шаг 2. Обсуждаем «другие чувства» у человека.

Скачайте и предложите детям познакомиться с текстом, который называется «Другие чувства» (Текст из различных источников, адаптирован учителем начальных классов С.В.Бабенко, г. Тольятти для сетевой лаборатории «Естествознание в начальной школе»,http://www.schoolnano.ru/)

Работа с материалом текста, пополнение словарного запаса

Предложите ребятам дополнить таблицу и записать в нее новую для них информацию.

Шаг 3. Изучаем наши органы чувств

Обсудите в группах, как можно проверить и какие безопасные опыты провести, чтобы обнаружить:

— как четко и далеко мы видим

— как отчетливо и издалека мы слышим

— как узнать вкус

— как проверить осязание

— как проверить обоняние

После обсуждения предложите детям проверить свои собственные способности. Испытания можно провести в группах или в парах. Результаты запишите в журнал.

Примечание для учителя. Распечатайте тексты, раздайте детям в группы и предложите провести наблюдения и опыты. (Тексты для работы Эксперименты)

Часть 2. Обсуждаем приборы, усиливающие работу органов чувств

Шаг 1.

Обсудите с детьми, какие они знают приборы, усиливающие ощущения.

Примечание для учителя. Для организации дальнейшей работы вам понадобятся приборы (в том числе – некоторые медицинские). Возможный перечень приборов: микроскоп, телескоп, барометр, весы, секундомер, термометр, тонометр, фонендоскоп, лупа, бинокуляр, бинокль.

Игра в «черный ящик»

Учитель: В ящике – предметы и приборы, усиливающие работу органов чувств или помогающие воспринимать и точно определять изменения. Также – картинки с изображением недостающих приборов.Обсудите в группах, для каких целей предназначены эти приборы и приспособления.

Примечание для учителя. Организуйте работу с посыльными от групп. Посыльный из группы подходит к столу и не глядя достает прибор или карточку с изображением прибора. Уносит в группу, после чего группа обсуждает, предназначение прибора и объясняет, как он работает. В некоторых случаях ребятам сложно предположить, как работает прибор. Предложите им записать вопросы об устройстве и работе прибора.

Шаг 2. Предложите детям провести несколько несложных измерений-наблюдений с тремя приборами за реакцией собственного организма при изменении условий.

Результаты занесите в таблицы (материал для скачивания и работы: Эксперимент 1)

Эксперимент 2. «Тонометр и его возможности»

Учитель: Некоторые пожилые люди вынуждены постоянно контролировать своё давление. Что такое артериальное кровяное давление? Простым языком – это давление крови на стенки кровеносных сосудов в теле человека. У молодых людей они как правило очень эластичные и находятся в тонусе. С возрастом стенки сосудов теряют эластичность и могут менять диаметр, не позволяя крови нормально циркулировать в организме. Чтобы поддержать тонус сосудов некоторые люди вынуждены принимать специальные лекарства. Контролировать давление можно при помощи специального прибора – тонометра.

Есть два показания артериального давления: верхнее – уровень давления в момент максимального сокращения сердца. И нижнее – уровень давления в момент максимального расслабления сердца. При физических нагрузках давление может незначительно повыситься, а в состоянии покоя у здоровых взрослых людей оно находится в пределах 120/80 – 130/90.

Предложите ребятам провести наблюдения за давлением. Это безопасно. Эксперимент 2.

Измерение 3* (10 быстрых вдохов и выдохов) – цель измерения – выяснить влияет ли частота вентиляции легких на уровень артериального давления и есть ли взаимосвязь между дыханием и кровяным давлением.

Эксперимент 3. «Чуткое ухо»

Предложите ребятам провести следующий эксперимент – узнать с какого расстояния они могут услышать самый тихий звук (шепот).

Для усиления звука предложите им воспользоваться свернутым в конус листом плотной бумаги.

Спланировать эксперимент предложите самим ребятам. Скачайте и распечатайте для работы в группах Эксперимент 3

Эксперимент 4. Лупа, бинокуляр, микроскоп.

Распечатайте «микротексты» (тексты, напечатанные шрифтом разного размера). Предложите детям воспользоваться лупами и прочитать тексты. Какая лупа и когда сильнее «увеличивает»?

Примечание. Работу фонендоскопа можно проверить разными способами. Например, предложите «послушать» дыхание и работу сердца (просто «ухом» и при помощи фонендоскопа). Предложите послушать с помощью фонендоскопа как пишет карандаш по бумаге на столе, если приложить фонендоскоп к поверхности стола. Результаты этой работы никак не нужно описывать, достаточно фотографий, важно, чтобы ребята познакомились с прибором.

Часть 3. Работа в группах (задание школьникам).

Задание 1. Придумайте в группах специальный костюм для человека, который будет имитировать необычные, не развитые у человека органы чувств животных и помогать людям в хозяйственной деятельности.

Опишите, попробуйте нарисовать схему. Расскажите в классе о своем «изобретении».

Результаты работы оформите в презентацию (pdf-формат).

Чему научатся юные физиологи

— исследовать

— читать и писать

— общаться