Практическое занятие. Работа с приборами и инструментами для определения основных показателей древостоя
Цели и задачи
- Цель по SMART: к концу занятия учащиеся объяснят назначение основных лесотаксационных приборов и в парах выполнят тренировочные измерения диаметра ствола, высоты дерева и абсолютной полноты древостоя с фиксацией результатов в рабочей таблице.
- Ознакомить учащихся с методами и средствами измерения диаметра, высоты и возраста деревьев.
- Сформировать умение выбирать прибор в зависимости от измеряемого показателя и соблюдать последовательность работы с ним.
- Отработать в парах навыки измерения мерной вилкой, высотомером и полнотомером по материалам практического занятия.
- Развивать точность наблюдений, умение обосновывать результат и оценивать погрешности полевых измерений.
Планируемые результаты
Личностные
- Осознают значение точных измерений для рационального использования и охраны лесных ресурсов.
- Проявляют ответственное отношение к природным объектам и оборудованию.
- Связывают практические навыки с возможными профессиями в области лесного хозяйства, экологии и географии.
- Развивают самостоятельность, аккуратность и готовность проверять достоверность полученных данных.
Метапредметные
- Выделяют из описания прибора его назначение, принцип действия и ограничения применения.
- Планируют последовательность полевого измерения и фиксируют результаты в таблице.
- Сопоставляют данные, полученные разными способами, и формулируют вывод о возможных источниках погрешности.
- Используют цифровую презентацию или интерактивную доску для анализа схем приборов и результатов наблюдений.
- Работают в паре, распределяют роли наблюдателя и оператора, аргументируют выбор прибора.
Предметные
- Знать назначение мерной вилки, мерной скобы, высотомера, полнотомеров, приростного и возрастного буравов, мерной ленты и буссоли.
- Уметь правильно расположить мерную вилку относительно ствола и выполнить отсчёт диаметра.
- Уметь объяснить принцип определения высоты дерева по базисному расстоянию и отсчётам на вершину и основание.
- Уметь определить абсолютную полноту по количеству учитываемых деревьев при работе с полнотомером.
- Владеть алгоритмом безопасной и аккуратной работы с измерительными инструментами в полевых условиях.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Определяют личную значимость навыков измерения для будущей учебной или профессиональной деятельности.
- Осознают необходимость бережного отношения к растущим деревьям и недопустимость необоснованного повреждения ствола.
- Проявляют готовность принимать ответственность за точность собственной записи и результата.
- Оценивают собственную уверенность в работе с приборами и формулируют потребность в дополнительной тренировке.
Регулятивные УУД
- Формулируют цель практического действия и составляют его пошаговый алгоритм.
- Распределяют время и роли при парной работе с прибором.
- Сверяют результат с условием измерения и исправляют ошибку при выявлении несоответствия.
- Осуществляют самоконтроль по критериям: правильность установки, точность отсчёта, полнота записи.
- Оценивают достижение цели занятия по итогам рефлексии.
Познавательные УУД
- Классифицируют приборы по измеряемому показателю древостоя.
- Извлекают информацию из технического описания, схемы и изображения прибора.
- Моделируют последовательность измерения диаметра, высоты и полноты.
- Применяют правило округления диаметра по ступеням толщины.
- Анализируют причины расхождения результатов при разных положениях наблюдателя и прибора.
Коммуникативные УУД
- Согласуют в паре порядок действий и распределение ролей.
- Задают уточняющие вопросы о назначении и устройстве инструмента.
- Аргументируют выбор прибора для конкретной измерительной задачи.
- Корректно сообщают партнёру об обнаруженной неточности и предлагают способ исправления.
- Представляют общий результат пары классу в краткой форме.
Подготовка учителя к уроку
- Подготовить мерную вилку, мерную скобу или их демонстрационные образцы, мерную ленту или рулетку, высотомер Suunto PM-1520 либо учебный аналог, полнотомер Биттерлиха, призму Н. П. Анучина, реласкоп и буссоль при наличии.
- Подготовить безопасные демонстрационные образцы приростного и возрастного буравов, керн древесины или изображение керна; не использовать бурав без инструктажа и разрешения учителя.
