интегрированный урок " Физика +Биология"Биологическое действие радиоактивных излучений

           Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

                               Средняя общеобразовательная школа № 3.

                Интегрированный урок  физика+ биология (11 класс).

Тема:          Биологическое действие радиоактивных излучений.

                                    (Продолжительность урока 90 мин)

                         Автор :  Оглинда  Валентина Петровна.

Тема:  Биологическое действие радиоактивных      излучений.

Образовательные цели:

Ø повторить разделы «Ионизирующие излучения», «Строение клетки», объяснить механизм действия радиоактивных излучений на живой организм.

Ø Познакомить с основами радиометрии.

Воспитательные цели:

Ø воспитывать уважение к научным знаниям,

Ø уменьшить психологическую опасность радиофобии.

Развивающие цели:

Ø расширить представление об окружающем мире,

Ø создать ситуации необходимости использования  общеучебных  умений и навыков (измерение естественного радиоактивного фона);

Ø обозначить проблемы использования человеком радиоактивных веществ;

Ø обосновать необходимость защиты от воздействия радиоактивных излучений.

Мотивация:

Отношение людей к той или иной опасности определяется тем, насколько хорошо она им знакома.

Учащиеся должны знать:

·        доза излучения,

·        механизм поражения биологических объектов,

·        защита окружающей среды и здоровья от радиоактивных заражений.

Тип урока:   Комбинированный:    проблемный урок с экспериментальным исследованием.

Педагогические технологии:

Технология – личностно-ориентированное обучение.

Принципы технологии:  

v Использование субъективного опыта ученика.

v Сотрудничество ученика и учителя.

v Создание условий для самовыражения учащихся.

v Демократичный характер обучения.

v Применение учителем на уроке разнообразного материала.

v Развитие мыслительных способностей учащихся.

 Оборудование: проектор, дозиметр, презентация ,опорные конспекты.

                                          Ход занятия.

ВСТУПЛЕНИЕ

Учитель биологии. Каждый слышал о радиации. Об этом часто говорят журналисты, экологи, врачи. Чаще всего негативно, что вызывает панические настроения у населения, порождая радиофобию. Опасность, безусловно, существует, но, как говорится, кто предупреждён, тот вооружён. Именно знаний не хватает нашему населению, поэтому мы и считаем тему актуальной. Радиоактивные излучения оказывают очень сильное воздействие на все живые организмы. Действительно, услышав грохот обвала, мы можем спрятаться, увидев огонь – отбежать, облучение же на первых порах ничем себя не выдает. Цветущий, здоровый человек не ведая, что подвергается облучению, лишь через несколько дней или недель оказывается вдруг тяжело больным. И сегодня тема нашего  урока  (слайд1)  «Биологическое действие  радиоактивных излучений».

Учитель физики.

Радиоактивные излучения сопутствуют человечество на протяжении всей его истории. В течении нескольких миллионов лет радиоактивный фон был относительно постоянным, до открытия искусственной радиоактивности, создания ядерного оружия и строительства АЭС.

 Источники радиации:

v  медицина,

v радиоактивные осадки,

v атомная энергетика,

v естественные  земного  происхождения,

v внутреннее  облучение

v внешнее облучение ,

v космические внутреннее облучение,

v космические, внешнее облучение.

   Но биологическое действие радиоактивных излучений было установлено не сразу. Какие  же последствия для ученых имело открытие явления радиоактивности?

Ученик. ( сообщение)

Беккерель, открывший радиоактивность в 1896 году даже не подозревал о биологическом действии этого вида излучений. В 1898 году Мария Складовская – Кюри и Пьер Кюри открыли радий и Беккерель взял несколько миллиграмм в стеклянную пробирку для исследования, положив в нагрудный карман. Через некоторое время на теле напротив кармана образовалась болезненная незаживающая язва. Он был вынужден обратиться к врачу, язву залечили, но через некоторое время она открылась снова. У всех ученых, работавших с радиоактивными элементами, руки были покрыты незаживающими язвами. Прежде чем было установлено биологическое действие проникающего излучения, наука понесла невосполнимые утраты. От лучевой болезни умирают Мария и Пьер Кюри, Ирен и Фредерик Кюри и В. Курчатов.

