УМКД КСЕ

ки за горизонтом быстрее, если будут двигаться не по прямой, а по траектории с более крутым наклоном в плотных слоях атмосферы, сокращая свой путь в этих слоях. Аналогично объясняется явление миража.

Падающий от солнца луч попадает к нам в глаз. Свет быстрее проходит в теплых разреженных слоях, чем в холодных, поэтому он идет не по прямой, а по траектории с наименьшим временем.

Если ввести понятие оптической длины пути как произведение абсолютного показателя преломления на геометрический путь света, то принцип Ферма может быть сформулирован так: из одной точки в другую свет распространяется по линии с наименьшей длиной пути (s nl).

Можно привести множество приложений принципа Ферма.

Однако обсудим один важный вопрос. Когда предлагается новый физический принцип, то нашей первой естественной реакцией могли бы быть слова: «Все это очень хорошо, но улучшает ли это вообще наше понимание физики?» На это можно ответить: «Да. Посмотрите, сколько новых фактов мы теперь поняли!» А кто-то возразит: «Ну, в геометрической оптике можно разобраться и без привлечения принципа Ферма». Тогда, может быть это философский вопрос?

Можно привести аргументы в пользу обеих точек зрения.

Однако критерий важности всякого принципа состоит в том, что он предсказывает нечто новое.

Оказалось, что принцип Ферма предсказывает ряд новых фактов. Например, что скорость света в воде при измерении оказалась меньше скорости света в вакууме на предсказанную величину.

Таким образом, это важный физический принцип.

В настоящее время принцип Ферма еще более расширен. В современной трактовке он звучит примерно так: время, которое необходимо световому пучку для преодоления расстояния между двумя точками, экстремально. На языке математики это означает равенство нулю первой производной времени по пути.

Оформление результатов. Вместе с преподавателем составляются два конспекта: структурированный и двухчастный дневник (знал – узнал). В конце занятия студенты составляют синквейны в качестве творческой рефлексии. В качестве домашнего задания предлагается сделать конспект параграфа любого учебника по естествознанию по технологии критического мышления.

51

Практическая работа № 2. Дебаты как форма цивилизованного спора

Цель работы: обучение навыкам обоснованного аргументированного спо-

ра, а также:

1. Научить составлять кейс (систему аспектов и аргументов, поддерживае-

мых доказательствами).

2.Привить навыки структурированной речи в определенном формате.

3.Научить составлять вопросы различных видов и отвечать на вопросы.

Методика проведения работы.

На первом занятии студенты знакомятся с правилами проведения дебатов.

Учатся составлять кейс – вместе с преподавателем. Получают сведения о типах вопросов. Учатся составлять цепочки вопросов. В качестве домашнего задания получают следующее: составить кейс какоголибо утверждения или отрицания

(каждый студент – индивидуально).

За основу принят формат дебатов Карла Поппера, несколько измененный в связи с большой численностью студентов в группе. Тема дебатов формулирует-

ся как утвердительное предложение: «технический прогресс ведет к гибели ци-

вилизации», «генную инженерию необходимо запретить», «захоронение ядер-

ных отходов не приносит вреда окружающей среде» и т.д.

Структура кейса.

Выбрать аспекты, в которых команда намерена рассматривать свою пози-

цию (достаточно двух-трех). В каждом аспекте определяются два-три аргумен-

та, на которые находятся поддержки (доказательства: цитаты, социологические данные и пр.)

Например, кейс У (утверждения) по теме «В маленькой деревне жить луч-

ше, чем в большом городе», может быть такой:

А (аспекты): А1экономический, А2-психологический.

Аргументы первого аспекты: А1жизнь в маленькой деревне дешевле, по-

этому жить в маленькой деревне лучше, чем в большом городе, А2- в деревне люди выращивают продукты на своих участках, поэтому жизнь там экологиче-

ски привлекательнее, здоровее, меньше тратится денег на лечение, поэтому жить в маленькой деревне лучше, чем в большом городе.

Аргументы второго аспекта могут быть такими: А1люди в деревне ближе друг к другу, там развита взаимопомощь, они не испытывают разобщенности,

поэтому жить в маленькой деревне лучше, чем в большом городе, А2психоло-

гическое здоровье сельских жителей гораздо лучше, нет городских стрессов,

поэтому жить в маленькой деревне лучше, чем в большом городе.

52

Можно рассмотреть и другие аспекты, например, экологический или ва-

леологический.

Кейс О ( отрицания) составляется аналогично, причем аспекты могут быть совершенно другие.

Задается следующий формат игры. Группа делится на команды утвержде-

ния – «У» и отрицания – «О». Выбираются по пять спикеров в каждой команде.

