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文檔簡介
1、發(fā)酵工程與食品生產(chǎn)教學(xué)設(shè)計(jì)與案例目標(biāo)的確定與本節(jié)對(duì)應(yīng)的課程標(biāo)準(zhǔn)具體內(nèi)容是“舉例說出發(fā)酵與食品生產(chǎn)”,而本節(jié)標(biāo)題定為微生物發(fā)酵及其應(yīng)用。事實(shí)上,微生物發(fā)酵在現(xiàn)實(shí)生活中遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了食品工業(yè)的范疇。因此,本節(jié)內(nèi)容一開始時(shí)并沒有局限于食品生產(chǎn),而是從比較大的視角發(fā)酵工程史話引入,然后探秘發(fā)酵過程,再舉例說出發(fā)酵與食品生產(chǎn)的關(guān)系。為此,本節(jié)主要教學(xué)目標(biāo)確定為:通過了解發(fā)酵工程發(fā)展的歷史,體驗(yàn)科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)三者間的關(guān)系;說出微生物發(fā)酵生產(chǎn)的基本過程;舉例說出微生物發(fā)酵與食品生產(chǎn)的關(guān)系;關(guān)注與微生物發(fā)酵有關(guān)的社會(huì)問題等。教學(xué)設(shè)計(jì)思路教學(xué)實(shí)施的程序教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動(dòng)教學(xué)手段和方法預(yù)期目標(biāo)1.復(fù)習(xí)提問,引入新課。
2、師:同學(xué)們?cè)诔踔袝r(shí)學(xué)習(xí)過微生物發(fā)酵與食品,我們的日常生活中也接觸到許多發(fā)酵食品,請(qǐng)同學(xué)們思考這樣一個(gè)問題:哪些食品是由微生物發(fā)酵生產(chǎn)的?相應(yīng)的發(fā)酵種類是什么?生:酸奶、泡菜,它們都是乳酸發(fā)酵。師:很好!還有其他食品嗎?想一想,我們每天吃的主食有通過發(fā)酵制作的嗎?生:饅頭、面包。師:對(duì),實(shí)際上,我們經(jīng)常食用的許多食品,以及使用的一些藥品,它們的生產(chǎn)過程都離不開微生物發(fā)酵。那么,微生物發(fā)酵是如何發(fā)展起來的?其生產(chǎn)過程怎樣?它還可應(yīng)用在哪些方面?現(xiàn)在我們就一起來解答這些問題。學(xué)生很可能回答不全,教師可提示。投影或板書:第一節(jié)微生物發(fā)酵及其應(yīng)用 聯(lián)系日常生活的實(shí)例,在回憶舊知識(shí)的基礎(chǔ)上,引入新課,以激
3、發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,強(qiáng)化從社會(huì)中來的意識(shí)。2.新課發(fā)酵工程史話的學(xué)習(xí)。師:現(xiàn)在人們能夠利用微生物發(fā)酵來大規(guī)模地生產(chǎn)食品、藥品等許多產(chǎn)品,那么,人們今天的成績是如何一步步取得的呢?下面我們先來學(xué)習(xí)第一個(gè)問題:發(fā)酵工程史話。首先,請(qǐng)大家閱讀教材發(fā)酵工程史話標(biāo)題下的第一自然段。從這段文字的敘述中,能夠看出,人類的祖先很早就會(huì)在不知微生物發(fā)酵原理的情況下,利用微生物發(fā)酵技術(shù)來生產(chǎn)多種產(chǎn)品,這個(gè)方面還有我們中華民族的貢獻(xiàn)。由此可見,發(fā)酵技術(shù)是從生產(chǎn)實(shí)踐中一步步產(chǎn)生的。師:下面請(qǐng)同學(xué)們繼續(xù)閱讀第二自然段。第二自然段的核心內(nèi)容是,隨著兩位科學(xué)家研究出發(fā)酵現(xiàn)象的本質(zhì)和人們對(duì)微生物的認(rèn)識(shí)不斷深入后,誕生了傳統(tǒng)的發(fā)
4、酵工業(yè)。這充分說明了發(fā)酵技術(shù)需要基礎(chǔ)科學(xué)研究的指導(dǎo),即科學(xué)研究促進(jìn)了技術(shù)的發(fā)展。師:好,請(qǐng)大家繼續(xù)閱讀后四個(gè)自然段的內(nèi)容。從中能夠看出,發(fā)酵技術(shù)隨著時(shí)代的發(fā)展而不斷向前發(fā)展,從傳統(tǒng)的發(fā)酵工業(yè)到現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè),再到微生物工程,它不僅成為生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要支柱,而且和基因工程技術(shù)的結(jié)合使它如虎添翼。由此看來,生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的核心是技術(shù),同時(shí)科學(xué)技術(shù)又是一個(gè)不斷發(fā)展的過程。投影或板書:一、發(fā)酵工程史話學(xué)生先閱讀教材相應(yīng)的段落,教師就此段落提煉出有關(guān)科學(xué)價(jià)值觀的教育素材自然過渡到發(fā)酵工程史話。讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)技術(shù)是從生產(chǎn)實(shí)踐中產(chǎn)生的。讓學(xué)生體驗(yàn)技術(shù)需要以基礎(chǔ)科學(xué)研究作指導(dǎo),科學(xué)、技術(shù)間存在相互作用。讓學(xué)生認(rèn)
5、同生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的核心是技術(shù),以及科學(xué)技術(shù)是一個(gè)不斷發(fā)展的過程。3.新課發(fā)酵生產(chǎn)過程探秘。師:在很多家庭的日常生活中,味精是不可缺少的調(diào)味品,那么,你知道它的化學(xué)成分是什么嗎?生:谷氨酸鈉。師:對(duì)!有人認(rèn)為食用味精對(duì)人體有毒害作用,從生物學(xué)的角度,你如何看待這個(gè)問題?生:味精是谷氨酸的一種鈉鹽,食用后在體內(nèi)能分解成谷氨酸,而谷氨酸是人體的一種必需氨基酸,所以食用味精對(duì)人體不會(huì)有毒害作用。師:非常好!適當(dāng)添加味精對(duì)人體無害,且能增添菜肴的鮮味。我國已成為國際上味精生產(chǎn)大國,年產(chǎn)約6.5105 t。你想知道味精是怎樣在現(xiàn)代化的工廠中生產(chǎn)出來的嗎?請(qǐng)大家翻到教科書p7677。現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè)的生產(chǎn)過程非常
6、復(fù)雜,為避繁就簡,突出主干,教科書用流程圖來展示發(fā)酵的基本過程。為便于同學(xué)們的理解,我們以味精生產(chǎn)為例,來探秘它的發(fā)酵生產(chǎn)過程。味精生產(chǎn)的第一步是選育出能產(chǎn)生谷氨酸的細(xì)菌菌種,如谷氨酸棒狀桿菌、黃色短桿菌等。這些細(xì)菌先是從自然界中分離出來的,再用誘變、基因工程等現(xiàn)代生物技術(shù)處理,便可得到高產(chǎn)的菌種。由于谷氨酸棒狀桿菌、黃色短桿菌是細(xì)菌,其同化作用類型是異養(yǎng)型的,所以要大量培養(yǎng)這些細(xì)菌,就需根據(jù)細(xì)菌的代謝特點(diǎn)配制相應(yīng)的培養(yǎng)基。培養(yǎng)基如何配制可參看教科書中關(guān)于配制培養(yǎng)基的解釋。由于生產(chǎn)中要采用單一菌種發(fā)酵,整個(gè)發(fā)酵過程不能混入其他微生物(雜菌),所以生產(chǎn)味精的培養(yǎng)基和發(fā)酵設(shè)備必須經(jīng)過嚴(yán)格的滅菌,并
7、進(jìn)行無菌操作。在味精生產(chǎn)過程中,由于發(fā)酵罐的體積很大,需要的菌種(種子)量就多。為提高發(fā)酵罐中的發(fā)酵效率,縮短生產(chǎn)時(shí)間,要把谷氨酸棒狀桿菌或黃色短桿菌的菌種,經(jīng)過培養(yǎng),達(dá)到一定數(shù)量后,才能接入到發(fā)酵罐中,即要先經(jīng)過擴(kuò)大培養(yǎng)后再接種。當(dāng)谷氨酸棒狀桿菌或黃色短桿菌的菌種接入發(fā)酵罐后,這些細(xì)菌就會(huì)利用罐內(nèi)培養(yǎng)基中的營養(yǎng)物質(zhì)大量繁殖,同時(shí)產(chǎn)生大量的谷氨酸。為使發(fā)酵過程處于最佳狀態(tài),現(xiàn)代化的味精生產(chǎn)企業(yè),其發(fā)酵罐均有計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng),能對(duì)發(fā)酵過程中的各種條件嚴(yán)格控制,以大幅度地提高生產(chǎn)率。需要說明的是,谷氨酸棒狀桿菌、黃色短桿菌均是好氧菌,因此,發(fā)酵過程中要不斷地通入無菌空氣,以滿足它們生長繁殖的需要。在
