Розробка STEM уроку з біології 7 клас
Тема: «Кисень. Як вони дихають?»
Мета: Вивчити геологічну історію кисню, його фізичні та хімічні властивості. Джерела утворення кисеню у повітрі та його кількість, навчитися розраховувати кількість кисню у повітрі та який об’єм вдихає живий організм Визначити фізіологічні властивості кисню.
Формування ключових компетентностей:
Спілкування державною мовою (використовувати в мовленні біологічні терміни, поняття, сучасну українську наукову термінологію; формулювати відповідь на поставлене запитання; аргументовано описувати хід і умови проведення дослідів; обговорювати результати дослідження і робити висновки).
Спілкування іноземною мовою ( використовувати та розуміти біологічні терміни на латинській та англійській мовах, знати їх переклад)
Математична компетентність (оперувати метематичними величинами під час характеристики будови повітря; застосовувати математичні методи для розв‘язування біологічних завдань; використовувати логічне мислення, зокрема, для розв’язування розрахункових і експериментальних завдань).
Основні компетентності у природничих науках і технологіях (проводити досліди з повітрям та водою з урахуванням їхніх фізичних властивостей; виконувати експериментальні завдання і проекти, використовуючи знання з інших природничих предметів).
Інформаційно-цифрова компетентність (використовувати сучасні пристрої для пошуку біологічної інформації, її оброблення, збереження і передавання; дотримуватись авторського права, етичних принципів поводження з інформацією).
Уміння вчитися впродовж життя (організовувати самоосвіту з біології; спостерігати за біологічними перетвореннями живих організмів; виконувати навчальні проекти біологічного змісту; цікавитися подіями в біологічній науці та технології).
здоров’язбережувальна компетентність - здатність учня застосовувати в умовах конкретної ситуації сукупність здоров’язбережувальних компетенцій, дбайливо ставитися до власного здоров’я та здоров’я інших людей;
Очікувані результати:
S (наука) біологія та географія: розкрити поняття «повітря», його складові частини і значення для життя.
T (технологія): формування навички самостійної дослідницької діяльності та вдосконалення вміння опрацьовувати інформацію, створювати лепбуки, презентації, презентувати їх, розвівати комунікативні навички.
E (інженерія) проектування дизайн моделей органів дихання та молекул повітря, презентацій.
M (математика) вдосконалювати навички вимірювання та обчислення об’єму, навички проводити обчислення з відсотками, розв’язування задач.
Базові поняття і терміни: оксіген, азот, озон, фітоціти
Тип уроку: урок розвитку компетентностей.
Міжпредметні зв’язки: основи здоров’я, географія, хімія, фізика, техніка, історія.
Основні методи навчання: «Кисень» (вправа інтерактивна гра), робота з мультомедійною доскою. Інтерактивна гра « Цікаві питання». Розповідь вчителя з елементами бесіди, заповнення лепбука, Робота груп «Біологи» та «Геологи», «Хіміки», « Інженери» показ презентацій та відео, будування макету органів дихання та молекул повітря.
Обладнання: роздатковий матеріал (наукови тексти , прихована інформація за QR-кодами) , віртуальна дошка Paglet, смартфони, доступ до Інтернет, екран, мультимедійний проектор, лепбук, фломастери, музичний твір Бетховена «Повітря».
Хід уроку:
І. Організація учнів до уроку.
Вчитель перевіряє підготовку школярів до уроку, сприяє організації уваги учнів (привітання, побажання хорошого настрою).
II. Мотивація навчальної діяльності.
Звучить музикальний твір Бетховена «Повітря».
Паралельно вчитель задає питання учням і за допомогою інтерактивної гри « Цікаві питання», яка показана на мультимедійній дошці, діти по черзі виходять до дошки і самостійно знаходять правильну відповідь на питання. Давши відповідь на питання, діти дізнаються про тему уроку.
Питання гри « Цікаві питання»:
1.Без чого не може жити не один живий організм?
2.Який газ у повітрі потрібен для дихання живим організмам?
3.Що необхідно для процесу горіння?
Кисень інтерактивні питання – Power Point
Як, на вашу думку, можна назвати цей твір музичного мистецтва? (Учні пропонують назви. Вчитель розповідає про музичний твір, його назву та автора, показує портрет Бетховена.)
Отже, сьогодні ми будемо досліджувати кисень: що це – індивідуальна речовини чи газова суміш? Яка роль кисня в житті всіх живих організмів?
