ДЕМОНСТРАЦИОННЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ С AFSТМ · Проблемное изложение (лекция, рассказ) ± совершенно особая форма

ПРОИЗВОДСТВЕННО-КОНСУЛЬТАЦИОННАЯ ГРУППА

«РАЗВИТИЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ»

И.М. Шайхитдинова

ДЕМОНСТРАЦИОННЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ С AFSТМ

Биология

М е т о д и ч е с к о е п о с о б и е д л я у ч и т е л я

Москва

2011

2

Автор

Шайхитдинова Ирина Михайловна – учитель биологии, заслуженный учи-

тель Российской Федерации, победитель Приоритетного национального

проекта «Образование» 2006 и 2011 гг., руководитель городского методическо-

го объединения г. Новоалтайска, член Алтайского краевого методического объ-

единения.

Методическое пособие содержит рекомендации, а точнее сценарии уроков

по биологии с использованием демонстрационного экспериментального ком-

плекта AFSTM

. Они помогут учителям найти свои варианты и подходы к прове-

дению уроков и определить в них место демонстрационного эксперимента.

© Производственно-консультационная группа

«Развитие образовательных систем», 2011

3

СОДЕРЖАНИЕ

Введение ....................................................................................... 5

Методические рекомендации по проведению

демонстрационных экспериментов .......................................... 12

Эксперимент «Изменение частоты сердечных сокращений

во время кашля». Тема урока «Работа сердца» ............................. 12

Эксперимент «Изменение частоты сердечных сокращений

до и после стрессового воздействия». Тема урока «Работа

сердца» ............................................................................................... 23

Эксперимент «Изучение функциональной активности

сердечно-сосудистой системы». тема урока «Заболевания

сердечно-сосудистой системы, их предупреждения» ................... 34

Эксперимент «Изучение функционального состояния

сердечно – сосудистой системы до и после физических

нагрузок». Тема урока «Движение крови по сосудам» ................ 44

Эксперимент «Изучение процесса потребления кислорода

человеком». Тема урока «Газообмен в легких и тканях» ............. 57

Экспиремент «Изучение функции дыхания человека».

Тема урока «Дыхательные движения. регуляция

дыхания». ........................................................................................... 68

Эксперимент «Изучение изменения температуры и

концентрации кислорода во вдыхаемом и выдыхаемом

воздухе». Тема урока «Газообмен в легких и тканях.

дыхательные движения и их регуляция»........................................ 79

Эксперимент «Изучение слаженности работы сердца и

легких человека». Тема урока «Взаимосвязь функций

дыхательной и кровеносной систем». ............................................. 88

Эксперимент «Изучение температурной реакции

организма». Тема урока «Роль кожи в терморегуляции

организма» ......................................................................................... 99

4

Эксперимент «Влияние pН на активность фермента

желудочного сока пепсина». Тема урока «Пищеварение в

желудке». .......................................................................................... 111

Эксперимент «Изучение степени защиты солнечных очков

от ультрафиолетового излучения». Тема урока

«Зрительный анализатор». ............................................................. 122

Эксперимент «Аэробное дыхание». Тема урока

«Энергетический обмен-катаболиз». ........................................... 136

Эксперимент «Изучение активности фермента каталазы».

Тема урока «Биологоические катализаторы-ферменты. Их

классификация и роль в жизнедеятельности клетки». ................ 148

Эксперимент «Определение мутности воды из разных

источников». Тема урока «Среда жизни. Среда обитания

организмов. Экологические факторы». ........................................ 160

5

ВВЕДЕНИЕ

Постановка цели урока

Биологические знания – компонент общечеловеческой культуры, основа

для формирования научной картины мира. Важно показать значимость биоло-

гических знаний, возможность их применения в жизни для сохранения здоро-

вья, адекватного взаимодействия с окружающей средой.

О сформированной предметной компетентности можно говорить в том

случае, если учащиеся устанавливают причинно-следственные связи, применя-

ют знания не только в привычной, но и в незнакомой ситуации.

Цель урока определяет стратегию организации условий:

Чему учить? (обновление содержания образования).

Ради чего учить? (ценности образования).

Как учить? (обновление средств обучения).

Чтобы ответить на вопрос, чему учить, необходимо создать ситуацию, в

которой каждый участник образовательного процесса сумеет определить об-

ласть между своими знаниями и тем новым, что позволит ему расширить свою

предметную и общеучебную компетентность.

Отвечая на вопрос, ради чего учить, необходимо создать условия, в кото-

рых личная мотивация на саморазвитие средствами биологии как учебного

предмета становится значимой для школьников.

Обновление образования, или как учить, требует от учителя активного

включения в инновационную деятельность, использования современных обра-

зовательных технологий. Ориентироваться в широком спектре технологий дос-

таточно сложно. В любой технологии есть как свои плюсы, так и минусы. Од-

нако смысл всех инноваций исказится до неузнаваемости, если учитель не ви-

дит конечной цели инновационного процесса. Основным требованием к совре-

менному уроку является то, что учебная деятельность должна происходить в

развивающей среде. Поэтому необходимо, чтобы ребѐнок на уроке был акти-

вен, развивался, творил, сам совершенствовал свои знания. В этом аспекте все

большее значение приобретают информационно-коммуникационные техноло-

гии (ИКТ). ИКТ обладают развивающим потенциалом, проявляющимся в спо-

собности реализовать возможности, содержащиеся в различных цифровых ре-

сурсах, подвергать объекты желаемым изменениям, развитию. ИКТ дают почву

для обмена информацией между всеми участниками образовательного процесса

в реальном и виртуальном пространстве.

Возможности современного экспериментального оборудования позволя-

ют расширить знания и представления, полученные при изучении курса биоло-

6

гии на более ранних этапах обучения, а также накопленные в результате житей-

ского опыта.

Общеизвестен факт, что человек имеет постоянную температуру тела, но

мало кому известно, что медики используют понятие средневзвешенная темпе-

ратура. А то, что периферийные участки нашего тела характеризуются пойки-

лотермностью, то есть непостоянством температуры, является противоречием

для учащихся. В основе проблемы лежит противоречие между знаниями, полу-

ченными на бытовом уровне, при изучении курса биологии в 67 классе и осо-

бенностями процессов терморегуляции.

Соответственно урок организуется таким образом, чтобы это противоре-

чие было разрешено. Цель урока «Роль кожи в терморегуляции» может быть

сформулирована следующим образом: «На основе экспериментального метода

исследования сформировать у учащихся представление о терморегуляции,

средневзвешенной температуре, определить температурную реакцию различ-

ных участков тела человека».

Организация и сопровождение исследовательской деятельности учащихся

является актуальным аспектом современного образования. Становится возмож-

ным организовывать изучение некоторых тем через исследовательскую дея-

тельность. Тогда цель урока может звучать следующим образом: «На примере

процесса потребления кислорода познакомить учащихся с возможностями экс-

периментального и теоретического методов исследования, используемых при

изучении жизнедеятельности организма человека».

Проектирование задач урока

Так как основная функция урока – целостное формирование и развитие

личности, цель определяет задачи урока и состоит из трѐх взаимосвязанных ас-

пектов: познавательного, развивающего и воспитательного.

Первый компонент – образовательные задачи, направленные на формиро-

вание предметных компетенций:

освоения учащимися знаний о живой природе и присущих ей закономер-

ностях; строении, жизнедеятельности и средообразующей роли живых

организмов; человеке как биосоциальном существе; о роли биологиче-

ской науки в практической деятельности людей; методах познания живой

природы;

овладения умениями применять биологические знания для объяснения

процессов и явлений живой природы, жизнедеятельности собственного

организма; использовать информацию о современных достижениях в об-

ласти биологии и экологии, о факторах здоровья и риска; работать с био-

логическими приборами, инструментами, справочниками; проводить на-

7

блюдения за биологическими объектами и состоянием собственного ор-

ганизма, ставить биологические эксперименты.

Образовательные задачи могут быть следующими:

1. Обеспечить усвоение знаний о работе сердца, методах исследования

работы сердца.

2. Сформировать представления о стадиях сердечного цикла и их

характеристиках.

3. Создать условия для понимания механизма регуляции сердечных

сокращений: автоматизм сердца, нервная и гуморальная регуляция.

4. Познакомить учащихся с возможностями информационных технологий

при организации и проведении демонстрационных работ по биологии.

Развивающий аспект урока связан с развитием психических процессов.

На уроках биологии можно создать условия для развития:

учебно-познавательных компетенций (знания и умения организации це-

леполагания, планирования, рефлексии, самооценки учебно-

познавательной деятельности) через выстроенную систему уроков биоло-

гии;

информационных (умение работать с разными источниками биологиче-

ской информации: находить биологическую информацию в разных ис-

точниках – тексте учебника, научно-популярной литературе, биологиче-

ских словарях, справочниках);

ценностно-смысловых (способность выбирать целевые и смысловые ус-

тановки в своих действиях и поступках по отношению к живой природе,

здоровью своему и окружающих);

коммуникативных (умение адекватно использовать речевые средства для

дискуссии и аргументации своей позиции, сравнивать разные точки зре-

ния, аргументировать свою точку зрения, отстаивать свою позицию).

Примерами развивающих задач являются следующие.

1. Создать условия по формированию общеучебных компетенций: умение

вести диалог, выдвигать гипотезы, анализировать, обобщать и делать

выводы через исследовательскую деятельность.

2. Обеспечить формирование мотивации на самонаблюдение, проведение

диагностических измерений.

3. Способствовать развитию коммуникативной компетенции через

диалоговое общение, проведение и совместный анализ результатов

эксперимента.

Воспитательный аспект подразумевает формирование мировоззрения и

воспитание личных качеств. Чаще всего на уроках биологии необходимо соз-

дать условия для воспитания и развития:

8

ценностно-смысловых компетенций посредством формирования знаний

основных правил поведения в природе и основ здорового образа жизни,

анализа и оценки последствий деятельности человека в природе, влияния

факторов риска на здоровье человека.

компетенций личностного самосовершенствования посредством форми-

рования знаний основных принципов и правил отношения к живой при-

роде, основ здорового образа жизни и здоровьесберегающих технологий.

Формулировка воспитательных целей может быть следующая:

1. Воспитывать у учащихся ценностное отношение к своему здоровью,

желание вести здоровый образ жизни.

2. Воспитывать стремление к образованию через знакомство с

современными экспериментальными методами исследования и

достижениями науки.

Воспитательные задачи могут быть поставлены для отдельно взятого

урока, но могут повторяться многократно при изучении темы или даже целого

курса.

Актуализация системно-деятельностного подхода через использование

программно-методического комплекса AFS™ повышает эффективность образо-

вания по следующим показателям:

придание результатам образования социально и личностно значимого ха-

рактера;

более глубокое и прочное усвоение знаний учащимися, возможность

их самостоятельного движения в изучаемой области;

существенное повышение мотивации и интереса обучающихся к учению

на всех ступенях обучения;

обеспечение условий для общекультурного и личностного развития на

основе формирования универсальных учебных действий, обеспечиваю-

щих не только успешное усвоение знаний, умений и навыков, но и фор-

мирование целостной картины мира и компетентностей в любой пред-

метной области познания.

Структура учебного материала

Содержание учебного материала по биологии усложняется из класса в

класс по мере развития личности ученика, тесно связано с развитием биологи-

ческой науки, характеризует современный уровень еѐ развития, отражает в

учебном предмете основы наук о живой природе.

Структура школьного курса биологии отчѐтливо отражена в программах

по биологии, в которых содержание биологического образования школьников

распределено по темам, разделам и годам обучения. Независимо от профиля и

9

уровня обучения предметная составляющая школьного курса биологии направ-

лена на построение у учащихся целостной и научной картины мира, показ мно-

гоуровневой организации живой природы, отражение взаимосвязи строения и

функций живых систем, их эволюционного развития.

Реализуется это через теоретические, практические экспериментальные

формы работы на уроках.

Овладение умениями применять биологические знания для объяснения

процессов и явлений живой природы, жизнедеятельности собственного орга-

низма, работать с биологическими приборами, проводить наблюдения за био-

логическими объектами и состоянием собственного организма проводится на

экспериментальной основе.

Постановка эксперимента – это один из этапов формирования проектно-

исследовательской компетенции, поэтому в основе его проведения необходимо

реализовывать методологию научного познания. Чѐтко должны быть представ-

лены его цель, идея, определены по возможности объект и предмет исследова-

ния, выдвинута гипотеза. Так как экспериментальная часть организуется с по-

мощью экспериментального комплекта AFS™ , школьников нужно познако-

мить с оборудованием для демонстраций, принципами его работы, методикой

проведения. Демонстрационный эксперимент предполагает сбор полученных

результатов и их анализ. На этом этапе роль демонстрационного эксперимен-

тального комплекта AFS™ исключительно велика.

Методы и формы обучения

Методы обучения, используемые учителем, должны быть направлены на

организацию деятельности учащихся, которая обеспечивала бы усвоение со-

держания образования. Специфика предмета биологии позволяет организацию

практической и познавательной деятельности через использование интерактив-

ных, демонстрационных, экспериментальных средств обучения.

Если кабинет биологии оснащѐн интерактивным комплексом, то вместо

традиционных таблиц по теме в качестве иллюстративного материала лучше

использовать ЦОРы.

Использование возможностей демонстрационного комплекса в сочетании

с технологией интерактивного обучения позволяет осуществлять сбор и обра-

ботку информации, реализуя при этом основные дидактические принципы – на-

глядности, доступности, связи теории с практикой, научности. При этом быстро

и качественно можно получить результаты исследования и провести их анализ.

При организации учебной деятельности на уроке возможно использова-

ние разнообразных методов обучения.

10

Конечным результатом изучения школьного курса биологии является ус-

воение содержания биологического образования. Каждому виду содержания

соответствует определѐнный способ его усвоения.

Знания о мире, обществе, природе сначала активно воспринимаются че-

рез чувственное познание – органы чувств. В основе первичного усвоения зна-

ний лежит восприятие информации, еѐ осознание и запоминание. Достигается

это различными способами лекцией, демонстрацией, чтением учебника, рас-

сказом и т. д. То есть в основе лежит объяснительно-иллюстративный метод

организации усвоения знаний.

Можно знать и не уметь. Овладение определѐнными способами деятель-

ности требует многократных повторений. Когда усвоенный опыт репродуктив-

ной деятельности доводится до автоматизма, он превращается в навык и уме-

ние. Следовательно, второй компонент содержания образования усваивается

через многократные повторения определѐнных действий. Организация усвое-

ния знаний и умений по образцу предполагает использование репродуктивного

метода.

Проблемное изложение (лекция, рассказ) – совершенно особая форма це-

ленаправленно отобранной, выстроенной и в определѐнной логике преподно-

симой информации. Проблемное изложение учебного материала создаѐт почву

для самостоятельных рассуждений учащихся над услышанным, для сомнений в

достаточности и убедительности приводимых аргументов, для возникновения

разнообразных мнений в отношении изучаемого объекта, тем самым, активизи-

руя и обостряя процесс мышления.

Эвристический или частично-поисковый. Наиболее распространѐнной

разновидностью этого метода является эвристическая беседа, которая может

быть применена в различных разделах курса биологии и в различных формах

работы: в диалоге на уроке, при работе с учебником, при выполнении лабора-

торной или практической работы, при постановке эксперимента, при обсужде-

нии его результатов.

Исследовательский метод призван научить творческому применению

имеющихся знаний и умений, овладению способами поиска знаний, т. е. реше-

ния новых для учащихся проблем, созданию мотивации для творческой дея-

тельности. Этот метод является условием возникновения интереса к творческой

деятельности и еѐ результатам.

В курсе биологии исследовательский метод может применяться практи-

чески во всех лабораторных работах, при решении задач или лабораторных

экспериментов. Каждая из этих форм исследовательской работы требует обяза-

тельного прохождения большей части или всех необходимых этапов исследо-

вания:

11

наблюдение фактов и явлений;

постановка проблем;

выдвижение гипотез;

планирование этапов исследования;

выявление связей данного явления или проблемы с другими;

формулирование и объяснение решения;

проверка решения;

практические выводы о возможном применении полученных знаний.

12

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО

ПРОВЕДЕНИЮ ДЕМОНСТРАЦИОННЫХ

ЭКСПЕРИМЕНТОВ

ЭКСПЕРИМЕНТ «ИЗМЕНЕНИЕ ЧАСТОТЫ

СЕРДЕЧНЫХ СОКРАЩЕНИЙ ВО ВРЕМЯ КАШЛЯ»

ТЕМА УРОКА «РАБОТА СЕРДЦА»

8 КЛАСС

Цель: с помощью демонстрационного эксперимента показать учащимся

взаимосвязь в работе дыхательной и сердечно - сосудистой систем.

Задачи урока:

Образовательные: обеспечить усвоение знаний о работе сердца, методах

исследования работы сердца; сформировать представления о стадиях сердечно-

го цикла и их характеристиках; создать условия для понимания механизма ре-

гуляции сердечных сокращений: автоматизм сердца, нервной и гуморальной

регуляции.

Развивающие: создать условия для формирования общеучебных компе-

тенций: выдвигать гипотезы, анализировать информацию, обобщать и делать

выводы через исследовательскую деятельность; научить проводить самонаблю-

дение и диагностические измерения; способствовать развитию коммуникатив-

ной компетенции через диалоговое общение благодаря проведению экспери-

мента.

Воспитательные: воспитывать у учащихся ценностное отношение к сво-

ему здоровью, стремление к образованию через знакомство с современными

экспериментальными методами исследования и достижениями науки.

Оборудование для теоретической части:

1. Интерактивная доска.

2. ПК, мультимедийный проектор.

3. Набор ЦОР: «Сердечный цикл», «Автоматизм сердечной мышцы»,

«Регуляция работы сердца».

Оборудование для демонстрации:

1. ПО AFS « Биология с компьютером в школе».

13

2. ПК.

3. Система сбора данных AFS.

4. Датчик частоты сердечных сокращений (пульсометр).

5. Датчик ЧСС (беспроводное устройство).

6. Кабель USB.

Реактивы:

физиологический раствор в капельнице.

ХОД УРОКА

I. Организационный этап

Приветствие, знакомство с темой урока.

II. Подготовительный этап

Доминирует проблемный метод обучения. Создаѐтся проблемная ситуа-

ция, предполагается, что для еѐ решения учащиеся используют жизненный

опыт и имеющиеся знания.

Вопросы для обсуждения:

1. Что собой представляет сердце как часть сердечно - сосудистой системы?

2. Если предположить что камеры сокращаются поочерѐдно, то в какой

последовательности это происходит?

3. Почему частота сокращений не всегда одинаковая?

4. Если сердце это мышечный орган, то, как любая мышца, оно

постепенно должно утомляться, ему необходим отдых для

восстановления. Но наше сердце работает круглосуточно. Когда отдыхает

наше сердце?

Ученики. Сердцеэто полый мышечный четырѐхкамерный орган, который как

насос качает кровь по сосудам. Так как сердце четырѐхкамерное, то возможно

отдых происходит за счѐт чередования сокращений отдельных камер.

III. Изучение нового материала

Теоретическая часть

Доминирует частично - поисковый метод работы.

Сердечный цикл

14

Функция сердца состоит в ритмичном нагнетании в артерии крови, кото-

рая поступает к нему по венам. Деятельность сердца проявляется в последова-

тельном сокращении и расслаблении отделов.

Организация работы с помощью интерактивного плаката «Сердечный

цикл» (рис.1) через репродуктивный метод.

Ритмичность работы сердца.

Сердечный цикл.

1

2

3

1.Сокращение (систола)

предсердий -0,1 с.

2. Сокращение (систола)

желудочков -0,3 с.

3. Расслабление (диастола)

предсердий и желудочков -0,4 с.

Рис. 1


1. Какова продолжительность всего сердечного цикла?

2. Сколько времени продолжается работа и отдых предсердий?

3. Сколько времени занимает работа и отдых желудочков?

4. Как называется сокращение и расслабление отделов сердца?

5. Какой вывод можно сделать из полученной информации?

Вывод (делается по результатам обсуждения. За один сердечный цикл

предсердия работают 0,1с и отдыхают 0,7с; желудочки работают 0,3с и отды-

хают 0,5 с. Сердце работает ритмично, цикл состоит из трѐх фаз, во время кото-

рых желудочки и предсердия попеременно сокращаются и расслабляются. Этим

объясняется способность сердечной мышцы работать, не утомляясь, в течение

всей жизни.

Автоматизм работы сердца

Проблемное изложение.

Наше сердце постоянно работает: в состоянии покоя, при физической и

эмоциональной нагрузках. Только при этом меняется продолжительность тре-

тий фазы, когда и желудочки, и предсердия расслабляются. Деятельность наше-

го организма регулируют нервная и гуморальная системы, они оказывают

влияние и на работу сердца. В сердечной мышце есть особые клетки, в которых

возникает возбуждение. Оно передаѐтся предсердиям и желудочкам, вызывая в

них сокращения. Так как речь идѐт об изменениях частоты сердечных сокраще-

15

ний, следовательно, есть механизмы в работе этих систем, которые позволяют

учащать или замедлять сокращения. Работа сердца обеспечивается синусным

узлом, где возникает возбуждение, он является «водителем ритма сердца». Воз-

буждение проводится через Пучок Гиса и Ножки пучка Гиса, а дальше за счѐт

сократительной мускулатуры сердца возникает сокращение. Все вместе это на-

зывается проводящая система сердца. Проводящая система сердца обеспечива-

ет ритм работы сердцасердечный цикл.

Организация работы с текстом учебника и интерактивным плакатом

«Автоматизм сердечной мышцы» (рис. 2).

Автоматия сердечной мышцы.

Проводящая система сердца:

Синусный узел - 1

водитель ритма сердца

(возникает возбуждение)

Проводящая система -2,3

(возбуждение проводится).

Сократительная мускулатура

сердца (возникает сокращение).

1.Синусный

узел.

2. Пучок Гиса.

3. Ножки

пучка Гиса.

Рис. 2


1. Какими особенностями обладает сердечная мышца?

2. Рассмотрите слайд и назовите системы, обеспечивающие работу сердца.

3. Каждый из нас употреблял или слышал выражения – «сердце в пятки

ушло», «бешено бьется сердце». Что они означают?

Регуляция работы сердца

Организация поисковой беседы с использованием интерактивных ресур-

сов (рис. 3, 4).

16

Рис. 3

http://school-collection.edu.ru/catalog/res/0000085d-1000-4ddd-ecd0-1400475d60a3/view/

Рис. 4


Вывод (делается по результатам обсуждения). По блуждающим нервам

парасимпатической системы импульсы поступают в продолговатый мозг, рабо-

та сердца ослабляется. Через симпатические волокна и узлы работа сердца уси-

ливается. На работу сердца влияют гормоны, выделяемые в кровь надпочечни-

ками. Например, адреналин усиливает сердцебиение, другой гормон, ацетилхо-

лин, наоборот, угнетает сердечную деятельность.