 Учитель физики.

Каждый из вас должен знать - как  воздействуют радиоактивные излучения на живые организмы?

На сегодняшний день наука установила достаточно фактов в этой области. Но до конца механизм воздействия проникающего излучения на клетку не установлен.

и каков его состав? Скажите, что такое радиоактивные излучения и каков его состав? Какие  вы знаете радиоактивные вещества?

Ученики. В природе существуют элементы, самопроизвольно превращающиеся в другие элементы. Они называются радиоактивными. Радиоактивный распад сопровождается разными видами излучений.

Учитель физики. Излучения отличаются проникающей и ионизирующей способностью. Рассмотрим основные виды ионизирующих излучений. (слайды 2-6) (Работа с опорным конспектом (ОК),

 Учитель зачитывает пункты ОК, а ученики вписывают ответы .

( в п.1.1: α-излучение; в п. 1.2.β-излучение;  в п. 1.3  γ - и рентгеновское излучения.)

Учитель биологии.  (Слайд 7)

 Действие этих видов излучения на живую клетку различно. Перед вами схема клетки. Вспомним и обозначим основные её части      3

 (работа  учащихся с опорным конспектом).

                                ОПОРНЫЙ КОНСПЕКТ

«Биологическое действие радиоактивных      излучений»

    1. Определите виды излучений:

1.Летящие с огромной скоростью ядра атомов гелия, проходят в воздухе всего 3-5 см, поглощаются слоем бумаги толщиной 0,1 мм, однако обладают большой ионизирующей способностью.

 Это -

2.Электроны, движущиеся с различными скоростями. В воздухе духе проходят 30-50 см, задерживаются слоем алюминия толщиной 1 см.

Это - .

3. ЭМВ с маленькой длиной волны. Ионизирующая способность невелика, слой свинца в 1 см задерживает их наполовину.

Это -           .

    2.   Запишите названия основных частей клетки:

3.      Запишите дозы излучений:

1.Энергия, приходящаяся на единицу массы                                            

2.Единица: 1 грей = 1 Дж/кг. 1 Гр а 100 Р (рентген).

4. Та часть поглощённой дозы, которая идёт непосредственно на ионизацию -         

Доза, учитывающая КОБА (коэффициент биологической активности)

КОБА зависит от рода излучения и  равна 1 для γ;  1-1,5 для β;    10 для α.

Единица эквивалентной дозы 1 зиверт (13в) - это эквивалентная доза, при которой доза поглощения равна 1 Гр.

Доза, учитывающая  индивидуальную   радиочувствительность органов-      

                             Она делится на три группы:

              внутренние репродуктивные органы, красный костный мозг.

          мышечно-жировая ткань, желудочно-кишечный тракт, легкие, печень.

          кожный покров, костная ткань.

Индивидуальные чувствительности по группам относятся как  6:3:1.

Дан рисунок человека с обозначением внутренних органов различных групп - кожа, кости, репродуктивные органы, лёгкие, кишечник) обозначьте группы органов.

   5.    Некоторые последствия при кратковременном облучении в больших дозах  (острая лучевая болезнь)

  6.     Дайте ответы «Да» или «Нет» на вопросы:

   1.    Чем больше проникающая способность излучения, тем больше ионизирующая.

   2.    Для защиты от излучения достаточно надеть плотную одежду.

   3.    Наука, изучающая действие излучений на вещество, называется радиофобией.

   4.    Наиболее опасное воздействие излучения оказывают на неорганические вещества, находящиеся в клетке.  I

   5.    50 Гр - 500 Р.

   6.    Чем больше ионизирующая способность излучения, тем больше КОБА.

   7.    Жить вблизи АЭС небезопасно.

   8.    Естественный радиоактивный фон желательно уменьшить до нуля.

   9.    В малых дозах излучения могут быть полезны.

Ученики. Клетка состоит из клеточной оболочки, окружающей с студенистую массу - цитоплазму, - в которой заключено более плотное ядро.

