Интегрированый урок в 8 классе (биология, математика)

Государственное образовательное учреждение Ярославской области Гаврилов-Ямская специальная /коррекционая/ общеобразовательная школа-интернат

Интегрированый урок в 8 классе (биология, математика)

Раздел «Животные»

Симметрия в природе и природа симметрии

  Интегрированный урок подготовила и провела

учитель биологии

2013-2014

учебный год

Симметрия в природе и природа симметрии

«Математика выявляет порядок, симметрию и определённость, а это - важнейшие виды прекрасного».

  Аристотель

  (считается родоначальником научной зоологии)

Цель: цель обучения в школе не только в том, чтобы дать знания по ряду предметов (математике, русскому языку, литературе, физике, биологии и т. д.), но и в том, чтобы сформировать единую целостную картину мира, изучить его законы во всём многообразии. Цель курса биологии - ознакомление учащихся с основами современной биологической науки. С закономерностями развития живой природы.

Цель сегодняшнего урока - показать, что строение и развитие живых организмов (индивидуальное и историческое) также подчиняется ряду математических закономерностей.

Геометрия в её расширенном объёме важна для формирования научного мировоззрения, ибо нельзя понять, как устроен мир, не зная геометрии. Этот урок - ступень в формировании представлений о математике, как форме описания и методе познания действительности.

Материалы и оборудование: иллюстрации с изображением животных с радиально-лучевой симметрией, радиально-осевой симметрией, двусторонней, зеркальной симметрией, карточки с русскими и латинскими названиями подцарств, надразделов и разделов Царства «Животные»; иллюстративный материал и модели для решения математических задач; кинофильм «Медузы», мультипликационный фильм «Рак и роза», мультимедийный материал для проведения физкультминутки и гимнастики для глаз.

Ход урока.

Организационное начало урока.

  Тема, эпиграф, цели и задачи.

Изучение нового материала. Схема развития животного мира.

  Как вы уже знаете, в животном царстве различают два подцарства: одноклеточные, или простейшие (Protozoa), и многоклеточные (Metazoa).  Давайте составим схему развития животного мира. Подцарство многоклеточных подразделяется на две отдельные группы. Первая - надраздел Трихоплаксы (Trichoplax) - переходная от простейших к многоклеточным. Эти животные не имеют ни органов, ни тканей, состоят из покровной ткани и лежащих под ней рыхлых клеток.

Второй надраздел - Губки (Parazoa). Это колониальные животные, лишённые настоящих органов и тканей, отдельную особь нельзя отличить от колонии.

Третий надраздел - Настоящие многоклеточные (Eumetazoa), обладающие органами и тканями. В Настоящих многоклеточных выделяют два раздела: Радиальные (Radiata) и Двусторонне-симметричные (Bilateria).

В первой четверти в 8 классе мы изучили представителей одноклеточных, познакомились с представителями второго надраздела Губки, закончили ознакомление с радиальными животными и приступили к изучению двустороннесимметричных животных. Соответственно в 10 классе мы изучаем раздел «Человек и его здоровье». И каждому ясно, что в строении человеческого тела также прослеживаются законы симметрии.

Рассмотрим некоторые вопросы становления симметрии в ходе эволюции в разных группах животных. Итак, подцарство Простейшие: элементами симметрии являются точка (центр), прямая (ось) и плоскость.

Вспомним определения математических понятий, которые потребуются на этом уроке

Какая фигура называется симметричной относительно данной точки? Приведите примеры фигур, имеющих центр симметрии. Какая фигура называется симметричной относительно данной прямой? Приведите примеры фигур, имеющих ось симметрии. Какая фигура называется симметричной относительно данной плоскости? Приведите примеры фигур, обладающих зеркальной симметрией?

Рассмотрим новые математические понятия: симметрия n-го порядка относительно точки и симметрия n-го порядка относительно прямой.

Если фигура Ф на плоскости такова, что повороты относительно какой-либо точки О на угол 360°/п, где п - целое число больше или равно 2, переводят её в себя, то фигура обладает симметрией n-го порядка относительно точки О. (Работа с иллюстративным материалом).

Если пространственная фигура накладывается на себя вращением вокруг некоторой прямой а на угол 360°/п, где п - целое число больше или равное 2, то фигура обладает симметрией n-го порядка относительно прямой а. (Работа с моделями).

Рассмотрим радиально-лучевую и радиально­-осевую симметрию на примерах более подробно.

Прекрасный пример радиально-лучевой симметрии дают радиолярии (работа с иллюстративным материалом). Сходные части тела расположены вокруг центра симметрии в радиальном направлении. Радиально-лучевая симметрия свойственна организмам, взвешенным в воде и имеющим со всех сторон одинаковую среду, в силу чего и реакция организма «одинакова во все стороны». Этот вид симметрии наилучшим образом соответствует биологии радиолярий, которые питаются планктоном.

Радиально-лучевую симметрию мы находим и у колониальных животных (вольвокс).

