327
з історії

164
учня

97
для 11 классу

303
відкореговано


Вашій увазі

510
кейсів
Останнє оновлення:
27.03.2017


Кейс - урок "Дерево - красота и польза"
Кейс - урок: Дерево - красота и польза

Раздел: Науки, природа и человек

Уровень (класс): 7+

Тема: Биология

Цель: Расширить и систематизировать знания о деревьях и их разновидностях.

Какая информация меня здесь ждет?

  • Из каких основных частей состоит дерево, и какие функции они выполняют?
  • В чем заключается экологическая роль деревьев?
  • Как правильно сажать деревья?
  • Какие фундаментальные и практические знания мне пригодятся?
  • Что такое «дерево» в информационных моделях?
6 разверток по предметам, явлениям и практикам:
Вступление

Растительный мир Земли очень разнообразен и одними из самых прекрасных и удивительных ее обитателей являются деревья. Ведь без них обойтись невозможно, так как жизнь человека и животных без деревьев немыслима.

 

Как часто вы обращаете внимание на то, какие деревья растут возле вашего дома, в вашем городе, стране, а какие их виды распространены на других континентах? А задумывались ли вы о том, какую они несут пользу для всего живого на Земле и что нужно сделать для

их защиты? Ведь леса – это легкие планеты, благодаря которым мы имеем возможность дышать.

 

Деревья невероятно разнообразны и уникальны. На нашей планете существует более ста тысяч из разновидностей. Среди деревьев встречаются неприхотливые, довольно таки редкие и необыкновенные представители флоры. Но среди этого разнообразия деревьев важно то, что они способны не только радовать глаз своим великолепием, но и нести огромную пользу для земных обитателей. К сожалению, игнорирование природоохранных мероприятий и пренебрежение экологией приводит к гибели как лесов, так и отдельных уникальных деревьев.
Биология
На такой банальный вопрос, что такое дерево, способен ответить любой ребенок. Деревья – это крупные многолетние растения, которые имеют корни, ствол, ветви, листья или хвою. Одни могут быть низкорослыми, карликовыми, а другие вырастать на несколько десятков метров. Это живые существа, которые растут, развиваются, питаются, дышать, и приносят плоды.

Все деревья состоят из таких основных частей, как корень, ствол и крона.

Строение дерева выглядит так:

 

Корень дерева, как правило, является подземной частью растения и удерживает его в вертикальном положении. С помощью корней дерево впитывает из почвы полезные вещества и передает их стволу.

 

Корны одних деревьев могут проникать очень глубоко в землю, другие разрастаться на десятки метров в стороны, а есть и такие деревья, которые имеют воздушные корни.

Общая поверхность корней дерева может быть в 100 раз больше, чем у побега. Корни, которые питают дерево и участвуют в поглощении воды и минеральных солей, находятся в верхних слоях почвы.

 

Ствол дерева – это надежная опора для кроны. По нему осуществляется передача веществ от корней к кроне дерева. Ствол сохраняет влагу и питательные вещества, необходимые для роста и развития дерева.

Древесный ствол состоит из сердцевины, древесины, камбия, луба и коры. В стволе образуются темные и светлые участки, которые образуют годовые кольца. По количеству этих колец можно определить возраст дерева, а по толщине – условиям, в которых дерево прожило в конкретный год.

Снаружи ствол покрыт корой. Кора дерева является его кожей, которая защищает дерево от холода, засухи, дождя, ветра и насекомых.

 

Дальше ствол разветвляется и образует крону дерева. Крона дерева состоит из ветвей и листьев. Мощные ветки дерева удерживают листья, цветы и плоды. Главной задачей листвы является поглощение углекислого газа, солнечной энергии и производства питательных веществ, которые необходимы для роста дерева. Под действием света в листьях в результате фотосинтеза происходит синтез необходимых веществ.

 

Крона дерева может быть разной формы: раскидистой или колонновидной, плотной или редкой.

