4 Класс «Человек и природа».

^{Раздел: «Человек и его строение»}

Тема: «Как устроен организм человека».

Изобретательская задача «Долголетие».

Илья Ильич Мечников - выдающийся русский ученый уделял вопросам долголетия. Изучая образ жизни людей в разных странах и особенно их питание, он пришел к выводу: где люди употребляют много молочнокислых продуктов, они живут дольше. Как можно это объяснить?

Ответ: Это происходит потому, что молочнокислые бактерии ведут активную борьбу с гнилостными микроорганизмами, поселившимися в кишечнике. Если вы регулярно едите йогурт, простоквашу, кефир, вы не даете вредным микроорганизмам в кишечнике отравлять ваш организм.

Тема: «Пограничник» организма».

Исследовательская задача «Золотой мальчик».

В Италии в 1646 году произошел такой случай. В роскошном замке одного герцога был устроен праздник. Во главе праздничного шествия шел «золотой мальчик». Тело его было сплошь покрыто золотой краской. Вскоре про мальчика забыли, и он провел всю ночь на каменном полу зала. Через некоторое время мальчик заболел и умер. Почему это произошло?

Ответ: Мальчик умер, потому что золотая краска закрыла поры кожи и была нарушена выделительная функция кожи. Так же была нарушена терморегуляция кожи, мальчик долгое время лежал на холодном полу, а при понижении температуры воздуха кожные кровеносные сосуды сужаются, уменьшается приток крови. Хотя дыхание через кожу незначительное, но все-таки часть кислорода проникает через нее к клеткам.

Исследовательская задача «Загар».

Почему кожа при загаре меняет цвет?

Ответ: В клетках кожи есть красящее вещество - пигмент. Под воздействием солнечных лучей его становится значительно больше. Кожа приобретает темный оттенок. Это защитная реакция организма. Загар препятствует проникновению некоторых вредных ультрафиолетовых лучей внутрь тела.

Тема: « Для чего и как мы дышим».

Изобретательская задача.

Альвеолы - это миллионы крохотных пузырьков, из которых состоят легкие. Они имеют форму сфероидов. Для того, чтобы не спадать, они синтезируют сурфоктант - особое вещество, молекулы которого создают поверхностное натяжение и не дают легким "слипнуться". Если у новорожденного сурфоктанта не достаточно, то альвеолы спадают, как проколотый воздушный шарик. Это говорит о том, что легкие не дышат. Нельзя ли дешево и быстро узнать о состоянии этой системы до рождения малыша, что позволило бы провести внутриутробное лечение и подготовиться к встрече ослабленного малыша?

ИКР: Новорожденный сам "говорит" о состоянии легких.

Ответ: Система диагностики легких.

Тема: « Что такое кровь?»

Изобретательская задача: «Ломать ли ногу?»

Ф. Зусманович разработал метод лечения закупоривающих заболеваний артерий. Выяснилось, что у людей, сломавших, к примеру, ногу, в которой были закупорки артерий, кровообращение в этой ноге восстанавливалось. При переломе срабатывала защита, подводящая к перелому нужные вещества и удаляющая отходы - в зоне перелома открывались резервные кровеносные сосуды и начинали расти новые. Таким способом можно лечить болезнь, но нужно ломать ногу! К тому же после сращивания перелома прекратиться сосудистая реакция. Нужно ломать ногу еще? Как быть?

Противоречие: Кость нужно ломать, чтобы включилась защитная реакция организма -

увеличилось число кровеносных сосудов, и нельзя ломать, чтобы человеку не было больно.

ИКР: Организм сам включает защитные механизмы, но при этом нога не сломана.

Ответ: Врачи предложили высверлить небольшие кусочки в различных участках кости - в результате в эту зону притекает больше крови. При этом повреждалась только наружная кортикальная пластина - прочность же кости не нарушалась. Вдобавок предложено добираться к костям во время операции через биологически активные точки (точки аккупункторы), ответственные за кровообращение, что еще усиливает воздействие на кровеносную систему. В результате таких операций до 99% больных выписываются с улучшением.

Тема: «Окна в окружающий мир».

Изобретательская задача «Красные глаза».

На снимках, сделанных на цветное фото со вспышкой, зрачки глаз людей зачастую получаются красными. Это происходит, если их размер в момент съемки достаточно велик. Тогда значительное количество света протекает в глазное яблоко и отражается от его насыщенных кровью внутренних тканей. Что нужно сделать при съемке, чтобы исключить эффект "красных глаз"? Противоречие: Зрачки должны быть маленькими, чтобы не было красных глаз на фото, но зрачки человека обычно расширены больше, чем нужно при фотовспышке.

ИКР: Зрачки сами должны сузиться до фотовспышки.

