Физические явления и их значение в жизни и деятельности человека: учебник» / ГДЗ к § 06. Физические и химические явления. Химические реакции

Урок «Явления природы. Физические явления, их разнообразие»

Интегрированный урок литературы и природоведения в 5 классе

Тема  урока. Явления природы. Физические явления, их разнообразие.

Урок внеклассного чтения. Русские народные сказки.

Бякова Ирина Владимировна, учитель химии

Ильченко Лина Петровна, учитель русского языка и литературы

Цель урока:

• сформировать представление о разнообразии физических явлений, об их взаимосвязи;

• показать значение физических явлений в жизни человека;

• формировать умение находить явления природы в русских народных сказках;

• закрепить умение классифицировать сказки, обобщить и углубить знания о них;

•  развивать творческие способности, наблюдательность, умение анализировать прочитанное;

• формировать положительную мотивацию через интеграцию предметов.

Тип урока: интегрированный урок с элементами квеста.

Педагогические технологии: информационно-коммуникационные, игровые, технология проблемного обучения.

Компетенции:  коммуникативная, информационная, здоровьесберегающая.

Ход урока

I. Организационный момент

Учитель химии. Здравствуйте,  ребята  и уважаемые  гости!

Учитель литературы. Мы рады вас видеть на нашем уроке  литературы  и  природоведения.

Психологический настрой

Учитель химии. Символом нашего урока будет Солнце.

Я держу в ладошках солнце!

Я дарю его друзьям!

Потрите ладошки так, чтобы они стали горячими. Передайте тепло соседу, соединив свои ладошки с ладошками товарища.

Улыбайтесь – это просто!

Лучик солнца – это вам!       

II. Мотивация учебной деятельности

Учитель литературы. Сегодня у нас урок внеклассного чтения. Мы посвятим его одному из интереснейших  жанров усного народного творчества. А  какому —  догадайтесь:

Много жанров есть на свете:

Басня, повесть и рассказ,

Но с рожденья любят дети

Волшебство и мир прикрас.

Полный смеха, света, краски,

А зовется чудо – ……. (сказки).

Но речь сегодня пойдёт не только о сказках.

Учитель химии.

Небо светло — голубое,
Солнце светит золотое,
Ветер листьями играет,
Тучка в небе проплывает.
Человек и время года-
Это всё вокруг  ….. (природа).

III. Объявление темы и целей урока

Учитель химии. Давайте определим тему нашего урока. Для этого вам надо собрать  пазл, используя  QR-код.

 

Что изображено на картинке?  (лиса и волк, снег).

Лиса и волк – они главные герои чего? (сказки).

Снег относят к чему?  (к природе)

Как вы думаете, какая тема нашего урока?

Тема урока –  «Явления природы в русских народных  сказках».

Сегодня я хочу предложить вам погрузиться в мир природы с помощью сказки.

Учитель литературы.  А также познакомиться со сказками, где явления природы будут главными героями. Мы будем разбираться, кто чаще всего обладает волшебной силой в сказках и почему. А также разгадаем тайны природных явлений. Задачи урока нам подскажет цветик-семицветик.

Учитель химии. Сегодня на уроке мы узнаем о  многообразии физических явлений, научимся их классифицировать и увидим, где эти явления встречаются в природе.

Учитель литературы. Обменяемся впечатлениями о прочитанных сказках,  оценим поступки героев, определим, что помогает сделать сказку  увлекательной и  извлечём из них  народную мудрость.

Учитель химии. Эпиграфом к нашему уроку будут слова знаменитого датского сказочника Г.Х. Андерсена: Нет сказки причудливей, чем сама жизнь! Мы вернёмся к эпиграфу в конце урока, чтобы объяснить значение этого высказывания. Подумайте над ним.

IV. Актуализация опорных знаний

Учитель литературы

. Давайте вспомним то, что поможет нам в изучении нового материала. За каждый правильный ответ вы получите символ нашего урока — солнышко.

Прием «Интеллектуальная разминка»

 — Что такое сказка? (Сказка — это  повествовательное произведение устного народного творчества о вымышленных событиях).

— Какие виды народных сказок вы знаете? (Бытовые, волшебные, сказки о животных).

— Сказки, в которых действуют необычные герои,  у героев есть предметы, которые совершают разные чудеса. Эти сказки  — ….    (волшебные).

— Сказки, в которых описывают отношения людей, называют   -…. (бытовыми).

— Сказки, в которых действующими лицами являются животные, — это …. (сказки о животных).

Работа с классом

Задание.

Распределить сказки по видам: «бытовые», «волшебные», «сказки о животных».

Названия сказок: «Гуси-лебеди», Зайкина избушка», Каша из топора», «Журавль и Цапля», «Царевна-лягушка», «Барин и мужик», «Василиса Премудрая», «Теремок”, “Жена-спорщица», «Снегурочка», «Как мужик гусей делил», «Волк и козлята».

 Учитель химии.  Человек издавна пытался объяснить необъяснимое, увидеть невиданное. Оглядываясь вокруг себя, он размышлял о природе и пытался решить загадки, которые она перед ним ставила. Миру природы свойственны многие явления.

Прием «Интеллектуальная разминка»

 — Что называют явлениями? (Любые изменения, происходящие в природе).

— Какие виды явлений вы знаете? (Различают физические, химические, биологические явления). 

Явления природы очень многообразны, поэтому их изучением занимаются разные науки – химия, физика, биология.

Задание.  Назовите явления природы.

Биологические явления. (Явления, которые происходят в живой природе).

Химические явления. (Явления, при которых происходит превращение веществ).

Демонстрация опыта. К фенолфталеину приливаю калий гидроксид. Происходит изменение цвета на малиновый.  

Как вы думаете — это волшебство?

Конечно же нет. Настоящие волшебства бывают только в сказках! Но этому явлению можно найти научное объяснение. На уроках химии мы этому научимся.