8、溫度為3037 、ph為78的條件下,經(jīng)2832 h,發(fā)酵罐內(nèi)的培養(yǎng)液中就會(huì)生成大量的谷氨酸,隨后,將谷氨酸從培養(yǎng)液中分離出來,用適量的na2co3溶液中和(形成谷氨酸鈉結(jié)晶)后,再經(jīng)過過濾、濃縮、離心分離等步驟,便成了味精。這便是味精生產(chǎn)的最后一步,即分離、提純產(chǎn)物,獲得產(chǎn)品。投影或板書:二、發(fā)酵生產(chǎn)過程探秘以味精生產(chǎn)為例由于這部分內(nèi)容學(xué)生較陌生,因此以教師講解為主。板書:1.菌種的選育:如谷氨酸棒狀桿菌、黃色短桿菌等板書:2.培養(yǎng)基的配制:水、無機(jī)鹽、碳源、氮源、生長因子等板書:3.滅菌:去掉雜菌板書:4.擴(kuò)大培養(yǎng)和接種:先大量培養(yǎng)谷氨酸棒狀桿菌或黃色短桿菌的菌種,再將菌種接入發(fā)酵罐板書:
9、5.發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵:由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)控制條件板書:6.分離、提純產(chǎn)物產(chǎn)品:谷氨酸谷氨酸鈉 讓學(xué)生了解發(fā)酵生產(chǎn)的基本過程。4.新課發(fā)酵與食品生產(chǎn)。師:正因?yàn)槿藗儗?duì)微生物發(fā)酵生產(chǎn)的過程研究得非常透徹,所以現(xiàn)在我們能利用微生物發(fā)酵技術(shù)來生產(chǎn)多種產(chǎn)品。請(qǐng)大家翻到教科書p77,看討論專欄,4個(gè)同學(xué)一組來完成這個(gè)討論。師:哪個(gè)小組愿意把自己討論的結(jié)果和大家交流?生:饅頭、面包、泡菜等是直接由微生物發(fā)酵生產(chǎn)的。味精、醋、醬油等是經(jīng)發(fā)酵生產(chǎn)的食品添加劑。師:很好!實(shí)際上發(fā)酵與食品生產(chǎn)的關(guān)系最為密切,其產(chǎn)品遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過同學(xué)們現(xiàn)在所知的。如想進(jìn)一步了解,請(qǐng)閱讀教科書p78的內(nèi)容。投影或板書:三、發(fā)酵與食品生產(chǎn)先給學(xué)生5
10、 min完成討論,再讓23個(gè)組的學(xué)生發(fā)言。讓學(xué)生感到要學(xué)習(xí)的內(nèi)容離自己很近,激發(fā)起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)三者間的關(guān)系。5.小結(jié)及布置調(diào)查活動(dòng)。師:今天這節(jié)課我們學(xué)習(xí)了有關(guān)微生物發(fā)酵及其應(yīng)用的內(nèi)容,大家應(yīng)了解微生物發(fā)酵生產(chǎn)的基本過程,同時(shí)能舉例說出微生物發(fā)酵與食品生產(chǎn)的關(guān)系。我們應(yīng)該利用所學(xué)的知識(shí)去關(guān)注微生物發(fā)酵在社會(huì)中的應(yīng)用,為此,請(qǐng)大家利用課余時(shí)間完成一個(gè)調(diào)查活動(dòng),調(diào)查活動(dòng)的內(nèi)容和要求見教科書p78“到社會(huì)中去”欄目,大家可根據(jù)自己的興趣和條件任選一個(gè)題目去調(diào)查,調(diào)查完成后,寫一份調(diào)查報(bào)告,供大家交流。感興趣的學(xué)生可以個(gè)人或小組合作,選擇一個(gè)內(nèi)容去調(diào)查。最終完成的調(diào)查報(bào)告
11、,經(jīng)教師評(píng)價(jià)后,張貼出來,辦一個(gè)專欄供大家參觀為學(xué)生構(gòu)建一個(gè)學(xué)以致用的平臺(tái),同時(shí)喚起學(xué)生關(guān)注社會(huì)的意識(shí)。加酶洗衣粉簡介加酶洗衣粉中添加了多種酶制劑,如堿性蛋白酶制劑和堿性脂肪酶制劑等。這些酶制劑不僅可以有效地清除衣物上的污漬,而且對(duì)人體沒有毒害作用,并且這些酶制劑及其分解產(chǎn)物能夠被微生物分解,不會(huì)污染環(huán)境。所以,加酶洗衣粉受到了人們的普遍歡迎。加酶洗衣粉中的堿性蛋白酶制劑可以使奶漬、血漬等多種蛋白質(zhì)污垢降解成易溶于水的小分子肽。堿性蛋白酶的主要產(chǎn)生菌是某些芽孢桿菌。衣物上脂質(zhì)污垢的主要成分是甘油三酯。甘油三酯很難被一般洗衣粉中的表面活性劑乳化,而留在衣物上的甘油三酯容易發(fā)生氧化反應(yīng),使紡織品變
12、黃變脆。堿性脂肪酶制劑能將甘油三酯水解成容易被水沖洗掉的甘油二酯、甘油單酯和脂肪酸,從而達(dá)到清除衣物上脂質(zhì)污垢的目的。堿性脂肪酶的主要產(chǎn)生菌是某些青霉。20世紀(jì)80年代,日本的一家公司首先推出含有堿性纖維素酶制劑的洗衣粉。堿性纖維素酶本身不能去除衣物上的污垢,它的作用是使纖維的結(jié)構(gòu)變得蓬松,從而使?jié)B入到纖維深處的塵土和污垢能夠與洗衣粉充分接觸,從而達(dá)到更好的去污效果。堿性纖維素酶還能去除棉紡織品表面的浮毛,使洗滌后的棉紡織品柔軟蓬松,織紋清晰,色澤更加鮮艷,穿著更加舒適酶的固定化方法酶的固定化方法不下百種,歸納起來大致可以分為三類,即載體結(jié)合法、交聯(lián)法和包埋法。載體結(jié)合法是指將酶固定到非水溶性
13、載體上的方法。根據(jù)固定方式的不同,這種方法又可以分為物理吸附法、離子結(jié)合法和共價(jià)結(jié)合法。物理吸附法是指將酶吸附到固體吸附劑表面的方法,固體吸附劑多為活性碳、多孔玻璃等。離子結(jié)合法是指通過離子鍵將酶結(jié)合到具有離子交換基團(tuán)的非水溶性載體上的方法,載體有離子交換樹脂等。共價(jià)結(jié)合法是指酶和載體以共價(jià)鍵的形式結(jié)合在一起的方法,這種方法需要酶和載體都具有氨基、羧基或羥基等官能團(tuán)。交聯(lián)法是指通過雙功能試劑,將酶和酶聯(lián)結(jié)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的方法。交聯(lián)法使用的交聯(lián)劑是戊二醛等水溶性化合物。包埋法是指將酶包裹在多孔的載體中,如將酶包裹在聚丙烯酰胺凝膠等高分子凝膠中,或包裹在硝酸纖維素等半透性高分子膜中。前者包埋成格子型,
14、后者包埋成微膠囊型來第1章 人體的內(nèi)環(huán)境與穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)是生命系統(tǒng)的基本特征之一。本模塊為穩(wěn)態(tài)與環(huán)境,因此,應(yīng)該讓學(xué)生開始本模塊的學(xué)習(xí)時(shí),就明白什么是穩(wěn)態(tài),理解穩(wěn)態(tài)的重要意義。本章教材分析一、教學(xué)目的要求知識(shí)方面1.描述內(nèi)環(huán)境及其作用2.說明內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)及其生理意義。情感態(tài)度與價(jià)值觀方面關(guān)注維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)與健康的關(guān)系。能力方面1.進(jìn)行實(shí)驗(yàn),了解生物體維持ph穩(wěn)定的機(jī)制。2.嘗試建構(gòu)人體細(xì)胞與外界環(huán)境的物質(zhì)交換模型。二、教學(xué)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)(一)教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)本章內(nèi)容包括細(xì)胞生活的環(huán)境和內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的重要性兩節(jié)內(nèi)容。其中第1節(jié)可用1課時(shí)教學(xué),第2節(jié)可用2課時(shí)教學(xué)(其中實(shí)驗(yàn)1課時(shí))。本章題圖由3張圖片組成:
15、邊防戰(zhàn)士在冰天雪地里巡邏、工人在煉鋼爐前工作、抗洪戰(zhàn)士在補(bǔ)充營養(yǎng)物質(zhì)和水分。章引言則就這3種場景提出問題,引發(fā)學(xué)生思考?!皟?nèi)環(huán)境”的概念比較抽象,教材這樣做,是從宏觀方面引入,從外在現(xiàn)象入手,意在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。壓圖詩是本章的點(diǎn)睛之筆,具有統(tǒng)領(lǐng)全章內(nèi)容的功能。第1節(jié)細(xì)胞生活的環(huán)境包括體細(xì)胞生活在細(xì)胞外液中、細(xì)胞外液的成分、細(xì)胞外液的滲透壓和酸堿度、內(nèi)環(huán)境是細(xì)胞與外界環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換的媒介等內(nèi)容。這些內(nèi)容,是課程標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的“說明穩(wěn)態(tài)的生理意義”的基礎(chǔ)。教材并沒有一開始就闡述什么是“人體內(nèi)環(huán)境”,而先放眼生命世界中“細(xì)胞生活的環(huán)境”這樣的廣闊視角。這樣,既可以和分子與細(xì)胞銜接,利用學(xué)生已有的
