327
з історії

164
учня

97
для 11 классу

303
відкореговано


Вашій увазі

510
кейсів
Останнє оновлення:
23.03.2017


Кейс - урок "Дерево:краса і користь"
Кейс - урок "Дерево:краса і користь"

Розділ: Науки, природа і людина

Рівень (клас): 7-9

Тема: Біологія

Мета: Розширити і систематизувати знання про дерева і їх різновиди.

Яка інформація мене тут чекає?

  • З яких основних частин складається дерево, і які функції вони виконують?
  • У чому полягає екологічна роль дерев?
  • Як правильно садити дерева?
  • Які фундаментальні і практичні знання мені знадобляться?
  • Що таке «дерево» в інформаційних моделях?
6 розгорток з предметів, явищ та практик:
Вступ

Рослинний світ Землі дуже різноманітний, і одними з найпрекрасніших і дивних її мешканців є дерева. Адже без них обійтися неможливо, так як життя людини і тварин без дерев неможливе.

 

Як часто ви звертаєте увагу на те, які дерева ростуть біля вашого будинку, в вашому місті, країні, а які їх види поширені на інших континентах? А чи замислювалися ви про те, яку вони несуть користь для всього живого на Землі і що потрібно зробити для їх захисту? Адже ліси - це легені планети, завдяки яким ми маємо можливість дихати.

 

Дерева неймовірно різноманітні і унікальні. На нашій планеті існує понад сто тисяч їх різновидів. Серед дерев зустрічаються невибагливі, досить таки рідкісні і незвичайні представники флори. Але серед цього розмаїття дерев важливо те, що вони здатні не тільки радувати око своєю красою, а й нести величезну користь для землян. На жаль, ігнорування природоохоронних заходів і зневага екології призводить до загибелі як лісів, так і окремих унікальних дерев.

Біологія
На таке банальний запитання, що таке дерево, здатна відповісти будь-яка дитина. Дерева - це великі багаторічні рослини, які мають коріння, стовбур, гілки, листя або хвою. Одні можуть бути низькорослими, карликовими, а інші виростати на кілька десятків метрів. Це живі істоти, які ростуть, розвиваються, харчуються, дихають, і приносять плоди.

Всі дерева складаються з таких основних частин, як корінь, стовбур і крона.

Будова дерева виглядає так:

 

Корінь дерева, як правило, є підземною частиною рослини і утримує його у вертикальному положенні. За допомогою коренів дерево вбирає з ґрунту корисні речовини і передає їх до стовбура.

 

Коріння одних дерев можуть проникати дуже глибоко в землю, інші розростатися на десятки метрів в сторони, а є і такі дерева, які мають повітряні корені.

Загальна поверхня коренів дерева може бути в 100 разів більше, ніж у пагонів. Корені, які живлять дерево і беруть участь в поглинанні води і мінеральних солей, знаходяться у верхніх шарах ґрунту.

 

Стовбур дерева - це надійна опора для крони. По ньому здійснюється передача речовин від коренів до крони дерева. Стовбур зберігає вологу і поживні речовини, необхідні для росту і розвитку дерева.

Стовбур дерева складається з серцевини, деревини, камбію, лубу та кори. У стовбурі утворюються темні і світлі ділянки, які утворюють річні кільця. За кількістю таких кілець можна визначити вік дерева, а по товщині - умови, в яких дерево жило в конкретний рік.

Зовні стовбур покритий корою. Кора дерева є його шкірою, яка захищає його від холоду, посухи, дощу, вітру і комах.

 

Далі стовбур розгалужується і утворює крону дерева. Крона дерева складається з гілок і листя. Потужні гілки дерева утримують листя, квіти і плоди. Головним завданням листя є поглинання вуглекислого газу, сонячної енергії та виробництва поживних речовин, які необхідні для росту дерева. Під дією світла в листі в результаті фотосинтезу відбувається синтез необхідних речовин.

 

Крона дерева може бути різної форми: розлогою або колоновидною, щільною або рідкою. За тривалістю життя листя, дерева бувають вічнозеленими і листопадними. Листопадні дерева щорічно скидають старе листя, а навесні з бруньок виростають нові.

Класифікація дерев:

 

Різняться за своєю формою та зовнішнім виглядом і листя дерев. Вони бувають листяними і хвойними. До дерев листяної групи можна віднести: березу, клен, бук, ясен, евкаліпт та інші. Сосни, ялини, ялиці, кипариси мають хвою.