Физические явления. (Явления, при которых не образуются новые вещества).

V. Изучение нового материала

Учитель литературы. У каждого народа есть свои сказки. Сегодня мы будем говорить о русских народных.

У сказки чистая душа,

Как ручеёк лесной,

Она приходит не спеша,

В прохладный час ночной. 

Родной народ её творец,

Народ-хитрец, народ-мудрец,

В неё мечту свою вложил,

Как золото- в ларец.

Русские народные сказки — это ваши первые детские книги. Именно из этих сказок вы узнали о злых и добрых героях, о их поступках.

 Назовите сказочных героев, которые изображены на картинках.

(Братец Иванушка и гуси-лебеди, Емеля и щука, Иван-царевич, Кащей Бессмертный, Баба Яга).

Вы уже знаете, что все сказочные герои делятся на положительных и отрицательных. Как вы думаете, зачем в сказках нужны отрицательные герои? (Чтобы читатель понимал, как не нужно поступать в жизни

).

А почему отрицательные герои внешне некрасивые? (Через внешность народ хотел показать, что у них некрасивая душа и злое сердце).

Сказки развивают фантазию и воображение, учат, как нужно поступать в реальной жизни. Сюжеты сказок нашли отражение и в других видах искусства, в частности, в живописи. Очень любил рисовать иллюстрации к сказкам известный русский художник Васнецов Виктор Михайлович. Вот его лучшие работы на сказочные сюжеты: «Иван Царевич и серый волк», «Ковёр-самолёт», «Спящая красавица», «Сестрица Алёнушка и братец Иванушка», «Василиса Премудрая».

Русских народных сказок очень много, но мы сегодня будем говорить только о двух сказках: «Как Весна Зиму поборола» и «Мороз Иванович», которые вам нужно было прочитать дома.

Некоторые ученики сейчас получат индивидуальные задания, а со всеми остальными мы обсудим прочитанные сказки.

 Понравились ли вам эти сказки? Чем?

Работа над характеристикой персонажей

Когда мы только начинали изучать сказки, то говорили о том, что в них всегда добро побеждает зло.

-Как вы считаете, кто является носителем добра в сказке «Как весна зиму поборола»? А в сказке «Мороз Иванович»? Почему вы так думаете?

-Как вы считаете, чему учит сказка «Как Весна Зиму поборола»? (Проявлять инициативу и решительность в сложных обстоятельствах).

-А «Мороз Иванович»? (Многого в жизни можно добиться благодаря терпению, трудолюбию и отзывчивости).

— В сказках часто встречается число 3. А в наших сказках использовалось это число? (Рукодельница и Ленивица служили у Мороза Ивановича по три дня; он задал им сделать по 3 дела).

Про тайну числа 3 вам расскажет ………..

Сообщение «Тайна числа 3»

В сказках

• можно загадать только три желания, пройти три испытания, камень на распутье предлагает богатырю три пути, у отца три сына;
• в сказках героя отправляют в тридевятое царство, в тридесятое государство (потому что в старину считали по тройкам: тридевять, тридесять).

В жизни с числом 3 встречаемся часто:

• есть три времени: прошлое, настоящее и будущее;
• видим небесные светила: Солнце, Луну и звезды;
• каждое время года состоит из трёх месяцев;
• есть три стихии: небо, земля и вода;
• цифра 3 похожа на букву З, которая в славянском алфавите называлась ”земля”. В русском алфавите 33 буквы.

Самая важная мысль, заключённая в цифре три: не стоит опускать руки, если что-то не получается с первого раза. Надо попробовать еще раз. Не зря говорят — Бог Троицу любит.

Учитель литературы. В обеих сказках речь идёт о природных явлениях.

Учитель химии.

В природе с момента ее зарождения

Все время с телами идут превращения.

Про эти природные изменения

Мы с вами сказали бы: “Это явления!”

Явления бывают различные,

Рассмотрим сегодня физические.

Должны научиться мы их наблюдать,

А самое главное — уметь различать.

Итак, отправляемся в удивительный мир физических явлений.

Выделяют 6 видов физических явлений.

1. Механические явления связаны с движением тел, то есть с изменением положения относительно других тел.

2. Световые явления связаны с распространением света.

Свет — самое замечательное природное явление. Закройте глаза. Мир для нас стал черным. Исчезли все краски.

Прием «Знаете ли вы, что…»

Солнце имеет ослепительно белый цвет.  Оказывается, белый свет появляется в результате смешивания 7 цветов. 

Какое природное явление мы видим, если светит солнце и идет дождь? Мы видим, как солнце переливается в каплях дождя!

Конечно, это радуга. Солнечный луч, проходя через каплю дождя, распадается на 7 цветов.

3. Тепловые явления связаны с нагреванием и охлаждением тел.           

Все атмосферные осадки: дождь, снег, роса, град, иней — результат тепловых природных явлений. Происходит переход воды из одного агрегатного состояния в другое: таяние льда, испарение воды, снегопад.

4. Звуковые явления связаны с распространением звука.

Человек живет в океане звука, обменивается информацией с помощью звука.

Прием «Знаете ли вы, что…»

В безвоздушном пространстве звук не распространяется. В Космосе вас никто не услышит.

Логическое упражнение «Докажи свое мнение»

Падают капли дождя. Как вы думаете, какие это явления?

— механическое явление (Падая, капли дождя совершают движение).

— звуковое явление (Слышим шум дождя от удара капель о землю).

— тепловое явление (Капли дождя образовались из-за охлаждения водяного пара).

5. Электрические явления связаны с электрическим током.

Явления природы настолько удивительны, что очень похожи на сказку. Например, полярное сияние. Летом мы наблюдаем опасное электрическое явление: молнию во время грозы.

Прием «Знаете ли вы, что…»

Во время грозы сначала видим вспышку молнии, а лишь потом слышим удары грома. Это происходит потому, что скорость света гораздо больше скорости звука. Например. свет от Луны до Земли идет 1,3 с.