Учитель. Усиление или замедление сердечных сокращений по своей силе мо-

гут быть разными. Иногда, мы это замечаем, но чаще незначительные измене-

ния в частоте сердечных ритмов мы не замечаем. Наглядно увидеть, каким об-



17

разом нервная система регулирует сердечные сокращения можно, если провес-

ти эксперимент с использованием программного обеспечения AFS™.

Практическая часть. Демонстрационный эксперимент «Изменение

частоты сердечных сокращений во время кашля»

Доминирует исследовательский метод обучения.

Объект исследования: сердце человека.

Цель работы: провести наблюдение за реакцией сердца на защитную реакцию

организма кашель.

Учитель. Кашель – рефлекторные, непроизвольные реакции организма на раз-

дражение дыхательных путей. Кашель как результат резких колебаний внутри-

грудного давления стимулирует рефлексы и возбуждает вегетативную нервную

систему. Каким образом симпатическая и парасимпатическая системы будут

влиять на частоту сердечных сокращений во время кашля?

Ученики. Во время кашля за счѐт деятельности симпатической системы будет

учащаться частота сердечных сокращений, а парасимпатическая система будет

еѐ замедлять.

Это предположение можно проверить экспериментальным путем с ис-

пользованием датчика частоты сердечных сокращений (пульсометра) или с

применением датчика ЧСС (беспроводное устройство). В качестве испытуе-

мого любой желающий может поучаствовать в эксперименте.

Важно! В данном эксперименте в качестве испытуемого не должны уча-

ствовать учащиеся, больные астмой или любым заболеванием, которое может

обостриться и быть вызвано продолжительным кашлем.

Эксперимент продолжается 400 с, за это время датчик проводит измере-

ние частоту сердечных сокращений до и после кашля. Визуально график, пока-

зывающий ЧСС, будет отображаться на экране, в виде точек, интервал появле-

ния которых 5 с. В ходе исследования автоматически в таблицу заносятся пока-

затели начальной и максимальной ЧСС, а так же их разница, время реакции ор-

ганизма. Время восстановления необходимо подсчитать и занести в таблицу.

Подготовка датчика к работе

Для проведения эксперимента необходимо подготовить датчик к работе.

В комплект входит два эластичных ремня. Необходимо выбрать тот, который

подходит по размеру грудной клетки испытуемого. Один конец эластичного

ремня нужно прикрепить к поясу передатчиком.

На внутренней стороне пояса расположены два электрода в виде матерча-

тых овалов. Следует смочить каждый из них тремя каплями физиологического

раствора. После этого закрепить пояс с передатчиком на коже прямо над осно-

ванием грудной клетки испытуемого (рис. 5) . На передней части пояса есть ло-

18

готип «POLAR», который необходимо выровнять по центру. Следует отрегули-

ровать эластичный ремень для обеспечения плотного прилегания.

Рис. 5

Для достоверности результатов эксперимента важно исключить влияние

электрических источников (сотовый телефон, экран монитора компьютера). Во

время эксперимента испытуемому необходимо держать в правой руке согла-

сующее устройство датчика (приемник), который не должен располагаться

дальше 80 см от передатчика, находящегося на поясе с монитором для опреде-

ления частоты сердечных сокращений. Далее следует подключить датчик к

компьютеру. Для этого нужно запустить программу «Биология с компьютера

в школе». Открыть эксперимент «Изменение частоты сердечных сокращений

во время кашля» в разделе «Человек и его здоровье». Подсоединить кабель дат-

чика частоты сердечных сокращений (пульсометр) или датчика ЧСС (беспро-

водное устройство) к аналоговому входу Ch системы сбора данных AFS. Под-

ключить один конец кабеля USB к системе сбора данных AFS, другой к USB

компьютера.

Проведение эксперимента

Испытуемого следует посадить на стул спиной к компьютеру, попросить

точно выполнять указания учителя. Для сбора данных нужно нажать кнопку

«Измерить». Испытуемый должен находиться в состоянии покоя.

Внимание! Первая точка появится на графике через 15 с. После этого ка-

ждые 5 с на графике будет отображаться новая точка. После нужно продолжить

измерять ещѐ 45 с (общее время исследования 60 с). Через 60 с после начала

эксперимента предложить испытуемому непрерывно кашлять (1раз в1-3с). Час-

тота сердечных сокращений изменится в ответ на кашель. Когда частота сер-

дечных сокращений будет стабильна, в течение 15 с (3-5 точки на графике), по-

просить испытуемого прекратить кашлять. Дождаться окончания измерений.

Измерения прекратятся на четырехсотой секунде. Если всѐ сделано правильно,

среднее значение ЧСС в состоянии покоя, максимальной ЧСС, их разницы и

время ответной реакции будут автоматически занесены в таблицу.

19

Эксперимент 1

Далее стоит сравнить две характеристики: время реакции и время вос-

становления, которое необходимо вычислить самим. Для этого нужно под-

считать количество точек графика между показателем ЧСС во время кашля

и во время стабилизации, после чего этот показатель умножить на 5. Именно

с таким интервалом точки появляются на графике. Полученный результат

занести в соответствующую графу таблицы. После следует провести экспе-

римент с другими испытуемыми.

Перед повторным экспериментом необходимо удалить информацию из

таблицы и очистить график. Для этого нажать кнопки «Сбросить» и «Удалить

строку». Данные исследования можно сохранить, для этого надо воспользо-

ваться кнопкой «Сохранить».


20


Обсуждение результатов исследования

Организация эвристической беседы.


1. Как работало сердце испытуемых во время кашля?

2. Какими причинами это обусловлено?

3. Как вы можете объяснить полученные результаты?

Вывод (делается по результатам обсуждения). Кривая графика и дан-

ные таблицы указывают на учащение сердцебиения во время кашля. Разница

между начальным и максимальным значением значительна. Время восстанов-

ления превышает время реакции. Если кашель это рефлекторная реакция ор-

ганизма на раздражение, следовательно, реакция организма должна быть быст-

рой она контролируется симпатической нервной системой. Восстановление

после ответной реакции может происходить медленнее, так как действие раз-

дражителя прекращено, контроль осуществляет парасимпатическая система

Учитель. Какие физиологические изменения в работе сердечно сосудистой

системы происходили у всех участников эксперимента? В каких случаях это

будет полезно для организма человека, а в каких нет? Что можно сказать об ин-

дивидуальных характеристиках в работе сердечно сосудистой системы у каж-

дого испытуемого?

Ученики. У всех участников эксперимента учащался пульс, следовательно, по-

вышалось артериальное давление. В том случае, если у человека пониженное

давление кашель будет полезен. Если у человека повышенное давление, то ка-

шель может спровоцировать увеличение давления. У испытуемого, принимав-

шего участи в третьем эксперименте, очень большое время реакции, за отрезок

времени, отведѐнного на эксперимент, его организм не успел восстановиться.

21

Учитель. Изучить материал учебника по данной теме; выполнить задания в ра-

бочей тетради В процессе восстановления происходит взаимодействие симпа-

тической и парасимпатической нервных систем (противоположных по функ-

ции), которые приводят к гиперкоррекции. Более быстрое восстановление ско-

рее всего привело бы к ещѐ большей гиперкоррекции и более значительным от-

клонениям от показателей гомеостаза. Реакция на опасность должна быть бы-

строй для всплеска скелетно- мышечной активности (реакция «борьбы или бег-

ства»), при этом быстрое возвращение в исходное состояние не дает конку-

рентного преимущества при выживании.

Вывод. Проведенное исследование наглядно позволяет увидеть совмест-

ную работу симпатической и парасимпатической нервных систем в регуляции

сердечных сокращений, а так же взаимосвязь в работе дыхательной и сердечно

- сосудистой систем.

IV. Закрепление полученных знаний

Выполнение тестовых заданий

Часть А. Задания с выбором одного правильного ответа

А 1. В чѐм польза кашля для организма

1) повышает минутный объем сердца

2) увеличивает приток крови к правой стороне сердца

3) помогает вывести опасные вещества из легких

А 2. Кашельэто пример

1) условного рефлекса

2) приобретѐнного рефлекса

3) безусловного рефлекса

А 3. В каких случаях кашель полезен при сердечных приступах

1) если кровяное давление упало

2) если отмечается повышение внутригрудного давления

3) если произошел кашлевой обморок

А 4. Продолжительность паузы в работе сердца составляет

1) 0,1 с

2) 0, 3с

3) 0,4 с

А 5. Ацетилхолин вызывает

1) учащение сердечного ритма

2) замедление сердечного ритма

3) не влияет на сердечный ритм

22

Часть В. Установите последовательность, по которой осуществляется

рефлекторный акт – кашель

1) выталкивание содержимого наружу, вызывающего дискомфорт

2) непроизвольный быстрый сильный выдох

3) голосовая щель замыкается

4) легкие сдавливаются

5) голосовая щель открывается

Часть С. Задание со свободным развѐрнутым ответом

Как происходит изменение частоты сердечных сокращений под воздейст-

вием симпатической и парасимпатической систем?

V. Домашнее задание

Изучить материал учебника по данной теме; выполнить задания в рабочей

тетради; записать в словаре определение понятий «сердечный цикл», «автома-

тизм».

VI. Методические рекомендации

1. Перед началом работы с датчиком частоты сердечных сокращений

обязательно ознакомьтесь с инструкцией и рекомендациями,

содержащимися в паспорте.

2. В ходе работы необходимо пояснить учащимся порядок регистрации

показаний датчика.

3. При проведении эксперимента Вы можете столкнуться со следующими

трудностями:

В диалоговом окне на начало эксперимента не исчезает информация

«Датчик ЧСС не подключен!» Подождите 15 с, если и после этого датчик не

определится автоматически, то Ваши действия:

проверьте целостность датчика;

посмотрите, подсоединен ли кабель датчика к аналоговому входу Сh сис-

темы сбора данных AFS;

определите, нажата ли кнопка «Измерить».

23

ЭКСПЕРИМЕНТ «ИЗМЕНЕНИЕ ЧАСТОТЫ

СЕРДЕЧНЫХ СОКРАЩЕНИЙ ДО И

ПОСЛЕ СТРЕССОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ»

ТЕМА УРОКА «РАБОТА СЕРДЦА»

8 КЛАСС

Цель урока: организовать познавательную деятельность, направленную

на формирование представлений о влиянии стресса на работу сердечно -

сосудистой системы.


Образовательные: обеспечить усвоение знаний о работе сердца, методах

исследования работы сердца; сформировать представления о стадиях сердечно-

го цикла и их характеристиках; создать условия для понимания механизма ре-

гуляции сердечных сокращений: автоматизм сердца, нервной и гуморальной

регуляции.





ной компетенции через диалоговое общение, благодаря проведению экспери-

мента.


ему здоровью; стремление к образованию через знакомство с современными

экспериментальными методами исследования и достижениями науки.


1. ПО AFS « Биология с компьютером в школе».

2. ПК.



5. Датчик частоты сердечных сокращений (беспроводное устройство).


Реактивы:

физиологический раствор в капельнице;

таз с ледяной водой.

24

ХОД УРОКА




Доминирует проблемный метод обучения.

Создается проблемная ситуация. Предполагается, что для ее решения

учащиеся используют жизненный опыт и имеющиеся знания.

Учитель. Найдите в тексте учебника информацию о том, какую работу выпол-

няет наше сердце.

Ученики. За сутки оно расходует количество энергии, достаточное для подня-

тия груза в 900 кг на высоту 14 м.

Учитель. В чѐм секрет неутомимости работы сердца?

Ученики. Сердце четырѐхкамерное, возможно отдых происходит за счѐт чере-

дования сокращений отдельных камер.

Учитель. Если предположить, что камеры сокращаются поочерѐдно, то в какой

последовательности это происходит. Почему частота сокращений не всегда

одинаковая?



Доминирует частично-поисковый метод.

Организация работы с использованием рисунка «Фазы сердца».


1. Какова продолжительность всего сердечного цикла?

2. Сколько времени продолжается работа и отдых предсердий?

3. Сколько времени занимает работа и отдых желудочков?

4. Как называется сокращение и расслабление отделов сердца?

5. Какой вывод можно сделать из полученной информации?

Ученики. За один сердечный цикл предсердия работают 0,1с и отдыхают 0,7с;

желудочки работают 0,3 с и отдыхают 0,5 с. Сердце работает ритмично, цикл

состоит из трех фаз, во время которых желудочки и предсердия попеременно

сокращаются и расслабляются. Этим объясняется способность сердечной мыш-

цы работать, не утомляясь, в течение всей жизни.

Организация работы с текстом учебника с последующим обсуждением ин-

формации об автоматизме сердца.

25


1. Что такое автоматизм сердца?

2. По рисункам учебника определите, как происходит работа сердца.

3. Каким образом центральная нервная система контролирует работу сердца?

Ученики. В сердечной мышце есть особые клетки, в которых возникает возбу-

ждение. Оно передается предсердиям и желудочкам и далее в них происходят

сокращения. Деятельность нашего организма регулируют нервная и гумораль-

ная системы, они оказывают влияние и на работу сердца.

Проблемное изложение.

Учитель. Внутри полостей самого сердца и в стенках крупных сосудов распо-

ложены нервные окончания – рецепторы, воспринимающие колебания в сердце

и сосудах. Импульсы от рецепторов вызывают рефлексы, влияющие на работу

сердца. Существуют два вида нервных влияний на сердце: одни – тормозящие,

т. е. снижающие частоту сердечных сокращений, другие ускоряющие. Импуль-

сы передаются к сердцу по нервным волокнам от нервных центров, располо-

женных в продолговатом и спинном мозге. Влияния, ослабляющие работу

сердца, передаются по парасимпатическим нервам. А те, которые усиливают

его работу – по симпатическим нервам. Такая система обеспечивает ритм рабо-

ты сердца сердечный цикл.

В качестве теоретической информации на этом этапе урока можно

воспользоваться справочным матералом для ученика. Для этого необходимо

нажать кнопку Справка, вывести информацию на экран и зачитать еѐ вслух.

Информация для ученика

В организме человека, испытывающего стресс, поднимается настоящая

эндокринная буря: надпочечники выбрасывают в кровь так называемые гормо-

ны атаки – адреналин и его биохимических предшественников – норадреналин.

Они готовят человека или к сватке с врагом, или к спасению бегством: застав-

ляют сердце биться учащенно, повышают мышечный тонус, сужают сосуды,

делают кровь более вязкой и увеличивают свертываемостью.

Все процессы приводят к резкому повышению артериального давления, а

значит, вредны для здоровья. Однако если бы в стрессовой ситуации решали

споры силой, как наши предки, то в результате физической активности в мыш-

цах бы образовывалась молочная кислота, расширяющая сосуды и понижающая

давление. Беда современного человека в том, что он испытывает «неподвижный

стресс», лишая себя предусмотренной природой возможности дать выход нега-

тивной энергии и укротить разбушевавшиеся гормоны естественным путем.

Чтобы справиться со стрессом, достаточно двадцатиминутной быстрой ходьбы

26

или бега трусцой. Это нормализует работу надпочечников, снижая уровень ад-

реналина в крови.

К сожалению, не всем удается справиться с повышенным содержанием

гормонов атаки так быстро. У некоторых людей надпочечники начинают бурно

вырабатывать адреналин в ответ на малейшее проявление эмоций, причем не

только отрицательных. Речь идет о натурах раздражительных, ранимых и вну-

шаемых, непримиримо отстаивающих свою правоту, склонных к тревожности.

«Перебор» положительных эмоций, получаемых от встречи с прекрас-

ным способен ввести такого человека в сильнейший стресс, в основе которого

лежит активизация функций надпочечников. Врачи назвали это расстройство

синдромом Стендаля. Знаменитый писатель испытал подобное состояние в

1817 г., когда внезапно потерял сознание, рассматривая полотна эпохи Возрож-

дения в одном из флорентийских музеев.

Учитель. Каким образом осуществляется гуморальная регуляция работы сердца?

Ученики. За счет гормонов, выделяемых в кровь надпочечниками. Например,

адреналин усиливает сердцебиение, другой гормон, ацетилхолин, наоборот, уг-

нетает сердечную деятельность.

Учитель. В настоящее время благодаря современному оборудованию, есть

возможность наглядно увидеть, каким образом нервная система регулирует

сердечные сокращения.

Практическая часть. Демонстрационный эксперимент «Изменение

частоты сердечных сокращений до и после стрессового воздействия»


Объект исследования: сердце человека.

Цель работы: провести наблюдение за реакцией сердца на периферическое

воздействие холодом.

Для проведения экспериментальной части используют датчик частоты

сердечных сокращений (пульсометр) или датчик ЧСС (беспроводное устройст-

во).

Для того чтобы сформировать позитивное отношение к занятиям фи-

зической культурой и спортом, во время проведения эксперимента целесооб-

разнее в качестве испытуемых выбрать двух разных по своим физиологическим

возможностям учеников.

Эксперимент будет продолжаться 400 с. За это время датчик измерит час-

тоту сердечных сокращений до и после стрессового воздействия. Визуально

график, показывающий ЧСС, будет отображаться на экране в виде точек, кото-

рые появляются с интервалом 5с. В ходе исследования автоматически в табли-

цу заносятся показатели начальной и максимальной ЧСС, а так же их разница,

27

время реакции организма. Время восстановления необходимо подсчитать само-

стоятельно и занести в таблицу.



В комплект входит два эластичных ремня. Следует выбрать тот, который под-

ходит по размеру грудной клетки испытуемого. Один конец эластичного ремня

нужно прикрепить к поясу передатчиком.

На внутренней стороне пояса расположены два электрода в виде матерча-

тых овалов. Следует смочить каждый из них тремя каплями физиологического

раствора. После этого закрепить пояс с передатчиком на коже прямо над осно-

ванием грудной клетки испытуемого (рис. 1) . На передней части пояса есть ло-

готип «POLAR», который необходимо выровнять по центру. Следует отрегули-

ровать эластичный ремень для обеспечения плотного прилегания.

Рис. 1

Для достоверности результатов эксперимента важно исключить влияние





ления частоты сердечных сокращений. Далее следует подключить датчик к

компьютеру. Для этого нужно запустить программу «Биология с компьюте-

ром в школе». Открыть эксперимент «Изменение частоты сердечных сокраще-

ний до и после воздействия холодом» в разделе «Человек и его здоровье». Под-

соединить кабель датчика частоты сердечных сокращений (пульсометр) или

датчик ЧСС (беспроводное устройство) к аналоговому входу Ch системы сбора

данных AFS. Подключить один конец кабеля USB к системе сбора данных AFS,

другой к USB компьютера.


Испытуемого следует посадить на стул спиной к компьютеру, попросить

точно выполнять указания учителя. Для проведения эксперимента испытуемый

должен приготовиться погрузить свою ногу до щиколотки в ледяную воду. Для

этого ему необходимо снять обувь и носок, и поставить ногу возле таза с ледя-

ной водой, не опуская ногу в воду. Далее необходимо нажать кнопку «Изме-

28

рить», чтобы произошел сбор данных. Первая точка появится на графике через

15 с. После этого каждые 5 с на графике будет отображаться новая точка. Про-

должить измерения нужно 45 с (общее время исследования должно составлять

60 с).

Необходимо проверить, правильно ли работает датчик. Показания датчи-

ка должны быть чѐткими и находиться в пределах нормального состояния че-

ловека, обычно в диапазоне 5590 ударов в минуту. Если показания приемле-

мы, то можно переходить к следующему шагу.

Предложить испытуемому опустить ногу в холодную воду на 30 с. Про-

наблюдать, как на него действует стрессовое воздействие (ЧСС должна возрас-

тать). Через 30 с испытуемому необходимо вынуть ногу из холодной воды и

поставить на полотенце. Ребѐнок должен посидеть еще немного до окончания

полного цикла сбора данных (400 с). По окончании времени эксперимента в

таблицу будут автоматически занесены следующие показатели: среднее значе-

ние ЧСС в состоянии покоя, значение максимальной и минимальной ЧСС, вре-

мя реакции организма на стресс.

Эксперимент1

Для завершения эксперимента необходимо предложить учащимся

рассчитать время восстановления. Для этого следует подсчитать количество то-

чек графика между показателем ЧСС во время стрессового воздействия и во

время стабилизации. После чего этот показатель умножить на 5. Именно с та-

ким интервалом точки появляются на графике. Полученный результат необхо-

димо занести в таблицу в соответствующую графу.

Организация эксперимента с другим испытуемыми.

29


Перед повторным экспериментом, необходимо удалить информацию из

таблицы и очистить график. Для этого нажать кнопки « Сбросить» и «Уда-

лить строку». Данные исследования можно сохранить, для этого необходимо

воспользоваться кнопкой «Сохранить».




1. Как работало сердце испытуемых во время воздействия холодом?

2. Какими причинами это обусловлено?

Ученики. Кривая графика и данные таблицы указывают на учащение сердце-

биения во время стрессового воздействия. Время восстановления превышает

время реакции. Реакция организма на холод должна быть быстрой - она кон-

тролируется симпатической нервной системой. Восстановление после ответной

реакции может происходить медленнее, так как действие раздражителя пре-

кращено, контроль осуществляет парасимпатическая система.

Учитель. Сравните результаты двух экспериментов. Определите, какие физио-

логические изменения в работе сердечно - сосудистой системы происходили у

участников эксперимента.

Ученики. Учащался пульс, следовательно, повышалось артериальное давление.

Учитель. Что можно сказать об индивидуальных характеристиках в работе

сердечно - сосудистой системы у каждого испытуемого?

30

Ученики. У испытуемого, принимавшего участие во втором эксперименте,

очень большое время реакции, за отрезок времени, отведенного на экспери-

мент, его организм не успел восстановиться.

Для того чтобы понять истинную картину процессов, происходящих в

организме испытуемых, нужно сравнить результаты эксперимента и инфор-

мацию, которая содержится в программном обеспечении. Для этого следует

нажать кнопку «Результаты» и вывести информацию на доску.

Результаты

Частота сердечных сокращений достигает своего максимального значения ме-

нее, чем за 30-40 с.

На исследуемую реакцию организма могут повлиять такие факторы, как

вес тела, занятия спортом, прием медикаментов, а также переносимость холода.

Воздействие холода причиняет достаточно сильный дискомфорт, в результате

которого активируется симпатическая неравная система, которая, в свою оче-

редь, запускает механизм увеличения частоты сердечных сокращений.

Частота сердечных сокращений восстанавливается до обычных показаний за

3050 с.

Первоначальная физиологическая реакция на раздражители проходит бы-

стрее, чем компенсаторные реакции. Быстрая реакция на опасность имеет оче-

видные преимущества для организма. Более умеренное восстановление гомео-

стаза снижает эффект колебаний, позволяет симпатической и парасимпатиче-

ской системам установить баланс.