Роли и лимиты времени спикеров определяются таким образом:

Поскольку каждый студент, не являющийся спикером, должен обязательно задавать вопросы, раунды вопросов могут быть увеличены до 7-8 минут.

Виды обоснований.

А) генерализация – обобщение, основанное на примерах.

Б) обобщения, основанные на знаках.

В) причинноследственная связь.

Г) по аналогии.

53

Д) по дедукции.

Не каждое утверждение является аргументом, а только обоснованное.

Классификация вопросов.

«Умение ставить разумные вопросы есть уже важный признак ума или проницательности» И.Кант

Атака вопросами: несколько закрытых вопросов, подводящих к противо-

речию, а затем задается открытый вопрос.

На втором занятии проводится сама игра – дебаты по заранее выбранной теме.

54

Практическая работа № 3 Решение задач по физике.

Цель работы: приобретение навыков практического применения теоретических знаний основных физических законов.

Методика проведения работы. С использованием лекционного материала студенты решают нижеприведенные задачи, согласно индивидуальному заданию. Работа считается зачтенной после проверки задач преподавателем.

Задачи:

1.Пассажир, сидящий у окна поезда, идущего со скоростью 1=7 км/ч, видит встречный поезд, идущий со скоростью 2=31,4 км/ч, в течение 10 с. Определите длину встречного поезда.

2.Энергия фотона равна 1 МэВ. Определите импульс фотона.

3.При какой скорости кинетическая энергия частицы равна энергии покоя?

4.Автомобиль, имея скорость 0=70 км/ч, стал двигать равнозамедленно и через 10 с снизил скорость до 52 км/ч. С каким ускорением двигался автомобиль на данном участке? Какое он при этом прошел расстояние?

5.На щель шириной 0,05 мм падает нормально монохроматический свет с длиной волны 0,6 мкм. Определить угол между первоначальным направлением лучей и направлением на четвертую темную дифракционную полосу.

6.Какая доля энергии фотона израсходована на работы выхода фотоэлектрона, если красная граница фотоэффекта равна 0,307 мкм и максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона 1 эВ?

7.Тело, двигаясь равноускоренно из состояния покоя, прошло за t=6 с расстояние s0=450 м. На каком расстоянии s от начального положения оно находилось через t1=4 с после начала движения?

8.Дифракционная решетка, на 1 мм которой нанесено 75 штрихов, освещается монохроматическим светом с длиной волны =500 нм. На экране, отстоящем от решетки на расстоянии L, видны светлые полосы на равных расстояниях друг от друга. Расстояние от центральной светлой до второй полосы на экране равно h=11,25 см. определите L.

9.Определите красную границу фотоэффекта для пластины, серебра и вольф-

рама, если работа выхода из данных металлов равна соответственно 6,3; 4,74; 4,5 эВ.

10.Тело, начиная вращаться равноускоренно из состояния покоя, делает 3600 оборотов в первые 2 мин. Определить угловое ускорение.

11.Определите работу, которую необходимо совершить, чтобы тело массой 5000 кг, находящеесянаповерхности Земли, отправитьвмежпланетное пространство?

12.С какой скоростью должен двигаться электрон, чтобы импульс его был ра-

вен импульсу фотона с длиной волны =520 нм?

55

13.С какой скоростью должен двигаться электрон, чтобы его кинетическая энергия была равна энергии фотона с длиной волны =520 нм?

14.Груз массой m=3 кг поднимается с ускорением a=2 м/с2. Определите работу, производимую в первые 1,5 с от начала подъема?

15.Планета Марс имеет два спутника – Фобос и Деймос. Первый находится на расстоянии R1=9500 км от центра Марса, второй – на расстоянии R2=24000 км. Найдите периоды обращения этих спутников вокруг Марса.

16.Синхрофазотрон сообщает протонам энергию 1,6 10-9 Дж. Во сколько раз такие протоны тяжелее обычных?

17.Пассажир электропоезда, движущегося со скоростью 15 м/с, заметил, что встречный поезд длиной 210 м прошел мимо него за 6 с. Определите скорость движения встречного поезда.

18.Ультрафиолетовое излучение с длиной волны 75 нм падает на цезиевую пластинку перпендикулярно ее поверхности. Определите длину волны, соответствующей электронам, вылетающим с поверхности пластины с максимальной скоростью, если работа выхода электронов из цезия равна 1,97 эВ?

19.Вал начинает вращаться равноускоренно из состояния покоя; в первые 5 с он совершает 12,5 оборота. Какова его угловая скорость при истечении этих 5 с?

