Использование холодного фарфора для изготовления биологических моделей на примере муравейника

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа № 65 им. Б.П.Агапитова с углубленным изучением предметов музыкально – эстетического цикла»

Городской фестиваль проектов «От идеи до воплощения»

Педагогический проект

Использование холодного фарфора для изготовления биологических моделей на примере муравейника

(тип проекта – творческий)

Авторы: Урих Ирина Викторовна, учитель биологии

Мотузова Инна Ренатовна, учитель технологии

Магнитогорск

2020

Содержание

Введение 3

Теоретическая часть

Глава 1 Муравейник – общий дом 4

Глава 2 Метод моделироования в биологии 5

Глава 3 Холодный фарфор как материал для творчества 6

Практическая часть

Глава 4 Приготовление холодного фарфора в домашних условиях 8

Глава 5 Изготовление модели муравейника 9

Заключение 10

Список литературы 11

Приложение 12

Введение

На протяжении нескольких лет в нашей школе работали творческие группы педагогов, направленные на решение актуальных вопросов обучения. Выбор группы педагогами осуществлялся с учетом их интереса к предлагаемой теме. Наша группа называлась «Наука для…или Практическое применение знаний».

В группу вошли педагоги естественно - научного цикла, начальной школы, технологии, изобразительного искусства, а также социальный педагог.

Поэтому необходимо было найти общие точки соприкосновения для работы так, чтобы каждый приобрел определенные знания, умения и смог их применить в своей предметной области.

Цель проекта: изготовить модель муравейника из холодного фарфора и других материалов как наглядное пособие для уроков

Задачи проекта:

1.Ознакомиться с методом моделирования в биологии и возможностями его применения на практике

2.Получить холодный фарфор как материал для изготовления элементов модели, опробируя различные рецепты его получения для выбора наиболее оптимального

3.Изготовить модель муравейника, фиксируя этапы работы

4.Представить проектный продукт как один из итогов работы творческой группы на педагогическом совете

Проектный продукт: модель муравейника

Глава 1 Муравейник – общий дом

Муравьи по организации принадлежат к общественным насекомым с четким разделением на три касты: рабочие особи, самки и самцы. Эти насекомые строят себе жилища-муравейники в прелой или гнилой древесине, в почве и под мелкими камнями.

Типичный муравейник имеет сложное многокамерное устройство:

1. Покрытие из иголок и веточек. Защищает жилище от превратностей погоды, ремонтируется и обновляется рабочими муравьями.

2. "Солярий" - камера, нагреваемая лучами солнца. Весной обитатели забегают сюда погреться.

3. Один из входов. Охраняется солдатами. Служит вентиляционным каналом.

4. "Кладбище". Сюда рабочие муравьи относят умерших собратьев и мусор.

5. Зимовальная камера. Насекомые собираются здесь, чтобы пережить холода в состоянии полуспячки.

6. "Хлебный амбар". Здесь муравьи хранят зерна.

7. Царская камера, где живет матка, откладывающая до полутора тысяч яиц в день. За ней ухаживают рабочие муравьи.

8. Камеры с яйцами, личинками и куколками.

9. "Коровник", где муравьи содержат тлей.

10. "Мясная кладовка", куда фуражиры приносят гусениц и другую добычу. (рис.1, Приложение)

Основательницей муравейника и всех его будущих жителей является самка. После спаривания с самцом она улетает из своего родного дома, чтобы основать новую колонию. Обнаружив подходящее место, матка вырывает норку и откладывает туда первую кладку яиц. Вырастив самостоятельно свое первое потомство, королева больше не несет ответственности за дальнейшую судьбу муравейника. Ее задача состоит в постоянном размножении, а уход за ней и будущими поколениями осуществляют рабочие муравьи.

Постепенно муравьи надстраивают холм над землей, который обеспечивает нагрев верхних уровней муравейника от солнца.

Муравейник изнутри представляет собой множество ходов, коридоров, камер и отсеков, предназначенных для определенных целей. Помещения, расположенные на верхних уровнях муравейника, в летнее время обогреваются солнцем и используются как солярий для взрослых насекомых.