Задание. Опишите, какие явления происходят во время грозы?

(звуковые, световые, электрические). Как много явлений мы нашли!!!

6. Магнитные явления   связаны с притяжением тел к магниту.                

 

Мне кажется, что явления природы можно изучать по сказкам. Народ был настоящим знатоком природы.

Учитель литературы.

Задание «Узнай явление из сказки».  Вам надо назвать сказку, определить ее вид. Указать, о каком физическом явлении идет речь.

Позвала кошка мышку.

Мышка за кошку,

Кошка за Жучку,

Жучка за внучку,

Внучка за бабку,

Бабка за дедку,

Дедка за …….          («Репка», бытовая сказка, механическое явление).

Учитель химии. «Жили-были лиса и заяц. У лисы была избушка ледяная, у зайца – лубяная. Пришла весна — красна – у лисы избушка растаяла, а у зайца стоит по- старому». («Лиса и заяц», сказка о животных, тепловое явление).

Учитель литературы. «Половина ночи прошла, ему и чудится: в саду свет. Светлее и светлее. Весь сад осветило.  Он видит – на яблоню села Жар-птица и клюет золотые яблоки». («Иван-царевич и серый волк», волшебная сказка, световое явление).

VI. Закрепление нового материала

Учитель химии. Природоведение и литература связаны между собой.  Читая сказки, мы погружаемся в волшебный и одновременно такой живой и реальный мир. Давайте посмотрим, что приготовила природа-волшебница в сказках.

Звонит телефон. Учитель литературы поднимает трубку: «Учитель слушает! Какая Баба-Яга? Из какой ещё сказки!  Знания 5-А украла? И они теперь будут получать оценки только низкого уровня?  В  тридевятом царстве? До конца урока? Исчезнут навсегда? До связи…»

Поворачивается к детям и говорит: Дети, вы, конечно, не поверите, но звонила Баба Яга! Из  настоящей сказки! Она забрала все ваши знания, которые вы получили в школе. Спрятала в сундучок и отправила в тридевятое царство. Она решила, что знания вам не нужны. Получается, вы зря ходили 4 года в школу…

Учитель химии. Дети, а вам нужны эти знания?     

Квест «В поисках потерянных знаний»

Учитель химии. Давайте отправимся в тридевятое царство, в тридесятое государство. Вам придется преодолеть много препятствий. Мы с вами будем идти  по маршруту.

Учитель литературы. Вы сможете вернуть свои знания, если справитесь с заданиями. Из правильных слов-ответов надо составить слово-ключ, чтобы открыть сундучок, в котором спрятаны ваши знания. В путешествие отправляются команды: Весна, Лето, Осень. Победит команда, набравшая наибольшее количество баллов. Пусть вам сопутствует удача! 

Первая остановка — Пещера Ветров.

1. В этой сказке одна героиня – злая, а вторая-добрая. У одной из них есть крылья. О каком явлении идет речь? (Весна)

Для ключа берём 3 букву.

Учитель химии. Молодцы! Идём дальше. Я вижу Вершину Грома.

2. Найдите пропущенное слово в тексте сказки: «И вот пошли они в дом, а дом был весь изо льда, а стены были украшены снежными …». Чем были украшены стены дома Мороза Ивановича? (Звездочками)

Из слова-ответа возьмите 1 букву.

Учитель литературы. Мы попали в Царство Молний.

3. Когда Весна поборола Зиму, та побежала за высокие горы и спряталась в…. Назовите место, где спряталась Зима, и используйте это слово в единственном числе. (Нора)

Для ключа возьмите 4 букву.

Учитель химии. Мы прошли половину пути.  Теперь можно отдохнуть.  Давайте посмотрим, как увлекательно в сказках показана смена времён года.

Залетает Зима, взмахивая крыльями и приговаривая:

—Всё засыплю снегом и заморожу. Буду вечно царствовать на Земле.

Увидев входящую Весну, отступает. Заходит Весна. Машет сначала одним рукавом, потом — другим и говорит:

 —Здесь будут бежать ручьи звонкие, а вот в этом месте я насею прекрасных  цветов.

Увидев Зиму, говорит:

—Уходи, Зима злая! Надоела ты всем людям! Хотят они тепла!

—Я буду одна царствовать на Земле. А все твои цветы заморожу!

—Нет, Зима, не будешь ты вечно царствовать! Не нужны людям твои морозы! Придёшь через 9 месяцев!

—Не будешь и ты долго хозяйничать!

—Я пришла вовремя, чтобы не нарушать законы природы! Уходи прочь!

Зима уходит. Весна машет детям и говорит:

 —Я травой и цветами землю устилаю. Спешу, у меня много работы!

Уходит.

Учитель химии. Древние славяне отмечали проводы зимы и встречу весны. Приход весны отождествляли с Солнцем, которое несло тепло и пробуждало природу, поэтому пекли блины.

—Какой праздник символизировал приход весны и пробуждение природы? (Масленица).          

Учитель литературы. Дети, пора в путь. Мы попали в Долину Дождей.

4. Это световое явление природы есть только в одной из сказок. С ним часто употребляют постоянный эпитет, который объясняет, что это явление очень красивое. Назовите его. (Красное солнышко).

Для ключа берём 1 букву.

Учитель химии. Молодцы. Продолжаем путь вдоль Речки с Радугой.

5. Ленивица от Мороза Ивановича получила подарок, который растаял. Что это был за подарок и почему он растаял? (Слиток).

Возьмите из названия подарка последнюю букву.

Учитель литературы. Ну вот и осталась последняя остановка — Дворец Солнца. Посмотрим, какое испытание приготовило нам Солнце.

6. Подумайте, какого природного явления нет в сказке «Мороз Иванович»: Снег, мороз, вьюга. (Вьюга).