Учитель. Что происходило с нервной системой каждого из испытуемых?

Ученики. У первого испытуемого время реакции незначительно отличается от

теоретических показателей. У второго участника эксперимента организм нахо-

дился в состоянии стрессового воздействия 250 с, что в 6 раз превышает теоре-

тические показатели.

Учитель. Как вы можете объяснить такие результаты?

Ученики. Это зависит от индивидуальной переносимости холода, от физиче-

ского развития.

Учитель. Если рассмотреть график в первом эксперименте и сравнить его с

теоретическими данными, что можно сказать о процессах происходящих в ор-

ганизме во время эксперимента?

Ученики. Частота сердечных сокращений после достижения максимального

состояния замедлилась. Если на начало эксперимента ЧСС составляла 70 уда-

ров в минуту, то в последующем она не поднялась выше 60 ударов.

Учитель. Первоначальное увеличение частоты сокращений сердца (и кровяно-

го давления) запускает парасимпатическую активацию, что вызывает замедле-

31

ние сердечного ритма. В данном случае замедление ненадолго «перекрывает»

частоту сокращений в состоянии покоя. Иногда отмечается эффект «колеба-

ний» когда в процессе восстановления гомеостаза частота сердечных сокраще-

ний увеличивается и уменьшается почти по синусоиде. Как вѐл себя организм

испытуемых после стрессового воздействия?

Ученики. Время восстановления у первого испытуемого незначительно пре-

вышает время реакции. Во втором эксперименте на восстановление не осталось

времени.

Учитель. При сильном испуге возникает очень сильная симпатическая реак-

ция. При этом резко повышается частота сердечных сокращений и кровяное

давление. Компенсаторный парасимпатический механизм тоже оказывается го-

раздо активнее обычного, что приводит к значительному замедлению частоты

сердечных сокращений, снижению кровяного давления и ухудшению крово-

снабжения мозга, что может закончиться обмороком.




А 1. Работа сердца регулируется

1) симпатическим отделом вегетативной нервной системы

2) соматической нервной системой

3) спинным мозгом

А 2. Частоту сердечных сокращений увеличивают

1) ионы калия

2) импульсы парасимпатических нервов

3) импульсы симпатических нервов

А 3. Частоту сердечных сокращений снижают

1) адреналин

2) ионы кальция



А 4. Сосудодвигательный центр расположен в отделе головного мозга

1) переднем

2) промежуточном

3) среднем

4) продолговатом

А 5. Давление крови, регистрируемое в период расслабления левого желудочка

сердца, называется

1) систолическим

32

2) осмотическим

3) пульсовым

4) диастолическим

А 6. Расслабление предсердий называется

1) систолой

2) диастолой

3) общей паузой

А 7. Ритмические колебания артериальной стенки называются

1) кровяным давлением

2) артериальным пульсом

3) кровообращением

4) автоматией

А 8. Пульс 120 ударов в минуту

1) пониженный

2) нормальный

3) повышенный

4) чрезмерно высокий

А 9. Нормальное артериальное давление человека

1) 100/60 2) 120/80 3) 150/90 4) 180/100

Часть В

I. Установите соответствие между способами регуляции и работой сердечно –

сосудистой системы

Способы регуляции Работа сердечно – сосудистой

системы



3) адреналин

4) ионы кальция

5) ионы калия

6) ацетилхолин

А) усиление ЧСС

В) снижение ЧСС

II. Установите, в какой последовательности происходит ответная реакция орга-

низма на периферическое воздействие холодом

1) иннервирование рецепторов кожи

2) повышение мышечного тонуса

3) выброс в кровь гормонов надпочечников

4) сужение сосудов

5) повышение артериального давления

Часть С. Задания со свободным развернутым ответом

1. Каков механизм саморегуляции артериального давления?

33

2. Почему по частоте сердечных сокращений определяют состояние сердца

и сосудов?


Изучить материал учебника по данной теме; выполнить задания в рабочей

тетради.


В ходе проведения эксперимента Вы можете столкнуться со следующими


В диалоговом окне на начало эксперимента не исчезает информация

«Датчик ЧСС не подключен!». Подождите 15 с, если и после этого датчик не

определится автоматически, то Ваши действия:


посмотрите, подсоединен ли кабель датчика к аналоговому входу систе-

мы сбора данных AFS;

определите, нажата ли кнопка «Измерить».

34

ЭКСПЕРИМЕНТ «ИЗУЧЕНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ

АКТИВНОСТИ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ

СИСТЕМЫ»

ТЕМА УРОКА «ЗАБОЛЕВАНИЯ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ

СИСТЕМЫ, ИХ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ»

8 КЛАСС

Цель урока: создать условия для формирования положительной

мотивации к здоровому образу жизни.


Образовательные: обеспечить усвоение знаний о процессах, которые

происходят в работе сердечно – сосудистой системы под влиянием вредных

факторов; обобщить знания о кровяном давлении, пульсе; создать условия для

понимания роли тренировки сердца и сосудов для сохранения здоровья и про-

филактики сердечно - сосудистых заболеваний.






мента.


ему здоровью, желание вести здоровый образ жизни; воспитывать у детей

стремление к образованию через знакомство с современными эксперименталь-

ными методами исследования и достижениями науки.



2. Датчик ЧСС (беспроводное устройство).

3. Секундомер.

4. Система сбора данных.

5. ПК.

6. ПО AFS.


35

ХОД УРОКА




Доминирует частично-поисковый метод обучения.

Учитель. Общеизвестным фактом является то, что количество людей стра-

дающих сердечно - сосудистыми заболеваниями растѐт во всем мире.

1. О каких заболеваниях идѐт речь?

2. В чем причина заболеваний органов кровообращения?

3. Какие факторы влияют на возникновение заболеваний?

Вывод (делается по результатам обсуждения):

1. Это заболевание сосудов, нарушение артериального давления.

2. Эти заболевания возникают в результате нарушения циркуляции крови по

сосудам.

3. На состояние и функции сердечно-сосудистой системы отрицательно

сказываются:

избыточное, несбалансированное питание;

курение;

употребление алкоголя и наркотиков;

употребление крепкого чая и кофе;

стрессы и чрезмерные психические нагрузки;

гиподинамия.



Проблемное изложение с последующим обсуждением.

Учитель. Нами определены основные факторы, вызывающие изменения в

функциях сердечно – сосудистой системы, которые впоследствии могут при-

вести к заболеваниям. Следовательно, для того чтобы сохранить свою сердечно

- сосудистую систему в здоровом состоянии, мы должны разобраться в меха-

низме влияния их на наш организм.

Гиподинамия

Гиподинамия – ограничение физической подвижности. Она является

следствием освобождения человека от физического труда. Особенно влияет ги-

подинамия на сердечно-сосудистую систему, в результате ослабевает сила со-

кращений сердца, уменьшается трудоспособность, снижается тонус сосудов.

36

Негативное влияние оказывается и на обмен веществ и энергии, уменьшается

кровоснабжение тканей. Длительная гиподинамия приводит к сердечно-

сосудистым заболеваниям. Основной профилактикой является движение, физи-

ческие нагрузки и здоровый образ жизни, а курение и другие вредные привыч-

ки только усугубляют состояние. Избежать заболеваний, обусловленных гипо-

динамией, можно, если вести здоровый образ жизни. Разумный двигательный

режим должен сочетаться с рациональным питанием и отказом от вредных при-

вычек. Ежедневная получасовая физическая нагрузка, пешие прогулки (не ме-

нее 2 км) и утренняя зарядка могут творить чудеса.


1. Что такое гиподинамия?

2. Что является причиной гиподинамии?

3. Как гиподинамия отражается на работе сердечно - сосудистой системы?

Влияние алкоголя на сердечно – сосудистую систему

Рассказ учителя с последующим обсуждением.

Из-за воздействия алкоголя нарушается работа вегетативной нервной

системы организма. Как следствие, значительно увеличивается пульс. Так, при

нормальной работе кровеносной системы частота пульса составляет 60 – 80

ударов в минуту. Когда же по кровеносной системе циркулирует алкоголь,

пульс увеличивается до 100 и более ударов в минуту.

Одновременно с нарушением работы вегетативной нервной системы зна-

чительно снижается и скорость сокращения сердечной мышцы. Объясняется

это тем, что любые алкогольные напитки являются сердечными депрессантами,

то есть веществами, которые угнетают функционирование органа. Следова-

тельно, из-за алкоголя сердечно-сосудистая система перестаѐт нормально рабо-

тать.

Алкоголь изменяет стенки кровеносных сосудов, прежде всего сосудов

самого сердца. Мышца сердца начинает получать недостаточное количество

кислорода и питательных веществ, постепенно перерождается и заменяется со-

единительной тканью. В результате нарушения работы сердца снабжение орга-

низма кровью ухудшается, что ведѐт к болезненным изменениям его функций.

В целом люди, систематически злоупотребляющие алкоголем, гораздо чаще

страдают разнообразными болезнями сердечно-сосудистой системы.


1. Как алкоголь влияет на клетки сердечной мышцы?

2. Каковы последствия изменений стенок кровеносных сосудов сердца

после воздействия алкоголя?

3. К чему приводит нарушение работы сердца?

37

4. Что происходит с частотой сердечных сокращений при употреблении

алкоголя?

Влияние табака и наркотиков на сердечно- сосудистую систему

Рассказ учителя с последующим обсуждением.

Курение вызывает преждевременный износ сердца, сосудов, также как и

других жизненно важных органов. Одна выкуренная сигарета увеличивает

пульс на 20 ударов в минуту, поднимает давление на несколько десятков мил-

лиметров, понижает кожную температуру. Эти изменения держатся около 30

минут. Таким образом, в течение дня сердце постоянно получает дополнитель-

ную нагрузку, которая со временем приводит к заболеванию. При вдыхании та-

бачного дыма сосуды сужаются, и ток крови по ним замедляется, а в некоторых

случаях даже на какой-то момент приостанавливается. Замедление тока крови в

сосудах сердца проявляется коронарной недостаточностью, то есть приступом

болей в области сердца. Поэтому курение, как правило, усиливает или вызывает

приступы коронарной недостаточности. У многих больных эти приступы сразу

исчезают, как только они прекращают курить.

Всемирная организация здравоохранения, изучая вопрос о роли табака,

обнаружила, что из-за сужения сосудов курящие страдают заболеванием «пе-

ремежающая хромота», которое сопровождается сильной болью при ходьбе,

может привести к инвалидности.

Наркотики способствуют угнетению сосудодвигательного центра, а

вследствие этого снижению кровяного давления и замедлению пульса.

По этой причине в организме наркомана всегда возникает снижение функций

сердечно-сосудистой системы, уменьшается снабжение клеток необходимыми

им веществами, а также "очистка" клеток и тканей.


1. Что происходит с сосудами курильщика после выкуренной сигареты?

2. Как сужение сосудов влияет на работу сердца?

3. Как наркотики влияют на работу сердечно - сосудистой системы?

Значение тренировки сердца для предупреждения заболеваний сердечно-

сосудистой системы

Организация беседы через частично- поисковый метод.

Учитель. Какие факторы обеспечивают нормальное функционирование сер-

дечно- сосудистой системы?

Ученики. Нормальной работе сердца способствуют физические упражнения,

посильный труд, активный образ жизни.

Учитель. Как физическая нагрузка может повлиять на работу сердца?

38

Вывод (формулируется по результатам беседы). При физической работе

увеличивается объем крови, протекающей через сердечную мышцу, улучшается

снабжение кровью и питательными веществами, это способствует укреплению

сердечной мышцы и еѐ развитию.

Учитель. По каким показателям мы можем судить о том, как работает наша

сердечно- сосудистая система?

Ученики. По частоте сердечных сокращений и артериальному давлению.

Учитель. С первых дней своего существования медицина признает частоту

сердечных сокращений жизненно важным показателем состояния здоровья, бо-

лезней, волнений и стрессов. Медицинские работники используют частоту сер-

дечных сокращений как показатель многих медицинских симптомов. Измене-

ние частоты сердечных сокращений – один из самых главных механизмов орга-

низма, направленных на поддержание необходимого уровня кровоснабжения

мозга и других тканей.

Практическая часть. Демонстрационный эксперимент «Изучение

функциональной активности сердечно - сосудистой системы»


Объект исследования: сердечно-сосудистая система человека.

Цель работы: провести наблюдение за работой сердца человека.

Учитель. Современный инновационный школьный практикум позволит опре-

делить пульс за разные промежутки времени, сравнить полученные данные, ви-

зуально увидеть в ходе эксперимента график частоты сердечных сокращений

каждого участника. Участвовать в эксперименте может любой желающий.

Значение частоты сердечных сокращений будет определено с помощью специ-

ального датчика сердечных сокращений (пульсометр) или датчика ЧСС (бес-

проводное устройство).

Во время эксперимента на графике с определѐнным интервалом будут появ-

ляться пики (импульсы), необходимо будет произвести их подсчѐт за отрезок

времени. Таким образом, будет произведѐн расчѐт средней частоты сердечных

сокращений испытуемого. После всех замеров и заполнения граф таблицы, про-

грамма автоматически выводит показатель характера сердечных сокращений.


Перед началом эксперимента необходимо подготовить датчик к работе.

Для этого протереть электроды датчика мягким полотенцем, смоченным сла-

бым раствором хлорида натрия. Далее следует предложить участнику экспери-

мента надеть пояс датчика частоты сердечных сокращений, разместив его под

одеждой у основания грудной клетки на одном уровне с локтевыми сгибами

испытуемого (рис. 1). Необходимо согласующее устройство датчика (приѐм-

39

ник) взять в правую руку, при этом стрелка на приѐмнике сигнала должна быть

расположена напротив электродов датчика и направлена вверх.

Рис. 1

После нужно подключить датчик к компьютеру. Запустить программу

«Биология с компьютером в школе», открыть эксперимент «Изучение функ-

циональной активности сердечно – сосудистой системы в разделе «Человек и

его здоровье». Подсоединить кабель датчика частоты сердечных сокращений к

аналоговому входу Ch системы сбора данных AFS, подключить один конец ка-

беля USB к системе сбора данных AFS, другой - к USB компьютера.


В целях снижения психоэмоциональной составляющей погрешности из-

мерений участника исследования следует посадить таким образом, чтобы экран

компьютера не попал в его поле зрения. Перед проведением исследования про-

цесса сокращения сердца человека в таблицу нужно ввести данные об ученике.

Нажать кнопку «Измерить». Через 60 с приостановить процесс измерений, на-

жав кнопку «Остановить». После детям можно предложить рассчитать сред-

нюю частоту сердечных сокращений ученика. Средняя частота может быть оп-

ределена как отношение количества пиков графика (импульсов) за единицу

времени (например, за минуту). Результаты измерений следует внести в табли-

цу. Позже нужно повторить аналогичные измерения еще два раза, данные так

же отметить в таблице. Через несколько секунд, после того как занесены все

данные, в графе «Сердечные сокращения» автоматически появятся показатели

характера сердечных сокращений.

После необходимо повторить эксперимент с другими школьниками. Пе-

ред началом работы с каждым последующим учеником нужно подготовить

окно координатной плоскости, нажав кнопку «Очистить график».

40


Частично - поисковый метод.

Неравенство интервалов между сердечными сокращениями и, соответст-

венно, неритмичный пульс иногда наблюдаются у практически здоровых лю-

дей. Так, например, у здоровых детей и подростков (у взрослых реже) интерва-

лы между сокращениями сердца значительно различаются на вдохе и выдохе, т.

е. наблюдается дыхательная синусовая аритмия. Она никак не ощущается, не

нарушает работу сердца и во всех случаях оценивается как вариант нормы.

Учитель. Предположите, почему у ваших одноклассников, принимавших уча-

стие в эксперименте значение пульса разное.

Ученики. Частота сердечных сокращений зависит о многих факторов, поэтому

она не может быть одинаковая у разных людей. Она зависит от возраста, пола,

роста человека.

Учитель. Можете ли объяснить тот факт, что у одного и того же человека в

разные отрезки времени пульс разный?

Ученики. Пульс у каждого из испытуемых незначительно отличается во время

трѐх замеров, поэтому можно предположить, что он зависит от эмоционального

состояния, физической усталости.

Учитель. По таблице мы видим, что у испытуемых пульс различается, в неко-

торых случаях значительно. О чем говорят эти показания, какой пульс следует

считать нормальным?

Ученики. Нормальным считается пульс 60 – 80 ударов в минуту. Такой пульс

указывает на отсутствие проблем в работе сердечно - сосудистой системы.

41

Учитель. У некоторых ваших одноклассников пульс значительно выше нормы,

около 100 ударов в минуту. Какие причины могут влиять на увеличение ЧСС?

О чем свидетельствует изменение ЧСС?

Далее следует предложить учащимся сравнить полученные результаты

со справочными. Для этого нужно нажать кнопку «Результат», информация

отобразится на экране.


Частота сердечных сокращений (ЧСС) соответствует норме (60-80 ударов ми-

нуту), ритм правильный.

Такие данные свидетельствуют об отсутствии заболеваний и нарушений в

работе сердечно – сосудистой системы.

Частота сердечных сокращений (ЧСС) - 100 ударов минуту и выше.

Значительное увеличение ЧСС при нормальной ритмичности может быть

обусловлено расстройствами функционального характера, связанными с физи-

ческими и эмоциональными перегрузками. Кроме того, это может быть связано

с влиянием негативных факторов, таких как курение, употребление наркотиков,

алкоголя, крепкого кофе или чая.

Частота сердечных сокращений (ЧСС) – 45 ударов в минуту ниже.

Значительно уменьшение ЧСС и нарушение ритмичности может быть

обусловлено вредными привычками.

Вывод (делается по результатам обсуждения). Необходимо вести здо-

ровый образ жизни, тренировать сердце. Для этого надо соблюдать следующие

правила.

1. Заниматься физической работой (особенно на свежем воздухе). Это

способствует увеличению кровотока через сердечную мышцу по

коронарным сосудам.

2. Правильно питаться – использовать для питания натуральные продукты.

3. Регулярно заниматься спортом.

4. Отказаться от вредных привычек (алкоголя, табакокурения, наркотиков).




А 1. Никотин табачного дыма вызывает

1) повышение кровяного давления

2) выделение инсулина

3) исчезновение иммунитета

4) расширение кровеносных сосудов.

42

А 2. Малый круг кровообращения начинается в

1) левом предсердии

2) левом желудочке

3) правом желудочке

4) правом предсердии.

А 3. Разница между максимальным и минимальным давлением крови называется

1) артериальное давление

2) сердечное давление

3) пульсовое давление

4) среднее давление

А 4. Сокращение скелетных мышц влияет на движения крови в

1) аорте

2) крупных венах

3) капиллярах

4) артериях

А 5. Систему органов кровообращения составляют

1) сердце и капилляры

2) сердце и кровеносные сосуды

3) только кровеносные сосуды

А 6. Употребление наркотиков вызывает

1) учащение пульса

2) повышение артериального давления

3) угнетение сосудодвигательного центра

4) активацию функций сердечно- сосудистой системы

А 7. На что не влияет употребление алкоголя

1) учащается пульс

2) ухудшается снабжение организма кислородом и питательными веществами

3) изменяются сосуды, питающие сердце

4) развивается болезнь «перемежающая хромота»

Часть В. Установите соответствие между кровеносным сосудом и направлени-

ем движения крови к нему

Кровеносные сосуды

Направления

движения крови

1) вены большого круга

2) вены малого круга

3) артерии малого круга кровообращения

4) артерии большого круга кровообраще-

ния

А) от сердца

В) к сердцу

43

Часть С

I. Задание со свободным развернутым ответом

Что такое кровяное давление? Как его можно измерить?

II . Задание, контролирующее работу с текстом

Заполните пропуски в тексте.

1. Наименьшая скорость крови в ___, это важно для обеспечения___, распреде-

ления___ веществ и удаления их клеток продуктов___. 2. Движению крови по

венам помогают сокращения ___ мышц, давление ___ органов, и особые ___

клапаны на внутренних стенках вен.

III. Задание, контролирующее владение понятийным аппаратом

Закончите предложения.

1. Самый широкий кровеносный сосуд – ... .

2. Давление в аорте в момент сокращения желудочков называется … .

3. Повышение кровяного давления называется … , а понижение – ... .

4. Ритмичное колебание стенок сосудов – ... .


Творческое задание: сделать буклет (в программе Microsoft Offise Publish-

er, если учащиеся достаточно владеют ИКТ компетенциями) «Предупреждение

сердечно- сосудистых заболеваний».


1. Внимание! При измерении частоты сердечных сокращений человек должен

находиться в состоянии полного покоя.

2. В ходе работы поясните ученикам порядок регистрации показаний датчиков.

3. В ходе проведения эксперимента Вы можете столкнуться со следующими


Во время замеров ЧСС на графике идет прямая линия.

Ваши действия:

проверьте, согласующее устройство датчика (приемник) должно нахо-

диться в правой руке, при этом стрелка на приѐмнике сигнала расположе-

на напротив электродов датчика и направлена вверх;

пояс датчика частоты сердечных сокращений должен быть расположен

под одеждой у основания грудной клетки на одном уровне с локтевыми

сгибами испытуемого (см. рис.1)

44

ЭКСПЕРИМЕНТ «ИЗУЧЕНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО

СОСТОЯНИЯ СЕРДЕЧНО – СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ

ДО И ПОСЛЕ ФИЗИЧЕСКИХ НАГРУЗОК»

ТЕМА УРОКА «ДВИЖЕНИЕ КРОВИ ПО СОСУДАМ»

8 КЛАСС

Цель урока: изучить изменения, происходящие в сердечно-сосудистой

системе человека до и после физических нагрузок.


Образовательные: обеспечить усвоение знаний о движении крови по со-

судам, методах исследования сердечно - сосудистой системы; сформировать

представления о пульсе, кровяном давлении; создать условия для понимания

механизма функционального состояния сердечно - сосудистой системы.





ной компетенции через диалоговое общение, благодаря проведению экспери-

мента.






1. ПО AFS « Биология c компьютером в школе».

2. ПК.


4. Датчик артериального давления (тонометр).


ХОД УРОКА

I. Организационный этап Приветствие, знакомство с темой урока.

45


Актуализация знаний через фронтальный опрос. В основе репродуктивный ме-

тод обучения.


1. Что вам известно о движении крови в организме?

2. Какова роль кровообращения в жизнедеятельности организма?

3. При каком условии кровь может выполнять свои функции?

4. Как осуществляется передвижение крови?

Вывод (делается по результатам обсуждения):

непрерывное движение крови по замкнутой системе сосудов называется

кровообращением;

кровь, двигаясь по сосудам, разносит по организму питательные вещества

и кислород, выносит из организма углекислый газ и другие продукты

распада;

кровь должна непрерывно двигаться по кругу;

передвижение крови осуществляется за счѐт сокращений сердца.