По сроку жизни листьев, деревья бывают вечнозелеными и листопадными. Листопадные деревья ежегодно сбрасывают старые листья, а весной из почек вырастают новые.

Классификация деревьев:

 

Также пестрят разнообразием и листья деревьев. Они бывают лиственными и хвойными. К деревьям лиственной группы можно отнести: березу, клен, бук, ясен, эвкалипт и другие. Сосны, ели, пихты, кипарисы имеют хвойные листья.

 

Кроме биологической классификации деревья делятся и по таким признакам, как:

а) плодовые деревья, плоды которых человек употребляет в пищу;

б) тропические, ареал которых проходит недалеко от экватора;

в) северные, ареал которых проходит далеко от экватора;

г) ценные деревья. Их древесину используют в промышленных целях;

д) корабельные. Древесину этих ценных пород дерева используют в кораблестроении.

Задание:


Если в воду поставить черенок ивы, смородины или тополя, то какие корны начнут развиваться?
Экология

Современные мегаполисы и города, в которых есть промышленное производство, к сожалению, не блещут хорошей экологией и задыхаются от гари, смога, копоти. И основным природным фильтром, который способен впитывать отравляющие и вредные вещества являются зеленые насаждения. К тому же, деревья – это самые главные поставщики кислорода в нашу атмосферу, и поглотители из неё СО2.

 

Ведь не зря зеленые насаждения называют «легкими городов». Они являются надежной и проверенной защитой нашей экологии. Какая же роль отведена деревьям в природе? Деревья являются хорошим защитником воздуха и водоемов. Они защищают почву от разрушений и являются преградой для ветра. Зеленые насаждения - это дом для животных и птиц и место отдыха для человека.

Деревья оказывают огромную пользу на человека, животных и окружающую среду:

 

1. Являются домом и столовой для насекомых, птиц и животных.

В дуплах и стволах деревьев живут некоторые животные, в кронах деревьев вьют гнезда птицы, в коре деревьев насекомые прячутся от хищников. Деревья служат отличным источником питания для животных, птиц и насекомых. На природной основе деревьев построена целая экосистема, состоящая из насекомых и своеобразной флоры и фауны.

2. Способствуют снижению запыленности и загазованности воздуха.

Воздушный пылевой или загрязненный поток воздуха на своем пути наталкивается на зеленые насаждения, замедляется и под силой тяжести, оседает на деревьях и во время дождя уходит в землю. На территориях, где преобладают зеленые насаждения запыленность воздуха в 2—3 раза меньше, чем на открытых городских территориях.

3. Выполняют газозащитную функцию.

Деревья значительно уменьшают вредную концентрацию газов, которые находятся в воздухе. Растения способны поглощать вредные газы, а твердые частицы оседают на листьях, стволах и ветках растений.

 

4. Оздоравливают организм человека.

Большая часть зеленых насаждений выделяет фитонциды, которые способны убивать болезнетворные бактерии или тормозить их развитие, оказывая положительное воздействие на организм человека. Особенно богаты фитоцидными свойствами хвойные породы деревьев. Они благотворно влияют на нервную систему, стимулируют сердечную деятельность, улучшают обмен веществ и усиливают секреторную функцию ЖКТ.

5. Оказывают влияние на тепловой режим.

Во время летней жары среди зеленых насаждений температура значительно меньше, чем на открытой местности. Среди зелени деревьев жара переноситься легче. Среди зеленых насаждений более свежо и прекрасно. Деревья и кустарники защищают поверхность от прямых солнечных лучей и предохраняют ее от перегрева. Также они способны улучшать радиационный фон города, так как среди зеленых насаждений он снижается в несколько раз.

 

6. Влияют на влажность воздуха.

При нагреве поверхности листвы происходит испарение влаги, а как вы понимаете

повышение влажности воспринимается организмом человека как понижение температуры. И особенно такой влажностный режим благоприятный в жаркую погоду.