16、知識(shí)經(jīng)驗(yàn),又能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣?!皢栴}探討”活動(dòng),意在調(diào)動(dòng)學(xué)生圍繞單細(xì)胞生物和多細(xì)胞生物的細(xì)胞的生活環(huán)境的差異展開討論。因?yàn)閷?duì)單細(xì)胞生物生活的環(huán)境有一定的了解,有助于認(rèn)識(shí)到多細(xì)胞生物的細(xì)胞也需要與環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)和能量交換,從而能更好地理解這些細(xì)胞的生存環(huán)境,并加深對(duì)生命世界的認(rèn)識(shí)?!绑w內(nèi)細(xì)胞生活在細(xì)胞外液中”包含體液和內(nèi)環(huán)境兩個(gè)概念。內(nèi)環(huán)境是核心概念,既包括了內(nèi)環(huán)境的定義,也包括組成內(nèi)環(huán)境的各種細(xì)胞外液通過動(dòng)態(tài)的有機(jī)聯(lián)系形成統(tǒng)一整體,還包括本章后續(xù)學(xué)習(xí)內(nèi)容:內(nèi)環(huán)境的組成、為什么要維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)等。教材第2章還要繼續(xù)闡釋內(nèi)環(huán)境為什么能維持穩(wěn)態(tài)。在這部分內(nèi)容的最后,教材以在內(nèi)環(huán)境中體內(nèi)細(xì)胞能正常地
17、生活,“內(nèi)環(huán)境與外界環(huán)境有哪些差別?”這樣的問題,引出細(xì)胞外液的組成和理化特性的內(nèi)容。 “細(xì)胞外液的成分”是學(xué)習(xí)細(xì)胞外液的滲透壓和酸堿度等內(nèi)容的基礎(chǔ)。這部分內(nèi)容以血漿的化學(xué)成分為例進(jìn)行探討。資料分析所提供的材料,比學(xué)生在初中曾經(jīng)學(xué)過的相關(guān)內(nèi)容更為詳細(xì)。資料內(nèi)容不要求學(xué)生記憶,而是供學(xué)生分析細(xì)胞外液有哪些主要成分時(shí)參考。教材在這部分內(nèi)容最后總結(jié)“細(xì)胞外液是一種鹽溶液,類似于海水。這在一定程度上反映了生命起源于海洋?!边@樣,就在“內(nèi)環(huán)境”和“生物進(jìn)化”這兩個(gè)核心概念之間建立了聯(lián)系。細(xì)胞外液的滲透壓、酸堿度和溫度,是內(nèi)環(huán)境理化性質(zhì)的三個(gè)主要方面。滲透壓的概念比較難理解,教材用的篇幅稍多,并且用旁欄思
18、考題的形式,引導(dǎo)學(xué)生與日常生活經(jīng)驗(yàn)相聯(lián)系;ph的概念,教材用“學(xué)科交叉”欄目引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系相關(guān)化學(xué)知識(shí);內(nèi)環(huán)境的溫度特點(diǎn)比較好理解,教材僅用一句話來介紹。內(nèi)環(huán)境是細(xì)胞與外界環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換的媒介,細(xì)胞與內(nèi)環(huán)境之間進(jìn)行物質(zhì)交換的內(nèi)容比較好理解。內(nèi)環(huán)境如何與外界環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換的內(nèi)容,則比較復(fù)雜。教材在此處安排了一個(gè)思考與討論活動(dòng),引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系初中所學(xué)過的知識(shí),通過“思考與討論”得到答案。本節(jié)教材正文之后,還安排了與內(nèi)環(huán)境如何與外界環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換有關(guān)的技能訓(xùn)練,讓學(xué)生通過這個(gè)活動(dòng),既練習(xí)、領(lǐng)悟構(gòu)建模型的方法,又進(jìn)一步理解有關(guān)知識(shí)內(nèi)容。內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的重要性是本章的重點(diǎn)內(nèi)容,包括內(nèi)環(huán)境的動(dòng)態(tài)變化、對(duì)穩(wěn)態(tài)
19、調(diào)節(jié)機(jī)制的認(rèn)識(shí)、內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的重要意義等內(nèi)容?!皢栴}探討”引導(dǎo)學(xué)生分析化驗(yàn)單上為什么每種成分都有一個(gè)變化范圍,從而初步認(rèn)識(shí)內(nèi)環(huán)境的各種成分是動(dòng)態(tài)變化的。因?yàn)轶w溫便于測量,所以教材以體溫日變化規(guī)律的調(diào)查活動(dòng)著手,進(jìn)入對(duì)內(nèi)環(huán)境動(dòng)態(tài)變化的探討。本節(jié)安排的實(shí)驗(yàn)“生物體維持ph穩(wěn)定的機(jī)制”,只與內(nèi)環(huán)境的組成成分有關(guān),并不涉及機(jī)體各器官系統(tǒng)的協(xié)調(diào)配合,因此,其內(nèi)在邏輯關(guān)系上應(yīng)是緊接著內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)概念出現(xiàn),但教材編排時(shí)為便于閱讀,將它放在正文最后,教師在教學(xué)過程中可以靈活掌握。關(guān)于穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)機(jī)制,本節(jié)教材僅作籠統(tǒng)的闡述,相關(guān)內(nèi)容將是第2章學(xué)習(xí)的重點(diǎn)。內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的重要意義,是本節(jié)的核心內(nèi)容,但在有關(guān)“對(duì)穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)
20、制的認(rèn)識(shí)”中,已經(jīng)有多處體現(xiàn)了內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的重要性,因此,在這個(gè)黑體字標(biāo)題下,教材僅結(jié)合細(xì)胞代謝活動(dòng)的正常進(jìn)行,從生理代謝反應(yīng)正常進(jìn)行的角度予以闡述。本節(jié)內(nèi)容比較抽象,因此,教材編寫時(shí)力求聯(lián)系學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)。例如,問題探討、調(diào)查、思考與討論等欄目安排的內(nèi)容都與生活實(shí)際聯(lián)系緊密。課外閱讀材料“科學(xué)史話”穩(wěn)態(tài)概念的提出和發(fā)展,介紹了穩(wěn)態(tài)概念提出和發(fā)展的過程,闡述了不僅在個(gè)體層次存在穩(wěn)態(tài),在分子水平、器官水平、生態(tài)系統(tǒng)水平上也都存在穩(wěn)態(tài)現(xiàn)象,明確穩(wěn)態(tài)已經(jīng)成為生命科學(xué)的一大基本概念。因此,這部分內(nèi)容盡管以課外閱讀材料的形式予以安排,但它卻在某種意義上起著統(tǒng)領(lǐng)全書的作用。(二)教學(xué)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)三、與學(xué)生經(jīng)驗(yàn)