Доминирует частично- поисковый метод через фронтальную беседу.

Учитель. Движение крови обеспечивает взаимосвязь всех клеток организма.

Кровь осуществляет транспортную функцию, доставляя ко всем органам ки-

слород, питательные вещества и гормоны, а забирает продукты обмена ве-

ществ. Кровообращение зависит от работы сердца и сосудов.

Организация работы с текстом учебника с последующим обсуждением

информации.


1. Каким образом осуществляется процесс движения крови по сосудам?

2. По каким критериям определяют движение крови?

3. Что такое кровяное давление?

4. Что такое пульс?

Вывод (формулируется по результатам обсуждения):

1. Движение крови характеризуется кровяным давлением, пульсом и скоро-

стью тока.

2. Кровяное давление – это давление крови на стенки кровеносных сосудов

или давление, под которым находится кровь в кровеносных сосудах.

3. Пульспериодическое толчкообразное расширение стенок артерий, син-

хронное сокращениям сердца.

46

4. Энергию создаѐт сердце, которое сокращаясь под давлением, выталкивает

кровь в кровеносные сосуды. Эта энергия тратится на трение клеток кро-

ви друг о друга, о стенки кровеносного сосуда, на придание скорости

движущейся крови.

Учитель. Различают следующие виды давления (запись на доске). Нормой счи-

тают следующие показатели:

«систолическое» – 110-120 мм рт.ст.

«диастолическое» – 70-80 мм рт.ст.

«пульсовое» 40 мм рт.ст.

Возникает проблемная ситуация, в основе которой лежит противоречие

между жизненным опытом учеников и информацией, которую они получили

на уроке.

Учитель. Все процессы, происходящие в организме человека, подчиняются за-

конам физики. Что вам известно из курса физики о движении жидкости по со-

судам?

Ученики. Для движения жидкости по сосудам необходима энергия, создающая

давление. Жидкость двигается из мест с большим давлением в места с меньшим

давлением. Скорость течения жидкости зависит от суммарного поперечного се-

чения сосудов. Чем меньше суммарное поперечное движение сосудов, тем

больше скорость течения жидкости. Один и тот же объѐм жидкости проходит с

большей скоростью более узкие участки, чем более широкие.

Учитель. Эти законы применимы к движению крови. Энергию создаѐт сердце,

которое сокращаясь под давлением, выталкивает кровь в кровеносные сосуды.

Эта энергия тратится на трение клеток крови друг о друга, о стенки кровенос-

ного сосуда, на придание скорости движущейся крови. По мере удаления от

сердца кровяное давление уменьшается, т. к. чем дальше кровеносный сосуд от

сердца, тем больше энергии израсходовалось на трение частиц друг от друга и о

стенки сосуда. Уменьшение давления сосуда заставляет кровь течь от сердца к

капиллярам, поскольку жидкость течѐт из мест с большим давлением в места с

меньшим давлением. Артериальное давление в артериях, вызванное сокраще-

нием сердца, называется систолическим АД. Вспомните, что такое систола.

Ученики. Систола это момент сокращения сердечной мышцы, во время кото-

рого кровь вытесняется из левого желудочка. При этом клапан аорты (находит-

ся между сердцем и аортой) открыт и кровь течѐт свободно.

Учитель. Диастолическое АД отображает самую низкую точку понижения

давления в кровеносной системе во время диастолы. Что такое диастола?

Ученики. После того, как левый желудочек выталкивает кровь, клапан аорты

закрывается, предотвращая обратный ток крови из аорты в сердце. Сердечная

мышца расслабляется, а желудочек заполняется новой порцией крови через ле-

47

вое предсердие, полученной из легких. Эта пауза между сокращениями сердца,

во время которой оно наполняется кровью, называется диастолой.

Учитель. Пульсовое давление это разница между систолическим и диастоли-

ческим давлением. Вам известно, что давление может быть низким и высоким.

Почему каждый человек должен следить за изменением своего АД?

Ученики. Потому что давление это величина, которую используют для диаг-

ностики состояния сердечно-сосудистой системы.

Учитель. Отклонение в АД от нормы говорит о нарушении гомеостаза, и это

может стать причиной болезни. Какие вам известны заболевания, связанные с

нарушением АД?

Ученики. Гипертония – повышенное АД, гипотония – пониженное АД.

Учитель. Прибор, с помощью которого можно измерять кровяное давление

был изобретен в начале второй половины XIX века. Этот прибор используется

до сих пор – сфигмоманометр (тонометр). Как не допустить возникновения за-

болеваний в сердечно-сосудистой системе?

Ученики. Необходимо вести здоровый образ жизни: быть физически активны-

ми, рационально питаться, не курить, не употреблять алкоголь и наркотики.

Учитель. Артериальное давление может колебаться довольно в широких пре-

делах на протяжении дня в зависимости от времени суток и конкретного со-

стояния человека. Оно зависит от частоты дыхания и сердечных сокращений,

от физической и умственной активности.

Сегодня на уроке у нас есть возможность экспериментально проверить,

как изменяется артериальное давление во время нагрузки. В этом нам поможет

современное демонстрационное оборудование.

Практическая часть. Демонстрационный эксперимент «Изучение

функционального состояния сердечно - сосудистой системы до и после

нагрузки»


Объект исследования: частота сердечных сокращений и артериальное давле-

ние человека.

Цель работы: изучение изменений показателей кровяного давления и частоты

сердечных сокращений до и после физических нагрузок.

Учитель. Изменения в состоянии сердечно - сосудистой системы будет фикси-

роваться с помощью специального датчика артериального давления – тономет-

ра. Он внешне очень похож на прибор, который используют врачи для измере-

ния давления. Но датчик позволяет измерить давление за отрезок времени и оп-

ределить частоту сердечных сокращений, систолическое и диастолическое дав-

ление, а также среднее давление. Все показатели будут автоматически зано-

ситься в таблицу, кроме того визуально на экране в виде графика можно будет

48

наблюдать изменения давления у испытуемого. Измерения необходимо прово-

дить дважды, поэтому можно будет провести сравнение состояния сердечно –

сосудистой системы до и после физической нагрузки.

В качестве испытуемого любой желающий сможет поучаствовать в экс-

перименте. Обязательным условием является то, чтобы испытуемый знал свой

рост и вес.

Важно! К эксперименту не допускаются учащиеся, имеющие медицин-

ские противопоказания.


Для проведения эксперимента необходимо подготовить к работе датчик

артериального давления (тонометр). В первую очередь нужно прикрепить

шланг от манжеты к соединителю на датчике. К манжете для измерения давле-

ния идут два резиновых шланга. На одну трубку надет чѐрный наконечник Луе-

ра с переходником, а к другой трубке подсоединена нагнетательная груша. Да-

лее следует соединить переходник с наконечника Луера со штуцером датчика

артериального давления, слегка подвернув его на пол- оборота.

Плотно обернуть манжету датчика артериального давления вокруг верх-

ней части руки испытуемого, приблизительно на 2 см выше локтя. Так, чтобы

два резиновых шланга от манжеты были расположены сверху, вдоль мышцы

бицепса (плечевой артерии), а не под рукой (рис.1).

Рис. 1

Важно! Человек, которому измеряют артериальное давление, во время

сбора данных должен оставаться неподвижным: при проведении измерений

нельзя шевелить ни кистью, ни рукой.

После нужно подключить датчик к компьютеру. Для этого следует запус-

тить программу «Биология с компьютером в школе». Открыть эксперимент

49

«Изучение функционального состояния сердечно – сосудистой системы до и

после физических нагрузок» в разделе «Человек и его здоровье». Подсоединить

кабель датчика артериального давления (тонометр) к аналоговому входу Ch 2

системы сбора данных AFS. Подключить один конец кабеля USB к системе

сбора данных AFS, другой к USB компьютера.


Сначала следует занести в таблицу информацию об испытуемом: возраст,

вес, рост. Для измерения давления необходимо нажать кнопку «Измерить»,

начнѐтся сбор данных. Одновременно нужно накачивать грушей манжетку,

чтобы давление в ней достигло не менее 160 мм рт. ст. После того как необхо-

димое давление будет достигнуто, прекратить подачу воздуха. Манжета начнет

медленно сдуваться, давление упадет. В этот момент компьютер начнет вычис-

лять показатели систолического, диастолического, среднего артериального дав-

ления и пульса.

Программа будет вычислять необходимые показатели до тех пор, пока

давление в манжетке упадет ниже 50 мм рт. ст. Для завершения сбора данных

следует нажать кнопку «Остановить». Значения систолического, диастоличе-

ского, среднего артериального давления и ЧСС автоматически будут занесены в

таблицу. Для того чтобы провести повторное измерение, нужно выпустить воз-

дух из манжеты, но не снимать ее.

Второе измерение проводится после физической нагрузки. Испытуемый

должен в течение 2 минут совершить бег на месте (не снимая манжеты). В кон-

це второй минуты испытуемый должен сесть, положив руки на стол. Повторить

измерение следует, накачав манжету до 170 мм рт. ст. После вычисления про-

изведенного программой, все показатели автоматически будут занесены в таб-

лицу.

Внимание! На результаты измерений могут повлиять такие факторы как

степень усилия, вес тела, регулярность физических нагрузок, состояние здоро-

вья, приѐм медикаментов.

50


После нужно прокомментировать, каким образом рассчитывается по-

казатель новой для них характеристики среднего артериального давления

(САД).

Объяснить, что программа сделала расчѐт автоматически, но эта величина

достаточно точно может быть получена с помощью следующего уравнения:

САД = (СД+2 ∙ ДД) / 3,

где СД – систолическое давление, ДД – диастолическое давление.

Среднее артериальное давление = диастолическое артериальное давление +

треть пульсового давления.

Пульсовое артериальное давление = СД - ДД

Среднее давление это артериальное давление во время всего сердечного цик-

ла. В норме оно равно 80-95 мм рт. ст.

Далее следует повторить эксперимент с другими учениками. Перед на-

чалом работы с каждым последующим учеником необходимо подготовить ок-

но координатной плоскости. Для этого нужно нажать кнопку «Очистить

график».

51



52


Используется метод проблемного изложения с последующим обсуждением.

Учитель. Физические нагрузки изменяют основные показатели сердечно - со-

судистой системы. Интегральным показателем функционального состояния

сердечно - сосудистой системы является пульс. У здорового человека среднего

возраста частота составляет примерно 65 ударов в минуту, однако она зависит

от многих факторов, таких, как возраст, пол, положение тела в настоящий мо-

мент, состояние окружающей среды. Физическая нагрузка вызывает резкое

учащение сокращений сердечной мышцы.

У человека, находящегося в состоянии покоя, в сосудах циркулирует не

более 55-75 % крови, вся остальная кровь не участвует в кровообращении и со-

держится в виде резерва в кровяных депо – селезѐнке, печени. При мышечной

работе почти вся депонированная кровь поступает в сосуды, а значит, доставля-

ет к работающим мышцам больше кислорода и питательных веществ, при этом

увеличивает выделение из организма вредных продуктов обмена.

Во время физической деятельности максимальное артериальное давление

повышается. При ритмичной работе в первые 1-2 мин давление повышается,

потом оно стабилизируется. После внезапного прекращения работы в первые 5-

110 с давление падает и становится ниже исходного, затем поднимается до ис-

ходного и даже несколько выше. Минимальное артериальное давление изменя-

ется незначительно и повышается при большой физической нагрузке.

Российские ученые В.В. Парин, Ф.З. Меерзон установили, что при вы-

полнении физической нагрузки резко увеличивается ударный объѐм сердца

(УОС), т. е. количество крови, которое выбрасывает сердце в аорту за одно со-

кращение, поднимается до стабильного уровня во время интенсивной ритмич-

ной работы в течение 510 мин. Увеличение выброса крови сердцем происхо-

дит за счѐт более полного опорожнения желудочков, путем использования ре-

зервного объѐма крови.

Было установлено, что физические нагрузки увеличивают минутный объ-

ѐм сердца, т.е. количество крови, которое сердце выбрасывает в аорту за 1 мин.

Эта величина зависит от частоты пульса и ударного объѐма крови. Например, за

одно сокращение сердце выбрасывает в аорту 80 мл крови, частота сердечных

сокращений равна 70 ударов в минуту. Тогда минутный объѐм сердца будет ра-

вен 5600мл или 5л 600мл.


1. Полезны ли физические нагрузки для функции сердечно - сосудистой

системы и всего организма в целом?

2. Как меняется работа сердца при физической нагрузке?

53

3. Как работала сердечно - сосудистая система испытуемых во время экспе-

римента?

4. От каких факторов зависит частота сердечных сокращений?

5. Какого уровня нагрузку выполняли испытуемые?

6. Влияет ли уровень физического развития на работу сердечно - сосудистой

системы во время физической нагрузки?

Далее следует предложить учащимся рассчитать уровень физического раз-

вития испытуемых. Для этого нужно нажать кнопку «Результаты», инфор-

мация будет выведена на экран.

Данные в этом разделе приведены для людей со средним уровнем физиче-

ского развития. Оценка уровня физического развития рассчитывается по фор-

муле:

Х = 700-(3ЧССп + 2,5 САДп +2,7 В – 0, 28 МТ)

350-2,6 В+0, 21 Р

где:

ЧССn- частота сердечных сокращений в 1 мин покоя;

САДn – среднее артериальное давление в состоянии покоя

В – возраст, лет;

МТ – масса тела, кг

Р – рост, см

Низкий -------- 0, 375

Ниже среднего -------------0, 376 -0, 525

Средний -----------------0, 526- 0, 675

Выше среднего 0, 676- 0, 825

Высокий ----------- 0, 826 и выше.

Результаты:

Показатели уровня физического развития испытуемых:

Эксперимент №1 - 0, 490



Вывод. Уровень физического развития у всех трех испытуемых оказался ниже

среднего.

Учитель. При физической нагрузке работа сердца усиливается. Мышечные на-

грузки тренируют сердце, т.е. сердечная мышца становится толще. Такое серд-

це может выбрасывать больше крови за одно сокращение и выполнять больший

объѐм работы с меньшими затратами энергии. Ударный объем сердца нетрени-

рованного человека небольшой, так как сердечная мышца слаба и не может вы-

толкнуть большое количество крови.

54

Далее можно предложить учащимся рассчитать ударный объѐм сердца

испытуемых. Для этого следует воспользоваться формулой: 80 ∙ ЧСС (во вре-

мя нагрузки)


УОС №1 = 6л 960мл

УОС №2 = 6л

ОУС №3 = 6л 480мл

Вывод (делается по результатам исследования). Полученные результаты по-

казали, что ударный объѐм сердца у всех испытуемых высокий. Способность

сердца к адаптации можно наблюдать во время физической нагрузки, когда ме-

таболическая активность мышечных тканей увеличивается. Сердечно - сосуди-

стая система, состоящая из сердца и кровеносных сосудов, реагирует на физи-

ческую нагрузку учащением сердечных сокращений и повышенной степенью

сокращения сердечной мышцы при каждом ударе, что приводит к более высо-

кому минутному объѐму сердца (количеству крови, прокачанной через сердце в

единицу времени).

Учитель. Не нужно бояться, если Ваше артериальное давление немного выше

нормы – это юношеская гипертония. Еѐ проявление связано с повышением ак-

тивности желѐз внутренней секреции, в результате чего рост сердца опережает

рост кровеносных сосудов. В этот период жизни особенно важно дозировать

физические нагрузки, чтобы избежать нарушений в развитии системы кровооб-

ращения. Мышечная деятельность приводит к увеличению числа капилляров на

единицу площади мышц, к возрастанию эластичности сосудов.


1. Выполнение тестовых заданий


А 1. Давление крови на стенки сосудов создается силой сокращений

1) желудочков сердца

2) предсердий

3) створчатых клапанов

4) полулунных клапанов

А 2. Самое высокое давление крови у человека в


2) крупных венах

3) аорте

4) мелких артериях

А 3. Самая низкая скорость движения крови наблюдается в

1) аорте

55

2) артериях

3) венах


А 4. Пульсовые колебания стенок артерий возникают при сокращении

1) правого желудочка

2) левого желудочка

3) правого предсердия

4) левого предсердия

А 5. Соматическая нервная система, в отличие от вегетативной, управляет ра-

ботой

1) скелетных мышц

2) сердца и сосудов

3) кишечника

4) почек

Часть В. Установите соответствие между отделом сердца и видом крови, ко-

торая заполняет этот отдел

Отделы сердца Виды крови

1) левый желудочек А) артериальная

2) правый желудочек В) венозная

3) правое предсердие

4) левое предсердие

Часть С

I. Задание со свободным развернутым ответом

Почему кровь движется в одном направлении?

II. Задание, контролирующее работу с текстом

Заполните пропуски в тексте.

1. Давление, под которым кровь находится в сосудах, называется….; наиболь-

шее давление в …., наименьшее - в крупных ….., кровь движется из области

….в область … давления. 2. Давление измеряют с помощью …, максимальное

давление наблюдается в момент сокращения …., а минимальное – в момент

расслабления…., разница между ними составляет ….давление.

III. Задание, контролирующее владение понятийным аппаратом


1. К органам кровообращения относятся …

2. Сосуды, по которым кровь течѐт от сердца, – ... .

3. Мельчайшие кровеносные сосуды, в которых происходит обмен веществ ме-

жду кровью и тканями, – ...

4. Четырѐхкамерный мышечный орган, работающий в течение всей жизни че-

ловека, – ... .

56

5. Прибор, с помощью которого измеряют кровяное давление ………

6. Давление сохраняемое во время расслабления левого желудочка …….

7. Пиковое давление ………..


Изучить материал учебника по данной теме; выполнить задания в рабочей тет-

ради.


1. Перед началом работы с датчиком артериального давления обязательно озна-

комьтесь с инструкцией и рекомендациями, содержащимися в паспорте.

2. Следите за тем, чтобы манжета не сильно сдавливала руку испытуемому.

3. В ходе работы поясните ученикам порядок регистрации показаний датчиков.



Не загружаются данные в таблицу, после проведения повторного экспе-

римента. Необходимо проверить правильность расположения манжеты на

руке и эксперимент повторить.

57

ЭКСПЕРИМЕНТ «ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА

ПОТРЕБЛЕНИЯ КИСЛОРОДА ЧЕЛОВЕКОМ»

ТЕМА УРОКА «ГАЗООБМЕН В ЛЕГКИХ И ТКАНЯХ»

8 КЛАСС

Цель урока: на примере процесса потребления кислорода познакомить

учащихся с возможностями экспериментального и теоретического методов ис-

следования, которые используются при изучении жизнедеятельности организма

человека.


Образовательные: определить сущность процесса дыхания; роль кисло-

рода в организме человека; изучить особенности строения и функционирования

органов дыхания; рассмотреть современные методы проведения экспериментов

на уроках биологии.






мента.








3. Набор ЦОР.


1. Датчик содержания О2.

2. Полиэтиленовый пакет.


4. ПК.

5. ПО AFS.


58

ХОД УРОКА


Познакомить с темой урока, объяснить, что в основе изучения нового мате-

риала лежат знания, которые ребята получили на уроках биологии в 6 классе

при изучении темы «Дыхание» и «Дыхательная система».


Актуализация знаний через фронтальный опрос.

Учитель. Что называют дыханием?

Ученики. Дыхание – это поступление в организм кислорода и выделение угле-

кислого газа.

Учитель. Для чего организму необходим кислород?

Ученики. Кислород участвует в химических процессах расщепления сложных

органических веществ, в результате которых выделяется энергия, необходимая

для поддержания жизнедеятельности организма, его роста, движения, питания,

размножения и многих других процессов.

Учитель. Как соотносится обмен веществ и дыхание?

Ученики. Дыхание – это часть обмена веществ, при котором происходит газо-

обмен между организмом и внешней средой. Кислород поступает в организм из

внешней среды, а углекислый газ удаляется из организма.

Учитель. Какую роль выполняют органы дыхания?

Ученики. Органы дыхания насыщают кровь кислородом и удаляют из крови

углекислый газ.

Учитель. Какое участие в дыхании принимает кровеносная система?

Ученики. Кровь циркулирует по кровеносной системе и разносит по организму

питательные вещества и кислород, выносит углекислый газ и другие продукты

распада. Кровь выполняет транспортную функцию, обогатившись в лѐгких ки-

слородом, она доставляет его ко всем органам. От органов кровь уносит угле-

кислый газ к лѐгким. Стенки капилляров образованы всего лишь одним слоем

клеток, поэтому через них легко проникают газы.



Строение легких

Доминирует частично-поисковой метод работы.

Организация работы с текстом учебника.

59


1. Какое строение имеет легкое?

2. Как это связано с его функциями?

Комментарий учителя с использованием интерактивного ресурса «Строение

легких».

Основные органы дыхательной системы – лѐгкие, здесь происходит газо-

обмен между воздухом и кровью. Ткань лѐгких состоит из тончайших разветв-

лѐнных бронхов и тонкостенных легочных пузырьков – альвеол, общая поверх-

ность которых 60120 м2. Такая огромная поверхность обеспечивает более пол-

ный контакт кислорода с кровью, что способствует быстрому насыщению кро-

ви кислородом, а значит, и активную доставку его органам и тканям. Стенки

легочных пузырьков образованы одним слоем эпителиальных клеток и густо

оплетены сеткой капилляров. Это обеспечивает быстрое протекание газообме-

на. Эпителиальные клетки легочных пузырьков выделяют биологически актив-

ные вещества, которые в виде тонкой пленки выстилают их внутреннюю по-

верхность. Эта пленка не дает пузырькам смыкаться, поддерживая их постоян-

ный объѐм. Снаружи каждое лѐгкое покрыто гладкой блестящей оболочкой из

соединительной ткани – легочной плеврой. Внутренняя стенка грудной клетки

выстлана пристеночной плеврой. Находящаяся между ними герметичная плев-

ральная полость увлажнена и не содержит воздуха, поэтому лѐгкие всегда тесно

прижаты к стенке грудной полости и их объѐм всегда изменяется вслед за из-

менениями объѐма грудной полости. А небольшое количество жидкости, со-

держащееся в плевральной полости, уменьшает трение при движениях лѐгких.

Регуляция дыхания

Организация поисковой беседы через использование информации интерактив-

ного ресурса.

Учитель. Русский физиолог Н.А Миславский установил, что в продолговатом

мозге есть группа клеток, разрушение которых ведѐт к остановке дыхания. Так

он определил наличие дыхательного центра (рис. 1). Позже было определено,

что дыхательный центр имеет более сложную структуру и в процессах регуля-

ции дыхания принимают участие также и вышестоящие отделы центральной

нервной системы, которые обеспечивают приспособительные изменения в сис-

теме органов дыхания к различной деятельности организма.