 

Крім біологічної класифікації, дерева діляться и за такими ознаками, як:

а) плодові дерева, плоди яких людина вживає в їжу;

б) тропічні, ареал яких проходить недалеко від екватору;

в) північні, ареал яких проходить далеко від екватору;

г) цінні дерева. Їх деревину використовують в промислових цілях;

д) корабельні. Деревину таких цінних порід дерева використовують в кораблебудуванні.

Завдання:


Якщо в воду поставити гілочку верби, смородини або тополі, то яке коріння почне розвиватися?
Екологія

Сучасні мегаполіси і міста, в яких є промислове виробництво, на жаль, не можуть похвалитися гарною екологією, вони задихаються від диму, смогу, кіптяви. І основним природним фільтром, який здатний вбирати отруйні і шкідливі речовини є зелені насадження. До того ж, дерева - це найголовніші постачальники кисню в нашу атмосферу, і поглиначі з неї СО2.

 

Адже не дарма зелені насадження називають «легенями міст». Яка ж роль відведена деревам в природі? Вони є надійним і перевіреним стражем нашої екології. Дерева є хорошими захисниками повітря і водойм. Вони утримують ґрунт від руйнувань і є перешкодою для вітру. Зелені насадження - це будинок для тварин і птахів, і місце відпочинку для людини.

Дерева несуть величезну користь людям, тваринам і навколишньому середовищу:

 

1. На них селяться, відпочивають, харчуються та виводять потомство різні комахи, птахи і тварини.

У дуплах і стовбурах дерев живуть деякі тварини, в кронах дерев в'ють гнізда птахи, в корі дерев комахи ховаються від хижаків. Дерева служать відмінним джерелом харчування для тварин, птахів і комах. На природній основі дерев побудована ціла екосистема, що складається з комах і своєрідною флори і фауни.

2. Сприяють зниженню запиленості та загазованості повітря.

Повітряний пиловий або забруднений потік повітря на своєму шляху наштовхується на зелені насадження, сповільнюється і під силою тяжіння, осідає на деревах, а під час дощу йде в землю. На територіях, де переважають зелені насадження запиленість повітря в 2-3 рази менше, ніж на відкритих міських територіях.

3. Виконують газозахисні функції.

Дерева значно зменшують шкідливу концентрацію газів, які знаходяться в повітрі. Рослини здатні поглинати шкідливі гази, а їх тверді частинки осідають на листках, стовбурах і гілках рослин.

 

4. Оздоровлюють організм людини.

Велика частина зелених насаджень виділяє фітонциди, які здатні вбивати хвороботворні бактерії або гальмувати їх розвиток, та позитивно впливати на організм людини. Особливо багаті фітонцидними властивостями хвойні породи дерев. Вони мають благотворний вплив на нервову систему, стимулюють серцеву діяльність, поліпшують обмін речовин і посилюють секреторну функцію шлунково-кишкового тракту.

5. Впливають на тепловий режим.

Під час літньої спеки серед зелених насаджень температура значно менше, ніж на відкритій місцевості. Серед зелені дерев спека переноситься легше. Серед зелених насаджень більш свіже і чудове повітря. Дерева і чагарники захищають поверхню від прямих сонячних променів і оберігають її від перегріву. Також вони здатні покращувати радіаційний фон міста, так як серед зелених насаджень він знижується в кілька разів.

 

6. Мають вплив на вологість повітря.

При нагріванні поверхні листя, відбувається випаровування вологи, а як ви розумієте

підвищення вологості сприймається організмом людини, як зниження температури. І особливо такий режим вологості сприятливий в жарку погоду.

7. Виконують шумоізолюючу функцію.

Зелені насадження, розташовані уздовж транспортних магістралей, житлових будинків, спортивних комплексів знижують рівень шуму приблизно на 5-10%. А невеликі сквери та прибудинкові насадження з густою листяної кроною здатні поглинати до 25% звукової енергії. Не кажучи вже про великих лісових масивах, які зменшують рівень шуму майже на 50% в порівнянні з відкритою місцевістю.

8. Зелені насадження впливають на створення вітрів.

Завдяки деревам та іншим зеленим насадженням утворюються повітряні потоки: нагріте повітря піднімається вгору, а на його місце займає більш прохолодне, яке надходить з територій, густо насаджених зеленню. Найчастіше такі повітряні потоки утворюються на околиці міста.

9. Рятують від вітру.

Крім того, дерева надають і захисну роль, оберігаючи від сильного вітру не тільки людей, а й посіви на полях. Вітрозахисними властивостями володіють зелені насадження навіть, порівняно невеликої висоти і щільності посадки.