Сьогодні на уроці ми будемо робити лепбуки для кращого засвоювання матеріала. Для кожного етапу уроку ви відводите місце у лепбуку і оформляєте інформвцію.
III. Вивчення нового матеріалу
Тема: « Кисень» багатогранна, тому ми з вами поступово опрацьовуємо матеріал про кисень за кюаркодами для детального вивчення цієї теми.
Клас ділимо на групи: « Геологи», «Біологи», «Хіміки», «Математики»,
« Інженери».
«Геологи» « Інженери» «Хіміки» «Біологи»
1.Група « Геологів»
Геологічна історія кисню. Діти за кюаркодом вивчають інформацію про кисень.
До виникнення фотосинтезу, в атмосфері Землі не було вільного кисню (O2). Фотосинтезуючі організми прокаріоти, що в процесі життєдіяльності виробляли O2 жили за довго до першого накопичення кисню в атмосфері, можливо вже 3,5 мільярди років тому. Кисень, який вони виробляли, швидко забирався з атмосфери через вивітрювання мінералів, особливо таких що містили залізо. Таке «масове іржавіння» призвело до оксиду заліза на дні океану, утворюючи залізисті кварцити. Кисень почав залишатися в атмосфері в невеликих кількостях лише 50 мільйонів років до початку великої кисневої катастрофи. Така масова оксигенація атмосфери призвела до швидкого накопичення вільного кисню. При теперішніх темпах первинної продукції, сьогоднішня концентрація кисню може вироблятися за допомогою організмів, що здійснюють фотосинтез, за 2 000 років. При відсутності рослин, швидкість оксигенації шляхом фотосинтезу була повільніша в докембрійському періоді, і концентрація O2 сягали менше ніж 10 % сьогоднішніх і ймовірно значно коливалися; кисень міг навіть зникати із атмосфери знову близько 1,9 мільярдів років тому. Накопичення кисню в атмосфері часто вважають можливою причиною при великомасштабних подіях в еволюції живого, таких як поява багатоклітинних організмів і едіакарської фауни, з кембрійським вибухом, тенденціями в змінах розміру тіл тварин, а також з іншими подіями зникнення і появи видів. Великий розмір комах і амфібій в Кам'яновугільний період, коли концентрацію кисню в атмосфері сягала 35 %, пов'язують із граничною роллю дифузії в метаболізмі цих організмів. Підвищення концентрації кисню називають джерелом різноманітності еволюції, хоча фізіологічні аргументи таких тверджень піддаються сумнівам, і взаємозв'язок між зміною концентрації кисню і темпами еволюції не однозначний. Це дає підставу припускати, що геохімічні свідчення знайдені в океанічних відкладеннях зображають тодішню атмосферу по іншому в докембрійський період — можливо в результаті фундаментально відмінного кругообігу поживних речовин при відсутніх тваринах, що живляться планктоном.
(У лепбуках діти заповнюють геохронологічну таблицю. У якому періоді, яка була концентрація кисню та зміни у живих організмах).
«Геологи» проводять опитування класу:
«Якщо б…» (Проблемні запитання)
1.Цікаво, що сталося б, якби кількість кисню в атмосфері збільшилася (від 21%, як зараз) до 30%?
(Відповідь. Якщо б сталося незвичайне й кількість кисню збільшилася до 30% за об'ємом, перша блискавка спалила б усе на Землі: навіть сира деревина горіла б як порох, усі процеси в живих організмах прискорилися б і вони почали швидше старіти.)
2.Цікаво, що відбулося б, якби кількість кисню в атмосфері поступово зменшувалася? (Відповідь. Якщо зменшити вміст кисню в повітрі:
до 17% - згасне масляна лампа шахтаря;
до 14% - згасне свічка;
до 13,5% - згасне сірка, що горить;
до 12% - згасне полум’я ацетилену, дихання стане більш глибоким;
до 11% - згасне полум’я спиртівки;
до 10% - людина почне трохи задихатися;
до 6% - згасне водневе полум’я;
до 5% - людина почне задихатися, настане запаморочення, з часом смерть;
до 2% - втрата свідомості через хвилину і смерть.)
3.Чому людина не може дихати чистим киснем?
Концентрація кисню в атмосфері становить 21%. Чистим киснем людина дихати не може: він отруйний для організм.
4.Якщо концентрація кисню в атмосфері Землі підвищиться до 30%, що буде з живими організмами?