Дыхательный центр состоит из центра вдоха и выдоха, который располо-

жен в продолговатом мозге. Дыхательный центр находится в состоянии посто-

янной активности, в нем ритмически возникают импульсы, которые характери-

зуются автоматизмом. Ритмические импульсы передаются из дыхательного

центра по исполнительным нейронам к дыхательным мышцам и диафрагме,

обеспечивая чередование вдоха и выдоха. На возбуждение дыхательного цен-

60

тра влияют такие факторы как химический состав крови, поэтому очень важно,

каким воздухом мы дышим.

Рис. 1

http://schoolcollection.marsu.ru/catalog/res/0000086f-1000-4ddd-477c-4c00475d60a3/view/


1. Как происходит регуляция дыхания?

2. Что собой представляет дыхательный центр?

3. В каком отделе головного мозга расположен дыхательный центр?

4. В результате чего может происходить возбуждение дыхательного центра?

5. Каким образом импульсы дыхательного центра влияют на дыхательные

движения?

6. Какие факторы влияют на возбуждение дыхательного центра?

Газообмен в легких и тканях

Поисковая беседа с использованием интерактивного плаката.

Свободного кислорода в крови немного. Основная его часть входит в со-

став молекул оксигемоглобина, очень непрочного вещества. Он способен со-

храняться только тогда, когда в окружающей среде много свободного кислоро-

да, поэтому во время движения крови по крупным сосудам оксигемоглобин не

разрушается. Но, как только кровь достигает капилляров и растворѐнный в ней

кислород переходит в ткани, начинается распад оксигемоглобина на гемогло-

бин и кислород (рис. 2). Этот процесс идет тем сильнее, чем быстрее кислород

покидает капилляры, и продолжается до полного распада всех молекул оксиге-

моглобина.

http://schoolcollection.marsu.ru/catalog/res/0000086f-1000-4ddd-477c-4c00475d60a3/view/

61

В плазме крови углекислого газа может быть растворено совсем немного.

Однако он вступает здесь в химические реакции с различными молекулами, об-

разуя легкорастворимые в крови и весьма неустойчивые вещества. Оказавшись

в легочных капиллярах, эти вещества распадаются, и образовавшийся при этом

углекислый газ покидает кровяное русло, а затем удаляется из организма.

Рис.2

http://sc.uriit.ru/dlrstore/1204815f-5900-46e2-877d-c0b00cce6105/Files/002.jpg

Учитель. Как происходит газообмен в легких?

Ученики. Легочные пузырьки – альвеолы, густо оплетены капиллярами. Стен-

ки альвеол и капилляров тонкие способствуют газообмену.

Учитель. Используя материал учебника, определите механизмы, лежащие в

основе газообмена в легких.

Ученики. Согласно законам осмоса и диффузии кислород из альвеол устремля-

ется в кровь, а углекислый газ из крови в альвеолы.

Учитель. Что происходит с кислородом в кровяном русле?

Ученики. Кислород соединяется с гемоглобином, образуя оксигемоглобин.

Учитель. Как происходит газообмен в тканях?

Ученики. Кислород из крови переходит в тканевую жидкость, а из неѐ – в

клетки. Углекислый газ из клеток направляется в тканевую жидкость, а из неѐ в

кровь.

Постановка проблемы (определяется в ходе беседы, вопросы, требующие ре-

шения, записываются на доске).

Учитель. Как вы думаете, можем ли мы определить качественный состав воз-

духа, который вдыхаем? Кто-нибудь знает, сколько кислорода использовал его

организм во время одного дыхательного акта? Как проверить обеспечиваем ли

http://sc.uriit.ru/dlrstore/1204815f-5900-46e2-877d-c0b00cce6105/Files/002.jpg

62

мы свой организм необходимым количеством кислорода для нормальной жиз-

недеятельности?

Практическая часть. Демонстрационный эксперимент «Изучение процесса

потребления кислорода человеком»

При проведении мини - исследования через демонстрационный экспери-

мент, необходимо организовать деятельность учащихся таким образом, что-

бы были реализованы все этапы учебного познания.

Объект исследования: процесс потребления кислорода человеком.

Цель работы: с помощью современного оборудования определить, как изме-

няется состав вдыхаемого и выдыхаемого воздуха в процессе дыхания.

Задачи: определить количество кислорода во вдыхаемом и в выдыхаемом воз-

духе; определить количество кислорода; рассчитать потребление кислорода в

процентах; обсудить результаты исследования.

Экспериментальная часть проводится с помощью прибора, который на-

зывается «Датчик содержания О2». С помощью несложных замеров, можно оп-

ределить значение концентрации кислорода, результаты измерений будут авто-

матически представлены в соответствующих строках таблицы. Полученная ин-

формация позволит ответить на все вопросы, обозначенные в проблеме иссле-

дования.


Перед проведением эксперимента необходимо проветрить помещение,

поместить датчик на столе. Подключить датчик к системе, для этого подсоеди-

нить кабель датчика содержания О2 к аналоговому входу Gh 2 системы сбора

данных AFS. Далее подключить один конец кабеля USB к системе сбора дан-

ных AFS, а другой – USB компьютера.

Если подключение выполнено правильно, то датчик автоматически оп-

ределится, исчезнет информация в левом углу диалогового окна «Датчик не

подключен». Для проведения эксперимента нужен помощник, это может быть

любой из учащихся.


В целях снижения психоэмоциональной составляющей погрешности из-

мерений, ученика во время исследования следует посадить таким образом, что-

бы экран компьютера не попадал в поле его зрения. Для того, чтобы провести

исследование, необходимо измерить концентрацию воздуха в классе. Для нача-

ла сбора данных следует нажать кнопку «Измерить» (или клавишу «Ввод» на

клавиатуре). Программа измерит содержание кислорода в помещении, показа-

тели автоматически появятся в таблице. Визуально за ходом эксперимента

можно следить по показаниям на шкале в диалоговом окне.

63

Далее следует измерить содержание кислорода в выдыхаемом воздухе. В

первую графу таблицы необходимо ввести имя испытуемого. Участник экспе-

римента должен сделать глубокий вдох, а затем два – три выдоха в специально

подготовленный полиэтиленовый пакет. Пакет должен быть полностью осво-

бождѐн от воздуха.

После того, как удалось собрать пробу выдыхаемого воздуха, в пакет

нужно поместить датчик кислорода и нажать кнопку «Измерить» (или клавишу

«Ввод» на клавиатуре). Результаты измерений автоматически будут отражены

на диаграмме и в таблице.

Результаты эксперимент 1

Обсуждение результатов первого эксперимента

Учитель. Экспериментальная часть проведена, все поставленные задачи вы-

полнены. В начале эксперимента была обозначена проблема, для решения ко-

торой было проведено исследование.

Ученики отвечают на поставленные вопросы (обратившись к записи на доске)

через анализ результатов полученных во время эксперимента.

Ученики. Экспериментально нам удалось определить состав воздуха в кабине-

те. Содержание кислорода снизилось до 1,8 %, следовательно, такое количество

кислорода израсходовал организм испытуемого. У нас получены результаты, но

мы не знаем, хватает ли этого объѐма кислорода испытуемому для обеспечения

нормальной жизнедеятельности. А также неизвестно, какое содержание кисло-

рода считают оптимальным для помещения.

Работа с дополнительной информацией.

64

Таблицу1 можно использовать из материалов к демонстрационному экс-

перименту. «Исследование изменения содержания кислорода и температуры

во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе». Для этого заранее из раздела «Справка»

нужно скопировать таблицу и вставить еѐ презентацию к уроку.

Таблица 1

Ученики. Содержание кислорода в кабинете соответствует норме, а количество

кислорода, которое использовал наш испытуемый во время дыхания, меньше.

Учитель. Для того, чтобы узнать, какой объѐм кислорода может поддерживать

нормальную жизнедеятельность, нажмем кнопку «Результаты», проанализиру-

ем полученные данные.


1. Потребление кислорода составляет 3, 8% и выше.

Такие показатели свидетельствуют о достаточном количестве кислорода

в организме для его нормальной жизнедеятельности.

2. Потребление кислорода составляет мене 3, 8 %.

Низкое содержание кислорода в организме (гипоксия). Это может быть

связано с сидячим образом жизни, малой подвижностью, курением или

болезнью.

Ученики. Получается, что у испытуемого содержание кислорода в выдыхае-

мом воздухе близкое к норме, но он испытывает недостаток кислорода.

Повторение эксперимента, сравнение результатов

Необходимо подготовить окно программы, нажать кнопки «Очистить

график» и «Очистить таблицу». Повторить пп. 3-7

Состав воздуха Вдыхаемый воздух Выдыхаемый воздух

Кислород 20, 95 16,40

Углекислый газ 0, 04 4,00

Азот 79,01 79,60

Вода Варьирует Воздух насыщен парами воды

Температура Атмосферная Тела

65

Результаты эксперимент 2

Учитель. Чем отличаются полученные результаты?

Ученики. Концентрация кислорода в классе уменьшилась, второй участник ис-

пользовал ещѐ меньше кислорода, чем первый.

Учитель. Как называют низкое содержание кислорода в крови?

Ученики. Гипоксия – кислородная недостаточность.

Учитель. Как влияет кислородная недостаточность на организм человека?

Ученики. Кислородная недостаточность вызывает увеличение частоты сердеч-

ных сокращений, ослабляет иммунную систему, что приводит к вирусным за-

болеваниям, росту количества поврежденных клеток, накоплению токсинов в

крови и преждевременному старению.

Учитель. Почему изменилось содержание кислорода в классе?

Ученики. В классе закрыты окна и двери, нет притока свежего воздуха.

Учитель. При каких условиях уровень кислорода в крови будет обеспечивать

нормальную жизнедеятельность?

Ученики. Регулярное проветривание помещения позволяет нормализовать со-

держание кислорода в воздухе, занятия физическими упражнениями, прогулки

на свежем воздухе, отказ от вредных привычек, все это способствует повыше-

нию уровня кислорода в крови.




А 1. Газообмен - это

66

1) процесс поглощения кислорода

2) процесс выделения углекислого газа

3) процесс поступления выдыхаемого воздуха в лѐгкие

4) совокупность процессов обмена газами между организмом (клеткой) и

средой путѐм диффузии

А 2 . Углекислый газ образуется в

1) легких

2) клетках тела

3) воздухоносных путях

4) ритроцитах

А 3 . Взаимосвязь дыхательной и кровеносной систем выражается в том, что

они

1) состоят из органов

2) обеспечивают газообмен в лѐгких и тканях

3) доставляют органам и тканям кислород

4) удаляют из клеток углекислый газ

А 4. Углекислый газ образуется в

1) легких

2) клетках тела

3) воздухоносных путях

4) эритроцитах

А 5. Отчего не зависит количество поступающего кислорода

1) концентрации кислорода в окружающей среде

2) дыхательного объѐма

3) проникновения в сосуды

4) потребностей организма

Часть В

I. Выберите три верных утверждения из шести. Запишите выбранные цифры в

порядке возрастания

1) лѐгкие являются органами кровеносной системы

2) гортань переходит в трахею

3) огромная поверхность лѐгких обеспечивает более полный контакт кислорода

с кровью

4) слизь, выделяемая слизистыми железами, увлажняет вдыхаемый воздух и за-

держивает пыль

5) трахея состоит из альвеол

6) диафрагма не участвует в дыхательных движениях

67

II. Установите соответствие между факторами и процессами, на которые они

влияют

Факторы Процессы

1) количество эритроцитов А) потребление кислорода организмом

2) объем циркулирующей крови В) поступление кислорода в организм

3) концентрация кислорода

4) количество гемоглобина

5) проницаемость сосудистых стенок

Часть С

I Задание со свободным развернутым ответом

1. От чего зависит потребность человека в кислороде?

2. В чем заключается вредное влияние курения на организм?

II . Задание, контролирующее работу с текстом


1. Альвеолы легких пронизаны густой сетью …, в которые при вдохе поступает

… и кровь становится …

2. Из артериальной крови кислород поступает в…., где расходуется на … про-

цессы и выработку…



ради.


В ходе проведения эксперимента Вы можете столкнуться со следующими труд-

ностями:

1. Не идет оценка концентрации кислорода, Ваши действия:

- проверьте, подсоединен ли кабель датчика к аналоговому входу Сh 2 системы

сбора данных AFS;

- определите, нажата ли кнопка «Измерить».

2. Сложно провести измерение концентрации кислорода в выдыхаемом возду-

хе, так как проба собирается в полиэтиленовый пакет, и трудно провести замер

без утечки воздуха и контакта с воздухом в помещении. Ваши действия:

-предложить оказать помощь в проведении эксперимента любому желающему.

68

ЭКСПИРЕМЕНТ «ИЗУЧЕНИЕ ФУНКЦИИ ДЫХАНИЯ

ЧЕЛОВЕКА»

ТЕМА УРОКА «ДЫХАТЕЛЬНЫЕ ДВИЖЕНИЯ. РЕГУЛЯЦИЯ

ДЫХАНИЯ».

8 КЛАСС

Цель: организовать познавательную деятельность, направленную на изу-

чение дыхания человека.

Задачи:

Образовательные: организовать познавательную деятельность учащихся

направленную на формирование знаний о жизненной емкости легких, сущности

дыхательных движений; сформировать представления о роли нервной и гумо-

ральной систем в регуляции дыхательных движений; создать условия для ис-

следовательской деятельности по изучению факторов влияющих на частоту

дыхательных движений.


тенций (выдвигать гипотезы, анализировать, обобщать и делать выводы) через

исследовательскую деятельность; научить проводить самонаблюдение и диаг-

ностические измерения; способствовать развитию коммуникативной компетен-

ции через диалоговое общение проведения эксперимента.

Воспитательные: сформировать у учащихся ценностное отношение к

своему здоровью.

Оборудование

Для демонстрации: датчик частоты дыхательных движений; датчик дав-

ления газов; система сбора данных AFS; ПК; ПО AFS; кабель USB.

ХОД УРОКА


Взаимное приветствие учителя и учащихся.

II. Подготовка к активному восприятию нового материала

Доминирует частично-поисковый метод в форме эвристической беседы.

Учитель. Какова роль дыхательной системы?

69

Ученики. Дыхательная система обогащает кровь кислородом и забирает из нее

углекислый газ.

Учитель. На какие две группы по функциональному признаку можно разде-

лить органы дыхания человека?

Ученики. Органы дыхания человека делят на воздухоносные, или дыхательные,

и органы газообмена.

Учитель. Какие органы относят к дыхательным путям?

Ученики. К дыхательным путям относят: носовую полость – носоглотку – гор-

тань – трахею – бронхи.

Учитель. Что является органами газообмена?

Ученики. Органами газообмена являются легкие.

Учитель. Как происходит газообмен в легких?

Ученики. Легкие состоят из легочных пузырьков, густо оплетенных капилля-

рами. Кислород из альвеол устремляется в кровь, а углекислый газ из крови – в

альвеолы.

Кислород, растворившись в крови, благодаря диффузии проникает внутрь

эритроцитов и вступает там, в соединение с гемоглобином. В результате обра-

зуется оксигемоглобин. Каждая молекула гемоглобина способна удержать че-

тыре атома кислорода. Обогащенная кислородом кровь возвращается в сердце,

а оттуда направляется во все органы и ткани.

Учитель. При каких условиях возможен газообмен в легких и тканях?

Ученики. Газообмен в организме возможен только при постоянной смене воз-

духа в легких.

Вывод (по результатам обсуждения). Для нормальной жизнедеятельности

организму необходим постоянный приток кислорода и удаление углекислого

газа. Процессы, обеспечивающие газообмен называются вдохом и выдохом.



Доминирует частично – поисковый метод обучения.

Дыхательные движения

Учитель. Для осуществления газообмена необходима смена воздуха в альвео-

лах — вентиляция. Она осуществляется посредством периодических движений

грудной клетки, приводящих к изменению объма грудной полости, а, следова-

тельно, и изменению объема лѐгких.

Учитель. Могут ли легкие принимать активное участие в дыхательных движе-

ниях?

Ученики. В легких нет мышц, которые могли бы попеременно сжимать и рас-

ширять их, они растягиваются пассивно.

70

Учитель. Какие группы мышц осуществляют дыхательные движения?

Ученики. В выдохе и вдохе принимают участие две группы мышц. Основные

дыхательные мышцы – это наружные и внутренние межреберные и диафрагма.

Учитель. Какие изменения происходят с легкими, мышцами, диафрагмой при

вдохе и выдохе?

Организация работы с учебником с последующим заполнением таблицы.

Таблица

Дыхательное

движение

Состояние

дыхательных мышц

Состояние

диафрагмы

Состояние легких

Вдох Наружные межребер-

ные

мышцы сокращаются

и

поднимают ребра

Диафрагма

сокращается

и становится

плоской

-грудная полость уве-

личивается;

- легкие расширяются;

- давление в легких

становится ниже ат-

мосферного;

-воздух устремляется

в легкие

Выдох Внутренние межре-

берные мышцы сокра-

щаются и опускают

ребра

Диафрагма

расслабляется

и становится

выпуклой

ребра опускаются;

- грудная полость воз-

вращается в исходное

положение;

- уменьшается объем

легких;

- давление в легких

увеличивается;

- воздух выталкивает-

ся из легких наружу

Учитель. Одним из показателей работоспособности органов дыхания является

частота дыхания (частота дыхательных движений). Частота дыхания - это число

дыхательных циклов в минуту. Один цикл состоит из вдоха, выдоха и дыха-

тельной паузы. У взрослого человека дыхание в состоянии покоя ритмичное и

глубокое, средняя частота дыхания составляет 15-20 циклов в минуту. Частота

дыхательных движений меняется в зависимости от образа жизни человека. На-

пример, у курящих людей частота дыхания намного выше, чем у людей при-

держивающихся здорового образа жизни, поскольку никотин, попадая в кровь,

вызывает сужение сосудов. У курильщиков частота дыхательных движений

уменьшается, вследствие чего возрастает потребность в кислороде. Это проис-

ходит потому, что наркотики угнетают дыхательный центр, и человек начинает

71

дышать все реже, в то время как необходимое количество кислорода остается

прежним. Постепенно возникает кислородное голодание, после чего наступает

отравление углекислым газом.

Вопросы для обсуждения

1. Какое число дыхательных движений соответствует норме?

2. О чем свидетельствует увеличение числа дыхательных движений?

3. Чем обусловлен низкий показатель дыхательных движений?

4. Как влияет на дыхание никотин?

5. Как влияют на дыхание наркотические вещества?

Жизненная емкость легких

Рассказ учителя.

Основная функция легких — обеспечение газообмена между внешней сре-

дой и организмом. Находясь в спокойном состоянии, взрослый человек делает

14—18 дыхательных движений в минуту, вдыхая и выдыхая за один раз по 500

мл воздуха. Этот объем воздуха называется дыхательным. Сверх него при глу-

боком вдохе человек может вдохнуть дополнительно еще около 1 500 мл возду-

ха (дополнительный объем), а после спокойного выдоха выдохнуть еще 1 500

мл воздуха (резервный объем). Сумма трех приведенных объемов воздуха со-

ставляет жизненную емкость легких (ЖЕЛ). Таким образом, ЖЕЛ — это наи-

больший объем воздуха, который человек способен выдохнуть после сильного

вдоха. ЖЕЛ зависит от возраста, пола, массы тела, степени тренированности и

служит одним из показателей физического развития человека. Для взрослого

человека ЖЕЛ составляет около 3500 мл. У физически тренированных лиц она

достигает 6000—7000 мл, у курящих людей — снижается на 300—400 мл. Оп-

ределяют ЖЕЛ с помощью прибора спирометра.


1. Почему отличаются средние показатели ЖЕЛ у спортсменов?

2. Влияет ли активность газообмена на ЖЕЛ?

Регуляция дыхания


Дыхание регулируется дыхательным центром, расположенным в продол-

говатом мозге. Он представлен центром вдоха и центром выдоха. Нервные им-

пульсы, возникающие в этих центрах поочередно, по нисходящим путям дохо-

дят до двигательных диафрагмальных и межреберных нервов, управляющих

движениями соответствующих дыхательных мышц. Информацию о состоянии

органов дыхания нервные центры получают от многочисленных механо- и хе-

морецепторов, расположенных в легких, воздухоносных путях, дыхательных

мышцах.

72

Гуморальная регуляция дыхания заключается в том, что увеличение в

крови углекислого газа повышает возбудимость центра вдоха благодаря полу-

чению нервных импульсов от хеморецепторов, расположенных в крупных ар-

териальных сосудах, стволе мозга.

Помимо дыхательного центра в регуляции дыхания принимает участие и

кора больших полушарий. Благодаря ее контрольным функциям человек спосо-

бен произвольно изменять ритм и глубину дыхания и задерживать его на не-

продолжительное время. Защитные дыхательные рефлексы — чихание и ка-

шель — способствуют удалению попавших в дыхательные пути инородных

частиц, излишков слизи и т. д.


1. Чем определяется ритм дыхания?

2. От чего он зависит?

3. Какое влияние оказывает на работу дыхательного центра углекислый газ?

Практическая часть. Эксперимент «Изучение функции дыхания человека»

Задачи: определить частоту дыхательных движений до и после физической

нагрузки; проанализировать полученные данные; обсудить результаты исследо-

вания.

Подготовка датчиков к работе

Внимание! Перед работой с датчиком частоты дыхательных движений и

датчиком давления газа обязательно ознакомьтесь с инструкциями и рекомен-

дациями, содержащимися в паспортах к приборам.

Важно объяснить учащимся, что частота дыхательных движений будет

определяться с помощью специального датчика. Для проведения замеров нуж-

но надеть датчик частоты дыхательных движений плотно обернув поясом при-

бора вокруг грудной клетки испытуемого. При этом застегнуть застежку – ли-

пучку на спине. Пояс датчика должен быть надет таким образом, чтобы резино-

вая камера находилась у основания грудной клетки на одном уровне с локте-

выми сгибами испытуемого. Далее необходимо подсоединить датчик давления

газа к датчику дыхания. Для этого нужно вставить наконечник Люэра (на дат-

чике дыхания) в шток датчика давления и зафиксировать плавным поворотом.

Для подключения датчика к компьютеру требуется подсоединить кабель

датчика давления газа к аналоговому входу Ch2 системы сбора данных AFS.

После этого один конец кабеля USB подключить к системе сбора данных AFS,

а другой – к USB компьютера.

При правильном подключении датчики определяются автоматически, по-

сле чего можно приступать к проведению исследования. Полученные данные и

их визуализация осуществляются программным обеспечением AFS.

73

После этого следует закрыть клапан резиновой грушей, повернуть его по-

часовой стрелке до упора. Требуется ритмично нагнетать грушей воздух в ре-

зиновую камеру до тех пор, пока она не заполнится максимально. Если пояс

датчика дыхания причиняет ученику дискомфорт, во время исследования сле-

дует выпустить некоторое количество воздуха из резиновой камеры, повернув

клапан против часовой стрелки.


