МЕТАПРЕДМЕТНОЕ ЗАНЯТИЕ ПО ТЕМЕ «ЦВЕТ» разработано Сагитовой Людмилой Анатольевной,

МЕТАПРЕДМЕТНОЕ ЗАНЯТИЕ ПО ТЕМЕ «ЦВЕТ»
разработано Сагитовой Людмилой Анатольевной,
ГБОУ ЦО № 57
Актуальность, обоснование выбора темы
Стремление к конвергентности — особенность современного этапа развития
естествознания. Объект естествознания — природа — расчленён на составляющие,
раздроблен и рассеян по разным наукам и учебным предметам. Конечно, это неминуемый
этап в развитии науки, этап познания: сначала изучается часть, потом судят о целом. Но в
том-то и дело, что первый этап налицо, а синтез далеко позади. Созрела острая
необходимость в единстве, восстановлении целостности миропонимания. Показать
ученикам возможность интегрированного восприятия явлений природы — непростая
задача, этому нужно учиться. Метапредметное занятие по теме «Цвет» предполагает
объединить возможности четырёх школьных предметов и оборудования четырёх
лабораторий Курчатовского проекта: физики, географии, биологии и химии.
Перечень необходимого оборудования и расходных материалов
1) Набор демонстрационный "Волновая оптика" с осветителем;
2) Интерактивный глобус. Программное обеспечение 3D геомоделирования
«Планета СКАНЭКС»;
3) Спектроскоп;
4) Таблица длин волн;
5) Цветовой круг (Круг Гёте);
6) Микроскоп учебный;
7) Датчики оптической плотности 475 нм, 525 нм, 585 нм из цифровых
лабораторий по химии и экологии;
8) Спектрофотометр ПЭ-5400ВИ;
9) Центрифуга ПЭ-692Б;
10) Химические стаканы, пробирки, предметные стёкла, покровные стёкла,
пипетки, ступка с пестиком, фильтровальная бумага, марлевые салфетки,
чашки Петри, препаровальные иглы;
11) Автоматические дозаторы;
12) Окрашенные растворы CuSO4, NiSO4, K2Cr2O7.
Описание элементов занятия
Занятие состоит из 4 частей, каждая из которых проходит в специализированной
лаборатории, где подготовлено оборудование для определённого этапа работы:
В кабинете физики собран прибор для демонстрации дисперсии белого света
призмой Ньютона, в кабинете географии будет задействован интерактивный глобус с
программой Планета СКАНЭКС, в кабинете биологии подготовлены учебные
микроскопы, в кабинете химии потребуются нетбуки с цифровыми датчиками оптической
плотности, спектрофотометр, таблицы длин волн и цветовой круг.
В каждой лаборатории цвет предстает перед учениками в новой роли: для физика это
объект изучения, для географа он является признаком объекта, для биолога цвет —
физиологический признак организма, для химика — показатель, сигнал.
Различаются и формы деятельности: первая часть занятия представляет собой
демонстрационный эксперимент, вторая часть — виртуальное путешествие по планете,
третья часть предполагает наблюдение за живыми объектами, четвертая часть
планируется как эксперимент с мини-исследованием. Таким образом, во время занятия
учащиеся знакомятся с самыми разными способами изучения природных объектов.
Сценарий занятия
В физической лаборатории
Что такое цвет? Откуда он появляется? Казалось бы, ниоткуда — из белого света,
который мы даже не замечаем.
Демонстрация разложения белого света на спектр. Обсуждение причины появления
цветных полос – различного преломления лучей с разной длиной волны. Понятие о
видимом свете, ультрафиолетовом и инфракрасном излучении. Демонстрация таблицы
длин волн света, соответствующего разным цветам.
Всё богатство природной палитры нашей планеты связано именно с игрой цвета.
Сама радуга как природное явление направляет нас в географию.
В географической лаборатории
Почему природные объекты имеют окраску? Даже в названиях морей, рек, озёр
обыгрывается цвет: Желтая река – Хуанхэ, Белое озеро в Вологодской области, Чёрное,
Красное, Белое моря. Причины возникновения цвета могут быть разными. Растворённая в
воде глина придает окраску Желтой реке и Белому озеру. Примерно по этой же причине,
только из-за сажи, осевшей на дне окрашено Черное озеро в Челябинской области
(56,200313 с.ш. 61,795819 в.д.).
