Долгий путь жизни

Продолжение. Начало в №12

Часть 2. Амниотическое яйцо – модель космического корабля
Исследуем яйцо
Цель: ознакомить учащихся со строением амниотического яйца на примере куриного яйца, показать приспособленность строения яйца к нуждам развивающегося в нем зародыша.
Оборудование: каждому учащемуся: 1 сырое и 1 вареное куриное яйцо, чашка Петри (блюдце), препаровальная игла, лупа, пинцет, акварельные краски, кисточка, весы с разновесами, слабый раствор соляной или уксусной кислоты, штатив, пробирка с газоотводной трубкой, известковая вода в стаканчике1.
Для демонстрации: 10%-ный водный раствор куриного белка в стеклянном стаканчике, электроплитка, детская игрушка ванька-встанька, таблица (модель) «Строение яйца птицы».
Шаг 1. Проблема: учитель предлагает для обсуждения проблемный вопрос: «Что появилось раньше – яйцо или курица?»2
После обсуждения учитель зачитывает отрывок из книги Т.Николова «Долгий путь жизни»:
«Над бескрайней ширью каменно­угольного континента дни напролет с безжалостным усердием греет солнце. От зари до поздней ночи все живое ищет спасения под сенью болотистых лесов. Даже вечно жужжащие стрекозы замирают; может быть, облако закроет солнце или подует ветер – расшевелит раскаленный воздух. Растения склоняют верхушки, а земноводные затаивают дух перед ужасающей неизвестностью. Но беда никогда не приходит одна. Под непрекращающимся жаром золотого солнца тут и там начинают пересыхать болота. Будто какая-то неведомая рука расширяет желтые пески, и полоса пляжа начинает превращаться в равнину. Недавно возникшим земноводным угрожает гибель.
Под розовым светом утренней зари в сохранившейся кое-где воде какая-то амфибия откладывает яйца. Они уцелеют и дадут начало новому подвиду, яйца которого смогут и дальше обходиться без воды. Нависшая беда, исходящая от палящего солнца и пересыхающих болот, вынудила земноводных построить еще одну оболочку на яйцах, предохраняющую их от высыхания. Эти амфибии нашли выход не столько для себя, сколько для своих потомков. А тот, кто думает о потомстве, думает о будущем».
В таком романтическо-драматическом стиле описывает возникновение яйца с дополнительной оболочкой автор книги «Долгий путь жизни» Т.Николов. Однако яйцо с дополнительной оболочкой – изобретение не земноводных, а пресмыкающихся.
?! Как вы думаете, в связи с чем возникла дополнительная оболочка на яйце? (Изменение климата, защита от высыхания.)
?! Какие проблемы появились у зародыша в связи с возникновением плотной оболочки? (Питание, дыхание.)

Шаг 2. Ставим цель. Учитель вместе с учащимися формулирует цель этапа: изучить строение куриного яйца как модели космического корабля.

Шаг 3. Эмбрион vs космонавт. Учитель предлагает учащимся обсудить проблемы космонавта, находящегося в космическом корабле на земной орбите. Для этого проводится сравнение между космонавтом в космическом корабле и развивающимся эмбрионом в курином яйце. После обсуждения в тетради фиксируется сравнительная таблица 1.
Шаг 4. Исследуем яйцо. Учитель предлагает изучить строение куриного яйца (см. табл. 2) с целью заполнения последней колонки таблицы «Решение проблемы эмбрионом».
После изучения яйца учитель предлагает учащимся заполнить недостающую часть таблицы «Сравнение космонавта и развивающегося эмбриона». Затруднения вызывает п. 5 «Отходы».
Для этого учитель дает краткое объяснение названия куриного яйца – амниотическое. Он сообщает, что в развивающемся эмбрионе формируются три зародышевые оболочки – амнион, хорион и аллантоис. Функция этих оболочек – обеспечить независимое от среды развитие зародыша в яйце. Развивающийся эмбрион складирует токсичные вещества (в частности, продукты азотистого обмена) в аллантоисе. Сейчас мы не можем наблюдать аллантоис в яйце, поскольку перед нами неоплодотворенная яйцеклетка и развитие зародыша не происходит.