- Распечатать рабочие листы измерений по одному на каждого учащегося и карточки с описанием приборов по одной на пару.
- Подготовить карточки для парной работы с тремя заданиями: диаметр, высота, абсолютная полнота.
- Вывести на интерактивную доску изображения мерной вилки, высотомера, полнотомера и буссоли, а также краткую схему алгоритмов.
- Записать на доске правила ступеней толщины: при 4-см ступени интервалы 2,1–6,0; 6,1–10,0; 10,1–14,0 см и далее по аналогии.
- Подготовить презентацию или цифровую фотогалерею полевых измерений из предоставленного материала.
- Разметить в классе или на пришкольной территории безопасные места для измерения расстояния 15–20 м и наблюдения за деревом.
- Проверить исправность приборов, наличие рулетки, карандашей, планшетов, средств индивидуальной защиты и аптечки.
- Вывесить памятку: не направлять приборы в глаза, не вращать буссоль резко, не повреждать растущие деревья, выполнять измерения только по команде учителя.
Ход урока
Этап 1. Организационный момент и мотивация (3 мин)
Цель этапа: включить учащихся в практическую деятельность и обозначить значение точного измерения древостоя.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель приветствует класс и проверяет готовность: "Здравствуйте, ребята. Сегодня мы работаем как начинающие специалисты лесного хозяйства. На столах должны быть тетрадь, рабочий лист и ручка, а приборы мы будем брать только после инструктажа. Проверьте, что рабочее место свободно и безопасно." | Проверяют оборудование, подписывают рабочий лист, занимают места в парах. |
2 мин | Учитель показывает на экране фотографию лесного участка и задаёт проблемный вопрос: "Можно ли определить состояние и запас древостоя только визуально? Какие данные понадобятся специалисту? Подумайте 30 секунд, обсудите ответ в паре и поделитесь им с классом." | Обсуждают вопрос в парах и формулируют ответы: "Нужно измерить диаметр и высоту деревьев, определить возраст и полноту древостоя". |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Внешнее впечатление о лесу важно, но профессиональное решение требует измеряемых показателей. Сегодня мы выясним, какие приборы помогают получить эти данные и как ими пользоваться."
Этап 2. Актуализация знаний и выявление затруднения (5 мин)
Цель этапа: актуализировать понятия древостоя, диаметра, высоты, возраста и полноты, выявив затруднения в выборе приборов.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель организует приём "Классификация": "На экране представлены показатели: диаметр, высота, возраст, абсолютная полнота, направление визирной линии. Распределите их по группам: что характеризует отдельное дерево, а что — древостой или направление съёмки. Объясните один спорный случай." | Распределяют показатели в рабочем листе; отвечают: "Диаметр, высота и возраст относятся прежде всего к отдельному дереву; абсолютная полнота характеризует древостой; направление визирной линии связано со съёмкой." |
2 мин | Учитель показывает изображения мерной вилки, высотомера, призмы и буссоли: "Соедините показатель и прибор. Где может возникнуть ошибка? Почему нельзя просто приложить вилку под любым углом?" | Соотносят приборы и показатели, формулируют предположение: "Ножки вилки должны быть перпендикулярны линейке, иначе отсчёт будет неточным". |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы вспомнили, что разные показатели требуют разных инструментов, но пока не раскрыли точную последовательность действий. Теперь сформулируем маршрут практической работы."
Этап 3. Постановка проблемы и целеполагание (4 мин)
Цель этапа: сформулировать критерии правильного измерения и план практической работы.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель демонстрирует мерную вилку и намеренно показывает неправильное положение: "Представьте, что один специалист касается ствола только одной ножкой, а другой держит рабочие плоскости не перпендикулярно линейке. Можно ли доверять такому отсчёту? Назовите условия, которые нужно соблюсти." | Находят ошибки и формулируют условия: "Обе ножки и линейка должны касаться ствола; рабочие плоскости ножек должны быть перпендикулярны линейке; отсчёт выполняют по шкале." |
2 мин | Учитель фиксирует на доске план: "Сначала определим назначение приборов, затем разберём алгоритмы, после этого выполним парные измерения и проверим записи. В конце каждый ответит, какой результат получил и насколько он надёжен." | Записывают план и формулируют цель: "Научиться выбирать и применять приборы для определения основных показателей древостоя". |
Посмотрите план целиком
Зарегистрируйтесь — и откройте план урока по этой теме полностью: цели, ход урока и рефлексия по ФГОС.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Цель определена: не просто назвать приборы, а выполнить измерение по алгоритму и обосновать результат. Переходим к открытию новых способов действия."