Які ж дерева найкраще висаджувати в мегаполісах і промислових містах?

Одне з почесних «міських» дерев займає тополя. Це стійке і гіллясте дерево здатне рости в умовах будь-якого клімату, відмінно фільтрувати загазоване повітря і затримувати пил. Однак тополиний пух завдає чимало неприємностей людям, які страждають на алергію.

Клен - це ще один з мешканців мегаполісів. Це дерево для міста є ідеальним, оскільки воно витривале, невимогливе до вологи і швидко росте. Це невисоке дерево з красивим фігурним листям, прекрасно виглядає в парках, скверах і алеях.

Береза, хоча і зростає досить повільно, але добре очищає забруднену атмосферу і невибагливо для міських умов.

Хвойні види дерев мають гарний вишуканий вигляд, цілющий запах, володіють потужною енергетикою і прекрасно підходять для вирощування в міських парках і скверах.

Але важливо пам'ятати, що пишність садів, лісів і парків в наших містах може зберігатися і розвиватися лише при безпосередній участі людини. У природі все взаємопов'язано: ми бережемо зелені насадження і дбайливо до них ставимося, а вони надають велику підтримку і неоціненну користь людині.
Технологія

Дерева - це унікальні і неповторні живі організми, які очищають повітря, позитивно впливають на організм людини та на екологію нашої планети. Дерева - це прекрасний екологічний будівельний матеріал і паливо. Його деревину використовують для будівництва будинків, виготовлення меблів, музичних інструментів, посуду, іграшок і для благоустрою житла.

У стародавні часи деревину використовували для побудови плотів, човнів і навіть каравел. Тому з упевненістю можна сказати, що дерево сприяло розвитку судноплавства.

 

Але для того, щоб користуватися усіма цими благами і надалі, ми повинні думати не тільки про себе, а й про майбутні покоління. Кожна людина в своєму житті повинна посадити дерево і бажано не одне. Адже саджаючи дерева, ми робимо повітря нашої планети чистішим. А як правильно посадити дерево, щоб воно прижилося, росло, розвивалося, радувало своєю красою і приносило користь?

Давайте детально вивчимо технологію посадки дерева:

 

А ось в США вважають, що ліси на планеті, у віддалених районах і важкодоступних місцях можна посадити за допомогою застарілих військово-транспортних літаків С-130. Бомбардувальники, які призначені для установки мінних загороджень, були переобладнані під бомби, заряджені саджанцями дерев.

Ця прекрасна ідея з'явилася в штаті Массачусетс, після того, як уряд зобов'язав компанії, які мають об'єкти, що забруднюють атмосферу, посадити ліси і зменшити шкідливі викиди. Висадка дерев таким методом виявилася набагато легшою та дешевшою, ніж використання ручної праці.

На сьогоднішній день ця система посадки лісів знайшла широке застосування в багатьох країнах. Такий переобладнаний військово-транспортний літак може протягом дня скинути близько 900 тисяч «зелених бомб» з саджанцями.

І прекрасно те, що ці бомби несуть не смерть і руйнування, а нове життя, саджаючи дерева і відновлюючи ліси.

 

«Зелені бомби» мають вигляд конуса, який здатний проникати на глибину, сприятливу для подальшого розвитку саджанців. У цих конусах містяться добрива і матеріал, який вбирає вологу з навколишнього середовища і забезпечує своєрідний полив рослин.

Конус зроблений з матеріалу, який в землі розкладається і дозволяє молодому саджанця надійно закріпитися на новому місці.

 

Такий метод дозволяє відновлювати лісові посадки в гірській і болотистій місцевості. По-перше, це є, зручно, швидко і набагато дешевше, ніж, якби його здійснювали ручним способом.

Інформатика

В інформатиці та програмуванні теж існує поняття «дерев» (англ. Tree), але в цих науках це поняття описує одну з найбільш популярних структур даних.

Дерева, або як їх ще називають, графи організовують класифікацію об'єктів за принципом ієрархії (давньогрецького εραρχία - «священне правління»). Згідно з цим принципом одні елементи дерева «підкоряються» безпосередньо іншим.

