Открытый урок-игра

«Как? Откуда? Почему?»
Открытый урок-игра
по естествознанию
Картина мира
Наука –
зеркало
природы
Безмолвный
океан
Об
электроне
и человеке
Виртуальна
я
реальность
О чем
писал
Плиний?
Симметрия
Симметрия повсюду
Симметрия в
поэзии
Снова
симметрия
в поэзии
Симметрия
макромира
и мегамира
Необычное
свойство
зеркальной
симметрии
Модели
Модели повсюду
О
математическо
м
моделировании
О
чародейст
ве
Поле –
откуда оно
пришло?
О
наглядност
и модели
Знаки и
символы
Имя
философског
о камня
Число 8 –
символ
вечности
А. Дюрер –
художник
и
математик
О рекламе
группы
«Роллинг
Стоун»
Восприятие
мира
Понять и
объяснить
1
2
Экологически
й
семинар
По страницам
литературных
произведений
Картина
мира
Музыка звезд
и планет
Наука – зеркало природы
По словам Леонардо да Винчи, наука
берет «зеркало себе в учителя», ибо
«зеркало с плоской поверхностью
содержит в себе истинную картину».
Как связано это с понятием «картина
мира» в науке? Какие качества такой
картины мира можно предположить?
Безмолвный океан
Океан традиционно считают «миром безмолвия».
Однако он заполнен звуками. Человек может слышать
их только с помощью специальных приборов и
усилителей.
Вот какая история произошла во время Второй мировой
войны 1941-1945 гг. Американские приборы для
подводного прослушивания обнаружили странные
звуки в океане. Это было похоже на шум от винтов
многочисленных подводных лодок. Было такое
ощущение, что целое войско подводных лодок
движется к побережью Америки. Войска США
пустили в дело торпеды и бомбы. Корабли вышли в
открытое море, готовые к ведению боевых действий,
однако ни одной подводной лодки замечено не было.
Вместо этого через несколько часов поверхность моря
была покрыта миллионами мертвых рыб.
Выяснилось, что это они издавали ритмические звуки,
похожие на работу винта подводной лодки.
С помощью каких органов рыба может издавать звуки?
Об электроне и человеке
Согласно нашему обычному взгляду на вещи электрон
должен быть либо частицей, либо волной. Он не
может быть одновременно и тем, и другим. Однако он
не является ни волной, ни частицей в традиционном
понимании. Согласно знаменитому принципу
неопределенности Гейзенберга, невозможно вполне
точно определить одновременно положение и
скорость электрона. Великий датский физик Нильс
Бор ввел для описания создавшейся ситуации
специальный термин – дополнительность.
Характеристики объектов микромира являются
дополнительными, причем каждое из них одинаково
правильно, но применимо в различных условиях.
Можно ли применить принципы неопределенности и
дополнительности к описанию характера человека?
Объясните ответ.
Виртуальная реальность
Словосочетание «виртуальная реальность» стало
привычным для нас. Virtus в переводе с латыни
имеет несколько значений: «истина», «сила»,
«добродетель». Перевод слова «виртуальный»
применительно к компьютерным моделям связано
обычно со вторым значением: «сила». И дело не
только в том, что компьютерные модели прибавляют
человеку сил в овладении природой и развитии
техники. Виртуальный, следовательно,
принудительный, «насильно навязанный», сам по
себе несуществующий, мнимый… «Виртуальная
реальность» - «несуществующее существование».
В чем состоят особенности такой «виртуальной
реальности»? Чем она хороша? Чем опасна?
Приведите примеры.
О чем писал Плиний?
Плиний упоминает о «дугах с огненным треском». Их
применение для лечения болезней началось еще у
греков. Эти «дуги, похожие на небесные», эти
«маленькие молнии» испускали морские животные.
Вот как описывал это животное римский врач» «от
природы он так слаб и так медлителен, что кажется,
будто он может только ползать. С каждой стороны у
него есть ткань, которая всякого, кого она коснется,
тотчас лишает силы, замораживает его кровь и
парализует конечности».
О каком животном идет речь? Каким мог быть способ
лечения? Мог ли врач, например, посадить пациента
в бочку с водой, где плавало это животное?
Симметрия - повсюду
Слово «симметрия» происходит от
греческого «symmetria» соразмерность, полное соответствие в
расположении частей целого
относительно средней линии, центра.
Проявляется ли симметрия в природе? В
состоянии души человека? Приведите
примеры.
