Конспект урока биологии с применением конструктора LEGO Mindstorms EV3 на тему: «Организм и среда его обитания»

Конспект урока биологии с применением конструктора LEGO Mindstorms EV3 на тему: «Организм и среда его обитания»

Урок из курса «Биология» 9 класс, раздел – «Организм-целостная система». На мероприятии, используя модель «Робоподсолнух» из конструктора LEGO Education Mindstorms EV3., учащимся раздается уже готовые проекты «робот - подсолнечник», который используется для проведения практической работы «Изучение закона лимитирующего фактора, закон толерантности Шелфорда».

Цели:

• Формирование представления о влиянии факторов окружающей среды на жизнедеятельность организма.

• Формирование представления лимитирующий фактор, закон минимума, закон толерантности Шелфорда.

Планируемые результаты:

Формирование универсальных учебных действий: регулятивных (целеполагание, умения планировать деятельность, умения соотносить действия и результат); познавательных (работа с различными видами информации, классификация); коммуникативных (общение со сверстниками, работа в коллективе); личностные (мотивация к учению).

Тип урока: комбинированный

Вид урока: практическая работа

Оборудование: мультимедиа проектор, конструктор LEGO Mindstorms EV3 45544 (3 штуки) в виде собранной и запрограммированной модели «робоподсолнуха», три ноутбука, три электронных лаборатории «Архимед» с датчиками температуры, три стеклянные емкости.

План урока:

1. Организационный момент (2 мин)

2. Проверка знаний (10 мин)

3. Изучение нового материала Практическая работа (30 мин)

4. Подведение итогов урока. Рефлексия (3 мин)

Ход урока

Практическая работа «Изучение закона лимитирующего фактора, закон толерантности Шелфорда».

Цель: практическим путем на роботизированной модели подсолнечника убедиться в существовании закона лимитирующего фактора.

Оборудование: роботизированная модель подсолнечника(ев3), источник искусственного освещения, термометр, три стеклянные емкости(мензурки или стаканы).

Ход работы:

Мы уже познакомились с вами с понятием экологического фактора и с действием двух из них познакомимся на практике со светом и с температурой. Действие факторов мы рассмотрим на модели растения подсолнечника.

1.Датчик температуры модели подсолнечника опустите в стакан с водой комнатной температуры, в этот же стакан поместите термометр(с помощью которого вы будете измерять, далее корректировать температуру)

2.Ориентируясь на показания термометра долейте из второго стакана с теплой водой в первый что бы температура поднялась и зафиксировалась на уровне 25-30 градусов.

3.Включите модель подсолнечника, опишите то, что вы наблюдаете (модель функционирует). Далее из третьего стакана с холодной водой долейте в первый, что бы температура опустилась ниже 20-15 градусов. Опишите то, что вы наблюдаете(«соцветие опустилось», смоделировано заведание растения).

4. Познакомьтесь с дополнительной информацией о законе минимума:

Закон минимума Либиха

В 1840 году немецкий агрохимик Юстус Либих, который изучал минеральное питание растений, сформулировал так называемый закон минимума. Исходная формулировка этого закона скорее афористична, чем понятна: «урожай управляется фактором, находящимся в минимуме». В то же время выражаемая этим законом мысль вполне соответствует здравому смыслу. Поясним ее на конкретном примере.

Некоему растению для развития необходимо 400 единиц N (азота), 60 единиц P (фосфора), 50 — K (калия) и 0,1 — B (бора). В «распоряжении» растения, в почве, в которой оно развивается, есть 100 ед. N, 30 ед. P, 30 ед. K и 0,08 ед. B (рис. 5.6.1). Итак, растение сталкивается с недостатком всех рассмотренных элементов питания. Недостаток какого ресурса скажется на растении в наибольшей степени?

Предположение, что сильнее всего будет влиять бор, поскольку его абсолютное количество минимально, ошибочно. Для организма важно не абсолютное значение количества ресурса, а относительное — его доля от потребности. Вы можете убедиться, что потребности растения в азоте удовлетворены на 25%, в фосфоре на 50%, в калии на 60% и в боре — на 80%. Итак, острее всего растение ощутит недостаток азота. А какой элемент питания станет самым важным для растения, если в почву добавить 200 единиц азота? Естественно, фосфор!

Обратите внимание, что растение будет по-разному реагировать на изменение доступности важных для него ресурсов. В приведенном примере (в начальных условиях) даже небольшое изменение доступности азота вызовет сильную реакцию растения. Напротив, изменение концентрации калия или бора окажет весьма слабое влияние на страдающий от недостатка азота организм. Мы можем убедиться, что предел развития организма определяет наиболее недостающий ресурс.

Фактор, небольшие изменения которого оказывают наибольшие воздействия на рассматриваемые организмы и который в силу этого определяет предел их развитию или распространению, называется лимитирующим (ограничивающим).

Рассмотрев этот пример, можно выразить закон минимума Либиха более понятным образом. Далее приведены две формулировки: относительно краткая и более развернутая.

Лимитирующим является тот ресурс, которого более всего недостает.

На рост и развитие организма наибольшее влияние оказывает тот ресурс, доля обеспеченности которым минимальна.

5. Интерпретируйте закон открытый Либихом для нашего опыта. Нами были рассмотрены два экологических фактора: свет и температура. Количество света оставалось неизменным. В чем в нашем опыте проявился закон минимума и какой фактор выступил в роли лимитирующего?

Поскольку фактор количества света не изменялся он не мог повлиять на модель подсолнуха. В качестве лимитирующего фактора выступила температура, когда она достигла минимально допустимых значений, модель показала не возможность продолжения дальнейшего роста и развития растения.

6. Из второго стакана (с теплой водой) планомерно доливайте воду в первый, вплоть до повышения температуры до 35 градусов, опишите увиденное вами. (При повышении температуры до 20 градусов «соцветие поднялось», модель стала следовать за источником света, но при повышении температуры более 30 градусов, «соцветие опустилось» моделируя заведание) Ответьте на вопрос: был ли прав Либих учитывая только минимальное значение экологического фактора? (Нет, не был прав нужно учитывать и максимально возможное значение экологического фактора)

Итак, мы с вами пере открыли закон толерантности. Этот закон формулируется следующим образом: отсутствие или невозможность развития экосистемы определяется не только недостатком, но и избытком любого из факторов (тепло, свет, вода). Следовательно, организмы характеризуются как экологическим минимумом, так и максимумом. Слишком много хорошего тоже плохо. Диапазон между двумя величинами составляет пределы толерантности, в которых организм нормально реагирует на влияние среды. Закон толерантности предложил В. Шелфорд в 1913 г.

7.На основе проведенного эксперимента сделайте вывод о том, что такое лимитирующий фактор, и какие значения могут ограничивать рост и развитие организма.