Чому ж ієрархічний принцип побудови зв'язків називають деревом? Все просто. Щоб побудувати дерев або граф, необхідно намалювати головну вершину - корінь, який не залежить ні від кого іншого. Після цього від кореня малюють вершини 2-го рівня, які безпосередньо пов'язані з коренем, але не пов'язані один з одним, так само, як у дерева, що росте на цьому ж рівні, одна гілочка не залежить від іншої. На наступному кроці малюють вершини наступного рівня, які знову-таки пов'язані з попередньою вершиною, але незалежні один від одного, і т.д. В результаті виходить граф схожий на кущ, що росте з кореня, або сильно розгалужене дерево. Самі нижні вершини, що не мають «підлеглих» вершин називаються листям, а вершини в середині графа - гілками.

Ієрархічні структури (дерева):

 

Для чого ж в інформатиці та програмуванні використовувати дерева?

1. Для наочності і спрощення класифікації об'єктів;

2. Для зручності організації даних;

3. Для опису структури;

4. Для знаходження всіх існуючих рішень задач;

5. Для пошуку найкоротшого або найдовшого рішення задачі;

6. Для розробки стратегії ігор;

7. І т.п.

На малюнку нижче побудовано дерево, яке відображає примітивну структуру системи освіти:

 

За принципом дерев будується і родовід - генеалогічне древо:

 

Завдання:


Побудуйте своє генеалогічне древо.

У ієрархічних дерев є властивості:

1. Є тільки один єдиний шлях між будь-якими двома його вершинами;

2. Деревам не властиві цикли і петлі;

3. Корінь - це єдина вершина, яка не має предка;

4. У кожної вершини є лише одна вихідна вершина на попередньому рівні (корінь - виняток);

5. Кожна вершина має безліч породжених вершин на наступному рівні;

6. Вершини, які не мають «підлеглих» вершин називаються листям;

7. Кількість рівнів в дереві - необмежено;

8. Гілкам дерева притаманне успадкування властивостей від вершин рівнем вище.

Приклад ієрархічної структури - дерева можна розглянути на пристрої кулькової ручки:

 

У програмуванні існує поняття бінарних дерев - це окремий випадок кореневих дерев. Суть бінарних дерев полягає в тому, що від кореня відходять тільки дві вершини - піддерева, які не перетинаються, і можуть бути порожнім безліччю вершин (що неприпустимо для звичайного дерева).

Важливими операціями на деревах є:

1. пошук елемента;

2. видалення елемента;

3. додавання елемента в певному місці в дереві;

4. обхід вершин в різному порядку;

5. перенумерация вершин;

6. видалення цілої гілки дерева;

7. додавання цілої гілки дерева;

8. трансформації (повороти) фрагментів дерева;

9. знаходження кореня для будь-якої вершини.

Наука

Італійський художник Леонардо да Вінчі, одного разу, намагаючись правильно намалювати дерево, вивів правило, з якого слідує, що загальна площа зрізів всіх його гілок на кожній висоті залишається однією і тією ж, і дорівнює площі зрізу основного стовбура.

 

Будь-яка людина вважає природним і звичним те, що від потужного стовбура дерева відходять спочатку нечисленні і великі гілки, а потім вони діляться на більш тонкі. А ось Леонардо в цьому знайшов якусь закономірність. Виявляється, що на певній висоті загальна товщина гілок завжди дорівнює товщині стовбура. У чому полягає секрет? Чому дерева чітко дотримуються цієї закономірності?

Леонардо да Вінчі вивів правило, згідно з яким квадрат діаметра стовбура дерева дорівнює сумі квадратів діаметрів гілок, взятих на загальній фіксованій висоті.

Трохи пізніше вчені повернулися до дослідження цієї закономірності і підтвердили правило, виведене Леонардо да Вінчі, але із застереженням, що ступінь у формулі необов'язково дорівнює 2, а лежить в межах від 1,8 до 2,3. Тривалий час вчені цю закономірність пояснювали тим, що за допомогою такої структури відбувається оптимальне постачання гілок поживними речовинами.

Але американський фізик Крістоф Еллою знайшов більш просте механічне пояснення цьому феномену і довів, що головна причина полягала не в харчуванні і зростанні гілок, а в вітрі. Якщо розглядати дерево як фрактал, то закон Леонардо мінімізує ймовірність зламу гілок під впливом вітру.

 

На малюнку зліва зображено змінні моделі, яку створив Крістоф Еллою та використовував для доказу своєї гіпотези. А на малюнку зліва зображено фрактальний скелет моделі дерева, як алгоритм зміни діаметрів стовбура і гілок, підбираючи оптимальні величини.

У Крістофа закралися підозри, що тут справа зовсім не харчуванні гілок, а в дії сили вітру. І він описав дерево з математичної точки зору у вигляді «фрактальної структури консольних гілок». Тобто - це структура роздвоєних променів, де кожна частина структури подібна до всієї структури в цілому.