Не нужно думать, что лучевая симметрия простейших является самой примитивной формой строения тела. Самые просто организованные одноклеточные имеют ассимметричное строение (назовите и покажите изученных одноклеточных животных - амёба, инфузория, эвглена). Ассиметричное        строение        соответствует примитивным формам организации поведения (питания и движения).

Необходимо отметить, что радиолярии обладают необыкновенным богатством планов симметрии своего скелета. Но это относится только к скелету, а ядро, пульсирующая и пищеварительная вакуоли одноклеточного организма расположены также ассимметрично.

Вывод: именно симметричное строение скелета помогает радиолярии лучше приспособиться к жизни в водной среде, она парит в водном пространстве, обеспечивая себе, таким образом, питание и защиту во всех направлениях. Другое название класса Радиолярий - Лучевики, их формы многообразны (7-8 тыс. видов). Кроме современных видов, радиолярии богато представлены и в ископаемом состоянии. Это обусловлено тем, что у большинства их имеется причудливый минеральный скелет (иллюстрация).

Подцарство Многоклеточных мы начинаем изучать с Типа Кишечнополостных. Животные данного типа в основном ведут сидячий (прикреплённый) образ жизни, но имеются и свободноживущие формы (например, медузы). (Работа с иллюстративным материалом). Кишечнополостным свойственна радиально-­лучевая симметрия, при которой сходственные части расположены вокруг оси вращения. Причём, эта симметрия м. б. различного порядка, в зависимости от того, на какой угол следует повернуть тело животного, чтобы новое положение совпало с исходным. Т. о. может получиться 4,6,8 лучевая симметрия и более, до симметрии порядка бесконечности (например, актиния). И в отличие от радиолярий внутреннее строение кишечнополостных соответственно. У радиолярий встречается радиально-осевая симметрия с одинаковыми полюсами - гомополярная. У кишечнополостных гетерополярная осевая симметрия - один полюс несёт рот и щупальца, другой служит для прикрепления или несёт орган чувств или ничем не вооружён.

Гетерополярная осевая симметрия вполне соответствует образу жизни кишечнополостных - неподвижному существованию в прикреплённом положении или медленному плаванию при помощи реактивного движения.

Биологические объекты с радиально - осевой симметрией характеризуются осью симметрии порядка п, вокруг которой в радиальном порядке расположены органы животного. От числа повторяющихся органов зависит порядок симметрии. Медуза имеет ось симметрии 4 порядка. При вращении вокруг оси на угол 90, 180, 270. 360 градусов медуза (и изображение и реальный объект) совпадет сама с собой. Вокруг оси симметрии располагаются 4 одинаковых комплекта органов. (Работа с иллюстративным материалом) Желудок имеет 4 кармановидных выпячивания; с четырех сторон вдаются валики, от которых отходят гастральные нити. Сейчас вы просмотрите фрагмент кинофильма о медузах. Обратите внимание на форму движущихся объектов и механизм движения. Просмотр фрагмента к/ф «Медузы». Физкультурная пауза Давайте перейдём от сложного типа радиально­-осевой симметрии к двусторонней или, как говорят, симметрии зеркального изображения. Единственного вида симметрии животных, способствующего быстрому движению. При этом у животных сформировался передний по передвижению конец тела с центральным мозговым скоплением. Основные органы чувств расположены также на переднем конце тела.

Переходных форм от радиально-­симметричных к двусторонне-симметричным животным не сохранилось.

Мы начали изучать после кишечнополостных Тип Плоские черви на примере Белой планарии (иллюстрация). Рассмотрим строение червя с точки зрения симметрии и хода эволюции. Далее обзор типов животных: Типы Круглые и Кольчатые черви, Членистоногие, Хордовые. Искл. - Тип Моллюски - ведут малоподвижный образ жизни, прикреплённый, а именно симметричное строение организма способствует быстроте передвижения. Нарушение двусторонней симметрии у биологических объектов неизбежно привело бы к торможению движения одной из сторон и превращению поступательного движения в круговое.

Вывод: для живых организмов в условиях нашей планеты (водная, наземная, воздушная среда обитания) наиболее характерной является симметрия двусторонняя (симметрия относительно плоскости). Наиболее способствующая быстроте передвижения, поиску пищи, размножению и другим особенностям жизнедеятельности.

Гимнастика для глаз. Повторение и обобщение.        Работа с моделями. Заключение.        А вы знаете, что симметрия - слово греческого происхождения, оно переводится как соразмерность. На явление симметрии в живой природе обратили внимание ещё в Древней Греции Пифагор и его ученики. В 20 веке биологические объекты изучались с позиций общей теории симметрии и учения о правизне и левизне. В результате сформировалось особое направление в учении о симметрии - биосимметрика.

5)Релаксация. Фрагмент мультфильма «Рак и роза»

Примеры иллюстративного  материала

Рис. 3. Различные типы симметрии у животных:

сверху вниз — радиально-лучевая; радиально-осевая; двусторонняя.

Ушастая медуза часто вызывает панику среди купающихся, однако это животное совершенно безвредно. Яд аурелия использует только во время охоты на планктон. которым она питается.