Цвет горных озёр часто невероятно ярок из-за преломления солнечных лучей
исключительно прозрачной водой и отражения донными породами. Иногда действительно
сама вода озёр окрашена, например, солями железа - озера Келимуту в Индонезии
(8,7706 ю.ш. 12,8214 в.д). Это одна из самых ярких достопримечательностей острова
Флорес. Здесь в кратере вулкана располагаются 3 озера разных цветов: 2 «кипящих» —
белое и голубое — в них содержится много серной и соляной кислот, просто в разных
концентрациях, поэтому над ними всегда находится пар, а сами воды бурлят; и красное —
его цвет обусловлен наличием в воде соединений железа.
Совершенно уникально чернильное озеро Сиди Моаме Бенали (35,2427 с.ш.
0,6466 з.д.). В него впадают две реки. Одна приносит органические вещества, возможно,
фенольного характера, а другая – соединения железа. Вот и качественная реакция – вода в
озере чернильного цвета, её даже используют в качестве чернил. Самые красивые озёра
те, окраску которым придают микроорганизмы: Розовое или красное озеро - это озеро,
которое обладает красноватым или розовым цветом из-за присутствия водорослей,
которые производят каротиноиды (органические пигменты). К ним относятся такие
водоросли как Дуналиелла солоноводная (Dunaliella salina), которая является одним из
видов галофилов (halophile) — зеленых микроводорослей, живущих в особенно солёной
морской воде. Озеро Хильер в Австралии (34,0958 ю.ш. 123,2028 в.д.), озеро Ретба в
Сенегале (14,8388 с.ш. 17,2344 з.д.). Озёра с указанными координатами можно посмотреть
на интерактивном глобусе.
В кабинете биологии
Не только в далёких сказочных странах микроорганизмы придают окраску тем или
иным объектам. Одноклеточная водоросль трентеполия окрашивает стволы наших
деревьев в розоватый цвет. Особенно нарядно выглядят берёзы с поселившейся на них
водорослью.
Трентеполия (Trentepohlia) — эпифитная водоросль. Живет на коре различных
деревьев, реже на каменистых местах, где образует кирпично-красный налет, поэтому
трентеполию легко отличить от других эпифитных водорослей, растущих в тех же
условиях.
Чтобы познакомиться со строением трентеполии, следует наскоблить с коры дерева
красноватый налет и приготовить микроскопический препарат. Рассматривая
трентеполию при малом, а затем при большом увеличении микроскопа, мы замечаем,
что таллом этой нитчатой ветвистой водоросли легко разламывается. Клетки,
составляющие нити, у одних видов имеют яйцевидную, у других - почти шаровидную
форму. С поверхности клетки покрыты плотной толстой слоистой оболочкой,
предохраняющей их в сухой период, но легко набухающей сразу после дождя.
Вследствие этого водоросль свободно переходит от вегетации к покою и наоборот, не
образуя особых покоящихся клеток. В протопласте находится одно ядро, хроматофоры
лентовидной формы, иногда распадающиеся на отдельные диски без пиреноидов.
Кирпично-красная окраска трентеполии обусловлена наличием пигмента
гематохрома, всегда связанного с присутствием запасного питательного вещества масла. В период длительных дождей и активной жизнедеятельности, когда клетки
энергично делятся, гематохром расходуется и трентеполия зеленеет. Позеленение
начинается с периферии. Для наблюдения этого явления можно рассмотреть культуру
водоросли, выдержанную некоторое время в воде.
В кабинете химии
Почему же вещества имеют ту или иную окраску? Из сложного белого света разные
вещества способны поглощать свет определённой длины волны, например, зелёные
растения поглощают свет в красной области спектра. Тогда становится особенно
заметным дополнительный к нему зелёный свет (знакомимся с кругом Гёте). Попробуем
определить, где находится максимум поглощения света у зелёного пигмента растений —
хлорофилла. Пока вытяжка хлорофилла готовится, потренируемся на готовых
окрашенных растворах. Замерим их оптическую плотность, которая характеризует
проницаемость для световых лучей разной длины волны. Выясняем, что у синих
растворов максимум поглощения находится в желтой части спектра, у оранжевых — в
синей, у зелёных — в фиолетовой. Тем временем вытяжка хлорофилла насыщается, из неё
готовятся растворы, их оптическая плотность измеряется на спектрофотометре. На
слайдах предъявляются молекулы окрашенных веществ, обсуждается особенность их
строения (сопряженные системы связей).
В физической лаборатории
Демонстрация спектров излучения на спектроскопе. Демонстрация окрашивания
пламени солями натрия, лития, стронция. В коллекции EDUBOX есть фильм «Реакции в
пламени», который объясняет причины возникновения излучения с определённой длиной
волны.
Для обсуждения причин богатства окраски живых объектов можно использовать
фотографии бабочек и птиц или других животных.
Подведение итогов:
Причины богатства цвета — это либо преломление света, либо поглощениеиспускание лучей определённой длины волны.