Из слова-ответа возьмите последнюю букву.

Учитель химии.  Теперь сложим все буквы  С  З  А  К  К   А и получим слово-ключ  («СКАЗКА»). Надо открыть сундучок и забрать ваши знания! Только где он спрятан!

Учитель литературы. Пришло СМС от Бабы Яги: «Дети, я проиграла. Сундучок со знаниями стоит под столом. Не забывайте читать сказки! До встречи!». Пора дать вашим знаниям свободу! Для этого подсчитаем баллы команд и определим победителя. Это команда «…….». Пусть один представитель команды откроет сундучок.

Представитель команды-победителя проговаривает слово «Сказка» и открывает сундучок. В нем— Волшебная книга.

Учитель химии. Вы преодолели недолгий, но трудный путь и получили в награду знания. Знание — это настоящее сокровище, а умение учиться – это золотой ключ к нему.  Вы чувствуете, как знания опять наполняют ваши головы? Храните клад знаний и пополняйте его на каждом уроке.

VIІ. Подведение итогов урока

Учитель литературы. Подсчитайте общее количество баллов-солнышек, набранных вами за урок. А теперь давайте вернёмся к эпиграфу урока: «Нет сказки причудливей, чем сама жизнь!». Я думаю, что вы сможете объяснить смысл этой цитаты.

Окружающий нас мир полон увлекательных и интересных событий, и каждое из них может стать достойным сюжетом для народной сказки. Потому что в сказках в виде волшебства и чудес отражена наша жизнь.

 VIІI. Рефлексия

Учитель химии. Ребята, оцените свою работу на уроке. Вам надо выбрать и поднять цветную полоску. Давайте создадим радугу у нас в классе.

Самый главный закон сказки: «Добро всегда побеждает зло». Пусть так будет не только в сказке, но и в жизни каждого из нас.

Учитель литературы. Мы желаем вам: «Жить-поживать, зла не встречать, здоровыми быть и природу любить!».

IХ. Домашнее задание

Творческая работа.

Учитель литературы. За окном зима, поэтому и домашнее задание будет об этом времени года. Напишите сочинение-миниатюру об одном из зимних явлений природы в художественном стиле.

Учитель химии. А также подготовьте сообщение о необычном явлении природы в научном стиле.

Наш урок я хочу закончить словами великого сказочника Г.Х. Андерсена: “Мир прекрасен! Радуйтесь жизни! Будьте оптимистами! Будьте терпеливы в достижении цели!”

Душой мы все гидрологи: кто и как изучает самое удивительное вещество планеты

Оксид водорода, или вода, — не только самое распространённое химическое соединение на Земле. Это обычное и одновременно загадочное вещество — основа жизни на нашей планете. Без него не было бы и самого человека, тело которого примерно на 60% состоит из воды. Трудно переоценить роль воды и в жизни природных ландшафтов. Она обеспечивает перенос тепла и вещества, создаёт формы рельефа, поит и кормит живые организмы. Реки, озёра, моря и океаны в далёкие времена стали дорогами, по которым первые географы отправились изучать и покорять этот мир. Можно смело сказать, что без воды не было бы и географии. По словам заведующей кафедрой гидрологии суши географического факультета МГУ Натальи Фроловой, каждый из нас в глубине души — гидролог. Просто не каждый готов в этом признаться. Об одной из главных ветвей могучего древа географических наук и о людях, посвятивших жизнь изучению водной стихии, она рассказала читателям сайта РГО.

Гидрология — наука, изучающая природные воды, явления и процессы, в них протекающие в пределах гидросферы. По исследуемым объектам делится на океанологию и гидрологию суши. В каждом объекте изучаются: водный режим и водный баланс, динамика водной массы и ложа, тепловые процессы и агрегатные состояния воды. Исследует круговорот воды в природе, влияние на него деятельности человека, управление режимом водных объектов и водным режимом отдельных территорий Земли в целом. Даёт оценку и прогноз состояния и рационального использования водных ресурсов.

Гидрология суши — раздел гидрологии, занимающийся исследованием гидрологических процессов, протекающих в пределах материков, с упором на континентальную фазу водного цикла.

Четырёхъязычный энциклопедический словарь терминов по физической географии. Издательство «Советская энциклопедия». Москва. 1980. Составитель профессор И.С. Щукин, под редакцией профессора А.И. Спиридонова

— Наталья Леонидовна, роль воды в возникновении жизни на Земле можно назвать решающей. Без гидросферы не появилась бы ландшафтная оболочка, без водотоков и водоёмов не состоялась бы человеческая цивилизация. Получается, что гидрология — самая важная часть географии? Насколько это древняя наука?

— Прежде чем говорить о гидрологии как о науке, надо сказать несколько слов о том, что мы изучаем, о роли воды и водных объектов в формировании географической оболочки Земли, в нашей жизни. Эта роль чрезвычайно велика. Вода образует океаны, моря, озёра, реки, ледники, находится в виде пара в атмосфере, проникает в почву и горные породы литосферы. Она — не только важный компонент многих ландшафтов, но и активный геологический и географический фактор. Благодаря своей подвижности вода играет важнейшую роль в обмене веществом и энергией между геосферами и различными географическими районами. Универсальная роль воды в природе объясняется её уникальными, аномальными физическими и химическими свойствами. Это единственное вещество, существующее на нашей планете в трёх агрегатных состояниях. Его особенности определяют многие характеристики климатических, метеорологических и геоморфологических процессов на Земле.

Работа на озёрах в Валдайском национальном парке. Фото: Наталья Фролова

Вода также была и всегда будет самым важным природным ресурсом для человека. Она — необходимое средство жизнедеятельности. Мы пьём воду, вода входит в состав продуктов питания. Она же — источник энергии, необходимое условие существования сельского хозяйства, водного транспорта, многих отраслей промышленности, рыбного и коммунального хозяйства, отдыха и туризма. Вода действительно пронизывает всю жизнь человечества, нехватка воды — тяжкое бедствие. Её наличие — непременное условие поддержания экологического равновесия и биоразнообразия в водных объектах и на суше. С ростом населения планеты и неуклонным расширением хозяйственной деятельности растёт и потребность в воде. Одновременно с этим увеличивается и значение гидрологических знаний.