Симметрия в поэзии
Классический пример симметрии в поэзии –
стихотворение английского поэта, философа и
художника У.Блейка «Ком глины и камень». В этом
стихотворении отражен диалог двух состояний души
человека. Ком Глины говорит о бескорыстной любви,
Камень – о любви эгоистической. Стихотворение
выстроено симметрично. Автор выделяет ровно по
шесть строчек для каждого персонажа, ни давая
приоритета ни одному, ни другому. Мягкий,
податливый Ком Глины и твердый Камень – два
начала, равно важных для жизни. Одно невозможно
без другого. Почему?
Приведите примеры противоположных понятий,
которые не могут существовать друг без друга. Есть
ли в естествознании такие понятия?
Снова симметрия в поэзии
Стихотворение «Ком Глины и Камень»
иногда сопоставляют с гравюрой
М.К.Эшера «День и ночь».
Объясните сходство замысла поэта и
художника.
Симметрия макромира и мегамира
Великий немецкий философ Кант безвыездно
жил в родном Кенигсберге, где и был
похоронен. Широко известно выражение
Канта: «Две вещи наполняют душу всегда
новым и все более сильным удивлением и
благоговением…- это звездное небо надо
мной и моральный закон во мне». В этих
словах отражены симметрия макромира
(человека) и мегамира (космоса).
Прокомментируйте выражение Канта.
Необычное свойство зеркальной симметрии
В природе ось симметрии, как правило вертикальна.
Зеркало представляет только правую и левую стороны
всех вещей, а не верх и низ. Все в природе стремится
развиваться в горизонтальной плоскости: вода в озерах и
реках образует горизонтальную поверхность, пейзаж
«разворачивается» перед глазами горизонтально.
Вертикальная ось симметрии характерна для дерева, тела
человека; она привычна в живописи, скульптуре и
архитектуре. Горизонтальная ось симметрии непривычна
и ассоциируется с необычными явлениями и символами.
Так, например, отражение пейзажа в застывшей воде
наводит на мысль о загадочном подводном мире,
горизонтальная симметрия игральных карт представляет
нам загадочные старинные символы.
С каким природным явлением связано это свойство
зеркальной симметрии? Почему в природе почти нет
горизонтальной симметрии?
Модели - повсюду
С детства нас окружают модели (от лат. «modulus» мера, образец) – игрушечные машины, кукольные
домики и конструкторы. Мы говорим о модели
поведения, различных моделях отношений между
людьми. Модели одежды определяют направление
моды. В течение столетий ученые пытаются
представить наш мир в виде наглядной модели и
описать языком математических формул.
Что такое модель в науке? В технике? В чем разница
между моделью и макетом? Где применяются
макеты? Приведите примеры.
О математическом моделировании
Математическим моделированием мы начинаем заниматься
уже в первом классе.
«Из истории науки». «Особое место в истории появления моделей
такого рода принадлежит нулю. С его введением, как известно,
связано появление позиционной системы счисления, которая
предполагает запись чисел по разрядам. В 12 в., когда в Европу
пришли первые учебники «индийской» арифметики, их
восприняли как какую-то непонятную «тайнопись». Зачем
нужен странный символ для обозначения пустоты? Разве не
обходились без него сотни и тысячи лет? Этому знаку стали
давать наименование «цифр» или «шифр»(от араб. «сифр» пусто). Много позже этим словом стали называть не только
нуль, но любой другой знак «арабской» нумерации. Лишь в 17 в.
новая нумерация утвердилась окончательно.
Приведите примеры арифметических, алгебраических,
графических моделей, которые изучаются в школе. Как
использование математических символов позволяет
преодолеть ограниченность нашего мышления? Объясните
это на примере истории нуля.
О чародействе
Немецкий путешественник А.Олеарий в книге
«Путешествие в Московию и Персию» в 1643г. Писал:
«Когда я был в Москве…я, сидя дома, пропускал
сквозь небольшое отверстие и шлифованное стекло
все что происходило на улице перед окном. Вошел
ко мне русский подканцлер. Я показал ему эти
изображения, представляющиеся в живых красках.
Он стал креститься и сказал: «это чародейство». Его
особенно поразили люди и лошади, ходившие вверх
ногами, как представлялись они на изображении».
Как называлось устройство, описанное Олеарием?
Поле – откуда оно пришло?
Первые представления об электрических и
магнитных явлениях возникли уже в
древности. В период средневековья не
различали явления магнитные и
электрические. Притяжение называли
«симпатией». Так называли притяжение
магнита к куску железа, притягивания
соринок к кусочку янтаря,
наэлектризованного трением.
Приведите примеры такой же симпатии.
О наглядности модели
С помощью моделей в науке было сделаны многие
великие открытия. Принципиальная наглядность
моделей отражает стиль мышления классической
науки. У.Томсон (физик 19в.) говорил, что истинный
смысл вопроса, понимаем или не понимаем
физическое явление, сводится к следующему: можем
ли мы построить соответствующую механическую
модель? «Я остаюсь неудовлетворенным, пока я не
построю такой модели; если я смогу ее сделать, я
пойму, в противном случае я не понимаю»,- говорил
он.