20.Чему равна энергия фотона в длиной волны 400 нм? Ответ выразить в джоулях и электрон-вольтах.

21.Восколькораздвижущийсяэлектронсоскоростью =0,999стяжелеепокоящегося? 22.Какова максимальная сила гравитационного притяжения между двумя свинцовыми шарами с массой 45 кг каждый и диаметром 20 см? Сравните най-

денную силу с силой притяжения на Земле.

23.Определите массу движущегося прямолинейно тела, которое под действием силы 30Нчерез5спосленачаладвиженияизменяетсвоюскоростьот15до30м/с.

24.Найти величину скорости , с которой нужно вывести искусственный спутник Земли на круговую орбиту на высоту Р=1600 км над поверхностью Земли. Радиус Земли R=6400 км, ускорение силы тяжести у поверхности Земли g=9,8 м/с2. Сопротивлением воздуха пренебречь.

25.Чему равно релятивистское сокращение метрового стержня, который мог бы двигаться мимо нас со скоростью 1,8 108 м/с2?

56

Практическая работа № 4 Решение задач по химии.

Цель работы: приобретение навыков практического применения теоретических знаний в области атомно-молекулярного учения и кинетики химических реакций.

Методика проведения работы. С использованием лекционного материала студенты решают приведенные ниже задачи, согласно индивидуальному заданию. Работа считается зачтенной после проверки задач преподавателем.

Задачи:

1.Какова относительная молекулярная масса нитробензола С6Н5NО2?

2.Какой объем занимает 66г СО2?

3.Сколько молекул воды содержится в 1 капле воды массой 0,03 г?

4.Сколько максимально литров водорода можно получить, используя 45,5г цинка и избыток соляной кислоты?

5.Какова массовая доля фосфора в фосфате кальция Са3(РО4)2?

6.При прокаливании 15,8 г перманганата калия получено 0,896 л кислорода. Каков выход кислорода в данном случае?

7.Какова молярная масса вещества, если масса 2,5 моль этого вещества равна

250г?

8.В каком направлении сместится равновесие в системах:

а) СО2(г)+СI2(г) = СОСI2(г)

б) Н2(г)+I2(г)=2НI(г),

если при неизменной температуре увеличить давление путём уменьшения объёма газовой смеси.

9.При сжигании углеводорода, количество вещества которого 0,1 моль, образовались оксид углерода(1У) объемом 6,72 л (н. у.) и вода массой 7,2 г. Определить формулу углеводорода.

10.Написать выражение закона действия масс для реакций:

а) 2NО(г) + Cl2(г) 2NОСI(г)

б) СаСО3(т) СаО(т) + СО2(г)

11.Для повышения урожайности проводят известкование болотистой кислой почвы известняком или мелом, внося на 1 га 3,5 т оксида кальция. Сколько мела нужно внести на поле площадью 50 га, считая, что мел состоит из чистого карбоната кальция.

12.Реакция идет согласно уравнению 2NO(г) + CI2(г) = 2NOCI(г). Концентрации исходных веществ до начала реакции составляли: СNO=0,4 моль/л, CCI2=0,3 моль/л. Во сколько раз изменится скорость реакции по сравнению с первоначальной в тот момент, когда успеет прореагировать половина оксида азота?

57

13.При полном сжигании 2,66 г некоторого вещества получилось 1,54 г СО2 и 4,48 г SО2. Найти простейшую формулу вещества?

14.При смешении газообразных веществ А и В протекает химическая реакция 2А + В = 2С + Д. Через некоторое время концентрация веществ составила: СА = 2 моль/л, СВ = 1 моль/л, СС = 1,6 моль/л. Вычислить исходные концентрации веществ А и В.

15.Вы купили пачку поваренной соли массой 1 кг. Какое количество вещества хлорида натрия там содержится? Сколько стоит 1 моль соли?

16.Как изменится скорость реакции Н2(г) + I2(г) = 2HI(г), если вдвое увеличить концентрацию йода в системе?

17.Найти простейшую формулу оксида ванадия, зная, что 2,73 г оксида содержат 1,53 г металла.

18.Температурный коэффициент скорости реакции равен 3. Во сколько раз возрастет скорость реакции при повышении температуры с 20о до 75оС?

19.Реакция протекает согласно уравнению: H2(г ) + I2(г ) = 2HI (г), При 508*С константа скорости этой реакции равна 0,16. Исходные концентрации веществ составляют 0,04 и 0,05 моль/л соответственно. Вычислить начальную скорость реакции и скорость ее в тот момент, когда концентрация водорода уменьшилась вдвое.

20.Определить количество вещества атомарного железа в оксиде Fe (III) массой 56 г.