Всі процеси в живих організмах прискоряться й вони почнуть швидко старіти. Крім того, у разі дихання повітрям з підвищеною концентрацією кисню може виникнути стан ейфорії й так зване кисневе отруєння. З іншого боку, якщо рівень кисню в атмосфері нижче 16%, людина почне задихатися.
2.Група «Інженерів» проводить дослід, який доводить, що кисень дійсно є у складі повітря.
Робота за дослідницьким напрямком
Учитель проводить демонстрацію досліду «Визначення складових частин повітря».
Близько 1/5 складу повітря припадає на кисень. У тому, що це дійсно так, переконує нескладний дослід. Помістимо в посудину з водою свічку на легкій підставці. Підпалимо ґніт і накриємо свічку циліндром з попередньо розміченим на п'ять рівних частин простором над водою. Поки в циліндрі є кисень — полум’я горить (мал. 74а). Під час горіння кисень поступово витрачається, і об’єм, який він займав, заповнює вода. Спостерігаємо, як вода в циліндрі піднімається. Коли кисню в циліндрі не залишиться, свічка згасне. Виявиться, що вода піднялася приблизно на одну поділку.
Це підтверджує, що в повітрі є кисень.
3.Група « Хіміків» знайомить з хімічним складом повітря і показує досліди.
Пові́тря — природна суміш газів, з якої складається атмосфера Землі.
Повітря утворює газову оболонку навколо земної кулі завтовшки понад 1000 км. Зі збільшенням висоти повітря стає все розрідженішим, а тиск зменшується. Склад повітря до висот 90—100 км залишається практично незмінним. Вище атмосфера втрачає однорідність і складається переважно з легких газів (гелій, водень)[7].
Основними компонентами сухого повітря є азот (78,09 % за об'ємом) і кисень (20,95 %), а також невелика кількість аргону (1 %), вуглекислого газу (0,03 %), водню та інших газів. Вміст водяної пари в повітрі постійно змінюється (від 0,2 до 3 %) залежно від її агрегатного стану. Повітря містить також тверді й рідкі домішки (аерозолі). Від їх кількості та різновиду залежать процеси поглинання і розсіювання випромінювання, утворення окремих оптичних явищ в атмосфері тощо. Вуглекислий газ є фізіологічним регулятором дихального центру людини і тварин. Концентрація вуглекислого газу в повітрі закритих приміщень, яка зростає одночасно із збільшенням вмісту пилу, мікроорганізмів тощо, є головним показником забруднення повітря. Переважна більшість живих організмів споживають з повітря кисень для дихання. Рослини використовують вуглекислий газ для фотосинтезу, біологічні азотфіксатори використовують азот[8].
Головними складовими частинами повітря (біля земної поверхні) є азот — 78,08 % об'єму, кисень — 20,96 % об'єму та інертні гази — 0,94 % об'єму, у тому числі аргон — близько 0,9 % об'єму. Кількість цих газів у повітрі не змінюється, тому їх називають постійними складовими частинами повітря.
До складу повітря входять також: діоксид вуглецю CO2 (вуглекислий газ) — близько 0,03 % об'єму — і водяна пара 0,1—2,8 % об'єму. Однак їхня кількість залежно від умов може значно змінюватись, тому їх називають змінними складовими частинами повітря.
Крім того, у повітрі можуть бути різні випадкові домішки, наприклад водень H2, аміак NH3, озон O3, сірководень H2S, метан CH4, діоксид сірки SO2 (сульфітний ангідрид) та інші гази, які потрапляють у повітря внаслідок гниття органічних решток, виверження вулканів, роботи хімічних заводів тощо. Серед випадкових домішок у повітрі також нерідко трапляються дрібні частинки сажі й мінеральних речовин, а також різні мікроорганізми.
( У лепбуках будуємо діаграму будови повітря у лісі та у місті. Схематично малюють хімічне склад повітря у лісі та місті, порівнюють хімічний склад. З пластилину ліплять модель повітря у лісі та у місті. Один атом- це кулька з пластилину).
Повітря лісу
Повітря міста
діоксид вуглецю CO2
азот — 78,08 %
кисень — 20,96 %
азот — 78,08 %
діоксид сірки SO2
кисень — 20,96 %
діоксид вуглецю CO2
водяна пара 0,1—2,8 % об'єму
водяна пара 0,1—2,8 % об'єму
інертні гази — 0,94 %
аміак NH3
сірководень H2S,
4.Група «Біологів»