Основным строительным материалом внутренней отделки муравьиного дома является смесь почвы с перегноем, частичками коры и всем тем, что приносят с собой рабочие муравьи-строители. Большое количество ходов, связывающих между собой разные помещения, обеспечивают вентиляцию в муравейнике.

На средних уровнях жилища муравьев расположено большинство камер. Основные входы в муравейник также находятся на среднем уровне, то есть у подножия внешнего холма.

Форма муравьиного домика в виде конуса выбрана неспроста: по стенкам муравейника скатываются дождевые капли, не задерживаясь на поверхности и не просачиваясь внутрь жилища. Маленькие архитекторы продумывают расположение и высоту своего жилья, достаточные для того, чтобы солнечные лучи смогли проникать сквозь «крышу» и «стены». [1]

Глава 2 Метод моделирования в биологии

Моделироование как метод исследования объектов познания связан с построением и изучением моделей реально существующих объектов, процессов или явлений с целью получения объяснений этих явлений, а также для предсказания явлений, интересующих исследователя.

Модели в биологии применяются для воспроизведения биологических структур, функций и процессов на разных уровнях организации живого. Возможно также моделирование различных биологических феноменов, а также условий жизнедеятельности отдельных особей, популяций и экосистем.

Процесс моделирования включает три компонента:

• субъект (исследователь),

• объект исследования,

• модель, определяющую (отражающую) отношения познающего субъекта и познаваемого объекта.

Первый этап построения модели предполагает наличие некоторых знаний об объекте-оригинале. Познавательные возможности модели обуславливаются тем, что модель отображает какие-либо существенные черты объекта-оригинала.

На втором этапе модель выступает как самостоятельный объект исследования и результатом его является совокупность знаний о модели.

На третьем этапе осуществляется перенос знаний с модели на оригинал — формирование множества знаний. Одновременно происходит переход с «языка» модели на «язык» оригинала. Процесс переноса знаний проводится по определённым правилам. Знания о модели должны быть скорректированы с учётом тех свойств объекта-оригинала, которые не нашли отражения или были изменены при построении модели.

В завершении осуществляется практическая проверка получаемых с помощью моделей знаний и их использование для построения обобщающей теории объекта, его преобразования или управления им.

Метод моделирования в биологии является средством, позволяющим устанавливать все более глубокие и сложные взаимосвязи между биологической теорией и опытом.  

Моделирование имеет и большое самостоятельное значение, которое выражается в ряде преимуществ, например, с его помощью на одном комплексе данных можно разработать целый ряд различных моделей, по-разному интерпретировать исследуемое явление, или в процессе построения модели можно сделать различные дополнения к исследуемому объекту или гипотезе и получить ее упрощение.

Все это показывает, что моделирование выполняет в биологии самостоятельные функции и становится все более необходимой ступенью в процессе создания теории. Однако моделирование сохраняет свое эвристическое значение только тогда, когда учитываются границы применения всякой модели.[2]

Глава 3 Холодный фарфор как материал для творчества

Холодный фарфор представляет собой полимерную массу для лепки и моделирования. Полимерной ее называют потому, что она объединяет в себе как природные, так и синтетические компоненты. 

Готовый продукт можно приобрести в магазине, но все-таки лучше изготовить его самому. Так можно регулировать его плотность, подгоняя под собственное изделие, и всегда приготовить необходимое количество материала.

Выбор холодного фарфора как материала для изготовления модели муравейника обусловлен его преимуществами:

1.Холодный фарфор обладает пластичностью, однородной структурой и так же хорошо держит придаваемую ему форму. По своей консистенции он напоминает пластилин. Но работать с кукурузным тестом намного приятнее: оно не пачкает руки и более удобно в лепке. Он такой же мягкий, пластичный, гибкий, но не пристает к рукам и не оставляет жирного налета. 

