Урок 19. Проект «Определение дерева по веточкам и почкам»

Урок 19. Проект «Определение дерева по веточкам и почкам»

Определитель деревьев

Здесь ребята снова имеют дело с деревом. Это особенный вид дерева – дерево-определитель. В данном блоке дети будут работать с фрагментом настоящего школьного определителя деревьев средней полосы. В основу этого определителя положена дихотомическая система определения: на каждом шаге дан вопрос, на который нужно ответить «Да» или «Нет» и тем самым сузить круг подходящих растений. В результате пользователь получает название растения, соответствующее набору признаков, имеющихся у него в распоряжении. Этот принцип построения дерева очень важен с точки зрения информатики, поскольку соответствует бинарному дереву классификации. Таким образом, ребенок в процессе определения названия растения движется по некоторому пути бинарного дерева.

Разумеется, в дереве-определителе на с. 45 нет названий всех деревьев (и даже всех деревьев средней полосы). В нем, например, отсутствуют деревья с очерёдным расположением почек. Таких деревьев довольно много, в частности – это известные детям рябина, осина, черёмуха, тополь, липа и т. п. Если ребята спросят вас, почему этих деревьев в определителе нет, объясните им, что они попадают в класс «Другие виды деревьев».

Мы старались адаптировать определитель для детей 4 класса, поэтому в вопросах используется минимальное число специальных биологических терминов, а те, что есть, поясняются на картинках, помещённых на с. 44. Все остальные понятия, встречающиеся в определителе, не требуют специальных пояснений.

Задача 1. В этой задаче ребята впервые работают с деревом-определителем. Постарайтесь как можно подробнее ответить на возникающие у детей вопросы. Попросите их обратить внимание на картинки  на с. 44, выполняющие в данном случае роль справочного материала. Наиболее сложные понятия относятся к видам расположения почек (или листьев) на ветке: супротивному и очерёдному. При необходимости обсудите эти понятия всем классом. После того, как вы вместе с классом разберёте все общие вопросы, связанные с определителем, попросите ребят вырезать картинки, относящиеся к этой задаче, и начать работать самостоятельно. Если ребёнок ошибся, желательно найти с ним то ветвление дерева, где он неверно ответил на вопрос.

Задача 2. Важная задача на поиск объекта по его описанию. Сложность состоит в том, что в задаче даны общие описания деревьев, в то время как вопросы определителя относятся только к веточкам и почкам. Поэтому ребята получают много лишней информации, которую приходится по ходу дела отбрасывать. При решении этой задачи надо одновременно сопоставлять картинки, вопросы определителя и текст описания. Это не всегда просто, и если кто-то из слабых детей запутается, выдайте ему страничку вкладыша с методической поддержкой. Имеющиеся на страничке таблицы помогут ребёнку вычленить из текстов информацию, необходимую для ответов на вопросы определителя.

Задача 3. Прежде чем искать картинку, полезно ответить на вопросы определителя, перечислить свойства веточки, рисунок которой нужно найти. Давать ли детям вторую часть задания, зависит от вашего желания. С одной стороны, умение искать нужную информацию в бумажных и цифровых источниках является важным информационным умением. С другой стороны, выполнение такого задания может занять много времени, особенно в том случае, если сначала придется заняться поисками самих источников.

Задача 4. Для кого-то из ребят эта задача может оказаться непростой, поэтому стоит заранее продумать свои наводящие вопросы. Для начала, конечно, необходимо найти в дереве-определителе те деревья, о которых идет речь в вопросе. В первых двух вопросах ситуация будет более простой, ведь оба дерева следуют после одного ветвления (соответствуют разным ответам на один вопрос).  Например, при ответе на первый вопрос соответствующее ветвление дает информацию, что у сосны обыкновенной по две хвоинки в пучке. Пучка из одной иголки быть не может, значит, у сосны веймутовой в пучках больше двух хвоинок. Если деревья отходят от разных ветвлений (как в вопросах 3 и 4), то ученик должен найти самое ближайшее ветвление, относительно которого эти деревья лежат на разных ветках, то есть для одного из них ответ на данный вопрос – «Да», для другого – «Нет». Для третьего вопроса это ветвление «Иголки собраны в пучки по 2 или больше». При этом у сосны обыкновенной иголки собраны в пучки (по 2 иголки, но здесь это указывать не обязательно), а у ели голубой растут по одной.

Компьютерный проект «Определение дерева по веточкам и почкам» (только для компьютерного варианта изучения курса)

Практическая цель проекта – определение названия дерева по побегу в осенне-зимний период с помощью электронного определителя.

Методическая цель проекта – обучение использованию бинарного дерева для классификации видов растений, продолжение обучения поиску объекта по описанию, знакомство с биологическими понятиями на основе информатических (формальных) критериев.

О проекте

В этом проекте задача ребят – правильно определить название дерева (кустарника), которое они выбрали для работы. Конечно, дети должны выбирать дерево/куст, название которого им не известно, иначе работать в этом проекте будет просто неинтересно. Для работы в этом проекте мы предлагаем соответствующий ресурс – компьютерный определитель дерева. Принцип деления на каждом этапе работы с этим определителем дихотомический. Это означает, что на каждом шаге, отвечая на вопрос «Да» или «Нет», ребенок постепенно сужает круг подходящих растений и в результате получает одно растение, соответствующее именно такому набору признаков. Определитель выдает ребенку название растения и его внешний вид (для сравнения). Такой дихотомический принцип построения дерева с точки зрения информатики для нас очень важен, поскольку соответствует бинарному дереву классификации. Таким образом, ребенок в процессе своей работы движется по некоторому пути бинарного дерева. Лист такого дерева – название дерева, а выбор следующей вершины дерева на каждом этапе продиктован ответом на вопрос определителя «Да»/«Нет».