1. В целях снижения психоэмоциональной составляющей погрешности из-

мерений участника исследования следует посадить таким образом, чтобы

экран компьютера не попадал в поле его зрения.

2. Подготовить датчики (дыхания и давления газов) к работе следуя инст-

рукции в подразделе Подготовка датчиков к работе.

3. В момент выдоха учеником воздуха нужно нажать кнопку Обнулить.

Точка в графике должна занять положение абсцисс.

4. Далее следует провести измерения частоты дыхательных движений за не-

сколько полных циклов дыхания ученика. Нажать кнопку Измерить. В

качестве ориентира может быть выбран либо момент вдоха (максималь-

ное давление), либо момент выдоха (минимальное давление). Результаты

измерений будут отображены на координатной плоскости автоматически.

5. Примерно через 60 секунд нужно приостановить опыт. Нажать кнопку

Остановить измерения.

6. Важно правильно рассчитать частоту дыхательных движений ученика.

Частота дыхания может быть определена как отношение количества вдо-

хов (выдохов) к тому промежутку времени, в течение которых они были

сделаны.

7. Следует занести результаты измерений частоты дыханий в таблицу.

8. Подготовить окно координатной плоскости для проведения дальнейших

исследований. Нажать кнопку Очистить график.

9. Попросить участника исследования сделать 10 приседаний.

10. Сразу выполнить измерения частоты дыхательных движений ученика.

Для этого повторить пункты 4-7.

11. Перед исследованием процесса дыхания другого ребенка необходимо

подготовить окно координатной плоскости. Для этого нажать кнопку

Очистить график. Повторить пункты 3-10 (рис. 1,2).

Внимание! Для получения достоверных результатов следует убедиться, что

пояс датчика надет правильно.

74

Рис. 1

Рис. 2

Оценка полученных результатов

Можно предложить учащимся сравнить результаты, полученные

в ходе эксперимента, с теми которые размещены в разделе Результаты.

Для этого нажать кнопку Результаты и вывести информацию на экран.


1. Частота дыхательных движений в состоянии покоя составляет 14-20 цик-

лов в минуту, после 10 приседаний возрастает до 20 – 29 циклов в мину-

ты.

Такие показатели соответствуют нормальному процессу дыхания.

75

2. Частота дыхательных движений в состоянии покоя 20-30 циклов в мину-

ту, после 10 приседаний возрастает до 30- 35 циклов в минуту.

В этом случае имеет место учащенное дыхание (тахипноэ), которое мо-

жет быть обусловлено повышенным возбуждением дыхательного центра.

Такое состояние может возникнуть вследствие повышенной тревожности,

стресса, принудительного ограничения дыхательного объема, травмы го-

ловы, а так же курения.

3. Частота дыхательных движений в состоянии покоя 12 циклов в минуту,

после 10 приседаний возрастает до 14-20 циклов в минуты.

Столь низкие показатели позволяют говорить о редком дыхании (брадип-

ноэ). Такое дыхание свойственно людям, регулярно занимающимся спор-

том. Кроме того, пониженная частота дыхательных движений может быть

следствием токсического воздействия на дыхательный центр в результате

употребления наркотических веществ или алкоголя.

Вывод (по результатам эксперимента). У всех испытуемых частота дыха-

тельных движений в состоянии покоя и после физической нагрузки находится в

норме.



А 1. В носовой полости человека вдыхаемый воздух подвергается

а) обогащению кислородом

б) согреванию

в) очищению от углекислоты

г) очищению от азота

А 2. В состав легких человека не входит(ят)

а) ветвящиеся бронхи

б) воздухоносные пузырьки – альвеолы

в) легочная плевра

г) пристеночная плевра

А 3. Для определения жизненной емкости легких человека нужно

а) сделать спокойный вдох и спокойный выдох

б) совершить активную физическую нагрузку и посчитать частоту дыхания

в) выдохнуть в спирометр воздух из легких насколько это возможно

г) посчитать частоту дыхания и частоту пульса в спокойном состоянии

А 4. Обмен газов в легких происходит за счет

а) разного содержания кислорода во вдыхаемом воздухе и в альвеолах

б) разных диаметров бронхов, по которым проходит воздух

в) разной температуры вдыхаемого и выдыхаемого воздуха

76

г) постоянства концентрации в воздухе азота и инертных газов

А 5. Обмен газов в тканях происходит за счет

а) различий в строении артериальных и венозных сосудов

б) разной скорости движения крови в артериях и венах

в) большей концентрации углекислоты в тканях, чем в артериальной крови

г) постоянной концентрации в воздухе азота

А 6. В организме кислород транспортируется к тканям

а) эритроцитами

б) лейкоцитами

в) тромбоцитами

г) плазмой крови

А 7. Дыхательный центр располагается в

а) среднем мозге

б) продолговатом

в) мозжечке

г) коре больших полушарий

А 8. При вдохе

а) диафрагма расслабляется

б) межреберные мышцы сокращаются

в) диафрагма сокращается и сокращаются межреберные мышцы

г) диафрагма и межреберные мышцы расслабляются

А 9. Жизненная емкость легких измеряется

а) тонометром

б) термометром

в) спирометром

г) барометром

А 10. Грудная клетка при выдохе опускается под действием

а) диафрагмы

б) силы тяжести

в) силы трения

г) давления воздуха

А 11. Гуморальная регуляция дыхания осуществляется через

а) тканевую жидкость

б) лимфу

в) кровь

г) плевральную жидкость

A 12. Чрезмерное содержание кислорода в крови приводит к

а) остановке дыхания

б) учащению дыхания

77

в) мышечным спазмам

г) спазмам сосудов мозга

А 13. Постоянный газовый состав в легких поддерживается с помощью

а) дыхательных движений

б) нервных импульсов

в) сокращения легочных мышц

г) сокращения мышц брюшной полости

Часть В

В 1. Установите соответствие между процессом и местом, где он протекает

ПРОЦЕСС МЕСТО, ГДЕ ПРОТЕКАЕТ

1) Переход О2 из легких в кровь А. Капилляры в тканях

2) Переход О2 из крови в ткани В. Легочные капилляры

3) Переход СО2 из тканей в кровь

4) Переход СО2 из крови в легкие

5)Присоединение О2 к эритроциту

6) Отделение О2 от эритроцита

7) Превращение артериальной крови в венозную

8) Превращение венозной крови в артериальную

9) Разрыв химической связи О2 с гемоглобином

10) Химическое связывание О2 гемоглобином


С1. Что заставляет подниматься грудную клетку и опускаться диафрагму при

вдохе?

С2. Как меняется дыхание при разговоре, пении, физической нагрузке? Свой

ответ поясните.

С3. Почему при входе в холодную воду дыхание останавливается на вдохе?


Изучить материал учебника по данной теме.

VI. Методические рекомендации по проведению экспери-

мента.

1. Перед началом работы с датчиками следует обязательно ознакомиться с ин-

струкцией и рекомендациями, содержащимися в паспорте к прибору.

2. В ходе работы необходимо пояснять учащимся, как происходит регистрация

показаний датчиков.



78

а) во время сбора данных на координатной плоскости график идет в виде пря-

мой линии. Ваши действия:

проверьте, правильно ли располагается пояс датчика частоты дыхатель-

ных движений.

79

ЭКСПЕРИМЕНТ «ИЗУЧЕНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ

ТЕМПЕРАТУРЫ И КОНЦЕНТРАЦИИ КИСЛОРОДА

ВО ВДЫХАЕМОМ И ВЫДЫХАЕМОМ ВОЗДУХЕ»

ТЕМА УРОКА «ГАЗООБМЕН В ЛЕГКИХ И ТКАНЯХ.

ДЫХАТЕЛЬНЫЕ ДВИЖЕНИЯ И ИХ РЕГУЛЯЦИЯ»

8 КЛАСС

Цель урока: изучить изменения, которые происходят во вдыхаемом и вы-

дыхаемом воздухе.


Образовательные: определить сущность процесса дыхания, роль кисло-

рода в организме человека; сформировать представления о разнообразии иссле-

довательской деятельности на уроках биологии; познакомить учащихся с воз-

можностями информационных технологий при организации и проведении де-

монстрационных работ по биологии.


тенций: выдвигать гипотезы, анализировать, обобщать и делать выводы через



ции через диалоговое общение благодаря проведению эксперимента.









7. Воздушный шарик.

8. Секундомер (или часы с секундной стрелкой).

9. Датчик содержания О2.

10. Датчик температуры.


80

ХОД УРОКА




Важно объяснить учащимся, что изучение нового материала будет проведено

через организацию исследовательской деятельности на уроке.



1. Практическая часть. Демонстрационный эксперимент «Изучение

изменения температуры и концентрации кислорода во вдыхаемом и

выдыхаемом воздухе»

2. Теоретическая часть

Перед проведением практической работы учащиеся высказывают свое мнение,

как изменяется температура и концентрация кислорода во вдыхаемом и вы-

дыхаемом воздухе. Теоретический материал размещен в специальном разделе

программного обеспечения. Для этого необходимо нажать кнопку «Теория» и

вывести информацию на экран.

Дыхание – жизненно необходимый постоянный обмен газов между орга-

низмом и окружающей средой. Сложные превращения веществ в организме

идут с обязательным участием кислорода. Он нужен каждой клетки для окис-

ления органических веществ и образования необходимой для жизни энергии.

Кислород не запасается организмом, поэтому непрерывное его поступление яв-

ляется жизненной необходимостью.

Дыхание – совокупность процессов, обеспечивающих поступление ки-

слорода, окисление органических веществ и образование энергии, и удаление

образовавшихся углекислого газа и воды. В дыхании выделяют следующие

этапы: внешнее дыхание, или легочная вентиляция; газообмен в лѐгких; транс-

порт газов кровью; газообмен в тканях; клеточное дыхание.

Функция дыхания регулируется совместно с системами крови и кровооб-

ращения. Органы дыхания участвуют в поддержании газового гомеостаза, вы-

делении, терморегуляции и голосообразовании.

Внешнее дыхание состоит из ритмичных движений грудной клетки – ды-

хательные движения, которые делят на вдох (когда объѐм грудной клетки и

лѐгких увеличивается и воздух через воздухоносные пути попадает в легочные

альвеолы) и выдох (когда объѐм грудной клетки и лѐгких уменьшается и воздух

выходит их лѐгких). Изменение объѐма грудной клетки происходит за счѐт со-

81

кращения межрѐберных мышц и диафрагмы. Дыхательные движения осущест-

вляются под контролем дыхательного центра, состоящего из парных центров

вдоха и выдоха, расположенных в продолговатом мозге.

Организация фронтальной беседы по осмыслению полученной информации. Ис-

пользуется

частично - поисковый метод.

Учитель. Как вы думаете, что мы сегодня будем изучать на практической ра-

боте?

Ученики. Дыхание – совокупность процессов, обеспечивающих поступление

кислорода, окисление органических веществ и образование энергии, и удаление

образовавшихся углекислого газа и воды. Органы дыхания участвуют в под-

держании газового гомеостаза, выделении, терморегуляции и голосообразова-

нии.

Учитель. Сформулируйте предположение о том, как изменятся содержание ки-

слорода и температура воздуха в процессе дыхания.

Ученики. Если дыхание это совокупность процессов, в результате которых

между организмом и окружающей средой происходит газообмен и терморегу-

ляция, то выдыхаемый воздух должен содержать меньше кислорода и иметь

более высокую температуру.

Учитель. Выдвинутая гипотеза в ходе исследования может быть доказана или

опровергнута. Для проведения исследования определим цель, объект и предмет

исследования.

Ученики. Целью работы будет «Исследование изменения температуры и кон-

центрации кислорода во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе». Объектом иссле-

дования является человек. Тогда предметом исследованиясодержание кисло-

рода и температура в выдыхаемом во время дыхания воздухе.

Учитель. Сегодня на уроке у нас есть возможность через постановку экспери-

мента проследить за тем, какие преобразования происходят с кислородом в на-

шем организме в процессе дыхания, то есть провести мини -исследование.

Подготовка демонстрационного оборудования к работе

Определить содержание кислорода во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе

можно с помощью датчика содержания О2. Температура будет измеряться с по-

мощью датчика температуры поверхности. Все замеры проводятся с помощью

программного обеспечения AFS, результаты автоматически выводятся на эк-

ран.

Перед проведением эксперимента необходимо проветрить помещение,

поместить датчики на столе. Подключить датчики к системе, для этого подсое-

динить кабель датчика содержания О2 к аналоговому входу Gh 1 системы сбора

данных AFS, а датчик температуры поверхности к аналоговому входу Gh 2 сис-

82

темы сбора данных AFS. Далее подключить один конец кабеля USB к системе

сбора данных AFS, а другой – USB компьютера.

При правильном подключении датчик определится автоматически, после

чего можно приступать к проведению исследования. Получение данных и вы-

вод их на экран осуществляется программным обеспечением AFS.

Для проведения эксперимента нужно выбрать помощника из учащихся,

присутствующих на уроке.

В первой части эксперимента следует определить температуру и содер-

жание кислорода в помещении. Ученик должен взять в руку датчик содержания

О2 и провести замер. В окне Текущая концентрация О2 , на шкале отобразится

информация о результатах исследования. Она автоматически отображается на

шкале и заносится в таблицу в окно Комнатная концентрация О2.. Далее по-

мощник проводит замер температуры в помещении с помощью датчика темпе-

ратуры поверхности. Показания температуры воздуха автоматически появля-

ются в окне Текущая температура и заносятся в таблицу в окно Температура.

Организация беседы в результате полученных данных. Используется частично-

поисковый метод.

Учитель. Какие количественные характеристики имеет воздух в нашем классе?

Ученики. Концентрация кислорода 20, 4 %, температура 22,3 0С.

Учитель. Измерения показали концентрацию кислорода 20, 4 %. Это концен-

трация относительно чего?

Ученики. Эта концентрация относительно других компонентов воздуха.

Далее необходимо познакомить учащихся с дополнительной информаци-

ей, воспользовавшись справочным материалом. Для получения информации

нужно нажать кнопку «Справка», таблица 1 с информацией появится на эк-

ране.

Таблица 1

Изменения в составе вдыхаемого и выдыхаемого воздуха

Состав воздуха Вдыхаемый воздух Выдыхаемый воздух

Кислород 20, 95 16,40

Углекислый газ 0, 04 4,00

Азот 70, 01 79,50

Вода Варьирует Воздух, насыщенный парами

Температура Атмосферная Тела

Учитель. Как такое содержание кислорода в помещении обеспечивает жизне-

деятельность присутствующих на уроке?

Ученики. Концентрация кислорода в кабинете близка к теоретическим данным,

следовательно, можно предполагать, что условия соответствуют нормальным.

83

Результаты первого замера

Любой желающий может принять участие в качестве испытуемого во второй

части эксперимента. Предстоит определить температуру и концентрацию ки-

слорода в выдыхаемом воздухе. Для этого испытуемому нужно взять в руки

воздушный шарик, сделать максимально глубокий вдох, несколько задержать

дыхание, затем выдохнуть весь воздух в шарик.

Помощник должен аккуратно вставить датчик содержания кислорода в

полость надуваемого шарика и определить концентрацию кислорода в выды-

хаемом воздухе. Показания концентрации выдыхаемого воздуха автоматически

отображаются в окне Текущая концентрация и заносятся в таблицу в окно Опыт

1. Концентрация О2.

Испытуемый должен надуть шарик ещѐ раз, проделав те же самые дейст-

вия. Помощнику необходимо измерить температуру выдыхаемого воздуха.

Показания температуры выдыхаемого воздуха автоматически отображаются в

окне Текущая температура и заносятся в таблицу в окно Опыт 1. Температура.

84

Результаты опыта 1

Организация повторного эксперимента. Для этого следует пригласить

ещѐ двух желающих. Измерения нужно проводить в той же последовательно-

сти


Организация эвристической беседы. Используется частично - поисковый

метод.

85

Учитель. Практическая часть исследования проведена. Какие выводы можете

сделать по полученным результатам?

Ученики. Результаты подтверждают нашу гипотезу. Содержание кислорода и

температура воздуха во время дыхания изменяются.

Учитель. Если подтвердилась рабочая гипотеза, можем мы считать, что цель

исследования выполнена? В результате полученных результатов возникает

проблемный вопрос. Концентрация воздуха в помещении остаѐтся без измене-

ний. Почему концентрация выдыхаемого воздуха у всех испытуемых разная?

Ученики. Организм каждого из них использовал разное количество кислорода

для обеспечения процессов жизнедеятельности.

Учитель. Как вы думаете, от чего зависит количество потребляемого нами ки-

слорода?

Ученики. Это может зависеть от физического развития, образа жизни.

Учитель. Кто из испытуемых израсходовал больше кислорода в процессе ды-

хания? И как это могло отразиться на работе его организма?

Ученики. Третий испытуемый, разница между концентрацией кислорода в по-

мещении и в выдыхаемом им воздухе составляет 2,3%. Следовательно, его ор-

ганы и ткани получили больше кислорода.

Учитель. Как вы можете объяснить тот факт, что изменилась температура воз-

духа?

Ученики. Таким образом организм осуществляет терморегуляцию, отдаѐт

лишнее тепло.

Учитель. Регуляция температуры тела осуществляется за счет физиологиче-

ских механизмов, способствующих быстрому перераспределению крови в со-

судистом русле. При поступлении крови в капилляры кожи теплоотдача увели-

чивается, переход же в сосуды внутренних органов способствует уменьшению

потерь тепла. Почему показатель температуры воздуха у всех испытуемых раз-

ный?

Ученики. Так как организм третьего испытуемого использовал больше кисло-

рода, который обеспечивает интенсивность работы внутренних органов, потери

тепла у него меньше, чем у всех остальных участников эксперимента.

Учитель. Экспериментальное оборудование позволяет определить количест-

венные характеристики выдыхаемого воздуха. Показатели содержания кисло-

рода и температуры выдыхаемого воздуха можно использовать для изучения

слаженной работы дыхательной и кровеносной систем на обеспечение жизне-

деятельности организма.

86




А1. В тканях в кровь поступает

1) кислород

2) азот

3) углекислый газ

4) инертные газы

А 2. Какие функции выполняет система органов дыхания?

1) переносит кислород от лѐгких к тканям

2) транспортирует углекислый газ от лѐгким к тканям

3) насыщает кровь кислородом и освобождает еѐ от углекислого газа

4) изменяет концентрацию азота в крови

А 3. При дыхании в клетках тела происходит

1) окисление органических веществ

2) перенос углекислого газа к лѐгким

3) транспорт кислорода от лѐгких к тканям

4) обмен газов между организмом и окружающей средой

А 4. К этапам дыхания не относится

1) легочная вентиляция

2) газообмен в лѐгких

3) движение диафрагмы

4) транспорт газов

А 5. Органы дыхания участвуют в

1) поддержании газообмена

2) выделении

3) теплорегуляции и голосообразовании

4) поддержании газообмена, выделении, теплорегуляции и голосообразова-

нии

Часть В. Установите соответствие между характеристикой процесса и видом

дыхания

Процессы Вид дыхания

1) окисление органических веществ А) внешнее дыхание

2) дыхательные движения В) клеточное дыхание

3) получение энергии

4) контролируется дыхательным центром

5) протекает за счет ферментативных реакций

87

6) участвуют мышцы и диафрагма

Часть С. Задание со свободным развернутым ответом

Почему в процессе дыхания изменяется процентное содержание кислорода и

углекислого газа?


Изучить материал учебника; выполнить задания в рабочей тетради.



ностями:

Не идет оценка концентрации кислорода

Ваши действия:

- проверьте, подсоединен ли кабель датчика к аналоговому входу Сh системы



88

ЭКСПЕРИМЕНТ «ИЗУЧЕНИЕ СЛАЖЕННОСТИ РАБО-

ТЫ СЕРДЦА И ЛЕГКИХ ЧЕЛОВЕКА»

ТЕМА УРОКА «ВЗАИМОСВЯЗЬ ФУНКЦИЙ ДЫХАТЕЛЬНОЙ

И КРОВЕНОСНОЙ СИСТЕМ».

8 КЛАСС

Цель: организовать познавательную деятельность, направленную форми-

рование представлений о слаженной работе сердца и легких.

Задачи:

Образовательные: сформировать представления о слаженной работе

сердца и легких; создать условия для понимания механизма функциональной

активности систем.







ему здоровью.


Для демонстрации: датчик частоты сердечных сокращений (пульсометр);

датчик ЧСС (беспроводное устройство); датчик частоты дыхательных движе-

ний (поясной датчик); датчик давления газов; система сбора данных AFS; ПК;

ПО AFS; кабель USB.

ХОД УРОКА


Взаимное приветствие, знакомство с темой урока.


На данном уроке доминирует репродуктивный метод обучения через ор-

ганизацию фронтальной беседы.


1. Как анатомически связаны органы дыхания с органами кровообращения?

89

2. Как связаны функции дыхательной и кровеносной системы? Ответ аргу-

ментируйте.

3. Как влияет нарушение дыхания на работу сердца, на кровообращение?

Приведите примеры

4. Как влияет нарушение работы сердца на дыхание?

5. Какова роль дыхательной и кровеносной систем в поддерживании постоян-

ства состава внутренней среды организма?

6. Какие виды физической работы одновременно развивают мышцы сердца и

дыхательные мышцы?

7. Какую роль выполняют мышцы сердца и дыхательные мышцы в газообме-

не между организмом и окружающей средой?

8. В чем заключается роль дыхательного центра?

Вывод (по результатам обсуждения). Функциональная взаимосвязь между

кровеносной и дыхательной системами проявляется благодаря малому кругу

кровообращения, который обеспечивает легочное дыхание (газообмен между

воздухом и легочными капиллярами). Кровеносная система осуществляет

транспорт газов в легкие и ткани организма, обеспечивая, таким образом, реа-

лизацию легочного и тканевого (клеточного) дыхания.




Учитель. Функциональная активность сердца и легких оказывает решающее

влияние на трудоспособность человека, его физическую активность. Уровень

слаженности работы сердца и легких определяется индексом Хильбенбрандта.

В норме индекс Хильбенбрандта колеблется от 2, 4 до 4, 9. Его рассчитывают

путем деления числа сердечных сокращений на число дыханий.

Повышение индекса Хильбенбрандта свидетельсвует о возможных нару-

шениях процессов адаптации в бронхо- легочной системе. Для нормального

функционирования этой системы необходимо, чтобы каждая подсистема вы-

полняла функции максимально эффективно. Для этого человек должен вести

здоровый образ жизни: не употреблять алкоголь и наркотические вещества,

внимательно относиться к своему здоровью. Например, алкоголь, испаряясь че-

рез легкие, разрушает внутренний слой альвеол (сурфактанты) и тем самым

способствует проникновению в организм инфекции.