7. 8. Выполняют шумоизолирующую функцию.

Зеленые насаждения, расположенные вдоль транспортных магистралей, жилых домов, спортивных комплексов снижают уровень шума приблизительно на 5-10 %. А небольшие скверы и придомовые посадки с густой лиственной кроной способны поглощать до 25% звуковой энергии. Не говоря уже о крупных лесных массивах, которые уменьшают уровень шума почти на 50% по сравнению с открытой местностью.

8. Зеленые насаждения влияют на образование ветров.

Благодаря деревьям и другим зеленым насаждениям образуются воздушные потоки: нагретый воздух поднимается вверх, а на его место занимает более прохладный, который поступает с территорий густо насаженных зеленью. Чаще такие воздушные потоки образуются на окраине города.

9. Спасают от ветра.

Кроме того, деревья оказывают и защитную роль, оберегая от сильного ветра не только людей, но и посевы на полях. Ветрозащитными свойствами обладают зеленые насаждения даже сравнительно небольшой высоты и плотности посадки.

Какие же деревья лучше всего высаживать в мегаполисах и промышленных городах?

Тополь является самым «городским» деревом. Это стойкое и ветвистое дерево способно расти в условиях любого климата, отлично фильтровать загазованный воздух и задерживать пыль. Однако тополиный пух часто является болезненным для людей, страдающих аллергией.

Клен - это еще один из обитателей мегаполисов. Это дерево для города является идеальным, так как оно выносливо, нетребовательно к влаге и быстро растет. Это невысокое дерево с красивыми фигурными листьями, прекрасно смотрится в парках, скверах и аллеях.

Береза, хотя и растет довольно медленно, но хорошо очищает загрязненную атмосферу и неприхотливо для городских условий.

Хвойные виды деревьев имеют красивый изысканный вид, целительный запах, обладают мощной энергетикой и прекрасно подходят для выращивания в городских парках и скверах.

Но важно помнить, что все это зеленое великолепие садов, лесов и парков в наших городах может сохраняться и развиваться при непосредственном участии человека. В природе все взаимосвязано: мы бережем зеленые насаждения и бережно к ним относимся, а они оказывают огромную и неоценимую пользу человеку.

Технология

Деревья – это уникальные и неповторимые живые организмы, которые очищают воздух, положительно влияют на организм человека и на экологию нашей планеты. Деревья являются прекрасным экологичным строительным материалом и топливом. Его древесину используют для строительства домов, изготовления мебели, музыкальных инструментов, посуды, игрушек и для благоустройства жилья.

В древние времена древесину использовали для построения плотов, лодок и даже каравелл. Поэтому с уверенностью можно сказать, что дерево способствовало развитию судоходства.

 

Но для того, чтобы пользоваться всеми этими благами и в дальнейшем, мы должны думать не только о себе, но и о будущих поколениях. Каждый человек в свой жизни должен посадить дерево и желательно не одно. Ведь сажая деревья, мы делаем воздух нашей планеты чище. Как же правильно посадить дерево, чтобы оно прижилось, росло, развивалось, радовало глаз и приносило пользу?

Давайте детально изучим технологию посадки дерева:

 

А вот в США считают, что леса на планете, в отдаленных районах и труднодоступных местах можно посадить при помощи устаревших военно-транспортных самолетов С–130. Бомбардировщики, которые предназначены для установки минных заграждений, были переоборудованы под бомбы, заряженные саженцами деревьев.

Эта прекрасная идея появилась в штате Массачусетс, после того, как правительство обязало компании, которые имеют объекты, загрязняющие атмосферу, посадить леса и уменьшить вредные выбросы. Высадка таким методом деревьев оказалась намного легче и дешевле, чем использование ручного способа.

На сегодняшний день эта система посадки лесов нашла широкое применение во многих странах. Такой переоборудованный военно-транспортный самолет может в течении дня сбросить около 900 тысяч «зеленых бомб» с саженцами.