Подсказка: Как сделать, чтобы перед фотовспышкой глаза сузилась? Используйте посредник - предварительный световой сигнал.

Ответ: В новинке японской фирме "Canon" вспышка при срабатывании выдает примерно за секунду до основного импульса более слабый импульс, чтобы зрачки людей успели сузиться. В таком случае подсветка внутренности глаза резко слабеет и зрачок на фотографии имеет нормальный цвет.

Тема: «Многогранный мир чувств».

Изобретательская задача «Выстрел в танке».

Когда танк, выехав на боевую позицию, открывает из пушки огонь, то вокруг стоит невообразимый шум. А в самом танке, будто в консервной банке, грохот от выстрела усиливается во много раз. Ухо нормального человека, сидящего внутри боевой машины, не выдерживает такого шума, даже если оно защищено шлемофоном. Как быть?

Противоречие: Выстрел должен быть, чтобы поразить цель, и его не должно быть, чтобы не повредить слух танкистов.

ИКР: Слуховой анализатор сам себя защищает.

Ответ: Чтобы сильный акустический удар выстрела не обрушился внезапно, во всех шлемофонах раздается резкий щелчок, который на очень короткое время повышает порог восприятия слухового анализатора. В этот момент раздается выстрел, и его звук воспринимается не столь травматично.

Изобретательская задача «Выруби елку».

Проблема, где достать елку к Новому году, актуальна не только у нас. И, к сожалению, некоторые достают елку, просто вырубая ее в лесу у шоссе. Убытки огромны. Что делать? Не сторожить же огромные массивы леса?

ИКР: Человек сам не хочет (не может) вырубить елку.

Подсказка: 1 . Необходимо нарушить вредное действие - вырубку елок.

2 . Используйте другие каналы воздействия на человека, применив посредника, например, неприятный запах.

Ответ: В Германии решили проблему так: деревья у шоссе опрыскивают специальным препаратом, запах которого отвратителен. Правда, в холодную погоду он не ощутим. А вот в закрытом и теплом человеческом жилище встречать Новый год придется в противогазе.

Изобретательская задача «Соревнование инвалидов».

В январе 1994 г. в Москве состоялись соревнования бегунов с полной потерей слуха и зрения. Для них беговая дорожка темная и безмолвная. Поэтому каждого бегуна сопровождал спортсмен-профессионал - их связывала короткая, легкая ленточка, чтобы слепой бегун не сбился с дорожки...

Но как донести до таких бегунов атмосферу соревнования, реакцию зрителей - их аплодисменты?

Противоречие: спортсмены должны получить сигнал - почувствовать атмосферу соревнований, и не должны, так как они не слышат аплодисментов.

ИКР: Зрители Сами доносят до спортсменов атмосферу соревнований. Подсказка: Используйте ресурсы зрителей и воздействие по воспринимаемому инвалидами сигналу.

Ответ: Комментатор соревнований попросил зрителей аплодировать резко и в определенном ритме. От таких хлопков возникла волна воздуха и дошла до спортсменов-инвалидов, имеющих обостренное тактильное восприятие.

Тема: «Отчего мы иногда болеем»

Изобретательская задача «Ловим клещей».

У биолога П.А.Петрищевой была важная задача - найти источник эпидемии в Средней Азии. В качестве переносчиков болезни подозревали клещей, а они живут глубоко под землей - например, в барсучьих норах. Что делать? Раскапывать каждую нору? Дорого, да и закопаешь самих клещей. Как быть биологу?

ИКР: Клещи сами вылезают из норки на поверхность.

Подсказка: Используйте посредника — он поможет достать клещей из норки.

Ответ: Петрищева привязывала за ногу черепашку и запускала в нору на полчаса. Потом извлекала - черепаха (можно использовать другое животное — щенка, лисенка) была увешана клещами.

Изобретательская задача «Простой способ асептики».

Воздух в операционных тщательно стерилизуется бактерицидными лампами, что в совокупности с применением других методов асептики позволяет избежать нагноения операционных ран. Во время войны в партизанских бригадах часто возникала необходимость проведения операций, и если стерильность медицинских инструментов, перевязочного материала и халатов достигалась кипячением, то воздух операционных стерилизовать было нечем. Как быть?

Ответ: Операции проводились на открытом воздухе. В дубовых и березовых рощах, в сосновых и смешанных лесах воздух стерилен, так как деревья выделяют фитонциды, губительно действующие на микроорганизмы.

Исследовательская задача «Суровый закон».

В XIY веке в Италии был издан закон, запрещавший кораблям в течение сорока суток подходить к берегу. Суда, нарушившие закон, сжигались. Почему? Зачем были нужны такие меры?

Ответ: Это меры предосторожности. Если в течение 40 дней на судне никто не заболел и не умер, значит опасность для жителей городов нет. Экипаж судна, прошедшего санитарный контроль, может ступить на сушу.