Шаг 5. Заключение. Выводы. Учащиеся вместе с учителем формулируют выводы по этапу 2:
1. Раньше курицы появилось яйцо, его «подарили» птицам рептилии.
2. Появление амниотического яйца было важнейшим шагом в эволюции наземных животных, поскольку устранило зависимость развивающегося зародыша от воды и изменений климата.
3. Куриное яйцо можно сопоставить с моделью космического корабля, поскольку оно обеспечивает эмбрион всем необходимым – водой (белок), пищей (желток), кислородом (поры в скорлупе) и одновременно удаляет или изолирует продукты обмена – углекислый газ (поры в скорлупе), мочевину (аллантоис) и задерживает проникновение бактерий (подскорлуповая оболочка, защитная пленка на скорлупе).
Перерыв. Подготовка к третьему этапу – расстановка оборудования.

Часть 3. Яйцо – идеальный объект бионики
Конструируем яйцо
Цель: узнать о формировании яйца в яйцеводе, закрепить технологические умения изготавливать готовый продукт/изделие, опираясь на полученные естественно-научные знания о строении куриного яйца.
Оборудование: пластилин разного цвета, ножницы, крахмальный клейстер, канцелярский клей, кисточки, вода, бумага разного типа (писчая, папиросная, оберточная и пр.), пенопласт.

Шаг 1. Бионика – вдохновение природой. Учитель рассказывает о биоинженерии – интереснейшей науке, сочетающей в себе биологию и инженерию (приложение).
Затем из биоинженерии выделяется бионика1 – интересная и увлекательная область человеческой деятельности, в которой человек изучает живые объекты и имитирует их для решения насущных человеческих проблем. Рассказ сопровождается демонстрацией бионических архитектурных объектов в стиле bio-tech на слайде презентации.

Шаг 2. Размышляем и предлагаем. Учитель предлагает выполнить задание. Каждая учебная пара/группа получает изображение какого-либо биологического объекта (дождевой червь, медведка, бедренная кость, яйцо, акула, венерина мухоловка, мидия, моллюск наутилус) и задание к изображению:
Рассмотрите изображение объекта. Что это? Какое «изобретение» этого объекта заимствовал и реализовал технологически человек? Ответ поясните, опираясь на тетраду технологического мышления «потребность – цель – способ (технология) – результат».
Одновременно изображения этих объектов выводятся на слайде презентации.
После обсуждения группы предлагают свои варианты ответов. Учитель корректирует и направляет поиск детей. На слайде презентации последовательно появляются технические решения к каждому «изобретению».
Примерные результаты обсуждения представлены в виде таблицы в приложении.
Обсуждение завершается демонстрацией видео: уникальный дом-раковина «Наутилус». Видео, продолжительность 3.09 // https://www.youtube.com/watch?v=-P7BIndllrw.

Шаг 3. Яйцо – объект бионики. Учитель сообщает о том, что в Дакаре, столице Сенегала, проектировали здание театра, внутри которого не должно было быть ни одной колонны, ни одной, даже декоративной, опоры, все здание должно было представлять собой огромную пустую и тонкую железобетонную скорлупу, опирающуюся на специальный фундамент. Когда все расчеты были закончены, оказалось, что спроектированной конструкции явно не хватает прочности. Между тем естественная яичная скорлупа, напоминавшая по форме будущее здание театра, выдерживала (пропорционально ее размерам) соответствующие нагрузки. В чем же дело? Пришлось подвергнуть тщательному изучению обычное куриное яйцо. Установили, что его прочность объясняется тонкой и эластичной пленкой-мембраной, благодаря которой известковая скорлупа является конструкцией с предварительным напряжением. Этим открытием строители решили воспользоваться при сооружении театрального здания, только мембрана была, конечно, изготовлена не из «куриного» материала, а из армоцемента.
После этого на слайде презентации демонстрируются другие архитектурные решения, в основу которых было положено яйцо, и проводится обсуждение достоинств каждой конструкции.

Шаг 4. Конструируем яйцо. Учащиеся приступают к изготовлению моделей яйца, используя разные материалы. Учитель предварительно напоминает, что сначала образуется желток, а потом при формировании яйца в яйцеводе птицы на него последовательно накладываются все остальные оболочки – белок и скорлупа.
Важный момент – наслаивание бумаги на пластилиновую основу помогает закрепить понятие о слоистости скорлупы.
Можно организовать работу в группах. Каждая группа использует крахмальный клейстер с разным содержанием крахмала.

Шаг 5. Проверяем яйцо на прочность. После высыхания готового изделия проводится его оценка на прочность. Учитывается также форма изделия (эллипсоид с закругленным и заостренным концом).

Подведение итогов занятия.
Рефлексия.

Литература
1. Николов Т. Долгий путь жизни. – М. : Мир, 1986.
2. Скурихин И.М., Нечаев А.П. Все о пище с точки зрения химика. – М. : Высшая школа, 1991.