Этап 4. Открытие нового знания: приборы и алгоритмы измерения (10 мин)
Цель этапа: открыть принципы работы основных лесотаксационных инструментов через анализ описания, схем и демонстрации.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
4 мин | Учитель показывает мерную вилку и таблицу ступеней толщины: "Мерная вилка применяется для измерения диаметра ствола. Охватите ствол ножками так, чтобы ножки и линейка касались поверхности. Деление шкалы даёт диаметр. При 4-см ступенях значения относятся к интервалам: 4 — 2,1–6,0 см, 8 — 6,1–10,0 см, 12 — 10,1–14,0 см. Диаметры в половину ступени и более округляют вверх, меньшие значения не учитывают." | Рассматривают прибор, отмечают в рабочем листе назначение, положение ножек и правило округления; объясняют, почему измерение стоящего дерева мерной вилкой выполняют только в нижней части ствола. |
3 мин | Учитель демонстрирует высотомер: "Базис — это расстояние от дерева до наблюдателя, обычно 15 или 20 метров. Сначала визируем на вершину, затем на шейку корня. Полученные отсчёты складываем; в производственных условиях второе измерение иногда заменяют прибавлением 1,5 метра. У высотомера Suunto есть шкалы 1/20 и 1/15, а при базисе 30 или 40 метров отсчёт умножают на два." | Составляют схему: базис — визирование на вершину — визирование на основание — сложение или разность отсчётов. Отвечают: "Нужно выбрать шкалу, соответствующую базису, иначе высота будет определена неверно". |
3 мин | Учитель показывает схему полнотомера Биттерлиха и призмы Анучина: "При работе полнотомером наблюдатель находится в центре круговой площадки и оценивает деревья на высоте 1,3 метра. В окошко Биттерлиха полностью перекрывающее его дерево учитывается как 1 квадратный метр, точно вписывающееся — как 0,5 квадратного метра, не вписывающееся — не учитывается. Для призмы действует сходное правило по величине оптического сдвига." | Заполняют таблицу сравнения двух полнотомеров; формулируют вывод: "Количество целых и половинных учётов позволяет определить сумму площадей сечений на площади 1 га". |
Запись в тетрадях
- Мерная вилка — диаметр; высотомер — высота; возрастной бурав — возраст; полнотомер — абсолютная полнота; буссоль — направление визирной линии.
- Высота дерева определяется по отсчётам на вершину и основание при известном базисе.
- При работе с полнотомером дерево учитывается как 1 м², 0,5 м² или не учитывается в зависимости от положения в окошке или величины оптического сдвига.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Теперь у каждого показателя есть свой прибор и свой алгоритм. Проверим понимание не пересказом, а действием — сначала на учебных ситуациях, затем на реальном или имитированном объекте."