Изобретательская задача «Опасные пилюли».

Повышенная доза сильнодействующего лекарства может оказаться опасной для жизни человека. Хорошо бы не допускать таких случаев. Каким образом?

Противоречие: Большая доза лекарства не должна усвоиться организмом человека, чтобы тот не погиб, но лекарства уже попали в желудок и организм их усвоит.

ИКР: 1. Человек Сам не может принять большую долю лекарств сразу.

2.Лекарство Само не может усвоиться организмом человека.

Ответ: В Англии запатентован «встроенный предохранитель для лекарств» - таблетку окружают слоем вещества, замедляющего растворение, а затем тонким слоем рвотного вещества. Если проглотить сразу несколько таблеток, количество рвотного достигнет «критической массы» - таблетки будут выброшены из желудка, не успев раствориться. А одна-две таблетки окажут нужное воздействие на организм и не вызовут рвоты.

Исследовательская задача «Суровый закон».

В XIY веке в Италии был издан закон, запрещавший кораблям в течение сорока суток подходить к берегу. Суда, нарушившие закон, сжигались. Почему? Зачем были нужны такие меры?

Ответ: Это меры предосторожности. Если в течение 40 дней на судне никто не заболел и не умер, значит, опасность для жителей городов нет. Экипаж судна, прошедшего санитарный контроль, может ступить на сушу.

Тема: «Как человек использует свойства воды».

Исследовательская задача.

Воды течения Гольфстрим нагреваются в мексиканском заливе до 30 градусов тепла. Тысячи километров текут они по атлантическому океану, и все же запасов их тепла достаточно, чтобы обогреть северное побережье Европы. Почему это возможно? На каком свойстве воды основано это явление?

Ответ: Способность воды долго удерживать тепло. Вода медленно нагревается и медленно остывает.

Исследовательская задача.

Мама зимой вывесила мокрое выстиранное белье. Через некоторое время белье стало сухим. Куда делась вода?

Ответ: Процесс испарения (превращение воды в пар) происходит при любой температуре воздуха.

Исследовательская задача.

Почему зимой, в толще воды, продолжается жизнь?

Ответ: Лед сверху закрывает водоемы и не дает им промерзнуть до дна. Подо льдом температура воды выше 0°С. На каком свойстве воды основано это явление?

Ответ: При замерзании вода расширяется, увеличиваются расстояния между частицами замерзшей воды, они заполняются воздухом, и лед становится легче. Поэтому он плавает на поверхности водоема, а не опускается на дно.

Исследовательская задача.

Айсберг - это замерзшая пресная вода. Откуда же пресная вода взялась в соленом океане?

Ответ: Громадные льды с материка Антарктиды, с острова Гренландия, других полярных земель сползают в океан.

Тема: «Как человек использует свойства воздуха».

Изобретательская задача «Прыгающий пятак»

Если достать из холодильника пустую стеклянную бутылку и положить на ее горлышко монетку, смоченную водой, то через некоторое время монетка подпрыгнет. Как Вы это объяснили?

Вопрос из «трехходовки». Как сделать, чтобы пятак подпрыгнул? Нечто должно толкнуть или потянуть его вверх.

ИКР: Как интересующее нас явление могло бы осуществиться само собой? Это возможно, если нечто толкающее монетку находится внутри сосуда.

Ответ: Если надуть на морозе воздушный шарик и внести его в комнату, то он заметно раздуется. Воздух внутри бутылки ведет себя так же: расширяется при нагревании.

Исследовательская задача.

Есть в Италии «Собачья пещера». И вот какая наблюдается в ней интересная картина. Если в нее входит человек с собакой, то животное начинает задыхаться и погибает, а человек остается жив. В чем дело? Попытайтесь объяснить это явление.

Ответ: Человек и животные дышат кислородом. Если животное начало задыхаться, значит, кислорода в пещере было недостаточно ... внизу. Дело в том, что внизу, примерно на высоте одного метра, в пещере скапливается углекислый газ. Значит углекислый газ тяжелее воздуха. Никакое животное, даже мелкое в таких пещерах жить не может.

Исследовательская задача.

Почему мы слышим друг друга, можем разговаривать, слушать шум леса, пение птиц, музыку?

Подсказка: Вспомни, как общаются космонавты на орбите и почему?

Ответ: Свойство воздуха - проводить звук. В безвоздушном пространстве царит абсолютная тишина.

Исследовательская задача.

Почему к зиме многие животные меняют не только окраску шерсти, но и ее густоту?

Ответ: Чем гуще шерсть животного, тем больше воздуха скапливается вокруг тела животного, образуя воздушную шубу, предохраняя животное от переохлаждения.

Исследовательская задача.

Где в помещении теплее: у пола или потолка?