Наука, изучающая воды суши, впервые была названа гидрологией в конце XVII века в Германии. Как научная дисциплина она обособилась в 1674 году с появлением книги брата известного сказочника Шарля Перро — Пьера. Его работа «О происхождении источников» стала результатом исследований во время сооружения водопровода в Лувре. Автору потребовалось определить количество воды в Сене. Пользуясь современными терминами, он должен был измерить расход воды в этой реке. Перро решил задачу. Он определил количество осадков и величину испарения в бассейне реки, а затем вычел из первой величины вторую. По сути — решил основное уравнение водного баланса в природе, хотя официально это уравнение будет записано австрийским исследователем Пенком лишь 200 с лишним лет спустя — в 1896 году.

Конечно, гидрология имеет гораздо более длинную историю и считается одной из древнейших наук в истории человечества. Ещё шесть тысяч лет назад жрецы Древнего Египта наблюдали за уровнем воды в Ниле и оставляли зарубки на скалах и ступеньках, фиксируя уровни во время разливов. Уже тогда существовала своеобразная сеть станций гидрометрических наблюдений — так называемых ниломеров, расположенных вдоль русла реки. До нас дошла только часть результатов этих наблюдений продолжительностью в 1250 лет.

Вот и выходит, что среди наук о Земле гидрология, безусловно, одна из древнейших. Её развитие шло по пути постепенного накопления знаний, организации наблюдений за режимом водных объектов, обобщения эмпирических фактов. Уже потом были сформулированы основы гидрологической теории. Поначалу наша наука развивалась как отрасль физической географии, гидротехники, геологии, навигации. Как система научных знаний она оформилась только в начале XX века.

Роль гидрологии в жизни человека, часто недооцениваемая, исключительна. И это обусловлено не какими-то особыми достоинствами гидрологов, а вполне объективными обстоятельствами — уникальными свойствами воды как химического вещества, являющегося главным компонентом всего живого и той среды, в которой мы способны обитать.

Студенты-гидрологи на беломорских озёрах. Фото: Наталья Фролова

— Какое место гидрология занимает в системе географических наук? Как она связана с другими естественными науками?

— Гидрология, безусловно, является фундаментальной наукой. Она изучает природные воды Земли и процессы, которые в них происходят при взаимодействии с атмосферой, литосферой и биосферой, учитывая при этом влияние хозяйственной деятельности человека. Поэтому гидрология занимает важное место среди других геофизических наук, наук о Земле, наук, имеющих отношение к трём основным «геосферам» — литосфере (геология), атмосфере (метеорология), гидросфере (океанология и гидрология). В гидрологии можно выделить два направления — географическое и геофизическое. Первое изучает водные объекты, закономерности изменения их вод по территории и во времени. Геофизическое направление акцентирует своё внимание на физических процессах, связанных с водой в атмосфере, литосфере и, разумеется, в гидросфере.

Также гидрология является и практической дисциплиной, источником информации и технологий, обслуживающих сферу экономики, связанную с водным хозяйством. Постоянно растёт её значение при научном обосновании строительства и экологическом проектировании, правильном природопользовании, охране окружающей среды. Другая важная область приложения — прогнозы речного стока и опасных гидрологических явлений, таких как наводнения, маловодья, селевые потоки, размывы берегов, загрязнение территорий.

Часто гидрологию считают частью физической географии. Является ли она самой важной её частью? Когда мы учились на географическом факультете, философию нам читал Валентин Сергеевич Лямин. Он развил теорию Григорьева о так называемой географической форме движения материи. Сейчас уже мало кто об этом помнит. Так вот, в её основе, насколько я помню, лежит взаимодействие гидросферы и атмосферы. В тепловлагообмен между этими двумя сферами вовлекаются верхние слои литосферы. Это согласуется с распространённым представлением в науке о трёх основных объектах географии — климате, стоке, рельефе. Поэтому самыми важными будем считать гидрологию и метеорологию. Ну и потом геоморфологию, конечно.

Гидрологи работают на леднике Джанкуат. Фото: Наталья Фролова

Гидрология тесно связана с другими физико-географическими дисциплинами — метеорологией и климатологией, геоморфологией, гляциологией, картографией и прочими. Эта связь отражает единство природы, которое проявляется во взаимной зависимости всех компонентов природной среды, а вода — один из главных её элементов. Связь земных вод и других компонентов природной среды обоюдная, поэтому и соответствующие науки тесно взаимосвязаны. Так, с одной стороны, метеорология и климатология позволяют объяснить многие гидрологические явления (дождевые паводки, накопление снега и льда в ледниках, ветровые течения в морях и другие). Но с другой стороны, гидрология помогает метеорологам и климатологам изучать процессы в атмосфере как результат взаимодействия с водными объектами. Точно так же тесно взаимодействуют гидрология и геоморфология, например, при изучении формирования речных долин и русел, оврагов, морских берегов, речных дельт.

Связана гидрология и с другими естественными науками — геологией, биологией, почвоведением, геохимией. Гидрология не может продуктивно развиваться без опоры на фундаментальные науки — физику, химию, математику. К нашей науке тесно примыкают такие разделы физики, как гидрофизика, гидромеханика и гидравлика, термодинамика. В основе многих гидрологических закономерностей — строгие физические законы. Без использования достижений соответствующих разделов физики познать их не получится. Гидрохимия как раздел гидрологии широко использует законы взаимодействия химических веществ и методы химического анализа. Таким образом, гидрология связана и с химией. Сразу в нескольких направлениях идёт использование в гидрологии математики и информатики — широко применяются методы математической обработки данных наблюдений. Применение физических законов в гидрологии требует строгих формулировок и использования математического моделирования. Наконец, создание баз данных и обработка результатов наблюдений опирается на информатику.