.2Холодный фарфор застывает сам без термической обработки

3.На холодный фарфор прекрасно ложатся любые краски, для оформления небольших участков изделия возможно использовать даже фломастеры и цветные карандаши

4. Является удобным и весьма дешевым материалом для лепки

5. Его можно приготовить в домашних условиях в обычной сковороде на газовой плите или микроволновой печи

6.Он безопасен, очень удобен в применении, работать с ним легко и увлекательно и с ним могут работать даже дети

Когда фигура из холодного фарфора сформирована, через некоторое время она застывает. Для этого ей потребуется от 1 до 5 дней. Все зависит от толщины материала. Это придает ей прочность, устойчивость и долговечность, а достаточно длительный период затвердевания дает возможность подкорректировать недостатки.

По стандартному рецепту изделие из фарфоровой массы получается прозрачным, с серым или желтоватым оттенком. Но даже в домашних условиях массу можно сделать цветной. Для этого во время приготовления в нее добавляют жидкий пищевой краситель или в процессе выполнения деталей вмешивают краски.

Но лучше раскрасить фарфор в готовом виде, так как на него хорошо ложатся все краски. Хотя рекомендуется использовать акриловые или масляные.

Наряду с преимуществами, этот материал имеет и недостатки.

Он быстро впитывает влагу и размягчается, а само изделие может деформироваться. Поэтому не рекомендуется хранить его в помещении с высокой влажностью.

  Желательно беречь его от воздействия прямых солнечных лучей. А приготовленную массу не рекомендуется перед лепкой класть в холодильник, иначе на ней образуются трещины. Чтобы продлить срок годности фигурки из холодного фарфора, ее покрывают лаком. Это защищает ее от влаги и солнца и добавляет эстетики во внешнем виде, придавая блеск.

Первоисточником состава холодного фарфора является рецепт с содержанием кукурузного крахмала, клея, глицерина и растительного масла. Такую формулу подарили нам древние аргентинцы.  Применяется две методики его приготовления: варение и вымешивание.

В настоящее время рецептов приготовления холодного фарфора в домашних условиях достаточно много. Во время творческого и экспериментального процесса каждый открывает для себя новые тонкости, позволяющие усовершенствовать качество смеси.

Основные компоненты для приготовления материала следующие:

Клей ПВА. Для холодного фарфора необходимо выбрать с пластификатором, изделия после высыхания будут эластичны и сгибаемы, не ломаясь и не трескаясь при этом.

Глицерин. Вещество относится к группе стабилизаторов, обладающих свойствами сохранять и увеличивать степень вязкости. При помощи глицерина смешиваются различные несмешиваемые смеси. В составе холодного фарфора играет роль загустителя вместе с крахмалом, так как последний вбирает в себя лишь часть влаги, а та, что остается, дает впоследствии сильную липкость. Глицерин как эмульгатор помогает смешивать воду и масло (масляные краски). Хотя и без него краска вмешивается неплохо.

Кукурузный крахмал. Является загустителем для холодного фарфора, делает его более гладким, однородным, немного непрозрачным и слегка кремовым; загустевает при температуре 62 — 80 градусов.

Лимонный сок. В смеси играет роль консерванта, не давая ей плесневеть и придавая приятный запах. Можно использовать сок из свежего лимона или лимонную кислоту из пакета. Их отсутствие заменит уксус.

Стеарин или парафин. Его добавляют для эластичности холодного фарфора, при высыхании материал не трескается.

Вазелин. Без него холодный фарфор рвется, но в застывшем виде изделия остаются гибкими и не трескаются. Сырую массу делает более удобной для лепки. [3]

Глава 4 Приготовление холодного фарфора в домашних условиях

Для нашего проекта холодный фарфор как материал подошел идеально по своим свойствам для изготовления муравьев и других элементов муравейника.

Для получения материала существует много рецептов, подобных друг другу, но отличающиеся количественным составом того или иного компонента. Это позволяет регулировать свойства материала и получить с нужными для себя. В процессе работы было опробировано несколько из них, и выбор остановился на следующем:

клей ПВА – 3 ст. ложки

кукурузный крахмал – 3 ст. ложки

вазелиновое масло - 1 ч. ложка

2 ст.л. стеарина (натертой стеариновой свечи)

1 ч.л. лимонной кислоты

2 ст. л. глицерина

Этапы приготовления холодного фарфора

1. В сковороду вылить клей, всыпать в него кукурузный крахмал, все тщательно перемешать до однородной массы так, чтобы не было комочков

2. Добавить вазелин, глицерин, лимонную кислоту и натертую стеариновую свечу

3. Все компоненты тщательно перемешать и оставить ненадолго для набухания крахмала

4. Поставить на небольшой огонь, постоянно помешивая массу

5. Когда масса начнет собираться в комочек и отходить от стенок сковороды, холодный фарфор готов.