И прекрасно то, что эти бомбы несут не смерть и разрушения, а новую жизнь, сажая деревья и восстанавливая леса.

 

«Зеленые бомбы» имеют вид конуса, который способен проникать на глубину, благоприятную для дальнейшего развития саженцев. В этих конусах содержатся удобрения и материал, который впитывает влагу из окружающей среды и обеспечивает своеобразный полив растений.

Конус сделан из материала, который в земле разлагается и позволяет молодому саженцу надежно закрепиться на новом месте.

 

Такой метод позволяет восстанавливать лесные посадки в горной и болотистой местности. Во-первых, это доступно, удобно, быстро и намного дешевле, чем, если бы его осуществляли ручным способом.

Информатика

В информатике и программировании тоже существует понятие «деревьев» (англ. tree), но в этих науках это понятие описывает одну их самых популярных структур данных.

Деревья, или как их еще называют, графы организуют классификацию объектов по принципу иерархии (древнегреческого εραρχία – «священное правление»). Согласно этому принципа одни элементы дерева «подчиняются» непосредственно другим.

Почему же иерархический принцип построения связей называют деревом? Все просто. Чтобы построить дерев или граф, необходимо нарисовать главную вершину – корень, который не зависит ни от кого другого. После этого от корня рисуют вершины 2-го уровня, которые непосредственно связаны с корнем, но не связаны друг с другом, как у дерева одна веточка не зависит от другой, растущей на этом же уровне. На следующем шаге рисуют вершины следующего уровня, которые опять-таки связаны с предыдущей вершиной, но независимы друг от друга, и т.д. В результате получается граф похожий на куст, растущий из корня, или сильно разветвленное дерево. Самые нижние вершины, не имеющие «подчиненных» вершин называются листьями, а вершины в средине графа – ветками.

Иерархические структуры (деревья):

 

Для чего же в информатике и программировании использовать деревья?

1. Для наглядности и упрощения классификации объектов;

2. Для удобства организации данных;

3. Для описания структуры;

4. Для нахождения всех существующих решений задач;

5. Для поиска кратчайшего или самого длинного решения задачи;

6. Для разработки стратегии игр;

7. И т.д.

На рисунке ниже построено дерево, отображающее примитивную структуру системы образования:

 

По принципу деревьев строятся и родословные – генеалогическое древо:

 

Задание:


Постройте свое генеалогическое древо.

У иерархических деревьев есть свойства:

1. Есть только один единственный путь между любыми двумя его вершинами;

2. Деревьям не свойственны циклы и петли;

3. Корень – это единственная вершина, не имеющая предка;

4. У каждой вершины есть лишь одна исходная вершина на предыдущем уровне (корень – исключение);

5. Каждая вершина имеет множество порожденных вершин на следующем уровне;

6. Вершины, не имеющие «подчиненных» вершин называются листьями;

7. Количество уровней в дереве – неограниченно;

8. Веткам дерева присуще наследование свойств от вершин уровнем выше.

Пример иерархической структуры – дерева можно рассмотреть на устройстве шариковой ручки:

 

В программировании существует понятие бинарных деревьев – это частный случай корневых деревьев. Суть бинарных деревьев состоит в том, что от корня отходят только две вершины – поддеревья, которые не пересекаются, и могут быть пустым множеством вершин (что недопустимо для обычного дерева).

Важными операциями на деревьях являются:

1. поиск элемента;

2. удаление элемента;

3. добавление элемента в определенном месте в дереве;

4. обход вершин в разном порядке;

5. перенумерация вершин;

6. удаление целой ветки дерева;

7. добавление целой ветки дерева;

8. трансформации (повороты) фрагментов дерева;

9. нахождение корня для любой вершины.