Последствия употребления наркотических средств еще более пагубны,

ведь они действуют непосредственно на головной мозг, на центры регуляции

работы большинства органов. Влияя на дыхательный центр, наркотик способен

90

вызвать остановку дыхания, а его воздействие на центр регуляции сердечной

деятельности может привести к остановке сердца.

В качестве теоретической информации на этом этапе урока можно

воспользоваться справочным матералом для ученика. Для этого нужно

нажать кнопку Справка, вывести информацию на экран и предложить

ученику прочитать ее вслух.


За слаженную работу сердца и легких отвечает, главным образом, малый

круг кровообращения. Он начинается в правом желудочке, откуда кровь на-

правляется в легкие, и заканчивается в левом предсердии. Кровь с понижен-

ным содержанием кислорода из правого желудочка сердца поступает в ле-

гочную артерию, откуда переносится во все расположенные в легких капил-

лярные сети, оплетающие альвеолы. Здесь происходит механизм газообмена,

в процессе которого из крови выводится углекислый газ и она насыщается

кислородом. Затем кровь поступает в вены, возвращается в левое предсер-

дие. Для нормального функционирования этой системы необходимо, чтобы

каждая подсистема выполняла свои функции с максимальной эффективно-

стью, поэтому человек должен стремиться вести здоровый образ жизни,

внимательно относиться к своему здоровью, не курить, не употреблять алко-

голь, не принимать наркотические средства. Например, алкоголь, испаряется

через легкие, разрушает внутренний защитный слой альвеол (сурфактанты)

и тем самым способствует проникновению в организм инфекций. Наркоти-

ческие вещества действуют еще более разрушительно, поскольку оказывают

воздействие непосредственно на головной мозг, на центры регуляции рабо-

ты внутренних органов. Влияя на дыхательный центр, наркотик способен

вызвать остановку дыхания, а воздействие на центр регуляции сердечной

деятельности может привести к остановке сердца.


1. Какими методами можно определить число сердечных сокращений и чис-

ло дыханий в минуту?

2. Как рассчитывают индекс слаженности работы сердечно - сосудистой и

бронхо – легочной систем (индекс Хильбенбрандта)?

3. Никотин в первой фазе своего действия возбуждает сосудистодвигатель-

ный и дыхательный центры, а во второй фазе, наоборот, угнетает их.

Предположите, как будет меняться частота сердечных сокращений куря-

щего человека на разных фазах действия никотина?

4. Как действуют наркотики на систему кровообращения?

91

Важно объяснить учащимся, что благодаря современному оборудова-

нию, есть возможность наглядно увидеть, каким образом проявляется сла-

женная работа сердца и легких.

Практическая часть. Эксперимент «Изучение слаженности работы сердца

и легких человека»

Доминирует исследовательский метод.

Объект исследования: слаженность работы сердца и легких.

Задачи исследования: определить частоту сердечных сокращений; опре-

делить частоту дыхательных движений; рассчитать индекс слаженности работы

сердца и легких (индекс Хильдебранта).

Важно пояснить учащимся, что значение частоты сердечных сокраще-

ний и частоты дыхания будут определены с помощью специальных датчиков,

а результаты будут занесены в соответствующие строки таблицы.

В ходе эксперимента с помощью датчиков будут проводиться замеры.

Визуально графики, показывающие ЧСС и частоту дыхания, будут отображать-

ся на экране в виде пиков. Рассчитать среднюю частоту сердечных сокращений

и частоту дыхания участника эксперимента нужно самостоятельно. Средняя

частота сердечных сокращений может быть определена как отношение количе-

ства пиков графика (импульса) в единицу времени (например, в минуту). Час-

тота дыхания рассчитывается как отношение количества вдохов также инфор-

мация об испытуемом заносится самостоятельно. В ходе исследования автома-

тически в таблице отражаются показатели индекс Хильдебрандта.


Внимание! Перед работой с датчиками обязательно ознакомьтесь с инст-

рукциями и рекомендациями, содержащимися в паспортах к приборам.

Для проведения эксперимента необходимо подготовить датчик частоты

сердечных сокращений к работе. На внутренней стороне пояса расположены

два электрода в виде матерчатых овалов, их необходимо протереть мягким по-

лотенцем, смоченным в слабом растворе хлорида натрия. В комплект входят

два эластичных ремня, нужно выбрать тот, который подходит по размеру груд-

ной клетки испытуемого. Один конец эластичного ремня следует прикрепить к

поясу с передатчиком. После этого закрепить пояс с передатчиком на коже

прямо над основанием грудной клетки испытуемого (рис.1). На передней части

пояса расположен логотип POLAR, который необходимо выровнить по центру,

отрегулировать эластичный ремень для обеспечения плотного прилегания.

92

Рис. 1

Далее необходимо надеть на ученика поверх датчика частоты сердечных

сокращений датчик частоты дыхательных движений, плотно оборачивая пояс

прибора вокруг грудной клетки. Застегнуть застежку – липучку на спине. Пояс

датчика должен быть надет таким образом, чтобы резиновая камера находилась

у основания грудной клетки, на одном уровне с локтевыми сгибами испытуемо-

го.

Далее нужно подсоединить датчик давления газов к датчику дыхания.

Для этого вставить наконечник Люэра (на датчике дыхания) в шток датчика

давления и зафиксировать плавным поворотом.

Произвести ритмичное нагнетание грушей воздух в резиновую камеру до

тех пор, пока она не заполнится максимально. Если пояс датчика дыхания при-

чиняет ученику дискомфорт, во время исследования следует выпустить некото-

рое количество воздуха из резиновой камеры, повернув клапан против часовой

стрелки.

Для достоверности результатов эксперимента, важно исключить влияние





ления частоты сердечных сокращений. Убедитесь, что стрелка приемника сиг-

нала расположена напротив электродов датчика и направлена вверх.

После нужно подключить датчик к компьютеру. Для этого запустить про-

грамму Биология с компьютера. Открыть эксперимент Изучение слаженной

работы сердца и легких человека в разделе Человек и его здоровье. Подсое-

динить кабель датчика частоты сердечных сокращений (пульсометр) или дат-

чик ЧСС (беспроводное устройство) к аналоговому входу Ch 2 системы сбора

данных AFS. Кабель датчика давления подсоединить к аналоговому входу Ch 3.

Подключить один конец кабеля USB к системе сбора данных AFS, другой - к

USB компьютера.

При правильном подключении датчики определяются автоматически, по-

сле чего можно приступать к проведению исследования. Полученные данные и

их визуализация осуществляются программным обеспечением AFS.

93

Порядок проведения работы

В начале необходимо предложить участнику исследования сесть на стул

спиной к компьютеру. Таким образом будет обеспечено снижение психоэмо-

циональной составляющей погрешности измерений. Проверить подключение

датчиков, приступить к проведению эксперимента.

1. Перед началом сбора данных необходимо обнулить показания датчика

давления. Нажать кнопку Обнулить в момент выдоха ученика. Точка на

графике должна занять положение абсцисс.

2. Провести исследование сокращений сердца и процесса дыхания за не-

сколько полных циклов. Нажать кнопку Измерить. Результаты измере-

ний будут отображаться на координатных плоскостях автоматически.

3. Примерно через 2 минуты приостановить измерения, нажав кнопку Ос-

тановить измерение.

4. Рассчитать среднюю частоту сердечных сокращений и частоту дыхания

участника эксперимента. Средняя частота сердечных сокращений может

быть определена как отношение количества пиков графика (импульса) в

единицу времени (например, в минуту). Частота дыхания рассчитывается

как отношение количества вдохов

(выдохов) в единицу времени (например, в минуту).

5. Занести результаты измерений частоты сердечных сокращений и частоты

дыханий в таблицу. Значение индекса слаженности работы сердца и лег-

ких будет отображено в таблице автоматически (рис.2).

6.Перед началом исследований показаний следующего ученика необхо-

димо подготовить окно координатной плоскости. Нажать кнопку Очи-

стить график, повторить пункты 3-7 (рис. 3).

Внимание! Необходимо следить, чтобы электроды датчика частоты сер-

дечных сокращений плотно прилегали к коже испытуемого и логотип

«POLAR» был выровнен по центру. Измерения частоты сердечных сокращений

и частоты дыхания должны проводиться в состоянии полного покоя ученика.

94

Рис. 2. Результаты первого эксперимента

Внимание! Перед повторными экспериментами, необходимо удалить ин-

формацию из таблицы и очистить график. Для этого нажать кнопки Сбросить и

Удалить строку. Данные исследования можно сохранить, для этого необходи-

мо воспользоваться кнопкой Сохранить (рис.4).

Рис. 3. Результаты второго эксперимента

95

Рисунок 4. Результаты третьего эксперимента


Организуется эвристическая беседа по полученным результатам. Для

сравнения можно воспользоваться результатами размещенными в программ-

ном обеспечении.


1. Индекс слаженности находится в интервале от 2, 4 до 4, 9.

Это свидетельствует о нормальной работе сердца и легких.

2. Индекс слаженности выше 4, 9.

Это может быть следствием перенапряжения или заболевания бронхо – ле-

гочной системы.

Рекомендуется проконсультироваться со специалистами.

3. Индекс слаженности мене 2, 4.

Причиной может быть недостаточность в работе сердечно - сосудистой

системы.

Рекомендуется проконсультироваться со специалистами.



А 1. Путь крови от левого желудочка до правого предсердия называ-

ется

а) большим кругом кровообращения

96

б) малым кругом кровообращения

в) средним кругом кровообращения

г) промежуточным кругом кровообращения

А 2. Какие клетки крови отвечают за транспорт кислорода к тканям

а) лейкоциты

б) эритроциты

в) лимфоциты

г) тромбоциты

А 3. Какой белок эритроцитов обеспечивает их дыхательную функ-

цию

а) гемоглобин

б) тубулин

в) фибриноген

г) протромбин

А 4. Наружный слой сердца называется

а) перикард

б) эпикард

в) эндокард

г) миокард

А 5. Какое значение имеет отрицательное давление в грудной клетке

и плевральной полости

а) влияет на жизненную емкость легких

б) обеспечивает всасывание воздуха в легкие из внешней среды

в) способствует всасыванию крови в полые вены

г) влияет на минутную вентиляцию легких

А 6. Гипоксия у человека развивается при

а) недостатке азота в воздухе

б) избытке кислорода в воздухе

в) недостатке кислорода в воздухе

г) уменьшении атмосферного давления

А 7. Расслабление мышц диафрагмы, опускание ребер и повышение

давления в легких происходит при

а) выдохе

б) вдохе

97

в) сокращении дыхательных мышц

г) расслаблении дыхательных мышц

Часть В

В 1. Выберите три верных ответа из шести. Запишите выбранные цифры в по-

рядке возрастания.

1. Венами называют сосуды, по которым кровь течѐт к сердцу.

2. Деятельность сердца регулирует гуморальная система.

3. Малый круг кровообращения берѐт начало в правом желудочке.

4. Сердце человека состоит из четырѐх камер.

5. Капилляры самые крупные кровеносные сосуды.

6. Кровь, насыщенную кислородом, называют венозной.

В 2. Установите соответствие.

ХАРАКТЕРИСТИКА КРОВЕНОСНЫЕ СОСУДЫ

1.) Несут кровь от сердца А. Артерии

Б) 2) Несут кровь к сердцу Б. Вены

В) 3) Стенки содержат много мышечных клеток, обра-

зующих толстый, эластичный слой гладкой мы-

шечной ткани.

Г) 4) Стенки содержат мало мышечных и эластиче-

ских элементов, внутри сосуда имеются клапаны.

Часть С. Дайте свободный развернутый ответ

Какие факторы влияют на функциональную активность легких и сердца?



VI. Методические рекомендации по работе по проведению

эксперимента

В ходе проведения эксперимента Вы можете столкнуться со следующими

трудностями.

А) В диалоговом окне в начале эксперимента не исчезает информация «Датчик

ЧСС не подключен!» Подождите 15 с, если и после этого датчик не определит-

ся автоматически, то Ваши действия:


определите, подсоединен ли кабель датчика к аналоговому входу Сh сис-

темы сбора данных AFS.

Б) Во время замеров ЧСС на графики идет прямая линия. Ваши действия:

98

проверьте, согласующее устройство датчика (приемник) должно нахо-

диться в правой руке, при этом стрелка на приемнике сигнала расположе-

на напротив электродов датчика и направлена вверх;

пояс датчика частоты сердечных сокращений должен быть расположен

под одеждой у основания грудной клетки на одном уровне с локтевыми

сгибами испытуемого (см. рис.1)

99

ЭКСПЕРИМЕНТ «ИЗУЧЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОЙ

РЕАКЦИИ ОРГАНИЗМА»

ТЕМА УРОКА «РОЛЬ КОЖИ В ТЕРМОРЕГУЛЯЦИИ

ОРГАНИЗМА»

8 КЛАСС

Цель урока: на основе экспериментального метода исследования сфор-

мировать у учащихся представления о терморегуляции, средневзвешенной тем-

пературе; определить температурную реакцию различных участков тела чело-

века.


Образовательные: познакомить учащихся с ролью кожи в терморегуля-

ции организма, со способами терморегуляции и еѐ рефлекторным механизмом,

условиями поддержания постоянной температуры тела человека; сформировать

знания о причинах нарушения терморегуляции организма; познакомить школь-

ников с разнообразными способами исследования организма человека






мента.








8. Набор ЦОР.


1. Датчик температуры поверхности.

2. Пластиковая соломинка для коктейля.

3. Липкая лента (скотч).


100

5. ПК.

6. ПО AFS.


ХОД УРОКА


В начале урока необходимо познакомить ребят с темой урока, объяснить, что

в основе изучения нового материала будет постановка эксперимента с помо-

щью программно-методического комплекса AFS.


Актуализация знаний через фронтальный опрос.

Учитель. Из курса биологии «Многообразие живых организмов» вам известен

тот факт, что в природе существуют гомойотермные и пойкилотермные живот-

ные.

Что означают эти понятия?

Приведите примеры классов животных, которых относят к каждой из

этих групп.

К какой группе вы бы отнесли человека?

Вывод (делается по результатам обсуждения). Температура тела человека и

высших животных поддерживается на относительно постоянном уровне, не-

смотря на колебания температуры окружающей среды. Это постоянство темпе-

ратуры тела носит название изотермии.

Учитель. Какой показатель температуры человека считают нормальным? Ка-

ким образом его измеряют?

Ученики. О температуре тела человека судят обычно на основании еѐ измере-

ния в подмышечной впадине. Здесь температура у здорового человека равна

36,5—36,9 °С.

Учитель. Поверхность же тела и конечности, температура которых может не-

сколько изменяться в зависимости от температуры окружающей среды, явля-

ются в некоторой мере пойкилотермными. При этом различные участки кожной

поверхности имеют неодинаковую температуру.

Обычно относительно выше температура кожи туловища и головы (33—

34 °С). Температура конечностей ниже, причем она наиболее низкая в дисталь-

ных отделах. Из сказанного следует, что понятие «постоянная температура те-

ла» является условным.

В медицине даже существует такое понятие, как средневзвешенная тем-

пература кожи (СВТК), которая измеряется в пяти точках.

101

Обсудить информацию, предложить через эксперимент проверить ее досто-

верность.



1. Практическая часть. Демонстрационный эксперимент «Изучение

температурной реакции организма»

Объект исследования: температура тела человека.

Цель работы: изучение температурных реакций организма.

Задачи: определить температурную реакцию различных участков тела челове-

ка; рассчитать средневзвешенную температуру; проанализировать полученные

данные; обсудить результаты эксперимента.

Учитель. Для того чтобы решить все поставленные задачи, необходимо про-

вести исследование с помощью программно-методического комплекса AFS.

Значение температуры будет определяться с помощью специального датчика

температуры поверхности (рис. 1).

Рис. 1


Чтобы подготовить датчик температуры поверхности к проведению иссле-

дования, чувствительный элемент датчика температуры поверхности необхо-

димо вставить в пластиковую соломинку так, чтобы конец датчика выходил из

неѐ приблизительно на 3 см. Затем нужно перегнуть провод, прижать конец

датчика к соломинке и закрепить его липкой лентой. После этого следует под-

ключить датчик температуры поверхности через специальный блок сбора ин-

формации к компьютеру. Для этого следует подсоединить кабель датчика тем-

пературы поверхности к аналоговому входу Ch 2 системы сбора данных AFS,

подключить один конец кабеля USB к системе сбора данных AFS, другой к

USB компьютера.


чего можно приступить к проведению исследования.

102


Измерение температуры проводят последовательно для пяти точек: лоб,

верхняя часть груди, кисти, поясница, голень. После измерений всех данных

рассчитывается СВТК и автоматически показатели заносятся в таблицу.

В качестве испытуемого все желающие могут принять участие в экспери-

менте. Далее следует провести измерения температуры в контрольных точках.

В целях снижения психоэмоциональной составляющей погрешности измерений

участника исследования следует посадить таким образом, чтобы экран компью-

тера не попал в его поле зрения.

В первую графу таблицы нужно ввести имя участника эксперимента.

Далее прижать к исследуемому участку тела конец чувствительного элемента

датчика и нажать кнопку « Измерить» или клавишу «Ввод» на клавиатуре.

О ходе эксперимента можно судить по тому, как поднимается темпера-

тура на термометре, который расположен в соответствующем поле, а так же

цифровому ходу в специальном окне. Через 40 с следует нажать кнопку «Оста-

новить измерение». Результаты измерений автоматически будут занесены в

таблицу.

Результаты эксперимента 1

Учитель. Отличается ли результат измерения от привычного показателя тем-

пературы здорового человека?

Ученики. Да, в конкретном случае на 4,2 – 4,60 С.

Далее нужно продолжить измерения температуры других частей тела че-

ловека: верхняя часть груди, кисть, нижняя часть спины (в районе поясницы),

голень. По окончанию всех измерений в таблице появится строка «Средне-

103

взвешенная температура тела (СВТК) 0С», а в столбце с замерами зеленая стро-

ка с автоматически вычисленным результатом.


Учитель. Какой вывод можно сделать на основании проведѐнного эксперимен-

та?

Ученики. Температура в разных участках тела разная, самая низкая температу-

ра в нижних конечностях.

Учитель. Что характеризует показатель СВТК? Для какой цели медики опре-

деляют его?

Для того чтобы ответить на все эти вопросы можно воспользоваться ин-

формацией, которая имеется в ПО «Биология с компьютером в школе». Нуж-

но нажать кнопку «Результаты», информация появится на экране.

1. СВТК составляет 330С (показатель в пределах нормы)

Организм находится в состоянии теплового комфорта.

2. СВТК не превышает 290С (показатель ниже нормы)

Это свидетельствует об общем переутомлении организма. Такое состояние

может привести к заболеванию.

3. СВТК превышает 350С (показатель выше нормы)

Такая средневзвешенная температура может являться следствием начинаю-

щегося заболевания.

Учитель. Какой вывод можно сделать после проведенного эксперимента?

Ученики. СВТК испытуемого 320С, это показатель в пределах нормы, организм

находится в состоянии теплового комфорта.

Если сохранить результаты, нажав кнопку «Сохранить», то в дальнейшим

они могут быть использованы для мониторинга, для организации и сопровож-

дения исследовательской деятельности учащихся в области здоровьесбереже-

ния.

После следует повторить эксперимент с другим испытуемым. Подготовить

окно программы, нажать кнопку «Очистить таблицу» и повторить пункты

3-5.

104

Результаты эксперимента 2


Детям можно предложить сравнить полученные данные со справочными и

сделать выводы.

Вывод. В каждом эксперименте показатели СВТК разные, но они показывают

состояние теплового комфорта у испытуемых. Отличаются показания и в кон-

трольных точках испытуемых.

Учитель. Выполнили мы задачи практической работы?

Ученики. Да, мы определили температуру различных участков тела человека,

рассчитали средневзвешенную температуру, проанализировали полученные

данные.

Учитель. На уроке мы с вами узнали, что температура на различных участках

нашего тела разная. Но температура органов тоже отличается. Так, печень, рас-

положенная глубоко внутри тела, имеет у человека более высокую и постоян-

ную температуру (37,8—38 °С). Температура тела не остается постоянной, а

колеблется в течение суток в пределах 0,5—0,7 °С.

Создание проблемной ситуации.

Учитель. Общепризнанным фактом является то, что человек имеет постоянную

температуру тела – 36,60

С, но эксперимент показал, что она разная на разных

участках тела. Данное противоречие создает проблемную ситуацию, суть кото-

рой заключается в следующем: мы имеем практические результаты, но не вла-

деем знаниями о механизмах, которые обеспечивают постоянную температуру

тела.

105

2. Теоретическая часть

Способы терморегуляции

Организация поисковой беседы с использованием текста учебника, интерак-

тивных ресурсов.


1. Что такое терморегуляция?

2. Почему терморегуляция необходима организму?

3. Какие органы принимают участие в терморегуляции?

Метод проблемного изложения.

Постоянство температуры тела у человека может сохраняться лишь при

условии равенства теплообразования и теплопотери всего организма. Это дос-

тигается с помощью физиологических механизмов терморегуляции. Терморе-

гуляция это способность организма поддерживать постоянную температуру

тела в условиях изменяющейся внешней среды. Терморегуляция обеспечивает

постоянную температуру тела в рамках от 36,5ºС до 36,9ºС, что очень важно

для функционирования белков и других органических веществ. Кожа орган

терморегуляции. Этот процесс осуществляется благодаря изменению просвета

сосудов, расположенных в коже, и потоотделению с помощью потовых желез,

сосредоточенных также в коже.

Терморегуляция проявляется в форме взаимосочетания процессов тепло-

образования и теплоотдачи, регулируемых нервно-эндокринным путем. Термо-

регуляцию принято разделять на химическую и физическую. Химическая тер-

морегуляция осуществляется путем изменения уровня теплообразования, т. е.

усиления или ослабления интенсивности обмена веществ в клетках организма.

Физическая терморегуляция осуществляется путем изменения интенсивности

отдачи тепла.

Кроме терморецепторов кожи у человека есть еще важный источник тем-

пературной информации – кровь, протекающая по сосудам гипоталамуса. Ней-

роны гипоталамуса непосредственно воспринимают температуру омывающей

их крови, и происходит оценка теплового состояния организма, затем

формируется команда о необходимости активировать механизмы теплоотдачи

или, наоборот, теплопродукции. Именно в гипоталамусе расположены основ-

ные центры терморегуляции, которые координируют многочисленные и

сложные процессы, обеспечивающие сохранение температуры тела на

постоянном уровне. Обсуждение механизма теплоотдачи и теплопродукции с помощью интерак-

тивного ресурса (рис. 2).