21、的聯(lián)系來單細(xì)胞生物的生活環(huán)境,血細(xì)胞生活在血漿中,血漿的基本成分等,學(xué)生在初中已經(jīng)學(xué)過,有了一定的認(rèn)識(shí)。手、腳等部位有時(shí)會(huì)磨出“水泡”,部分學(xué)生可能有過這樣的經(jīng)驗(yàn)。體內(nèi)細(xì)胞脫離了適合生存的環(huán)境就會(huì)死亡,人體體溫的相對(duì)穩(wěn)定及其重要性,人體需要攝入營養(yǎng)物質(zhì)、氧和水,排出廢物,學(xué)生也有一定的認(rèn)識(shí)。這些已有知識(shí)和經(jīng)驗(yàn),盡管比較淺顯,與之相聯(lián)系卻有利于學(xué)生建構(gòu)“內(nèi)環(huán)境”和“穩(wěn)態(tài)”的概念。人體內(nèi)幾大系統(tǒng)的功能,學(xué)生經(jīng)過初中階段的學(xué)習(xí)也有了基本的認(rèn)識(shí),在此基礎(chǔ)上,總結(jié)出內(nèi)環(huán)境如何與外界環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換并不太難。此外,有關(guān)細(xì)胞生活的環(huán)境,和必修1中“細(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出”等內(nèi)容有密切的聯(lián)系。四、與其他章的聯(lián)系
22、從個(gè)體層次看,本章內(nèi)容與第2章的內(nèi)容聯(lián)系緊密。本章內(nèi)容是理解第2章所闡述的通過神經(jīng)、體液和免疫調(diào)節(jié)來維持穩(wěn)態(tài)的基礎(chǔ)。內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)究竟是如何維持的,本章僅僅作簡要交代,有關(guān)內(nèi)容將在第2章作深入探討。本章內(nèi)容又不僅與第2章有聯(lián)系:穩(wěn)態(tài)是包括種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)等各層次生命系統(tǒng)的共同特征,因此,本章是學(xué)習(xí)本書其他章節(jié)的基礎(chǔ),并在一定程度上起著統(tǒng)領(lǐng)全書的作用第1節(jié) 細(xì)胞生活的環(huán)境一、 教學(xué)目標(biāo)1.描述內(nèi)環(huán)境的組成和理化性質(zhì)。2.說明內(nèi)環(huán)境是細(xì)胞與外界環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換的媒介。3.嘗試建構(gòu)人體細(xì)胞與外界環(huán)境的物質(zhì)交換模型。二、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)(1)內(nèi)環(huán)境的組成和理化性質(zhì)。(2)內(nèi)環(huán)境是細(xì)胞與外界環(huán)
23、境進(jìn)行物質(zhì)交換的媒介。2.教學(xué)難點(diǎn)(1)內(nèi)環(huán)境的理化性質(zhì)。(2)內(nèi)環(huán)境是細(xì)胞與外界環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換的媒介。三、教學(xué)策略1.關(guān)于章節(jié)引入的設(shè)計(jì)任何一堂課,引言的設(shè)計(jì)都至關(guān)重要。好的開頭不僅使學(xué)生能夠迅速集中注意力,有效幫助學(xué)生進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài),并且能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性,為上好本節(jié)課奠定基礎(chǔ)?!凹?xì)胞生活的環(huán)境”這一課是本章教學(xué)的第一課,這節(jié)課的引入涉及兩個(gè)環(huán)節(jié):章題的引入和節(jié)題的引入。章題的引入可以利用教材提供的章題圖來完成。通過啟發(fā)學(xué)生觀察章題圖、思考圖中內(nèi)容與本章內(nèi)容的關(guān)系,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)本章的興趣。同時(shí)通過圖片還可以使學(xué)生感受到邊防戰(zhàn)士、煉鋼工人、抗洪搶險(xiǎn)戰(zhàn)士工作環(huán)境的惡劣,體會(huì)他們工
24、作的艱苦,認(rèn)識(shí)他們工作的重要性,這也是一種人文精神的滲透。由于本章內(nèi)容與人體健康的關(guān)系密切,也可以考慮從人類生活中的健康問題入手來引入。節(jié)題的引入可以利用教材提供的“問題探討”來完成。問題探討中人體血細(xì)胞、草履蟲的圖片,可以啟發(fā)學(xué)生比較兩者生活環(huán)境的異同,引出體內(nèi)細(xì)胞生活的環(huán)境 內(nèi)環(huán)境。若有條件,可以出示裝有血液(離心后)和草履蟲培養(yǎng)液的試管代替圖片,這樣的情景更為直觀和真實(shí),更容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。2.組織學(xué)生開展閱讀、思考與討論、資料分析等活動(dòng),在活動(dòng)中引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)內(nèi)環(huán)境及其理化性質(zhì)的知識(shí)。有關(guān)人體內(nèi)環(huán)境組成的內(nèi)容很抽象,充分利用學(xué)生已有的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和直觀圖片搭建學(xué)習(xí)新知識(shí)的橋梁,將
25、有助于學(xué)生對(duì)這部分內(nèi)容的理解和掌握。例如,可以讓學(xué)生觀察教師展示的血漿實(shí)物,或引導(dǎo)學(xué)生回憶在初中曾經(jīng)做過的觀察活動(dòng);也可以啟發(fā)學(xué)生回憶手腳磨出水泡的情景,說明水泡中的液體主要是組織液等,這樣都有利于學(xué)生建立對(duì)細(xì)胞外液的感性認(rèn)識(shí)。關(guān)于組織液、血漿和淋巴三者間的內(nèi)在聯(lián)系,教材寫得比較具體,而且配有插圖,可以先讓學(xué)生閱讀課本相關(guān)內(nèi)容,同時(shí)參考教科書中的圖11和13,進(jìn)行獨(dú)立思考,再在此基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生理解三者間的關(guān)系。在看圖過程中,首先應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生識(shí)別圖中各種結(jié)構(gòu)和成分,弄清各結(jié)構(gòu)間的關(guān)系,這是理解組織液、血漿和淋巴內(nèi)在聯(lián)系的基礎(chǔ)。教材提供的插圖只反映人體局部組織中的情況,要說明全身的細(xì)胞外液是一個(gè)有
26、機(jī)的整體,有必要再提供人體循環(huán)系統(tǒng)(包括血液循環(huán)和淋巴循環(huán))的整體圖,有助于學(xué)生建立對(duì)人體細(xì)胞外液的整體認(rèn)識(shí)。內(nèi)環(huán)境的理化性質(zhì)是一個(gè)更為抽象、更難以理解的深層次問題。一般的講解難以在學(xué)生的頭腦中留下深刻印象??梢砸龑?dǎo)學(xué)生開展資料分析、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析等討論活動(dòng),使學(xué)生理解這部分內(nèi)容。在資料分析中,5個(gè)討論題是為學(xué)生自學(xué)課本內(nèi)容設(shè)計(jì)的,討論題1和2圍繞有關(guān)細(xì)胞外液成分的問題;討論題3和4與細(xì)胞外液的滲透壓和酸堿度有關(guān);討論題5與內(nèi)環(huán)境是細(xì)胞與外界環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換的媒介有關(guān)。要讓每個(gè)學(xué)生獨(dú)立完成這5個(gè)題的討論是有一定難度的,因此教師應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況,針對(duì)不同的學(xué)生,采用不同的教學(xué)策略。例如,如果學(xué)生基礎(chǔ)
27、較好、能力較強(qiáng),可以把他們分成小組,提供充足的時(shí)間,放手讓他們討論,并自學(xué)課本上的相關(guān)內(nèi)容,最后由教師進(jìn)行簡單總結(jié)。對(duì)于基礎(chǔ)較差和能力較弱的學(xué)生,教師宜給予適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo),再根據(jù)教學(xué)進(jìn)程安排學(xué)生分階段進(jìn)行討論。如學(xué)習(xí)細(xì)胞外液成分時(shí),先討論1、2題,學(xué)習(xí)滲透壓和酸堿度時(shí),再討論3、4題,第5題則可以放到“內(nèi)環(huán)境與外界環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換”標(biāo)題下的“思考與討論”中去。這樣做有利于分散難點(diǎn),突破每一階段的重點(diǎn)。3.以任務(wù)驅(qū)動(dòng)討論的開展,以討論促進(jìn)任務(wù)的完成,通過建立與已有知識(shí)的聯(lián)系,最終實(shí)現(xiàn)對(duì)“內(nèi)環(huán)境是細(xì)胞與外界環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換的媒介”的充分理解。這部分教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生在必修1中學(xué)過的物質(zhì)出入細(xì)胞的內(nèi)容,及初