При проведении измерений и наблюдений, обработке их результатов (в том числе и дистанционных) широко используют технические достижения. Это значит, что гидрология связана и с такой областью человеческих знаний, как техника. При этом развитие некоторых областей техники (гидротехнического строительства на реках и морях, мелиоративных и других мероприятий) не может обойтись без использования гидрологических знаний. В рамках новой дисциплины начала развиваться и гидроэкология, изучающая водные экосистемы — совокупность водной среды, водных организмов и человеческого общества.

Изучение озёр зимой — непростое занятие. Валдай. Фото: Наталья Фролова.

— Какие основные научные дисциплины изучают студенты в процессе обучения на кафедре гидрологии суши? Что нужно знать и уметь настоящему гидрологу?

— На первом курсе студенты географического факультета слушают общую гидрологию, метеорологию, топографию, геоморфологию с основами геологии, землеведение, ландшафтоведение, почвоведение, биогеографию, экономическую географию. Немало времени отводится и на высшую математику. Специализация на геофаке МГУ начинается со второго курса — именно тогда студенты становятся гидрологами. И здесь большое внимание уделяется различным математическим дисциплинам, физике, гидромеханике, гидравлике, программированию. В этом плане мы очень похожи с метеорологами и океанологами. Наши студенты получают фундаментальное образование. Одновременно им читают специальные курсы — гидрологию рек, гидрологию озёр и водохранилищ, устьев рек, болот, гидрогеологию, гидрометрию и технику безопасности, гидрохимию, гидравлику, гидромеханику, воднотехнические изыскания, гидрологические расчёты, гидрологические прогнозы, русловые процессы, гидрофизику, водохозяйственные расчёты, водную экологию и многое-многое другое. Студенты-гидрологи изучают теорию вероятности и математическую статистику, численные методы анализа и оптимизации, математическое моделирование, много внимания уделяется освоению ГИС-технологий.

Полученные знания позволяют будущим специалистам работать как в научных, так и производственных организациях. Хотя, конечно, в первую очередь, мы готовим студентов для научной деятельности. Уже со второго и третьего курсов они вовлекаются в научную работу. Это не только выполнение традиционных курсовых работ, но и участие в научных исследованиях кафедры, грантах РФФИ и РНФ, различных проектах, в том числе международных. Окончив университет, многие уже имеют публикации в различных научных журналах, часто выступают на научных конференциях. Значительная часть студентов остаётся для дальнейшего обучения в аспирантуре.

Гидрологи на реке под Норильском. Фото: Наталья Фролова

— Как студенты совершенствуют полученные знания в полевых условиях? В какие экспедиции ездят, где проходят учебные практики? Какие самые интересные места удаётся посетить будущим гидрологам?

— Профессия гидролога даёт богатые возможности непосредственного изучения водных объектов в полевых условиях, позволяет ездить в очень интересные экспедиции. Без получения новых данных о водных объектах развитие гидрологии невозможно. Новые приборы, технологии обеспечивают уникальную информацию для дальнейшего анализа. Для учёного-географа год делится на две части — «поле» и «камералку». Навыки лабораторной и камеральной работы студенты получают в университетских аудиториях. А вот для полевой деятельности нужна особая подготовка. Она начинается на практике в Сатино на полигоне географического факультета МГУ уже после первого курса.

По окончании второго курса студенты отправляются на Оку, где учатся работать на крупной равнинной реке. Здесь они осваивают методики измерений основных гидрологических характеристик. Практика по лимнологии (озёроведению) проходит на учебной станции на берегу Можайского водохранилища в Красновидово. Это подготовка к работе на крупных пресноводных водоёмах. Тут студенты также получают навыки проведения гидрохимических и гидробиологических анализов. Есть ещё и практика по горной гидрологии. Она традиционно проводится в разных местах — это Кузнецкий Алатау, Восточный Саян, Камчатка, Горный Алтай, Приэльбрусье и Безенги на Кавказе. Побывали студенты и на научно-учебных станциях Мюнхенского университета в Цугшпице в Альпах и Стокгольмского университета в Тарфале. Незабываемая практика была и на Тянь-Шане в Киргизии. Во многом благодаря этим практикам у нас стало развиваться направление горной гидрологии и гидрологии ледников, когда-то начатое профессором Геннадием Николаевичем Голубевым.

География и направленность производственных практик после третьего курса очень широки. К этому моменту студенты уже пишут курсовые и дипломные работы, поэтому выбирают регионы, соответствующие собственным научным интересам. Тут — и устья арктических рек, Камчатка и Командоры, великие сибирские реки, Байкал, Ладога и многое-многое другое. Нельзя не сказать ещё про одну замечательную традицию — зимние научно-студенческие экспедиции. По мнению их участников, это лучшие дни студенческой жизни, наполненные интересной работой, чудесными пейзажами, морозом, солнцем, снегом и прекрасными людьми. Стараемся, чтобы эти экспедиции кроме приобретения опыта работы в зимних, часто очень непростых условиях, имели большое научное значение. Белое и Баренцево море, Валдай и Крым, Великий Устюг и Урал, Кавказ и Дальний Восток, Селенга и Хибины, Забайкалье и Подмосковье — такова география наших незабываемых поездок.

Карта экспедиций кафедры гидрологии суши географического факультета МГУ в 2019 году

— Какими собственными, особенными инструментами и методами пользуются гидрологи чаще всего в полевой работе и камеральных исследованиях?