Ответ: У потолка теплее, чем у пола, так как теплый воздух легче, он поднимается вверх, а холодный воздух тяжелее, он опускается вниз.

Исследовательская задача.

Почему форточки делают в верхней части окна, а батареи отопления ставят внизу под окнами.

Ответ: Внизу воздух холодный, его нужно нагреть, поэтому батареи отопления ставят внизу. Нагретый воздух расширяется, расстояние между частицами увеличивается. Воздух становится легче и устремляется вверх. Именно поэтому форточки делают в верхней части окна, холодный воздух тяжелый он опускается вниз, вытесняя более теплый воздух. Так осуществляется вертикальный ток воздуха — начало все ветров, проветривается помещение.

Исследовательская задача.

В долине реки Амударья в Средней Азии есть место, которое называется «долиной живых дождей». В 1963 году там выпал дождь из живых лягушек. Болотные животные сыпались из дождевого облака. Через два года прошел дождь и с лягушками, и с мелкими рыбками. Как все это происходит?

Ответ: Все это делает ветер. Иногда он закручивается в смерч - спиральный столб, который в свою нижнюю воронку втягивает все, что попадается на пути.

Тема: «Приручение огня» (уголь, торф, нефть, природный газ).

Изобретательская задача «Добыча «Земляного масла».

Нефть и газ на побережье Каспия добывали с незапамятных времен. Местные жители использовали глиняные светильники, в которых сжигалось «земляное масло». Добывали нефть в глубоких колодцах. Мастер, спускаясь в колодец, обвязывался веревкой. Но в колодце были вредные испарения, и человек мог там быстро потерять сознание. А длительное пребывание в колодце в таком состоянии могло закончится трагически. Как узнать оставшимся сверху, не потерял ли мастер сознание?

Противоречие: Мастер должен дать сигнал о потере сознания, чтобы его быстро подняли наверх, и не может дать сигнал, потому что он уже без сознания.

ИКР: Мастер САМ дает сигнал - «я потерял сознание».

Ответ: Мастер, работая, пел песни, а его помощники, стоя наверху, держали конец веревки и прислушивались. Как только прекращалась песня, они тянули мастера наверх! (Заметим, что сходную «сигнализацию» использовали русские помещики: чтобы собирающие хозяйские ягоды крестьянки не смогли их есть, их заставляли петь).

Тема: «Человек проникает в тайны природы».

Изобретательская задача. «Трещины в трубопроводе».

Бесконечная нить газопровода пересекает огромные пространства. Время от времени в трубе образуются микротрещины. Их важно быстро обнаружить. Строить дорогостоящие обнаружительные системы со многими тысячами датчиков? А можно ли сделать так, чтобы природа сама подсказала место утечки газа?

ИКР: Газ Сам себя обнаруживает.

Подсказка: Используйте посредник - биообъект, дающий реакцию обнаружения.

Ответ: В Чехословакии над газопроводом высаживают люцерну. При воздействии даже малейшего количества газа люцерна меняет свой рост и цвет. С вертолета делают снимки посевов и так определяют место утечки.

Подсказка: Используйте посредник, добавляемый в газ и посредник - биообъект, дающий реакцию обнаружения на добавку в газ.

Ответ: В США работники газопроводов для выявления утечки газов из труб используют обоняние грифов-индеек. С этой целью в природный газ добавляют химическое вещество с запахом тухлого мяса. В случае утечки, грифы, питающиеся падалью, начинают кружиться над местом утечки. Обходчику легко заметить крупных птиц (размах крыльев до двух метров) и найти место утечки.

Изобретательская задача. «Защита от взрыва».

При проведении взрывных работ под водой, например, при сносе плотины, неизбежно гибнут рыбы. Главная причина - мощный акустический удар. Предложите несколько простых технических способов для уменьшения вреда, наносимого рыбам от взрыва.

ИКР: 1. Вода Сама защищает рыбу от вредного воздействия.

2. Взрыв Сам защищает рыбу от вредного воздействия.

3. Воздух Сам защищает рыбу от вредного воздействия.

4. Рыба Сама уходит от вредного воздействия.

Подсказка: 1. Необходимо разрушить вредное действие - акустический удар.

2. Желательно использовать Ресурсы: сам взрыв, воду...

3. При этом возможно использование разных Посредников:

а) неопасный для рыб взрыв;

б) предварительный сигнал;

в) защитный экран из заведомо дешевого вещества. Ответ: На практике применяются такие методы:

серия мелких взрывов, дающих не столь опасное воздействие;

небольшой «сигнальный» взрыв перед основным - чтобы лишь напугать рыбу и заставить ее отойти подальше;

воздушно-пузырьковая завеса из труб, проложенных по дну водоема. Пузырьки «дробят» акустическую волну, частично гасят её.