28、中學(xué)過的消化、呼吸、循環(huán)、泌尿系統(tǒng)等知識(shí)聯(lián)系緊密。教材提供了“思考與討論”和“技能訓(xùn)練”兩項(xiàng)學(xué)生活動(dòng),旨在通過活動(dòng)引導(dǎo)學(xué)生回憶學(xué)過的相關(guān)知識(shí),并建立起與新知識(shí)間的聯(lián)系,從而理解內(nèi)環(huán)境是細(xì)胞與外界環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換的媒介。教學(xué)時(shí),建議將“技能訓(xùn)練”作為一項(xiàng)任務(wù)布置給學(xué)生,要求每一位學(xué)生利用課下的時(shí)間獨(dú)立完成。學(xué)生在接受任務(wù)后,會(huì)開始思考自己應(yīng)該如何完成這項(xiàng)任務(wù)。他們可能會(huì)面臨兩個(gè)問題:一是人體細(xì)胞與外界環(huán)境的物質(zhì)交換過程是如何完成的?二是選擇哪種表現(xiàn)形式來表達(dá)。這時(shí)他們就會(huì)產(chǎn)生與他人交流的愿望。老師可提出,為了幫助同學(xué)降低完成任務(wù)的難度,同時(shí)保證任務(wù)完成的質(zhì)量,要求同學(xué)以小組為單位,在課堂上就自己
29、面臨的問題開展討論,也可根據(jù)“思考與討論”中的問題展開討論。由于學(xué)生是帶著任務(wù)參與討論的,因此會(huì)很投入、很積極,討論的效果就能得到保證。討論結(jié)束后,應(yīng)由同學(xué)或老師總結(jié)人體細(xì)胞與外界環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換的過程,這樣可以幫助學(xué)生掃清知識(shí)上的障礙,為課下完成任務(wù)奠定基礎(chǔ)。同時(shí),最好提供給學(xué)生一個(gè)制作好的范例,如圖解(見圖1-1)或課件,使學(xué)生明確這項(xiàng)任務(wù)的要求,即制作時(shí)首先要注意科學(xué)性,其次要注意形式的多樣化。在指導(dǎo)學(xué)生完成任務(wù)的過程中還應(yīng)發(fā)揮評(píng)價(jià)的作用,促進(jìn)學(xué)生積極地、高質(zhì)量地完成任務(wù)。例如,學(xué)生完成任務(wù)后,教師要給予及時(shí)評(píng)價(jià),成績可以記入學(xué)期總評(píng),或選出優(yōu)秀作品在課堂展示、交流、點(diǎn)評(píng)等。圖1-1 體
30、內(nèi)細(xì)胞與外界環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換的過程四、答案和提示(一)問題探討1.圖1中是人體血液中的血細(xì)胞,包括紅細(xì)胞、白細(xì)胞等;圖2中是單細(xì)胞動(dòng)物草履蟲。2.血細(xì)胞生活在血漿中。草履蟲直接生活在外界水環(huán)境中。兩者生活環(huán)境的相似之處是:都是液體環(huán)境;不同之處是:血細(xì)胞生活在體內(nèi)的血漿中,并不直接與外界環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換,而草履蟲直接生活在外界環(huán)境中;與外界環(huán)境相比,血漿的理化性質(zhì)更為穩(wěn)定,如溫度基本恒定等。(二)思考與討論11.細(xì)胞外液是指存在于細(xì)胞外的體液,包括血漿、組織液和淋巴等。血細(xì)胞直接生活在血漿中,體內(nèi)絕大多數(shù)細(xì)胞直接生活在組織液中,大量淋巴細(xì)胞直接生活在淋巴液中。由此可見,細(xì)胞外液是體內(nèi)細(xì)胞直接生
31、活的環(huán)境2.相同點(diǎn):它們都屬于細(xì)胞外液,共同構(gòu)成人體內(nèi)環(huán)境,基本化學(xué)組成相同。不同點(diǎn):(1)在人體內(nèi)存在的部位不同:血漿位于血管內(nèi),組織液分布于組織細(xì)胞之間,淋巴分布于淋巴管中;(2)生活于其中的細(xì)胞種類不同:存在于組織液中的是體內(nèi)各組織細(xì)胞,存在于血漿中的是各種血細(xì)胞,存在于淋巴中的是淋巴細(xì)胞等;(3)所含的化學(xué)成分有差異,如血漿中含有較多的蛋白質(zhì),而組織液和淋巴中蛋白質(zhì)很少。3.提示:當(dāng)血漿流經(jīng)毛細(xì)血管時(shí),水和一切能夠透過毛細(xì)血管壁的物質(zhì)可以在毛細(xì)血管動(dòng)脈端滲出,進(jìn)入組織細(xì)胞間隙而成為組織液,絕大多數(shù)的組織液在毛細(xì)血管靜脈端又可以重新滲入血漿中。少量的組織液還可以滲入毛細(xì)淋巴管,形成淋巴,
32、淋巴經(jīng)淋巴循環(huán)由左右鎖骨下靜脈匯入血漿中。它們之間的關(guān)系如圖1-2所示。由此可見,全身的細(xì)胞外液是一個(gè)有機(jī)的整體。圖1-2 組織液、血漿、淋巴之間的關(guān)系(三)資料分析1.提示:表中的化學(xué)物質(zhì)可分為無機(jī)物和有機(jī)物。無機(jī)物包括水和無機(jī)鹽離子(如na+、k+、ca2+、mg2+、fe2+、cl-、hpo42-、so42-、hco3-)等,有機(jī)物包括糖類(如葡萄糖)、蛋白質(zhì)(如血清白蛋白、血清球蛋白、纖維蛋白原等)、脂質(zhì)(如各種脂肪酸、脂肪、卵磷脂、膽固醇)、氨基酸氮、尿素氮、其他非蛋白氮和乳酸等。2.還含有氣體分子(主要是氧氣和二氧化碳)、調(diào)節(jié)生命活動(dòng)的各種激素、其他有機(jī)物(如維生素)等。3.na+
33、、cl-含量較多。它們的作用主要是維持血漿滲透壓。4.維持血漿的酸堿平衡。5.提示:如血漿中的葡萄糖主要來源于食物中的糖類。食物中的淀粉經(jīng)消化系統(tǒng)消化后,分解為葡萄糖,經(jīng)小腸絨毛吸收后進(jìn)入血液,通過血液循環(huán)運(yùn)輸?shù)饺砀魈?。進(jìn)入組織細(xì)胞后,葡萄糖主要用于氧化分解放能,最終生成二氧化碳和水,并排入內(nèi)環(huán)境中。二氧化碳通過血液循環(huán)被運(yùn)輸?shù)椒?,通過呼吸系統(tǒng)排出體外,而多余的水主要在腎臟通過形成尿液排出體外。(其他合理答案也可)。(四)旁欄思考題提示:哺乳動(dòng)物的生理鹽水是質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9%的nacl溶液,這樣的溶液所提供的滲透壓與血漿等細(xì)胞外液的滲透壓相同,所以是血漿的等滲溶液。如果輸液時(shí)使用的nacl溶
34、液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于或高于0.9%,則會(huì)造成組織細(xì)胞吸水或失水。(五)思考與討論21提示:na+和cl-等直接來自于食物,不需要經(jīng)過消化可以直接被吸收。葡萄糖、氨基酸等物質(zhì)主要來自于食物中的糖類和蛋白質(zhì)。糖類和蛋白質(zhì)是兩類大分子物質(zhì),必須經(jīng)過消化系統(tǒng)的消化,分解為葡萄糖和氨基酸才能被吸收。上述物質(zhì)在小腸內(nèi)經(jīng)主動(dòng)運(yùn)輸進(jìn)入小腸絨毛內(nèi)的毛細(xì)血管中,經(jīng)血液循環(huán)運(yùn)輸?shù)饺砀魈幍拿?xì)血管中,再通過物質(zhì)交換過程進(jìn)入組織液和淋巴。2提示:細(xì)胞代謝產(chǎn)生的co2與h2o結(jié)合,在碳酸酐酶作用下,發(fā)生下列反應(yīng):co2+h2oh2co3h+ + hco3-。hco3-通過與細(xì)胞外的陰離子交換到達(dá)細(xì)胞外液,即組織液、血漿或淋
35、巴中。主要與呼吸系統(tǒng)有關(guān)。3提示:人體具有體溫調(diào)節(jié)機(jī)制以保持細(xì)胞外液溫度的恒定。詳細(xì)內(nèi)容可參考教材第2章關(guān)于人體體溫調(diào)節(jié)的內(nèi)容。參與體溫調(diào)節(jié)的器官和系統(tǒng)有皮膚、肝臟、骨骼肌、神經(jīng)系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)等。4提示:體內(nèi)細(xì)胞產(chǎn)生的代謝廢物主要通過皮膚分泌汗液,泌尿系統(tǒng)形成、排出尿液和呼吸系統(tǒng)的呼氣這三條途徑來排出,其中以泌尿系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng)的排泄途徑為主。例如,血漿中的尿素主要通過腎臟形成的尿液排出體外。血漿中的co2通過肺動(dòng)脈進(jìn)入肺泡周圍的毛細(xì)血管,由于血液中的co2分壓大于肺泡中co2的分壓,co2就從血液中向肺泡擴(kuò)散,再通過呼氣運(yùn)動(dòng)將其排出體外。(六)練習(xí)基礎(chǔ)題1c。 2b。 3b。4毛細(xì)