— Современная гидрология располагает большим арсеналом методов, взаимно дополняющих друг друга. Классическим методом получения информации остаётся сбор полевых данных во время экспедиций и экспериментальных работ, статистическая обработка данных сетевых наблюдений. Более разнообразную и новую информацию помогают получить современные приборы и технологии. Сейчас широко применяются дистанционные методы наблюдения и измерения с помощью локаторов, аэрокосмической съёмки, автоматических гидрологических постов на реках. Огромные возможности открывает использование авиации и космических аппаратов. Снимки спутников позволяют вести наблюдения за тем, как замерзают и вскрываются реки, за разливами и наводнениями, ледяными заторами, состоянием ледников и снежного покрова. По ним мы можем определять мутность и температуру воды, фиксировать цветение водоёмов и многое другое. Вовсю внедряются в нашу жизнь беспилотные аппараты.

В научную и учебную деятельность широко внедряются компьютерные технологии. Создаются электронные каталоги водных объектов, различные базы данных, разрабатываются новые и совершенствуются существующие средства и методы гидрологических расчётов и особенно гидрологических прогнозов. И в этом участвуют наши преподаватели и студенты. Во многих случаях исследования завершаются теоретическим обобщением и анализом. В гидрологии теоретические методы основаны на законах физики и географических закономерностях изменений гидрологических характеристик в пространстве и времени. Среди этих методов на первый план выходят математическое и имитационное моделирование, машинное обучение, системный анализ, гидролого-географические обобщения и геоинформационные технологии.

В последние годы много исследований проводится на стыке наук — гидрологи всегда тесно сотрудничали с метеорологами и океанологами, сейчас это сотрудничество ещё больше расширилось. Климатические модели, базы данных, общие объекты, часто уникальные — всё это позволяет сделать гидрологические исследования более глубокими и содержательными. Много интересных работ над созданием специальных программ и веб-приложений ведётся с картографами. Эти разработки позволяют получить самые разнообразные данные о водных объектах. Примером может служить проект «Комплексное исследование и картографирование современного водного режима рек европейской территории России и его опасных проявлений».

Измерение расходов воды в истоке Верхней Терси (Кузнецкий Алатау). Практика 2-го курса. Фото: Наталья Фролова

Сотрудничество с астрономами из ГАИШ МГУ в области космической гравиметрии позволило существенно продвинуться в использовании данных спутников GRACE, что позволяет оценить изменчивость запасов влаги в планетарном масштабе. Очень важны исследования вместе с эконом-географами по оценке рисков и величины ущерба опасных гидрологических явлений, например наводнений, для некоторых рек России. Очень интересной темой на стыке политики, истории, экономики и гидрологии является исследование трансграничных водных объектов, где переплетаются интересы многих стран в области использования водных ресурсов. «Водные войны» — это уже реальность нашего времени. Гидрологи всегда тесно сотрудничали и с биологами. Благодаря этому сотрудничеству у нас появились новые данные об особенностях озёр в прибрежной зоне морей — меромиктических водоёмов. Вместе с геохимиками мы изучаем потоки вещества в бассейне Селенги и многих больших арктических рек. Этот список можно продолжать ещё долго.

— Кем может стать студент-гидролог, когда окончит Московский государственный университет? В каких сферах деятельности он сможет применить полученные знания и умения?

— Многие выпускники поступают в аспирантуру и успешно защищают кандидатские диссертации, часть остаётся работать на кафедре и других подразделениях факультета. Спрос на гидрологов остаётся довольно высоким, всё время поступают просьбы о направлении выпускников на работу в различные организации, связанные с изучением водных объектов. Это, конечно, академические институты, в первую очередь Институт водных проблем РАН, Институт географии РАН, Росгидромет и его подразделения — Гидрометцентр России и Государственный океанографический институт. Возможностей трудоустроиться очень много — подразделения Федерального агентства водных ресурсов, Министерство природных ресурсов, управления водных путей, инженерной защиты, эксплуатации гидротехнических сооружений и другие организации. Множество крупных и небольших фирм занимаются инженерными изысканиями в различных регионах России, поэтому география работ охватывает практически всю страну. Востребованность гидрологов высшей квалификации в настоящее время очень большая и в будущем будет только увеличиваться.

Экспедиция кафедры гидрологии в устье Колымы. 2019 год. Фото: Наталья Фролова

— Какие самые важные исследования провели сотрудники кафедры за время её существования, какие наиболее значимые открытия сделали?

— В 2024 году нашей кафедре исполнится 80 лет. Труд многих поколений её сотрудников и преподавателей воплотился во множестве открытий, теорий, научных монографий, сотнях, если не тысячах статей, разработанных методиках расчётов и прогнозов, которые используются при решении различных практических задач. Перечислить всё в нескольких абзацах текста просто невозможно.

В первые годы своей деятельности кафедра принимала участие в создании крупнейших ГЭС, выполняя гидрологические наблюдения при перекрытии Днепра и Волги, Ангары и Оби. В этих работах участвовали и студенты. Комплекс гидрологических изысканий, выполненных сотрудниками кафедры, был использован при проектировании строительства метромоста и набережной Москвы-реки в районе Ленинских гор. Регулярные гидрологические, гидрохимические и гидробиологические исследования кафедры на Можайском водохранилище и других водоёмах и водотоках, в первую очередь Вазузско-Москворецкой системы водоснабжения Москвы, помогли повысить эффективность использования питьевых водохранилищ столицы. Наши гидрологи проводили полевые исследования практически во всех регионах Советского Союза, а потом и России.

Определение расхода методом ионного паводка на Камчатке. Фото: Наталья Фролова

Многие открытия и теории связаны с очень яркими личностями, выдающимися учёными, работавшими на кафедре. Иван Васильевич Самойлов и Борис Александрович Аполлов формировали науку об устьевых процессах. Евгений Варфоломеевич Близняк был лидером в развитии прикладной гидрологии. Участие специалистов кафедры в решении наиболее сложных и актуальных хозяйственных задач — гидротехническое строительство, питьевое и промышленное водоснабжение — связано с его именем. Исследования профессора, заведующего кафедрой Геннадия Павловича Калинина внесли большой вклад в теорию формирования стока весеннего половодья и дождевых паводков, в развитие методов гидрологических прогнозов, развитие теории глобальной и космической гидрологии, палеогидрологии, глобального влагооборота, долгосрочного прогнозирования гидрологического режима различных водных объектов.