Далі він в цю модель ввів силу вітру, яка діє на гілки з листям і вставив константу, за допомогою якої визначив, коли гілка ламається під його натиском. Після цього Крістоф Еллою спробував визначити товщину гілок, яка була б оптимальною для опору перелому. І в підсумку результат показав формулу, виведену Леонардо, але замість суми квадратів взяв суму ступенів від 1,8 до 2,3.

В майбутньому результати цієї роботи можуть бути використані в архітектурі, при будівництві складних висотних споруд, де є необхідність враховувати опір вітру.

- Чому вітер дме?

- Тому, що дерева хитаються (жарт).

Мистецтво/ Архітектура

Не дивлячись на вік високих технологій, де повсякденним стали айфони, міні-комп'ютери і дзеркальні хмарочоси, вироби з дерева не втратили своєї актуальності і продовжують користуватися величезним попитом.

Різноманітні скульптури, сувеніри і предмети інтер'єру, зроблені талановитими майстрами своєї справи, завжди привертали інтерес і користувалися популярністю. Є чимало речей, виготовлених з цього матеріалу, які стали справжнім витвором мистецтва.

 

Ці шедеври скульптури у вигляді коня і осла виготовлені зі звичайних, нікому не потрібних корчів. Але, коли за справу береться талановитий майстер, то корч перетворюється на справжній витвір мистецтва.

 

Давайте подивимося відео, про те, як з спиляного дерева можна зробити приголомшливе творіння:

А уяві сучасних архітекторів можна тільки позаздрити. Одним з таких креативних задумок, які поєднують в собі вишукану дивину і екологічний фактор, є будівництво будинків з живих дерев, на деревах і дерев на будинках.

 

Ботанічна архітектура, або арбо-архітектура з кожним роком набирає все більшої популярності.

 

А ось ще один відеоматеріал про побудову житлового будинку з зростаючих дерев:

У Мілані, проблему брудного повітря, перетворили в нові можливості будівництва зелених будинків, які перетворилися в цілі твори мистецтва.

 

На будинках стали розбивати цілі сади і парки, де на його балконах вільно ростуть майже 6 тисяч дерев і чагарників.

 

А в Парижі презентували масштабний проект майбутнього. До 2050 року тут хочуть побудувати будинки-вежі, з різними екологічними характеристиками.

 

Можливо, в майбутньому така архітектурна краса перестане бути дивиною, і наші міста будуть потопати в зелені.

Підведення підсумків уроку-кейсу

Найменування

Зміст

1

Результати уроку-кейсу можна доповнити такими знахідками учнів

 

2

Які 3 сайти допомогли знайти важливу інформацію?

http://edufuture.biz/

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

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

 

3

На допомогу учневі і 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

Де брати інформацію для кейсу:

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

Локація проведення уроку-кейсу

Урок - кейс проходить у класі. Можливе проведення в музеї, бібліотеці.

6

Участь в змаганнях:

Команди хлопчиків і дівчаток.

Рахунок склав: ....

Завдання для них:

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

7

Домашнє завдання:

  1.       Які корені розвиваються на поставлених в воду гілочках тополі, верби, смородини?
  2.       Яку роль відіграють дерева для людини і тварин?
  3.       Як одне дерево може вплинути на навколишнє середовище?
  4.       Які незвичайні дерева ростуть на нашій планеті? У чому полягає їх незвичайність?
  5.        Що таке ієрархічні структури?

8

Тривалість:

90 хв. (спарений урок)

 

9

Можливість схеми проведення з учнем-дублером

Можливо.

10

Отримані знання та напрацьовані компетенції:

  •   Розширити і систематизувати знання про дерева і їх різновиди.
  •   Знання про значення особистості в історичних процесах.
  •   Уміння швидко знайти необхідну інформацію по темі.
  •   Отримання практичних навичок та застосування отриманої інформації.
  •   Отримання конкретних знань з філософії, літератури, технології та інших розділів (наведені в розгортках).

 

11

Теги:

дерева, коренева система, стовбур, крона, структура даних, ієрархічна структура, деревина, хвойні дерева, листяні дерева, зелені бомби, технологія посадки дерева, правило Леонардо да Вінчі, фрактали Крістофа Еллою, будинки з дерев, екологічні будинки.

12

Автори:

Паутинка Світлана Анатоліївна

13

Брали участь у апгрейді кейсу:

 

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!