36、血管壁細(xì)胞的直接生活環(huán)境是血漿和組織液,毛細(xì)淋巴管壁細(xì)胞的直接生活環(huán)境是淋巴和組織液。拓展題(1)肺泡壁、毛細(xì)血管壁。(2)食物的消化和營養(yǎng)物質(zhì)的吸收。(3)腎小管的重吸收。(4)皮膚。五、參考資料1.血漿、組織液、淋巴化學(xué)成分的差別血漿是血液中的液體成分,90%以上是水,其中含有數(shù)千種物質(zhì),包括蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、糖類、各種鹽類、氨基酸、維生素、激素、抗體和各種細(xì)胞代謝產(chǎn)物等;組織液是血漿經(jīng)過毛細(xì)血管濾過而形成的,其中各種離子成分與血漿相同,也存在各種血漿蛋白,但其濃度明顯低于血漿;組織液中的物質(zhì)進(jìn)入毛細(xì)淋巴管,就成為淋巴,因此淋巴的成分與組織液類似。與血漿相比,淋巴中水分的含量明顯較多,另外,由
37、腸道吸收的脂肪絕大部分是經(jīng)過淋巴而進(jìn)入血液的。2.組織液、淋巴的生成和回流組織液是血漿經(jīng)過毛細(xì)血管壁在毛細(xì)血管動(dòng)脈端生成的,它在毛細(xì)血管的靜脈端被重吸收,少量進(jìn)入毛細(xì)淋巴管,形成淋巴。在正常情況下,組織液不斷地生成,又不斷地被重吸收回血液,始終保持著動(dòng)態(tài)平衡,血量和組織液量維持相對(duì)穩(wěn)定。決定血漿液體成為組織液的有四個(gè)因素:毛細(xì)血管血壓、組織液靜水壓、血漿膠體滲透壓和組織液膠體滲透壓。其中,毛細(xì)血管血壓和組織液膠體滲透壓是促使血漿濾過(組織液形成)的因素,而血漿膠體滲透壓和組織液靜水壓是促使組織液重吸收回血液的因素,濾過的力量和重吸收的力量之差稱為有效濾過壓。如果整根毛細(xì)血管的有效濾過壓均為正值
38、,則只有濾過而無重吸收,否則相反。決定有效濾過壓的各種因素的變化及毛細(xì)血管通透性的變化都可以影響組織液生成。組織液進(jìn)入淋巴管,即成為淋巴。流經(jīng)毛細(xì)血管的血漿,有0.5%2%在動(dòng)脈端進(jìn)入組織間隙,成為組織液,其中約90%在靜脈端被重吸收回血液,其余約10%進(jìn)入毛細(xì)淋巴管,生成淋巴。組織液與淋巴的壓力差是促使液體進(jìn)入淋巴管的動(dòng)力。因此,任何使組織液壓力升高的因素都能加快淋巴的生成速度。毛細(xì)淋巴管匯合成淋巴管,全身的淋巴經(jīng)淋巴管收集,最后導(dǎo)入靜脈(回流入血液循環(huán))。淋巴管壁的收縮及其中的瓣膜能推動(dòng)淋巴回流,淋巴管周圍組織對(duì)淋巴管的壓迫也能增加淋巴的回流量。另外,凡能增加淋巴生成的因素也都能增加淋巴的
39、回流量。淋巴的回流具有重要的意義,它可以回收血漿喪失的蛋白質(zhì)、調(diào)節(jié)血漿和組織液之間的液體平衡、運(yùn)輸脂肪及其他營養(yǎng)物質(zhì),還具有防御和免疫功能。3.血漿滲透壓滲透壓是溶液的一個(gè)重要性質(zhì),凡是溶液都有滲透壓。對(duì)于稀溶液來說,其計(jì)算公式為=crt,其中c為溶液中溶質(zhì)的濃度,r是氣體常數(shù),t為熱力學(xué)溫度。由公式可以看出,滲透壓只與單位體積中溶質(zhì)的分子或離子個(gè)數(shù)有關(guān),而與其大小無關(guān),比如0.3 mol/l的葡萄糖溶液與0.3 mol/l蔗糖溶液的滲透壓是相同的,而0.3 mol/l的氯化鈉溶液的滲透壓約是0.3 mol/l的葡萄糖溶液的滲透壓的兩倍。正常人血漿中總滲透壓約為300 mosm/l(1 mmo
40、l 非電解質(zhì),如葡萄糖在1 l水中溶解后形成的滲透壓即為1 mosm/l),于37 時(shí)相當(dāng)于6.7個(gè)大氣壓或679.5 kpa。血漿滲透壓主要來自于各種離子(血漿中非電解質(zhì)如葡萄糖、尿素等含量較少,僅相當(dāng)于5 mosm/l左右),它們形成的滲透壓約為295 mosm/l,稱為血漿晶體滲透壓。血漿中雖然含有大量蛋白質(zhì),但蛋白質(zhì) 分子量大,所產(chǎn)生的滲透壓很小,不超過1.5 mosm/l,稱為血漿膠體滲透壓。臨床上規(guī)定血漿總滲透壓正常范圍為280320 mosm/l。如果溶液的滲透壓在這個(gè)范圍之內(nèi),稱為血漿的等滲溶液(如生理鹽水、0.278 mol/l的葡萄糖溶液);小于此范圍的溶液則為低滲溶液;大
41、于此范圍的溶液則為高滲溶液第2節(jié) 內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的重要性一、教學(xué)目標(biāo)1.說明內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)及其生理意義;簡述穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)機(jī)制。2.關(guān)注內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)與健康的關(guān)系。3.嘗試解釋生物體維持ph穩(wěn)定的機(jī)制。二、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)及其生理意義。三、教學(xué)策略1.關(guān)于課時(shí)安排本節(jié)教學(xué)內(nèi)容包括兩部分:“內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)及其重要性”和實(shí)驗(yàn)“生物體維持ph穩(wěn)定的機(jī)制”。課時(shí)安排為2課時(shí),1課時(shí)授課,1課時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這兩課時(shí)如何安排?可以有兩種方式:其一,按照教材安排的順序先授課后實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)安排在后可以驗(yàn)證課堂上學(xué)習(xí)過的人體維持內(nèi)環(huán)境ph穩(wěn)定的知識(shí),并解釋ph維持穩(wěn)定的機(jī)制;其二,先實(shí)驗(yàn)后授課,實(shí)驗(yàn)安排在前可以讓學(xué)生先觀察到生
42、物體維持ph穩(wěn)定的現(xiàn)象,增加更多的感性認(rèn)識(shí),以利于學(xué)習(xí)后續(xù)的穩(wěn)態(tài)、穩(wěn)態(tài)失調(diào)等抽象概念。兩種安排各有特點(diǎn),教師可根據(jù)實(shí)際情況靈活選擇。2.在活動(dòng)中豐富學(xué)生對(duì)內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的感性認(rèn)識(shí),促進(jìn)穩(wěn)態(tài)概念的建構(gòu)穩(wěn)態(tài)概念是本節(jié)的重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容,涉及到的內(nèi)環(huán)境,內(nèi)環(huán)境的化學(xué)成分、理化性質(zhì)等很抽象,而內(nèi)環(huán)境的化學(xué)成分和理化性質(zhì)的動(dòng)態(tài)變化更令學(xué)生難以捉摸。因此建議在本概念的教學(xué)中應(yīng)該多花時(shí)間和精力,引導(dǎo)學(xué)生開展形式多樣的活動(dòng),以豐富學(xué)生對(duì)內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的感性認(rèn)識(shí)。問題探討“化驗(yàn)單分析”側(cè)重于內(nèi)環(huán)境中化學(xué)成分的穩(wěn)定(如血糖穩(wěn)定、血脂穩(wěn)定等)、調(diào)查“體溫的日變化規(guī)律”可以讓學(xué)生體驗(yàn)體溫的相對(duì)穩(wěn)定。此外,教師還可以適當(dāng)增加活動(dòng)