Это убеждение помешало физику принять основы
квантовой физики. Почему?
Имя философского камня
В старинных алхимических учениях
существовало название для философского
камня. Считалось, что этот камень был связан
с началом и концом всего существующего,
поэтому имя камня, согласно преданию,
было составлено из первых и последних букв
трех священных алфавитов – латинского,
греческого и еврейского. Первая и последняя
буквы еврейского алфавита: алеф и тов.
Назовите имя философского камня.
Число 8 – символ бесконечности
Каким образом число 8 связывает три
гравюры М.К.Эшера: «Головы»,
«Рептилии», «Шестой день творения»?
А. Дюрер
В своих математических сочинениях А. Дюрер не
только изучает правила построения математических
фигур, но и создает математическую терминологию.
Он пишет: «Я не могу назвать по-немецки эти три
сечения, но мы придадим им названия для того,
чтобы их можно было узнать…Первое я назову
яйцевидной линией, потому что он похож на яйцо.
Второе мы будем называть зажигательной линией,
потому что из нее изготовляют зеркало, которое
зажигает. А третье я назову вилкообразной линией».
О каких сечениях писал Дюрер? Каковы их
современные названия, известные из школьного
курса геометрии.
«Роллинг Стоун»
М.Эшер предпочитал классическую музыку.
Он настолько не любил современных ритмов,
что не разрешил Мику Джагеру использовать
свою гравюру «Вербум» в качестве рекламы
на конверте с новой пластинкой.
Нобелевский лауреат М.Кельвин писал об
этой гравюре: «в ней
в художественной
форме представлены те проблемы, о которых
я думал – сущность эволюции и жизни на
Земле».
Прокомментируйте это выражение.
Восприятие мира
Человеку свойственно топологическое
восприятие мира. Это значит,
например, что все буквы «А», как бы
они ни были нарисованы, представят
для нас одну и ту же букву. Очертания
дома мы без труда узнаем, даже если
нарисовать дом кривыми линиями.
В чем особенность фигуры кошки?
Музыка звезд и планет
Астроном Иоганн Кеплер в своем сочинении
«Гармония мира» возродил древнее учение о
музыке небесных сфер. Он написал
музыкальные партии для разных планет.
Земле достались ноты ми и фа. Кеплер писал:
«Земля поет mi fa mi, откуда можно
догадаться, что на нашей планете царят
Miseria (бедность) и Fame (голод)».
Какие жестокие и опустошительные события
Европы первой половины 17в. располагали к
такому пессимизму?
1.
Если вы когда-нибудь наблюдали
микроорганизмы под микроскопом, то
не могли не отметить их хаотичного
движения.
Можно ли его считать броуновским
движением?
2.
Если в холодную погоду делать цветные
снимки фотоаппаратом «Поляроид», то
при проявлении фотографии ее
желательно согреть – хотя бы под
мышкой. В противном случае красящие
вещества не успеют перейти с
проявляющегося негатива на позитив и
баланс цветов на снимке будет нарушен.
Почему и как температура влияет на
качество изображения?
Экологический семинар
В 1975г. в Тихом океане была выловлена рыба, в
костях которой содержалась смесь изотопов
углерода – 14 и углерода -12, имеющая
удельную радиоактивность(число
радиоактивных распадов в минуту на грамм),
равную 17,5 мин-1.г.-1
Как можно объяснить повышенную
радиоактивность рыбьего скелета? Можно ли
сделать на основании этих данных какойнибудь вывод об экологии Тихого океана?
Лит-ные произведения
В 1922г. Брюсов в стихотворении «Мир
электрона» написал:
Быть может, эти электроныМиры, где пять материков
Искусства, знанья, войны, троны
И память сорока веков.
Еще, быть может, каждый атомВселенная, где сто планет;
Там все, что здесь, в объеме сжатом,
Но так же то, чего здесь нет.
У. Блейк «Ком Глины и Камень»
«Любовь прекрасна и скромна
Корысти ей не надо;
За нас в огонь пойдет она –
С ней Рай и в бездне Ада»Так пел Ком Глины в колее,
Попавший под копыто.
На это камень из ручья
Ответил ядовито:
«Любовь корыстна и жадна!
Покоя нас лишая,
Все под себя гребет она –
С ней Ад и в кущах Рая!»
М.К.Эшер «День и ночь»
Головы
Шестой день
творения
Рептилии
Кошка
Примеры симметрии
«Вербум»