Для этого проекта дети могут выбрать растения только двух видов – деревья и кусты. Вряд ли детям перед началом проекта нужно будет объяснять, что такое дерево, все это наверняка знают. Что касается кустов, здесь нужно пояснить ребятам, что сюда входят три вида растений – кустарники, кустарнички и древовидные лианы. Кустарнички отличаются от кустарников в основном размером (они обычно меньше), продолжительностью жизни и немного характером ветвления. Детям будет достаточно указать, что в число кустарничков входят небольшие растения, например, черника. Под древовидными лианами стоит понимать такие виды кустарников, которые растут, оплетая некоторую опору (дерево, веревку и т. д.) с помощью специальных отростков.

Перед началом работы в проекте от детей понадобится некоторая предварительная подготовка. Во-первых, они должны выбрать неизвестное им растение – дерево или куст. Во-вторых, нужно аккуратно срезать с выбранного растения молодой побег. На таком побеге должны быть хорошо видны почки (верхушечная и боковые), а также поперечный срез (некоторые вопросы определителя касаются внешнего вида среза). В-третьих, нужно сфотографировать дерево целиком и один из старых побегов – веток, возраст которых не меньше года. Это может быть ветка, которая отходи непосредственно от ствола. Мы советуем детям выбрать для наблюдения не одно, а два растения. С одной стороны, в вашем классе наверняка найдутся очень быстрые дети, которые определят название растения очень быстро и необходимо будет загрузить их работой. С другой стороны, предлагаемый определитель хоть и включает в себя большинство деревьев/кустов, произрастающих в нашей полосе (около 80%), но нет гарантии, что ребенок не отыщет именно такого дерева, которого в определителе нет. Чтобы ученик не оказался в тупике, лучше иметь запасной вариант. Наконец, может получиться такая ситуация, что ребенок некачественно срезал побег или сделала фото и не может по своим данным ответить на один из вопросов определителя. Для таких случаев тоже лучше иметь запасной вариант.

Работа с определителем

Скорее всего, практическую задачу проекта вам пришлось частично объяснить, когда вы давали детям домашнее задание на этот урок, чтобы они правильно выбрали дерево для работы. Если нет, как всегда стоит начать проект с постановки практической задачи. После этого попросите детей открыть компьютерный ресурс к данному проекту.

Обратите внимание ребят, что на первой странице определителя находятся основные биологические понятия, которые им могут пригодиться при ответах на вопросы определителя (побег, почка, супротивные почки, очередные почки и т. д.). Следует перед началом работы посоветовать ребятам просмотреть основные понятия, большинство которых разъясняется не словесно, а графически, то есть показано на рисунках. Затем ребята начинают отвечать на вопросы определителя (да/нет), двигаясь от одного ветвления к другому. Если вопрос достаточно простой и не включает не знакомое детям биологическое понятие, то после него сразу идут два ответа «да/нет», из которых детям предстоит выбрать. После выбора некоторого ответа сразу появляется следующий вопрос и соответственно следующее ветвление дерева. Если вопрос имеет биологическую специфику и может быть понят ребенком не до конца, то мы поддерживаем каждый из ответов графической иллюстрацией, то есть, предлагаем ребенку выбрать не просто из словесных формулировок, но и из схематичных картинок. Таким образом, для каждого ответа «Да» / «Нет» нарисована картинка, подходящая к данному ответу. Эти две картинки ребенок сопоставляет со своим побегом (или фото) и выбирает более похожую картинку и относящийся к ней ответ на вопрос.

После ответа на последний вопрос, перед ребенком появляется картинка, на которой изображен побег дерева и название растения. Картинка здесь дана для того, чтобы ребенок мог сравнить, действительно ли речь идет об этом растении. Как вы понимаете, дети не всегда правильно отвечают на вопросы определителя, поэтому если бы мы приводили в конце каждого пути только название растения, то невозможно было бы осуществить проверку и самопроверку правильности определения растения. Попросите детей на последнем этапе позвать вас и вместе проверить решение. Конечно, здесь могут быть разные варианты. Первый – картинка с растением действительно похожа на побег ребенка и соответствующие фото. В этом случае вы с учеником удостоверились, что растение определено правильно и ребенок переходит к следующему этапу работы. Второй – картинка отличается от побега и фото ребенка. В этом случае для начала предложите ученику снова поработать с определителем, начиная с первого вопроса, и не торопясь ответить на те же вопросы. Если после повторного определения у ребенка получается тот же результат, советуем вам проделать эту работу вместе с ребенком. При этом вы либо найдете у ребенка ошибку, то есть найдете то место в определителе, где он отвечает на вопрос неверно, либо вместе убедитесь, что выбранного ребенком растения в определителе просто нет, поэтому, отвечая на вопросы правильно, он получает другое растение. Во втором случае ребенку следует предложить поработать со вторым своим растением. В конце проекта каждый ученик должен получить вполне конкретный результат – выяснить название своего дерева или куста. Если у кого-то из ребят осталось много свободного времени, предложите ему перейти определить название еще одного дерева. Для этого стоит запастись некоторым числом запасных веточек или просто картинок с веточками.