6. Вынуть фарфор на подложку для замеса и тщательно его вымесить до гладкости и эластичности. Чтобы горячий фарфор не прилипал к рукам, их смазывают кремом для рук.

7. Готовый фарфор не должен быть резиновым и прилипать к рукам

Готовую массу поместить в герметичную посуду для сохранения его пластичности. Хранить при комнатной температуре (фото 1-5, Приложение).

Глава 5 Изготовление модели муравейника

За основу модели муравейника был взят рисунок, представленный в Приложении.

Для работы потребовались следующие материалы: деревянные палочки, лист ДСП, монтажная пена, фольга алюминиевая, проволока, гуашь, кисти, канцелярский нож, зубочистки, пистолет для горячего клея, электропровода, выключатель электрический, батарейка.

Этапы изготовления модели:

1. На листе ДСП формируется каркас из деревянных палочек в виде конуса

2. Каркас заполняется монтажной пеной. Во время запенивания придается естественная форма. Пене необходимы сутки для высыхания.

3. Изготовление деталей муравейника: муравьев, яиц, тлей, гусениц, и остального содержимого камер.

Элементы тела муравьев изготавливаются по отдельности и к уже просохшим добавляются необходимые части. Так как материал самозатвердевающийся, сложности прикрепить детали не возникает.

Форма лапкам и усикам муравьев придается после высыхания материала. Его пластичность и гибкость это позволяет, он не растрескивается и не ломается.

1. После высыхания пены удаляются появившиеся снаружи неровности и вырезаются камеры

2. Окрашивается муравейник и его камеры в соответствующие цвета и остаются сохнуть на сутки. Для того, чтобы краска ложилась на монтажную пену и не оставалась впоследствии на руках, в нее добавляют клей ПВА.

3. С помощью спицы проводятся проколы через камеры до основания и затем по ним пропускаются провода, которые аккуратно выводятся к выключателю.

4. Заполняем камеры их содержимым и расставляем названия.

5. Сверху распределяем лесную подстилку (фото 6 - 18, Приложение).

Заключение

Работа творческих групп в школе была организована впервые и вызвала интерес педагогов. Подобных моделей в школьном оборудовании нет, и это дало возможность самим изготовить ту, которая необходима для работы в разных классах.

Выводы по проекту:

1.Модель соответствует требованиям, предъявляемым к биологическим моделям

2.Модель является достоверной

3.Модель является наглядной, красочной, удобной в работе и интересной учащимся

4.Модель имеет образовательную значимость и ее можно использовать учителями-предметниками на уроках и внеурочной деятельности, а также учителями начальной школы на уроках окружающего мира и занятиях школьного лагеря

5. Работа в группе способствует развитию коммуникативных способностей, раскрытию педагогов с творческой стороны, что благоприятно сказывается на атмосфере в коллективе и позволяет посмотреть на свою работу по-новому.

Работа в данном направлении продолжается. Изготовлена модель экосистемы смешанного леса и в разработке находится объемная зоогеографическая карта Челябинской области, в создании которой принимают участие обучающиеся.

Список литературы

1.https://sds-us.ru/gde-muravi-stroyat-muraveinik-kak-muravi-stroyat-muraveinik-kak.html

2. http://www.eduneed.ru/ededs-522-2.html

3. http://metally-flower.com/vse-o-gline/xolodnyj-farfor-master-klass-recept.html

Приложение

Рис 1

Фото 1

Фото 2 Фото 3

Фото 4 Фото 5

Фото 6

Фото 7

Фото 8

Фото 9

Фото 10

Фото 11

Фото 12

Фото 13

Фото 14

Фото 15

Фото 16

Фото 17

Фото 18