43、,讓學(xué)生對(duì)內(nèi)環(huán)境理化性質(zhì)中的另外兩方面ph穩(wěn)定和滲透壓穩(wěn)定有一定的體驗(yàn)。關(guān)于ph穩(wěn)定,可以在課堂上演示血漿ph穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn),具體做法詳見教學(xué)案例?;蛘卟捎脤?shí)驗(yàn)在前的教學(xué)安排方式。關(guān)于滲透壓穩(wěn)定,可以讓學(xué)生討論“為什么醫(yī)院里給病人輸液時(shí)必須使用生理鹽水”、“為什么多喝多尿、少喝少尿”等問題,學(xué)生通過討論可以初步認(rèn)識(shí)滲透壓的穩(wěn)定。如果能夠保證上述活動(dòng)的落實(shí),穩(wěn)態(tài)概念的形成則是水到渠成的事情。這些活動(dòng)的具體實(shí)施過程詳見教學(xué)案例。3.引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系生活實(shí)際,通過討論分析來認(rèn)識(shí)內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的重要性內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)與人體健康密切相關(guān),穩(wěn)態(tài)失調(diào)會(huì)導(dǎo)致各種健康問題。在這些健康問題中,有的是學(xué)生親身經(jīng)歷過的,有的是從家人、
44、朋友那里間接了解到的。因此進(jìn)行這部分內(nèi)容的教學(xué)時(shí),應(yīng)當(dāng)充分利用學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn),啟發(fā)學(xué)生將理論知識(shí)與實(shí)際生活聯(lián)系起來。教材的“思考與討論”提供了一些病例,教師可以參考。事實(shí)上,學(xué)生了解的病例可能不止這些。教學(xué)時(shí),不必拘泥于教材中的實(shí)例,可以通過啟發(fā)性的問題讓學(xué)生打開思維的閘門,列舉出更多的實(shí)例進(jìn)行分析,這樣教學(xué)效果會(huì)更好。在學(xué)生的分析討論中,一定有許多不完善的地方,教師要發(fā)揮好引導(dǎo)作用,適時(shí)給予補(bǔ)充、修正和擴(kuò)充。把學(xué)生的討論引導(dǎo)到了解疾病的癥狀和危害、理解穩(wěn)態(tài)是機(jī)體進(jìn)行生命活動(dòng)的必要條件以及如何在生活中加強(qiáng)保健等問題上來。這樣也有助于學(xué)生關(guān)注自身和他人的健康問題,形成自我保健和關(guān)愛他人的意識(shí)。四
45、、探究指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)“生物體維持ph穩(wěn)定的機(jī)制”(一)實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備(1)實(shí)驗(yàn)試劑的配制方法0.1 mol/l naoh:將4 g naoh放在1 l的燒杯內(nèi),緩緩加入500 ml蒸餾水,不停地?cái)嚢柚敝寥芙狻H缓蠖ㄈ葜? 000 ml。0.1 mol/l hcl:將8 ml濃鹽酸加于500 ml蒸餾水中,再定容至1 000 ml。ph=7的磷酸緩沖溶液:先配制0.1 mol/l na2hpo4和0.1 mol/l nah2po4兩種溶液。具體配制方法如下:將26.8 g na2hpo47h2o在容量瓶中溶解再定容至1 000 ml;將13.8 g nah2po4h2o在容量瓶內(nèi)溶解再定容至1 000 m
46、l。然后將這兩種溶液混合,可通過調(diào)整兩種溶液的比例將混合液調(diào)至所需的ph。肝勻漿:將10 g新鮮的或冷凍的肝放入100 ml蒸餾水中,用勻漿機(jī)或研缽搗碎(肝的用量會(huì)影響勻漿的緩沖能力)。馬鈴薯勻漿:將10 g馬鈴薯塊莖放入100 ml蒸餾水中,用勻漿機(jī)或研缽搗碎(材料的用量會(huì)影響勻漿的緩沖能力)。黃瓜勻漿:配制方法同上。雞蛋清:用水51稀釋雞蛋清,攪拌均勻。(2)4人一組,每組至少測4種溶液的變化:自來水、緩沖液和2種生物材料(由教師指定,最好一種是植物材料、一種是動(dòng)物材料),提前完成的小組可多測幾種生物材料。肝勻漿、馬鈴薯勻漿都是較理想的實(shí)驗(yàn)材料,也可選用下表中的常見材料。生物材料ph生物材
47、料ph生物材料ph蘋果2.93.3牛奶6.46.8蝦5.87.0扁豆5.06.0柑橘3.04.0番茄4.14.4人血漿7.37.5豌豆5.86.4人尿4.88.4白面包5.06.0酸菜2.23.5檸檬2.22.5胡蘿卜4.95.2人唾液6.07.6人乳汁6.67.6玉米5.06.5鮭魚肉6.16.3葡萄酒2.83.8(二)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的策略1.加強(qiáng)預(yù)習(xí)環(huán)節(jié),培養(yǎng)主動(dòng)學(xué)習(xí)的習(xí)慣。本實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)具體明確,適合學(xué)生自學(xué)。加強(qiáng)預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)有利于敦促學(xué)生轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)觀念,養(yǎng)成主動(dòng)學(xué)習(xí)的習(xí)慣。同時(shí),按照課時(shí)安排,本實(shí)驗(yàn)要求用1課時(shí)完成,既要完成操作又要完成討論,時(shí)間很緊張。學(xué)生若能在課前進(jìn)行充分預(yù)習(xí),就能夠節(jié)約課堂時(shí)間,
48、提高教學(xué)效率。不同學(xué)生預(yù)習(xí)效果不同,為保證實(shí)驗(yàn)質(zhì)量,教師仍有必要在學(xué)生預(yù)習(xí)的基礎(chǔ)上,通過提問的方式使學(xué)生明確本實(shí)驗(yàn)的目的、操作的要點(diǎn)及其他注意事項(xiàng)。2.重視組織教學(xué),提高實(shí)驗(yàn)課效率。本實(shí)驗(yàn)的組織形式以小組活動(dòng)為主,教師應(yīng)對(duì)小組活動(dòng)給予指導(dǎo)。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作時(shí),小組成員應(yīng)進(jìn)行合理分工,以確保在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)。繪制ph變化曲線圖適宜以個(gè)人為單位進(jìn)行,這樣能使每個(gè)同學(xué)都得到鍛煉的機(jī)會(huì)。進(jìn)行討論時(shí),應(yīng)以小組為單位,以利于相互啟發(fā)、集思廣益。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后的總結(jié),則應(yīng)當(dāng)面向全體學(xué)生。3.加強(qiáng)討論和總結(jié),落實(shí)教學(xué)目標(biāo)。由于時(shí)間緊張,實(shí)驗(yàn)課草草收?qǐng)鍪浅S械氖虑?。這樣做的結(jié)果是,課上做得熱熱鬧鬧,課下忘得干干凈
49、凈,不利于全面提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰吐鋵?shí)教學(xué)目標(biāo)。因此,教師在課前要精心安排好實(shí)驗(yàn)課的各個(gè)環(huán)節(jié),在課堂上要有效地進(jìn)行調(diào)控,保證最后有足夠的時(shí)間進(jìn)行討論和總結(jié)。為便于開展實(shí)驗(yàn)后的討論,應(yīng)倡導(dǎo)學(xué)生帶著問題做實(shí)驗(yàn),在動(dòng)手操作的同時(shí),積極動(dòng)腦思考,這樣才能使討論深入而有效。本實(shí)驗(yàn)中的討論題2和3涉及緩沖作用的機(jī)理,需要利用化學(xué)知識(shí)才能解釋清楚,教師在課前應(yīng)查閱相關(guān)的化學(xué)教材或請(qǐng)教化學(xué)老師,既給自己補(bǔ)充相關(guān)知識(shí),也可了解學(xué)生的化學(xué)基礎(chǔ)。五、答案和提示(一)問題探討1.提示:血漿生化指標(biāo)指的是血漿中各種化學(xué)成分的含量,其中包括機(jī)體多種代謝產(chǎn)物的含量。健康機(jī)體的生化指標(biāo)一般都處于正常范圍內(nèi)。當(dāng)機(jī)體某項(xiàng)生理功能
50、出現(xiàn)障礙時(shí),勢必影響其代謝產(chǎn)物的含量,因此血漿的生化指標(biāo)可以反映機(jī)體的健康狀況,并可以作為診斷疾病的依據(jù)。例如,正常情況下,轉(zhuǎn)氨酶主要分布在各種組織的細(xì)胞內(nèi),以心臟和肝臟的活性最高,在血漿中的活性很低。當(dāng)某種原因使細(xì)胞膜通透性增高時(shí),或因組織壞死細(xì)胞破裂后,可有大量轉(zhuǎn)氨酶進(jìn)入血漿,引起血漿中轉(zhuǎn)氨酶活性升高。2.提示:這說明(1)內(nèi)環(huán)境中各種化學(xué)成分的含量不是恒定不變的,而是在一定范圍內(nèi)波動(dòng),內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定是一種動(dòng)態(tài)的相對(duì)穩(wěn)定;(2)不同個(gè)體存在一定差異。3.提示:(1)肌酐含量超標(biāo),肌酐是有毒的代謝廢物,積累過多會(huì)影響健康。這表明腎臟的排泄功能有障礙。(2)葡萄糖含量超標(biāo),血糖含量過高可并發(fā)酮癥