21.Вычислить значение G восстановления оксида железа (II):

22.Массовая доля серы в оксиде равна 40%. Определить формулу оксида.

23.Температурный коэффициент скорости некоторой реакции равен 3. Как изменится скорость этой реакции при повышении температуры от 800 до

1300С.

24.В 15 м3 природной воды содержится 700г ионов Са2+ и 500 г ионов Мg2+. Определить общую жесткость воды

25.Напишите выражение для константы равновесия системы

СаСО3(т) = СаО(т) + СО2(г) и СО2(г) + С(графит) = 2СО(г).

58

Практическая работа № 5.

Решение задач по генетике

Цель работы: приобретение навыков практического применения основных законов Менделя.

Методика проведения работы. С использованием лекционного материала студенты решают нижеприведенные задачи, согласно индивидуальному заданию. Работа считается зачтенной после проверки задач преподавателем.

Задачи:

1.У человека карие глаза доминируют над голубыми, а праворукость над леворукостью. Каким будут дети если оба родителя гетерозиготны по обоим признакам?

2.У человека карие глаза доминируют над голубыми, а праворукость над леворукостью. Какими будут дети если отец левша, но гетерозиготен по цвету глаз, а мать голубоглазая, но гетерозиготна по умению владеть руками.

3.Голубоглазый левша женился на кареглазой правше, у них родились дети: кареглазый левша и голубоглазый правша. Определить вероятность (%)рождения в этой семье голубоглазых левшей.

4.Черная масть КРС доминирует над рыжей, а белоголовость – над сплошной окраской головы. Какое потомство можно получить от скрещивания гетерозиготного черного быка со сплошной окраской головы с рыжей белоголовой коровой, гетерозиготной по белоголовости?

5.У земляники красный и белый цвет ягод наследуется по принципу неполного доминирования. Каков фенотип F1, если родители – чистые линии и в потомстве появились растения с красными, розовыми и белыми ягодами?

6.У томатов красная окраска плода доминирует над желтой, высокий рост – над карликовостью. Оба родителя гетерозиготны по обоим признакам. Определить вероятность (%) появления высоких томатов с желтыми плодами.

7.Мужчина, больной гемофилией, женится на здоровой женщине. У них рождается 9 здоровых сыновей и дочерей, которые вступают в брак с не страдающими гемофилией лицами. Обнаружится у внуков вновь гемофилия? Какова вероятность появления больных в семьях дочерей и сыновей.

8.Мужчина больной гемофилией вступает в брак со здоровой женщиной, отец которой был гемофиликом. Какой % здоровых детей в семье?

9.У человека группа крови (АВО) определяется тремя аллеями одного гена. Родители имеют 2 и 3 группы крови. Какие группы крови можно ожидать у детей?

10.У человека группа крови (АВО) определяется тремя аллеями одного гена. Родители имеют 1 и 4 группы крови. Какие группы крови можно ожидать у детей?

59

Практическая работа № 6 ГМО. (просмотр фильма с последующим выполнением заданий

по его содержимому).

Цель работы. Ознакомление студентов с генномодифицированными организмами (ГМО) как основным результатом генной инженерии.

Методика проведения работы.

1.Просмотр фильма.

2.Обсуждение сюжета фильма.

3.Описать основные механизмы создания ГМО.

4.Описать влияние ГМО на организм человека.

Оформление результатов. Описать основные механизмы создания ГМО и влияние ГМО на организм человека. Обобщить и сделать вывод.

Контрольные вопросы.

1.Дать определение генной инженерии?

2.Раскрыть понятие генномодифицированные организмы (ГМО).

3.Какой метод создания ГМО является наиболее распространенным?

4.В какой стране создание ГМО наиболее развито?

Практическая работа № 7 Дикий мир будущего (просмотр фильма с последующим выполнением

заданий по его содержанию)

Цель работы. Развитие эволюционного мышления и закрепление теоретических основ эволюционных путей становления новых видов.

Методика проведения работы.

1.Просмотр фильма.

2.Обсуждение сюжета фильма.

3.Описать основные ароморфозы, возникшие в ходе эволюции у конкретного организма (согласно индивидуальному заданию).

Оформление результатов. Описать основные ароморфозы, возникшие в ходе эволюции у конкретного организма (согласно индивидуальному заданию). Обобщить и сделать вывод.

Контрольные вопросы.

1.Раскрыть понятие ароморфоз.

2.Раскрыть понятие гомологичные органы.

3.Каким образом климатические условия среды влияли на морфологические особенности организма?

4.В чем суть синтетической теории эволюции?

5.Чем синтетическая теория эволюции отличается от эволюционной теории Ч. Дарвина?

60