Изучение гидрологических процессов в устьях рек получило новое развитие на кафедре благодаря профессору Вадиму Николаевичу Михайлову. Вместе с Научно-исследовательской лабораторией эрозии почв и русловых процессов географического факультета, руководил которой Роман Сергеевич Чалов, проводились масштабные исследования гидрологического и руслового режима устьев Терека, Сулака, Пура, Таза, Енисея, Лены, Яны, Индигирки, Волги, Амударьи и других рек. Их результатом стала серия крупных монографий по устьям рек. Крупным научным достижением стала подготовка под руководством профессора Чалова карты «Русловые процессы на реках СССР» в 1990 году. Мы очень гордимся нашими русловиками и их многочисленными достижениями. Не могу здесь не вспомнить Николая Ивановича Алексеевского, в течение 20 лет возглавлявшего кафедру и сумевшего сделать её одной из лучших на факультете.

Всё перечислить очень трудно, но самое главное достижение кафедры — подготовка более 1200 высококвалифицированных специалистов в области научной и практической гидрологии, инженеров, учёных, руководителей академических институтов и лабораторий, изыскательских партий. Мы очень гордимся всеми! Ещё одно важное дело — создание учебников и учебных пособий. Нашими изданиями пользуются при подготовке гидрологов и географов во многих университетах и учебных заведениях России.

Производственная практика на Байкале. 2009 год. Фото: Наталья Фролова

— Что, на ваш взгляд, самое важное и интересное в профессии гидролога?

— Мне очень нравятся слова Юрия Борисовича Виноградова, огромного энтузиаста и замечательного учёного-гидролога. Я бы ими и ответила на этот вопрос: «Это очень интересная и достойная наука, приносящая обществу и государству великую пользу. Перед гидрологом, который сумеет объединить в своей личности способности экспериментатора, полевика-экспедиционника, теоретика, творца математических моделей, инженера-проектировщика, открываются поистине безграничные возможности в служении своей науке». Добавим ещё любовь к природе и нашим прекрасным водным объектам!

Заведующая кафедрой гидрологии суши Наталья Фролова

 

 

Александр Жирнов

Важность явлений

Научные явления — это явления в мире природы и созданные человеком, которые можно наблюдать и которые вызывают недоумение и вопросы.

Обучение на основе явлений является основной особенностью класса NGSS. Трехмерный подход к обучению требует, чтобы учащиеся использовали научные и инженерные практики, сквозные концепции и основные дисциплинарные идеи совместно, чтобы исследовать, исследовать и объяснять, как и почему происходят явления. Сложность объяснения учащегося должна соответствовать прогрессу обучения в классе.

Феномен не обязательно должен быть феноменальным. Часто простые события, если смотреть на них научным взглядом, могут вызвать любопытство и вопросы у учащихся и взрослых. Такое изумление является началом взаимодействия, в котором ищутся ответы на вопросы.

При выборе полезного явления для использования в классе важен масштаб или размер явлений. Определение размера зернистости явления включает в себя рассмотрение продолжительности учебного времени, необходимого для его обучения, возможной глубины объяснения учащегося и сложности самого явления. Точно так же, как мозаику можно разбить на отдельные части, более крупные явления можно разбить на более мелкие. Если учащиеся сначала наблюдают и объясняют более мелкие связанные явления, то затем им может быть предложено объяснить более крупное и сложное явление.

Мы называем более крупные феномены закрепляющими феноменами, а более мелкие феномены исследовательскими феноменами, определение которых приведено ниже.

Якорные явления

Якорные явления находятся в центре внимания учебного блока и связывают обучение учащихся в течение нескольких недель обучения. Они часто требуют значительного или глубокого понимания нескольких научных идей, а также нескольких линий доказательств и рассуждений для адекватного объяснения. Из-за своего размера или масштаба учащиеся могут объяснить только отдельные аспекты феномена якорения.

Исследовательские феномены

Исследовательские феномены используются в учебных последовательностях (в течение нескольких уроков), чтобы предоставить учащимся личный опыт наблюдаемых событий, где может быть построено объяснение, основанное на фактах. Они часто требуют понимания или использования меньшего количества связанных научных идей для объяснения. Объясняя исследовательские феномены, учащиеся начинают объяснять аспекты феномена якорения.

Критерии выбора полезных явлений

Используйте следующие наводящие вопросы и критерии, чтобы определить, является ли рассматриваемое явление полезным или нет:

• Могут ли учащиеся наблюдать и/или исследовать явление либо на собственном опыте (например, непосредственно в классе, лаборатории или на открытом воздухе), либо на основе чужого опыта (например, с помощью видеопрезентаций, демонстраций или анализа закономерностей в данных) ?
• Должны ли учащиеся понимать и использовать Основные идеи, Научную и инженерную практику и Сквозные концепции, чтобы объяснить, как и почему происходит явление?
• Разбираясь в этом явлении, развивают ли учащиеся понимание ожидаемой успеваемости на уровне класса?
• Будут ли объяснения феномена учащимися соответствовать их классу?
• Имеет ли отношение явление к реальным проблемам или к местной среде учащегося?
• Сочтут ли учащиеся осмысление этого явления интересным и важным?
• Оправдывает ли потенциальное обучение учащихся, связанное с этим явлением, финансовые затраты и время в классе, которое будет использовано?

Этот инструмент представляет собой адаптацию следующих ресурсов:

• Качества хорошего якорного феномена для согласованной последовательности научных уроков от Уильяма Р.

  No related posts.