Этап 5. Первичное закрепление в парах (7 мин)
Цель этапа: закрепить алгоритмы выбора прибора и выполнения отсчёта в парной работе.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель раздаёт каждой паре карточку и объясняет приём "Подумай — обсуди в паре — поделись": "Сначала каждый самостоятельно соотнесите ситуацию и прибор. Затем сравните ответы с партнёром и обязательно объясните выбор. Если мнения расходятся, найдите в описании прибора подтверждение." | Индивидуально заполняют первые ответы, затем обсуждают их в парах. |
3 мин | Учитель предлагает ситуации: "Нужно измерить диаметр стоящего дерева в нижней части ствола; определить высоту дерева при базисе 20 метров; оценить сумму площадей сечений на круговой площадке; установить число годичных колец по керну. Назовите прибор и первое действие." | Заполняют таблицу: мерная вилка — охватить ствол; высотомер — выбрать шкалу 1/20 и визировать; полнотомер — встать в центре и вести круговой подсчёт; возрастной бурав — получить керн и подсчитать годичные кольца. |
2 мин | Учитель вызывает пары и применяет формирующее оценивание "Светофор": "Покажите зелёную карточку, если алгоритм понятен, жёлтую — если нужна проверка, красную — если требуется повторное объяснение. Назовите один риск ошибки." | Показывают карточки, называют риски: неверный базис, неправильное положение вилки, неполный круговой обзор, преждевременный отсчёт по колеблющейся стрелке буссоли. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Вы научились выбирать инструмент по измеряемому показателю. Теперь каждая пара выполнит короткую практическую станцию и зафиксирует не только число, но и условия, при которых оно получено."
Этап 6. Практическая работа и самостоятельная проверка (12 мин)
Цель этапа: применить алгоритмы измерения и самостоятельно проверить качество результата.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель проводит инструктаж: "Работаем парами. Первый ученик — оператор прибора, второй — наблюдатель и секретарь, затем меняетесь ролями. Не направляйте оптические приборы в глаза, не сверлите растущие деревья, не перемещайтесь к объекту без команды. В рабочем листе запишите прибор, объект, условие измерения, результат и возможную погрешность." | Распределяют роли, повторяют правила безопасности и получают прибор или учебную станцию. |
4 мин | Учитель организует станцию мерной вилки: "Охватите модель ствола обеими ножками так, чтобы линейка и ножки касались поверхности. Проверьте перпендикулярность рабочих плоскостей. Снимите отсчёт и определите ступень толщины по таблице." | Выполняют два измерения диаметра модели или заготовленного сортимента, меняются ролями, записывают значения и округление. |
3 мин | Учитель организует станцию высотомера или цифровой имитации: "Отмерьте базис 15 или 20 метров. Выберите соответствующую шкалу. Наведите прибор на вершину, затем на основание; запишите оба отсчёта и способ получения общей высоты." | Измеряют базис рулеткой, выполняют визирование по очереди, записывают отсчёты и вычисляют высоту как сумму или разность согласно инструкции. |
3 мин | Учитель организует станцию полнотомера: "Выберите типичную точку, представьте себя в центре круговой площадки и выполните полный оборот. Для каждого дерева определите: учитывается как 1 м², как 0,5 м² или не учитывается. Сложите значения." | Выполняют круговой подсчёт по учебной схеме или безопасному участку, записывают число целых и половинных учётов, получают сумму площадей сечений. |
Эталон решения
Для полнотомера: если учтены 6 деревьев по 1 м² и 4 дерева по 0,5 м², абсолютная полнота равна $6 + 4 \cdot 0,5 = 8$ м²/га. Для высотомера при отсчёте до вершины 18,4 м и отсчёте до основания 1,2 м общая высота равна $18,4 + 1,2 = 19,6$ м. Если используется производственное приближение, к отсчёту до вершины прибавляют 1,5 м.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Практическое измерение завершено. Теперь сравните результаты внутри пары, найдите возможное расхождение и объясните его не словами «ошибка прибора», а конкретной причиной: положение, базис, отсчёт или неполнота наблюдения."
Этап 7. Межпредметный анализ, цифровая фиксация и рефлексия (4 мин)
Цель этапа: связать результаты лесотаксации с географией, математикой, экологией и цифровой обработкой данных.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель предлагает внести результаты пар в общую электронную таблицу или на интерактивную доску: "Сравним, как изменение диаметра, высоты и полноты помогает описать древостой. География даёт нам работу с направлением и базисом, математика — округление и суммирование, биология — годичные кольца и рост дерева, экология — оценку состояния леса." | Передают один результат пары в общую таблицу, сравнивают диапазоны значений, называют межпредметные связи. |
2 мин | Учитель проводит рефлексию "Одноминутка": "Запишите три коротких ответа: какой прибор вы теперь можете применить самостоятельно; где возникло затруднение; какое правило нельзя нарушать при измерении. После этого покажите цвет карточки, соответствующий вашей готовности." | Заполняют рефлексивную запись, показывают зелёную, жёлтую или красную карточку, формулируют один вопрос или вывод. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Ваши данные становятся полезными только тогда, когда указаны метод, условия и возможная погрешность. Осталось обобщить результат и определить, что закрепить дома."