51、酸中毒、糖尿病的心血管合并癥等。(3)甘油三脂超標(biāo),可引起高脂血癥,易并發(fā)冠心病、動(dòng)脈粥樣硬化等。(二)思考與討論1.提示:絕大多數(shù)人都有過發(fā)高燒的經(jīng)歷,可以讓同學(xué)先談?wù)勛约喊l(fā)高燒時(shí)的感受。正常的體溫是體內(nèi)細(xì)胞進(jìn)行各種生化反應(yīng)最適宜的溫度。在發(fā)高燒的狀態(tài)下,由于內(nèi)環(huán)境發(fā)生一系列變化,導(dǎo)致體內(nèi)的各種反應(yīng)出現(xiàn)紊亂,于是機(jī)體功能發(fā)生異常。發(fā)熱時(shí)的主要癥狀大部分集中在中樞神經(jīng)系統(tǒng),病人感覺不適、頭疼、頭暈、嗜睡等,同時(shí)常有食欲不振、厭食、惡心的表現(xiàn)。發(fā)熱時(shí)機(jī)體處于一種明顯的分解代謝過旺的狀態(tài),持續(xù)高熱必定引起器官的功能負(fù)荷加重,有可能誘發(fā)器官功能不全或引起組織損傷。孕婦發(fā)熱可能導(dǎo)致胎兒發(fā)育障礙,是一個(gè)
52、重要的致畸因子。對(duì)于6個(gè)月至4歲的幼兒來說,持續(xù)高熱容易發(fā)生驚厥,相當(dāng)數(shù)量的患兒由此造成腦損傷,如智力落后,甚至癲癇,因此應(yīng)注意及時(shí)采用物理方法或服用藥物來退燒降溫。2.提示:內(nèi)環(huán)境滲透壓會(huì)變小。當(dāng)內(nèi)環(huán)境滲透壓變小時(shí),內(nèi)環(huán)境中的水將較多地通過滲透作用進(jìn)入細(xì)胞內(nèi),造成細(xì)胞吸水腫脹,進(jìn)一步導(dǎo)致細(xì)胞代謝和功能紊亂。嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)疲倦、周身不適、表情淡漠、惡心、食欲減退、皮下組織腫脹等癥狀。3.提示:因?yàn)楦咴諝庀”。髿鈮汉脱醴謮旱?,易造成體內(nèi)缺氧。這說明外界環(huán)境的變化勢必影響內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)。若外界環(huán)境變化不甚劇烈,并且機(jī)體代償機(jī)制良好,內(nèi)環(huán)境的波動(dòng)較小,仍能維持穩(wěn)態(tài);若外界環(huán)境變化劇烈,機(jī)體代償機(jī)制不
53、好,內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)將受到破壞,就會(huì)影響身體健康。(三)實(shí)驗(yàn)1.生物材料加入hcl或naoh后ph的變化更像緩沖液。2.提示:緩沖液加入少量酸堿后,ph變化不明顯。原因是磷酸緩沖液中含有nah2po4/na2hpo4,其中nah2po4溶液呈酸性,當(dāng)加入少量naoh時(shí),可以中和oh-;na2hpo4溶液呈堿性,當(dāng)加入少量hcl時(shí),可以中和h+。水溶液則不同,因而加入酸堿后,ph變化明顯。3.提示:生物材料中含有緩沖對(duì)nah2po4/na2hpo4、h2co3/nahco3等,它們能夠?qū)λ釅A度的變化起緩沖作用。此外,機(jī)體還可以通過對(duì)生理活動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)來維持ph穩(wěn)定。例如,當(dāng)機(jī)體劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí),肌肉中會(huì)產(chǎn)生大
54、量的乳酸和碳酸。乳酸進(jìn)入血液后,可與血液中的碳酸氫鈉發(fā)生作用,生成乳酸鈉和碳酸。碳酸是一種弱酸,可以分解成c02和水。血液中的c02增多會(huì)刺激呼吸中樞,使呼吸運(yùn)動(dòng)增強(qiáng),增加通氣量,從而將c02排出體外,所以對(duì)血液的ph影響不大。當(dāng)乳酸鈉進(jìn)入血液后,與血液中的碳酸發(fā)生作用,形成碳酸氫鹽,過多的碳酸氫鹽可以由腎臟排出。這樣由于血液中緩沖物質(zhì)的調(diào)節(jié)作用,以及機(jī)體的調(diào)節(jié)作用,可以使血液的酸堿度維持相對(duì)穩(wěn)定。(四)練習(xí)基礎(chǔ)題1d。 2c。 3d。4提示:因?yàn)槿梭w各種生命活動(dòng)是以細(xì)胞代謝為基礎(chǔ)的,細(xì)胞代謝本質(zhì)上是細(xì)胞內(nèi)各種生化反應(yīng)的總和。內(nèi)環(huán)境為這些生化反應(yīng)的進(jìn)行提供了必要的物質(zhì)和條件。當(dāng)內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)保持正
55、常時(shí),細(xì)胞的代謝活動(dòng)能正常進(jìn)行;當(dāng)內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)失調(diào)時(shí),細(xì)胞代謝活動(dòng)就會(huì)受影響。因此內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)是人體進(jìn)行正常生命活動(dòng)的必要條件。拓展題提示:當(dāng)動(dòng)物進(jìn)食高濃度的糖溶液后,大量的葡萄糖被吸收進(jìn)入血液,導(dǎo)致血糖濃度暫時(shí)升高。血糖濃度的升高會(huì)刺激機(jī)體加速分泌胰島素,同時(shí)抑制胰高血糖素的分泌。在胰島素和胰高血糖素的共同調(diào)節(jié)下,血糖濃度逐漸恢復(fù)到正常水平,具體調(diào)節(jié)機(jī)制可參考第2章有關(guān)血糖平衡調(diào)節(jié)的內(nèi)容。六、參考資料1.血液生化六項(xiàng)檢查的意義丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(簡稱轉(zhuǎn)氨酶)是衡量肝功能受損情況的一項(xiàng)指標(biāo)(轉(zhuǎn)氨酶存在于肝細(xì)胞的線粒體中,只要肝臟發(fā)生炎癥、壞死、中毒等損害,轉(zhuǎn)氨酶就會(huì)由肝細(xì)胞釋放到血液中。所以肝臟本身
56、的疾患可引起不同程度的轉(zhuǎn)氨酶升高);肌酐與尿素氮是衡量腎功能的一項(xiàng)指標(biāo)(當(dāng)腎功能發(fā)生障礙時(shí),代謝廢物不能排出體外,以致大量含氮廢物和其他毒性物質(zhì)在體內(nèi)積累,內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)被破壞);血清葡萄糖是血液中血糖濃度的一項(xiàng)指標(biāo),對(duì)于診斷以及指導(dǎo)治療糖尿病具有重要意義;甘油三脂和總膽固醇是衡量血液中血脂水平的一項(xiàng)指標(biāo)(血脂是血液中各種脂質(zhì)的總稱,其中最重要的是膽固醇和甘油三脂。無論膽固醇含量增高,還是甘油三脂的含量增高,或是兩者都增高,都統(tǒng)稱為高脂血癥。高脂血癥與冠心病有密切的關(guān)系,尤其是膽固醇與甘油三脂皆增高的,患冠心病的危險(xiǎn)性更大)。2.尿毒癥的病因和危害正常情況下,成年人每天排出的尿量為1 0002 0
57、00 ml。如果由于某種原因使腎功能嚴(yán)重障礙,則尿液不足,代謝產(chǎn)物不能排出體外,致使大量含氮廢物及其他毒性物質(zhì)在體內(nèi)堆積,水、電解質(zhì)代謝及酸堿平衡紊亂,機(jī)體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)遭到破壞,由此所引起的自身中毒和產(chǎn)生的綜合病癥稱為尿毒癥(uremia)。引起尿毒癥的原因有很多,腎本身的疾病如慢性腎小球腎炎、腎盂腎炎等,全身性疾病引起的腎疾病如高血壓性腎硬化、系統(tǒng)性紅斑狼瘡等,以及尿路阻塞等引起的腎實(shí)質(zhì)嚴(yán)重?fù)p傷,大量腎單位破壞,造成嚴(yán)重腎功能障礙時(shí)都可能引起尿毒癥。在以上病因中,以慢性腎小球腎炎最為常見,占50%60%,其次是慢性腎盂腎炎、腎小動(dòng)脈硬化、尿路結(jié)石等。尿毒癥病人的含氮代謝產(chǎn)物和其他毒性物質(zhì)不能排出而在體內(nèi)蓄積,除造成水、電解質(zhì)和酸堿平衡紊亂外,還可引起多個(gè)器官和系統(tǒng)的病變,如患者的糖耐量降低、高甘油三脂血癥等。對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的危害是尿毒癥的主要癥狀:早期患者往往有頭昏、頭痛、乏力、理解力及記憶力減退等癥狀;隨著病情的加重可出現(xiàn)煩躁不安、肌肉顫動(dòng)、抽搐;最后可發(fā)展到表情淡漠、嗜睡和昏迷。對(duì)消化系統(tǒng)的影響范圍較廣,從口腔、食管到直腸都可受累,以尿毒癥性食管炎、胃炎和結(jié)腸炎較為常見
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