Наука

Итальянский художник Леонардо да Винчи, однажды, пытаясь правильно нарисовать дерево, вывел правило, из которого следовало, что общая площадь срезов всех его ветвей на каждой высоте остается одной и той же, и равна площади среза основного ствола.

 

Любой человек посчитает естественным и привычным то, что от мощного ствола дерева отходят вначале немногочисленные и мощные ветки, а потом они делятся на более тонкие. А вот Леонардо в этом заметил некую закономерность. Оказывается, что на определенной высоте общая толщина ветвей всегда равна толщине ствола. В чем заключается секрет? Почему деревья строго следуют этой закономерности?

Леонардо да Винчи вывел правило, согласно которому квадрат диаметра ствола дерева равен сумме квадратов диаметров ветвей, взятых на общей фиксированной высоте.

Немного позднее ученые вернулись к исследованию этой закономерности и подтвердили правило, выведенное Леонардо да Винчи, но с оговоркой, что степень в формуле необязательно равняется 2, а лежит в пределах от 1,8 до 2,3. Длительное время ученые эту закономерность объясняли тем, что с помощью такой структуры происходит оптимальное снабжение дерево оптимально веток питательными веществами.

Но американский физик Кристоф Эллой нашёл более простое механическое объяснение этому феномену и доказал, что главная причина заключалась не в питании и росте веток, а в ветре. Если рассматривать дерево как фрактал, то закон Леонардо минимизирует вероятность слома веток под воздействием ветра.

 

На рисунке слева изображены переменные модели, которую создал Кристоф Эллой и использовал для доказательства своей гипотезы. А на рисунке слева изображен фрактальный скелет модели дерева, как алгоритм изменения диаметров ствола и ветвей, подбирая оптимальные величины.

У Кристофа закрались подозрения, что здесь дело совсем не питании ветвей, а в действии силы ветра. И он описал дерево с математической точки зрения в виде «фрактальной структуры консольных ветвей». То есть – это структура раздвоенных лучей, где каждая часть структуры подобна всей структуры в целом.

Далее он в эту модель ввел силу ветра, которая оказывает действие на ветви с листвой и вставил константу, с помощью которой определил, когда ветка ломается под его натиском. После этого Кристоф Эллой попытался определить толщину ветвей, которая была бы оптимальной для сопротивления перелома. И в итоге результат показал формулу, выведенную Леонардо, но вместо суммы квадратов взял сумму степеней от 1,8 до 2,3.

В будущем результаты этой работу могут быть использованы в архитектуре, при строительстве сложных высотных сооружений, где есть необходимость учитывать сопротивление ветра.

- От чего ветер дует?

- От того, что деревья качаются (шутка).

Искусство/ Архитектура

Не смотря на век высоких технологий, где обыденным стали айфоны, мини-компьютеры и зеркальные небоскрёбы, изделия из дерева не утратили своей актуальности и продолжают пользоваться огромным спросом.

Разнообразные скульптуры, сувениры, скульптуры и предметы интерьера, сделанные талантливыми мастерами своего дела, всегда привлекали интерес и пользовались популярностью. Есть немало вещей, изготовленных из этого материала, которые стали настоящим произведением искусств.

 

Эти шедевры скульптуры в виде лошади и орла изготовлены из обычных, никому не нужных коряг. Но, когда за дело берется настоящий художник, то коряга превращается в настоящее произведение искусства.

 

Давайте посмотрим видео, о том, как из спиленного дерева получается потрясающее творение:

А воображению современных архитекторов можно только позавидовать. Одним из таких креативных задумок, которые сочетают в себе изысканную диковинку и экологический фактор, является строительство домов из живых деревьев, на деревьях и деревьев на домах.

 

Ботаническая архитектура, или арбоархитектура с каждым годом набирает все большей популярности.

 

А вот еще один видеоматериал о построении живого дома из растущих деревьев:

В Милане, проблему грязного воздуха, превратили в новые возможности строительства зеленых домов, которые превратились в целые произведения искусства.