Этап 8. Итог урока и домашнее задание (0 мин)
Цель этапа: зафиксировать достигнутый результат и обозначить дальнейшую самостоятельную работу.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
0 мин | Учитель сообщает задание на дом и критерии сдачи: "Сохраните рабочий лист. Дома восстановите алгоритм одного измерения по памяти, а затем проверьте его по материалу занятия. Важно не переписывать текст, а показать последовательность действий и условия точного результата." | Записывают домашнее задание, задают уточняющие вопросы и сдают рабочие листы или фотографируют их по инструкции учителя. |
Критерии оценивания практической работы
- «5» — правильно выбраны приборы для трёх показателей, измерения выполнены по алгоритму, рабочий лист заполнен полностью, расчёт полноты или высоты корректен, указаны условия и возможные источники погрешности.
- «4» — правильно выполнены основные измерения и расчёты, но допущена одна неточность в оформлении, выборе шкалы или объяснении источника погрешности.
- «3» — выполнено не менее двух измерительных заданий при частичной помощи учителя, основные приборы названы верно, но алгоритм или расчёт требуют коррекции.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Какой прибор вы сегодня сможете применить самостоятельно и для какого показателя? | Проверка осознанности назначения приборов и переноса знания в практическую ситуацию. |
На каком шаге измерения возникло затруднение? | Выявление точек затруднения в алгоритме и планирование повторного инструктажа. |
Что сильнее всего влияет на точность результата: положение прибора, базис, отсчёт или запись? Обоснуйте. | Проверка понимания причин погрешности и навыка аргументации. |
Как измерения древостоя связаны с экологией и будущей профессией? | Осмысление практической и личностной значимости занятия. |
Завершающее слово учителя
"Сегодня мы увидели, что лесотаксация строится на точных наблюдениях, а не на приблизительной оценке «на глаз». Мы научились связывать показатель древостоя с конкретным прибором и последовательностью действий. Типичная ошибка — снять отсчёт, не проверив положение инструмента, базис или условия визирования. На следующем занятии мы продолжим обработку результатов и рассмотрим, как по совокупности измерений описывают пробную площадь. Сохраните рабочие листы: это ваша первая практическая база данных о древостое."
Домашнее задание
Уровень | Что задать | Зачем |
|---|---|---|
Базовый (обязательный) | Составить таблицу из пяти приборов: мерная вилка, высотомер, полнотомер, возрастной бурав, буссоль. Для каждого указать измеряемый показатель и два основных действия оператора. | Закрепляет классификацию приборов и последовательность работы; при проверке смотреть на соответствие прибора показателю. |
Средний (повышающий) | Решить 3 расчётные ситуации по материалу урока: определить ступень толщины по заданному интервалу, вычислить высоту по двум отсчётам, определить абсолютную полноту по целым и половинным учётам деревьев. | Закрепляет применение правил округления, сложения отсчётов и подсчёта полноты; при проверке смотреть на единицы измерения и запись алгоритма. |
Продвинутый (дополнительный) | Разработать краткий протокол полевого измерения одного показателя древостоя: цель, прибор, подготовка, последовательность действий, правила безопасности, форма записи результата и возможные источники погрешности. | Развивает исследовательское и проектное мышление; при проверке смотреть на полноту протокола, реалистичность условий и обоснование точности. |
Контрольные вопросы перед выходом из класса: «Какой прибор измеряет диаметр ствола? Почему при работе с высотомером нужен базис? Как учитывается дерево, которое точно вписывается в окошко полнотомера Биттерлиха? Для чего применяют возрастной бурав? Почему при работе с буссолью необходимо дождаться прекращения колебаний стрелки?»