Учитель биологии. Какие две группы веществ  входят в состав клетки?  Приведите примеры для каждой группы веществ.

Ученики. В состав клетки входят неорганические и органические вещества. К неорганическим  веществам  относятся вода,  минеральные  соли, газы (углекислый газ, кислород),  к органическим  веществам белки, углеводы, липиды,  нуклеиновые  кислоты.

Учитель биологии. А теперь поговорим о том, какое действие оказывают  на клетку излучения (слайды 8-12)   1  . Все структуры и вещества в составе живой клет­ки претерпевают сильные изменения под воздействием излучений, а точнее, их ионизирующего действия. Наиболее чувствительны ядро клетки и находящиеся в нём нуклеиновые кислоты. Под воздействием ионизирующего излучения могут происходить изменения к последо­вательности компонентов нуклеиновых кислот, что вызывает измене­ния в строении хромосом, а это в свою очередь приводит к изменению наследственных  свойств  клетки и организма, т.е. мутациям. Ядро, подвергшееся воздействию, не способно полноценно контролировать процессы обмена веществ.

Таким образом, в живой клетке нарушается метаболизм - реакции синтеза сложных органических веществ и реак­ции образования энергии, столь необходимые для нормальной жизнедеятельности клетки и целого организма.

Сильная доза излучения приводит к полному разрушению  органических структур клетки, тормозит или полностью останавливает про­цесс деления клеток, в котором и проявляется их жизнь. А это приво­дит к нарушению процессов роста и развития всего организма. При облучении всего организма часто развивается лучевая болезнь, скорость протекания которой зависит от величины дозы и длительности воздействия радиации. При получении большой дозы радиации в течение краткого времени возникает острая лучевая болезнь. Если же доза облучения получена в течение длительного времени, речь идёт о хронической лучевой болезни. Рассмотрим особенности каждой из них (слайды13-14).

Учитель биологии. В ОК  расставьте органы по группам.

При острой лучевой болезни в первую очередь поражаются стенки кишечника и кроветворные органы (красный костный мозг, селезёнка), наблюдаются нарушения центральной нервной системы. В крови резко снижается количество всех видов кровяных клеток, особенно лейкоцитов, выполняющих в организме защитную роль. В результате в организм проникает большое количество болезнетворных микроорганизмов, которые в процессе своей жизнедеятельности выделяют токсины. Накопление токсинов вызывает у больного тошноту, рвоту Стенки мелких кровеносных сосудов становятся непрочными, начинается поверхностное кровотечение, на коже появляются кровоподтёки. Кровотечения происходят и в стенках кишечника.

Учитель физики. Наука, изучающая действие излучений на вещество, называется радиометрией. Как в любой науке, существует система величин и их единиц. Познакомимся с некоторыми из них.

Основное понятие, характеризующее меру воздействия иони­зирующего излучения, называется  дозы облучения.   5   (слайды15-16).

 Поглощённая доза - это энергия, приходящаяся на единицу массы. Единица дозы-  1 грей = 1 Дж/ кг. 1 Гр приблизительно равен 100 Р (рентген).

Экспозиционная доза -это та часть поглощённой дозы, которая идёт непосредственно на ионизацию.

Эквивалентная доза-доза, учитывающая КОБА (коэффициент биологической активности).

КОБА зависит от рода излучения и равен 1 для  γ-излучения; 1-1,5 для β-излучения и  для α-излучения-10.

 Единица эквивалентной дозы - 1 зиверт (1 Зв). Это эквивалентная  доза , при которой поглощённая доза равна 1 Гр.

Эквивалентная экспозиционная доза - доза, учитывающая инди­видуальную радиочувствительность органов.

Радиочувствительность делится на три группы (изложение по ОК ).

Средняя доза излучения, приходящаяся на боль­шое количество людей, называется коллективной дозой. Доза, отнесён­ная ко времени воздействия, называется мощностью дозы: Р/мин, Р/ч и т.д.