 

На домах стали разбивать целые сады и парки, где на его балконах свободно растут почти 6 тысяч деревьев и кустарников.

 

А в Париже презентовали масштабный проект будущего. К 2050 году здесь хотят построить дома-башни, с различными экологическими характеристиками.

 

Возможно, в будущем такая архитектурная красота перестанет быть диковинкой, и наши города будут утопать в зелени.

Подведение итогов урока-кейса

Наименование

Содержание

1

Результаты урока-кейса можно дополнить такими находками учеников

 

2

Какие 3 сайта помогли найти важную информацию?

http://edufuture.biz/

http://sibir-corp.ru/articles/derevo_stvol.htm

http://www.myshared.ru/slide/146426/

 

3

В помощь ученику и коучу:

http://edufuture.biz/

http://my-fine.com/blog/43897963307/Neveroyatnyie-veschi-iz-dereva

http://festival.1september.ru/articles/649155/

http://ppt4web.ru/geometrija/grafy-i-ikh-primenenie2.html

http://www.vlg.aif.ru/infographic/1165330

http://green-dom.info/экология/живая-планета/zelyonye-doma-v-milane/#more-14018

https://www.youtube.com/watch?v=VGmu7j6LLl0

 

4

Где брать информацию для кейса:

http://edufuture.biz/

http://green-dom.info/экология/bombardirovka-lesom/

http://celinny.ucoz.ru/publ/novosti_shkoly/prezentacii_k_uroku/porody_drevesiny_stroenie_i_svojstva_osnovnykh_porod/27-1-0-38

http://ru.tsn.ua/tsikavinki/francuzy-obyasnili-zagadochnoe-pravilo-da-vinchi.html

http://daypic.ru/art/201824#more-201824

http://mirum.ru/news/world_trend/eko_proekty/doma_iz_zhivykh_derevev_uzhe_realnost/

 

5

Локация проведения урока-кейса

Урок – кейс проходит в классе. Возможно проведение в музее, библиотеке.

6

Соревновательность:

Команды мальчиков и девочек.

Счет составил:….

Задания для них:

  1.      Какое практическое значение имеют знания об особенностях строения корневых систем деревьев?
  2.      Что такое структура данных?

7

Домашнее задание

  1.      Какие корни развиваются на поставленных в воду черенках тополя, ивы, смородины?
  2.      Какую роль деревьев для человека и животных?
  3.      Как одно дерево может повлиять на окружающую среду?
  4.      Какие необычные деревья растут на нашей планете? В чем заключается их необычность?
  5.      Что такое иерархические структуры?

8

Продолжительность:

90 мин (спаренный урок)

 

9

Возможность схемы проведения с учеником-дублером

 

возможно.

10

Полученные знания и наработанные компетенции:

  •   Расширить и систематизировать знания о деревьях и их разновидностях. 
  •   Умение быстро найти необходимую информацию по теме.
  •   Получение практических навыков применения полученной информации.
  •   Получение конкретных знаний биологии, технологии, информатике и других разделов (приведены в развертках).

 

11

Теги:

деревья, корневая система, ствол, крона, структура данных, иерархическая структура, древесина, хвойные деревья, лиственные деревья, зеленые бомбы, технология посадки дерева, правило Леонардо да Винчи, фракталы Кристофа Эллой, дома из деревьев, экологические дома.

12

Авторы:

Паутинка Светлана Анатольевна.

13

Принимали участие в апгрейде кейса:

 

The End

«Знання завжди повинні бути свіжими!»

Цікаві факти

Протягом життя у людини виділяється така кількість слини, що нею можна заповнити два басейни середнього розміру.

Знайшли помилку? Виділіть текст та натисніть Ctrl + Enter, ми будемо Вам дуже вдячні!

Знайшли помилку? Виділіть текст та натисніть Ctrl + Enter, ми будемо Вам дуже вдячні!