Дозы, получаемые в повседневной жизни: для рентгеновского, гамма, бета-излучений, электронов и позитронов) 1 Зв соответствует поглощённой дозе в 1 Гр:                             1 Зв = 1 Гр

Прогнозируемые уровни облучения, при которых необходимо срочное вмешательство

Учитель биологии. Для определения радиационного фона исполь­зуют дозиметры (слайды 17-18). Принцип работы дозиметра: дозиметр прибор радиация. Дозиметр подсчитывает количество гамма и бета - частиц с помощью счетчика Гейгера. Познакомимся с работой прибора и определим уровень радиации  в классной комнате (работа с дозиметрами).   6

Учитель физики. Сейчас мы заполним таблицу в ОК и увидим, к каким последствиям может привести облучение.  (Учащиеся под диктовку учителя заполняют колонку «Доза, Зв», по строкам:  0,5-0, 75;   0,8-1,2;   1,3-1,7;  1,8-2,6;  2,7-3,3;  3,5 -5,0;   5,5-7,7;   10;  50.

Учитель биологии. Малые дозы облучения, если они действуют на организм в течение длительного времени, приводят к хронической лучевой болезни. Серьёзными последствиями хронического облучения является изменения в составе крови, появление раковых новообразований в различных органах, генетические последствия.

В протекании хронической лучевой болезни различают три стадии. На первой стадии наблюдаются общая слабость, вялость, утомляемость, бессонница, головная боль, раздражительность. На второй стадии болезнь принимает постоянный характер. На третьей стадии у больного появляются новообразования (раковые опухоли), лейкоз, генетические последствия.

Широкое использование ядерной радиации в современной жизни влечёт за собой необходимость изыскания эффективных способов предупреждения и устранения вредных воздействий её на организм. Защита от ионизирующей радиации осуществляется с помощью профилактических и лечебных мер. Профилактическими средствами служат радиационно-защитные лекарственные вещества, которые повышают сопротивляемость организма. Их употребляют перед облучением. Радиационно-защитные лекарственные препараты блокируют и выводят радиоактивные радикалы из организма. Самые эффективные радиационно-защитные вещества - цистеин, цистамин, мочевина. Лечение представляет собой очистку тела от радиоизотопов. Для этого применяют различные методы промывания, адсорбенты (как правило, это соли некоторых органических кислот).

Большие дозы радиоактивных излучений можно получить только при форс-мажорных обстоятельствах. В истории человечества - это бомбардировка Хиросимы и Нагасаки, аварии на атомных электростанциях (например, Чернобыльской). Кратковременные небольшие дозы используют в медицинских целях. Наличие естественного радиационного фона, по некоторым гипотезам, привело к зарождению жизни на Земле. Человек не должен пугаться радиоактивных излучений, но понимать опасность и уметь защититься от них он должен (слайд19).

Рефлексия.

Учитель физики. В конце нашего занятия дайте ответы «Да» или «Нет» на вопросы ( ОК пункт 6. ).

( Ответы, нет; да; нет; нет; нет; да; нет; нет; да.)

Если вы ответили правильно, значит, отлично усвоили материал.

Литература

1. Влияние радиации на человека. Облучение организма | Сайт о вреде

vredno-vsyo.ru›vred…140-vliyanie…na-cheloveka.htm

2. Тёльдеши Ю. Кенда М. - Радиация - угроза и надежда [1979, DjVu, RUS]...

rutracker.org›forum/viewtopic.php…

 3.  Захаров В.Б. Общая биология 10-11 класс. М. Дрофа, 2007г.

 4.  Природный радиоактивный фон и его значение для биосферы...

liber.onu.edu.ua›Поиск›…:419683/Source:default

5. Влияние радиации на организм человека. Дозы облучения | Интернет...

i-survive.ru› Дозы облучения.

6.Принцип работы бытового дозиметра РАДЭКС РД-1503

knowledge.allbest.ru›Связь›…_0.html

7.Интернет ресурсы .

сайты:

v «Социальная сеть работников  образования nsportal.ru»

v Фестиваль педагогических идей "Открытый урок" * Единое окно...

      window.edu.ru›resource/890/34890,

v Фестиваль педагогических идей "Открытый урок" festival.1september.ru›articles/637373