106

Рис. 2

http://fcior.edu.ru/metadata/5307/rol-kozhi-v-termoregulyacii-organizma.html


1. Какой способ терморегуляции изображен на слайде?

2. Какова роль гипоталамуса в терморегуляции?

3. Каким образом гипоталамус получает информацию о необходимости произ-

водить теплоотдачу или теплопродукцию?

4. Какова роль спинного мозга в терморегуляции?

Обсуждение с использованием интерактивного ресурса (рис. 3).

Рис. 3




107

Вывод (делается по результатам обсуждения). Значение спинного мозга в

терморегуляции состоит не только в том, что он является проводником сигна-

лов, идущих от периферических рецепторов к головному мозгу, и влияний, по-

ступающих от головного мозга к мышцам, сосудам и потовым железам, но и в

том, что в спинном мозге находятся центры некоторых терморегуляторных

рефлексов.

Изменения температуры тела


Когда температура окружающей среды становится высокой, кровеносные

сосуды кожи расширяются, через них протекает больше крови, кожа нагревает-

ся, отдача тепла в окружающую среду увеличивается. Если же температура ок-

ружающего воздуха падает, организм стремится сохранить тепло. Просвет кро-

веносных сосудов сужается, отдача тепла уменьшается.

При проникновении инфекции в организм наряду с защитными вещест-

вами образуются особые пирогенные (теплорождающие) вещества. Они дейст-

вуют на нервные центры теплорегуляции. Реакция нервной системы на пиро-

генные вещества приводит к повышению температуры и является показателем

благоприятного течения болезни. Это отражение активной борьбы организма с

инфекцией, его естественная реакция.

Повышенная температура ускоряет химические процессы, увеличивает

обмен веществ в тканях, повышает активность лейкоцитов, печени, гипофиза

так мобилизуются защитные силы организма.

Стойкая высокая температура создает большую нагрузку на сердце, у

больного учащается пульс, слабеет весь организм. Переносить такое состояние

долгое время больной обычно не может. Но подавление высокой температуры

осложняет инфекционный процесс, поэтому нужно не просто снизить темпера-

туру лекарством, а воздействовать на основную причину болезни.

Изучение СВТК необходимо для выяснения уровня теплового комфорта

человека, а также для выяснения биоритмов организма и его устойчивости к на-

грузкам. Нормой является значение 33°С.


1. Как изменяется просвет кровеносных сосудов при измерении температу-

ры воздуха?

2. Почему во время многих болезней температура тела повышается?

3. Что дает повышенная температура больному организму?

4. Почему при заболеваниях применяют жаропонижающие средства?

5. С какой целью медики исследуют СВТК?

108

3. Организация аналитической работы с информацией

Учащимся предлагается дать обоснования информации, которая содержится

в программном обеспечении AFS, для удобства восприятия выводится на доску

или экран, для этого нужно нажать кнопку «Справка».

Факторы, влияющие на температуру тела

1. Наследственность, образ жизни, окружающая среда.

2. Индивидуальные характеристики организма (как правило, у людей с за-

медленным обменом веществ температура ниже, чем у тех, кто имеет ус-

тойчивый и высокий обмен веществ).

3. Возраст (у новорожденного ребѐнка способность поддерживать постоян-

ство температуры тела далеко не совершенна, к 65 годам температура,

как правило, снижается на 12 0С).

4. Курение (никотин препятствует нормальному кровообращению, снижает

поступление кислорода в сосуды).

5. Менструальные циклы (за две недели до начала менструации температу-

ра, как правило, понижается, а первый день цикла увеличивается).

6. Беременность (у 30 % беременных женщин температура повышена на не-

сколько десятых долей градусов на протяжении нескольких месяцев).



Часть А . Задания с выбором одного правильного ответа

А 1. Температура тела человека

1) постоянная

2) зависит от температуры окружающей среды

3) изменяется при понижении температуры окружающей среды

А 2. В сильную жару теплоотдача

1) усиливается за счет расширения сосудов кожи и потоотделения

2) не изменяется

3) усиливается за счет потоотделения

А 3. Как меняется теплоотдача при напряженной мышечной работе

1) возрастает

2) уменьшается

3) не изменяется

А 4. Что происходит с кровеносными сосудами при понижении температуры

среды

1) расширяются

2) сужаются

3) не изменяются

109

А 5. При повышении температуры воздуха просветы кровеносных сосудов

1) сужаются

2) расширяются

3) не меняются

А 6. СВТК дает информацию о

1) возрасте

2) устойчивости организма к нагрузкам

3) условиях окружающей среды

А 7. К механизмам терморегуляции не относится

1) постоянная температура тела

2) потоотделение

3) интенсивность окислительных процессов

А 8. На СВТК не влияет

1) режим питания

2) физическая подготовка

3) возраст

А 9. Проявление воздействия тепла или холода на организм - это

1) реакция кожных сосудов в виде расширения или сужения

2) перераспределительные реакции крови в организме

3) изменения интенсивности окислительных процессов

Часть В. Установите соответствие между видом терморегуляции и процессами

еѐ обеспечивающими

Процессы Терморегуляция

1) интенсивность потоотделения А) химическая

2) интенсивность окислительных процессов В) физическая

3) расширение сосудов

4) интенсивность дыхания

5) сужение сосудов

Часть С

I. Задание со свободным развѐрнутым ответом

1. Что такое средневзвешенная температура кожи? Для чего еѐ определяют?

2. Какие механизмы терморегуляции вам известны?



ради.

110



ностями:

Датчик не определился автоматически, Ваши действия:

- проверьте целостность датчика;

- посмотрите, подсоединен ли кабель датчика к аналоговому входу системы



111

ЭКСПЕРИМЕНТ «ВЛИЯНИЕ PH НА АКТИВНОСТЬ

ФЕРМЕНТА ЖЕЛУДОЧНОГО СОКА ПЕПСИНА»

ТЕМА УРОКА «ПИЩЕВАРЕНИЕ В ЖЕЛУДКЕ».

8 КЛАСС

Цель: организовать познавательную деятельность, направленную форми-

рование представлений о процессах, происходящих с пищей в процессе пище-

варения.

Задачи:

Образовательные: обеспечить усвоение знаний о строении желудка, про-

цессах проходящих в нем; сформировать представления о свойствах ферментов

желудочного сока и условиях их активности; создать условия для понимания

механизма переваривания пищи.







ему здоровью, желание вести здоровый образ жизни.


Для демонстрации: ПК; ПО AFS; кабель USB; датчик pH; система сбора

данных AFS; мерный стакан (100мл); огнеупорный стеклянный стакан (100мл);

лабораторные стаканы (150мл) – 4 шт.; электрическая плитка; водяная баня с

температурой 37-38°С; секундомер; штатив с пробирками; пипетки; стеклянные

палочки; промывочная колба.

Реактивы: раствор куриного белка (100мл); желудочный сок (100мл); не-

крепкий несладкий чай (100мл); газированный напиток « Кока- кола» (100 мл);

дистиллированная вода (200мл)д

ХОД УРОКА


Взаимное приветствие учителя и учащихся

112


Доминирует репродуктивный метод обучения.


1. Что происходит с пищей в ротовой полости?

2. Почему слюнные железы относятся к железам внешней секреции?

3. Каковы функции слюнных желѐз?

4. Что такое слюна?

Вывод (по результатом обсуждения).

1. В ротовой полости пища измельчается, перетирается и смачивается слю-

ной, под действием ферментов слюны частично расщепляется, переме-

шивается и продвигается в глотку для глотания.

2. Слюна – секрет слюнных желез, содержит 99,4 % воды и имеет кислую

или слабощелочную среду. В ней содержатся ферменты, обеззараживаю-

щие пищу и придающие ей клейкость. Под действие ферментов слюны

крахмал, содержащийся в пищи, частично расщепляется до глюкозы.




Строение желудка

Организация работы с использованием текста и иллюстраций учебника.

Задания для учащихся

1. Найдите в тексте учебника информацию о строении желудка и занести дан-

ные в соответствующую графу таблицы 1.

2. Найдите информацию о процессах, происходящих в желудке, заполните таб-

лицу 1 .

113

Таблица 1

Отдел

пищеварительной

трубки

Особенности строения Процессы происходящие

Желудок по форме похож на

большую грушу;

вместимость 2-3литра;

слизистая имеет много

складок;

в слизистой расположено

35 млн. желез

за сутки выделяется 2л

желудочного сока;

желудочный сок = со-

ляная кислота +слизь +

ферменты;

под действием соляной

кислоты гибнут микро-

организмы;

слизь защищает слизи-

стую желудка от меха-

нических, химических

и прочих повреждений;

под действие фермен-

тов расщепляются бел-

ки;

всасываются: алкоголь,

минеральные соли, во-

да, аминокислоты,

глюкоза.

Учитель. Определите, какой из процессов, происходящих в желудке, относится

непосредственно к теме нашего урока.

Ученики. В желудке под действие ферментов расщепляются белки.

Учитель. Что собой представляют белки, входящие в состав пищи?

Ученики. Белки – сложные органические соединения, биополимеры без кото-

рых невозможно существование живой клетки. В составе белковых полимеров

обнаружено около 20 различных аминокислот.

Белки – ферменты


Рассказ учителя

Чем выше уровень организации белка, тем слабее химические связи. Под

влиянием различных физических, химических факторов структуры белка (чет-

вертичная, третичная, вторичная) деформируются, разрушаются и изменяются

свойства белковой молекулы. Разрушение природной структуры белка называ-

114

ется денатурацией. В организме человека, в желудочно-кишечном тракте белки

денатурируют в желудке под воздействием фермента желудочного сока.

Ферменты – это специфические белковые катализаторы, присутствующие

во всех живых клетках. В каждой клетке имеются сотни различных ферментов.

С их помощью осуществляются многочисленные химические реакции, которые

происходят при температурах от 5 до 40° С. Ферменты – это вещества, уско-

ряющие реакции. Каждая молекула фермента способна осуществлять от не-

скольких тысяч до нескольких миллионов операций в минуту. Они абсолютно

необходимы, так как без них реакции в клетках протекали бы медленно.

Ферменты являются глобулярными белками, поэтому на их активность

влияют такие факторы как pH, температура, давление, концентрация субстрата.

Человек теплокровное животное с постоянной температурой тела около 37°С,

поэтому именно эта температура оптимальна для функционирования фермен-

тов человеческого тела.

Пепсин – фермент желудочного сока, расщепляет белки до аминокислот.

В просвет желудка пепсин выделяется в виде неактивного предшественника –

пепсиногена, который превращается в активную фазу фермента под воздейст-

вием соляной кислоты, секретируемой клетками стенок желудка. Таким обра-

зом, фермент пепсин активен в очень кислой среде. Оптимальный диапазон его

активности – pH=1,8-3,5


1. Почему ферменты называются биологическими катализаторами?

2. Что такое пепсин?

3. Какие факторы влияют на активность фермента?

4. Как вы думаете, почему пепсин выделяется в просвет желудка в виде не-

активного предшественника – пепсиногена?

5. Объясните, почему вредно есть пельмени с уксусом.

Можно предложить учащимся провести исследование. Объясните, что

объектом исследования является фермент желудочного сока пепсин. Значение

pH желудочного сока и других реактивов будет определяться с помощью спе-

циального датчика. Все измерения и их визуализация будет проводиться с по-

мощью специального программного обеспечения.

Практическая часть. Эксперимент «Влияние pH на активность фермента

желудочного сока пепсина»

Подготовка к работе

Внимание! Перед работой с датчиком pH необходимо ознакомиться с инст-

рукциями и рекомендациями, содержащимися в паспорте к прибору. Для под-

115

готовки датчика к эксплуатации следует налить в мерный стакан 150 мл дис-

тиллированной воды и опустить датчик в стакан.

Подключение датчика

Для того чтобы подключить датчик к компьютеру необходимо запустить

программу Биология с компьютера, открыть эксперимент Влияние pH на ак-

тивность фермента желудочного сока пепсина в разделе Человек и его здо-

ровье. Подсоединить кабель датчика pH к аналоговому входу Ch 2 системы

сбора данных AFS, подключить один конец кабеля USB к системе сбора дан-

ных AFS, другой - к USB компьютера.


этого можно приступить к проведению исследования. Полученные данные и их

визуализация осуществляются программным обеспечением AFS.

Подготовительный этап

1. Необходимо подготовить лабораторные стаканы емкостью 150 мл (4 шт.),

аккуратно заполнить их следующими реактивами (по 40 мл): дистиллиро-

ванная вода, желудочный сок, некрепкий несладкий чай, газированный

напиток «Кока- кола». Пронумеровать стаканы от 1 до 4 маркером.

Внимание! В случае отсутствия желудочного сока необходимо приготовить

раствор ацидина – пепсина из расчѐта 1 таблетка препарата (0, 25 г) на 200 мл

воды. Ацидин - пепсин - пищеварительное ферментное средство. Улучшает

процесс пищеварения при сниженной кислотности и недостаточной фермента-

тивной активности желудочного сока.

2. Для того чтобы лучше было наблюдать эксперимент нужно поставить

стаканы с реактивами на демонстрационный стол.

3. Рядом на столе необходимо поместить штатив с четырьмя пробирками.

Пронумеровать их от 1 до 4.

4. Подготовить водяную баню, для этого нагреть воду и в дальнейшем сле-

дить, чтобы температура оставалась постоянной (около 370С).

5. Для эксперимента понадобится одно куриное яйцо. Важно тщательно от-

делить белок от желтка, затем растворить белок в воде. Приготовить рас-

твор из расчета 500 мл воды на белок одного куриного яйца. После того

как белок растворится взять 100 мл раствора и нагреть его в огнеупорном

стеклянном стакане на электрической плитке до появления белых хлопь-

ев.

Внимание! Все приготовить необходимо непосредственно перед проведени-

ем исследования.

116


После того как проведена подготовительная работа необходимо собрать

установку, соблюдая рекомендации по настройке и подготовке оборудования к

работе. В начале исследования нужно собрать данные о значении pH всех реак-

тивов, используемых в демонстрации.

1. Необходимо погрузить щуп датчика pH в стакан с дистиллированной во-

дой (40мл), провести измерение pH. Визуально результаты замера будут

отображаться на шкале, далее значение pH раствора будет занесено в ок-

но автоматически.

Можно нажать клавишу PrtScr на клавиатуре. Далее открыть любой

графический редактор, например Paint и сохранить изображение. Так

же можно предложить учащимся записать полученные данные в тет-

радь.

2. После проведения замера, тщательно прополоскать щуп датчика в про-

мывочной колбе (она входит в комплектацию прибора).

3. Повторить пункты 2-3 с другими реактивами.

Можно предложить учащимся записать значение pH каждого раствора

в тетрадях (рис. 1-4).

Рис. 1

Результат значения pH дистиллированной воды

Рис. 2

117

Результат значения pH « Кока- колы»

Рис. 3

Результат значения pH желудочного сока (растворенной таблетки

ацидин – пепсин)

Рис. 4

Результат значения pH несладкого чая

4. Далее необходимо соединить реактивы с белком, для этого стоит доба-

вить в каждый стакан по 20 мл раствора куриного белка. В стаканы № 3 и

№ 4 (с чаем и « Кока- колой») влить по 40 мл желудочного сока.

5. Далее следует тщательно перемешать все растворы стеклянной палочкой.

Провести исследование pH каждого раствора. Для этого нужно повторить

пункты 1-3, каждый раз нажимая на кнопку Измерить. Если все сделано

правильно, данные автоматически будут занесены в таблицу.

6. Заполнить каждую пробирку соответствующими реактивами из стаканов.

Содержимое пробирок тщательно перемешать, заткнув отверстие про-

бирки пальцем.

7. Поместить пробирки на водяную баню. Засечь время. Через каждую ми-

нуту необходимо проверять растворение белка (должны исчезнуть белые

хлопья). По мере исчезновения хлопьев в каждой из пробирок, важно за-

носить время реакции в таблицу (рис. 5). (Примерное время реакции:

118

пробирка №1 – реакция не идет; № 2 – около 6 мин; № 3 – более 15 мин;

№ 4 – от 3 до 6 мин).

Рис. 5


Учитель. Почему в первой пробирке не протекала реакция?

Ученики. Потому что только в этой пробирке отсутствовал желудочный сок,

следовательно, в ней не было фермента пепсина, который расщепляет белки.

Учитель. Как вы можете объяснить тот факт, что время, потраченное на рас-

щепление белка во всех пробирках разное?

Ученики. Состав реактивов разный, следовательно, время, потраченное на рас-

щепление белка тоже разное.

Учитель. Предположите, как может получиться, что в нашем желудке одно-

временно окажутся белки и чай.

Ученики. Если мы будем запивать во время приема пищи

Учитель. Как это отразиться на процессе пищеварения?

Ученики. Реакция в пробирке с белком и чаем протекала дольше всех, следова-

тельно, в желудке процесс переваривания будет замедлен.

Учитель. А почему белок так быстро растворился в четвертой пробирке?

Ученики. «Кока – кола» повысила кислотность среды, так же она будет вести

себя в желудке.

Учитель. Газированные напитки повышают кислотность желудка, это приво-

дит к серьезным последствиям в функционировании желудка. Кроме того кра-

сители, которые находятся в напитках пагубно влияют на организм человек.

Можно предложить учащимся сравнить полученные выводы со спра-

вочными. Для этого нужно нажать кнопку Результат, информация отобра-

зится на экране (табл. 2).

119

Таблица 2

№ про-

бирки

Объяснение

1 Белок не разрушился, фермент отсутствует

2 Белок разрушился под действием фермента пепсина. Условия рас-

творения белка идеальные. Температура 370С, фермент присутству-

ет, кислотность в оптимальном диапазоне.

3 Работа фермента затруднена, желудочный сок разбавлен. Во время

еды не рекомендуется запивать пищу жидкостью. Жидкость раз-

бавляет желудочный сок и снижает кислотность, что негативно ска-

зывается на работе фермента пепсина.

4 Белок растворился быстро. Среда очень кислая.



А 1. Определите последовательность отделов пищеварительной системы

а) рот – пищевод – глотка – желудок – кишечник

б) рот – глотка – пищевод – желудок – кишечник

в) рот – глотка – желудок – пищевод – кишечник

г) рот – желудок – пищевод – кишечник – глотка

А 2. В желудке среда

а) слабощелочная

б) нейтральная

в) щелочная

г) кислая

А 3. Клетки слизистой оболочки желудка вырабатывают

а) лизоцим

б) желчь

в) панкреатический сок

г) соляную кислоту

А 4. Пепсин — это фермент

а) желез желудка

б) слюнных желез

в) поджелудочной железы

г) печени

А 5. Конечным продуктом расщепления белков в клетке являются

а) углекислый газ и вода

б) азотистые соединения

120

в) углекислый газ, вода и азотистые соединения

А 6. Желудочный сок начинает выделяться под воздействием

а) сигнала, пришедшего по нервам

б) гормона тироксина

в) гормона адреналина

г) желчи

А 7. Расщепление белков начинается в

а) желудке

б) тонком кишечнике

в) ротовой полости

г) толстом кишечнике

А 8. Расщепление пищи ускоряется благодаря действию

а) гемоглобина

б) гормонов

в) хлорофилла

г) ферментов

А 9. Ферменты желудочного сока действуют на белки при

а) высокой температуре и в щелочной среде

б) высокой температуре и в кислой среде

в) температуре, близкой к температуре тела, и в кислой среде

г) температуре, близкой к температуре тела, и в щелочной среде

А 10. На какие вещества расщепляются белки

а) глюкозу

б) аминокислоты

в) глицерин и жирные кислоты

г) жиры

В 1. Установите соответствие между процессом пищеварения и отделом пище-

варительного канала, в котором он протекает

ПРОЦЕССЫ ПИЩЕВАРЕНИЯ ОТДЕЛЫ

ПИЩЕВАРИТЕЛЬНОГО

ТРАКТА

1) Обработка пищевой массы желчью А. Желудок

2) Всасывание основной части воды Б. Тонкая кишка

3) Начало расщепления белков В. Толстая кишка

и некоторых видов жиров

4) Интенсивное всасывание

питательных веществ ворсинками

121

5) Расщепление клетчатки

6) Завершение расщепления белков,

жиров, углеводов

С1. Задание со свободным развернутым ответом

Некоторые диетологи рекомендуют за полчаса до еды выпить стакан све-

жего овощного сока, съесть яблоко или морковку. Объясните для чего это нуж-

но.




1. Важно правильно провести подготовительный этап. Если используется аци-

дин – пепсин, то его лучше измельчить, тогда он быстрее растворится.

2. Перед началом работы с датчиком pH обязательно ознакомьтесь с инструк-

цией и рекомендациями, содержащимися в паспорте.

3. Необходимо внимательно изучить порядок выполнения эксперимента и точ-

но следовать указаниям.

4. В ходе работы необходимо пояснить учащимся порядок регистрации показа-

ний датчика.

5. При проведении эксперимента Вы можете столкнуться со следующими труд-

ностями:

а) автоматически не заносятся в таблицу результаты замеров. Ваши действия:

необходимо тщательно промыть щуп датчика в промывочной колбе.

122

ЭКСПЕРИМЕНТ «ИЗУЧЕНИЕ СТЕПЕНИ ЗАЩИТЫ

СОЛНЕЧНЫХ ОЧКОВ ОТ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО

ИЗЛУЧЕНИЯ»

ТЕМА УРОКА «ЗРИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗАТОР».

8 КЛАСС

Цель: на примере экспериментального метода исследования сформиро-

вать у учащихся представление о способах защиты глаз от ультрафиолетового

излучения.

Задачи:


направленную на усвоения материала о зрительном анализаторе; создать усло-

вия для исследовательской деятельности по изучению факторов влияющих на

сохранение зрения.






Воспитательные: сформировать у учащихся ценностное отношение к

своему здоровью.


Для теории: интерактивная доска; ПК, мультимедийный проектор; набор

ЦОР «Строение зрительный анализатор», «Строение глаза».

Для демонстрации: ПО AFS « Биология с компьютером в школе»; ПК; сис-

тема сбора данных AFS; датчик УФ-В излучения; кабель USB; кольцевой шта-

тив с зажимом; набор солнцезащитных и обычных очков.

ХОД УРОКА



123


Доминирует метод проблемного изложения.


Сенсорная система – это часть нервной системы, ответственная за вос-

приятие определенных сигналов из окружающей или внутренней среды. Сен-

сорная система состоит из рецепторов, нейронных проводящих путей и отделов

головного, ответственных за обработку полученных сигналов. Наиболее из-

вестными сенсорными системами являются зрение, слух, осязание, вкус и обо-

няние. Сенсорные системы называют анализаторами. Впервые понятие « анали-

затор» ввѐл российский физиолог И.М. Сеченов. Отечественный ученый

И.П.Павлов на опытах обосновал учение об анализаторах.

Организация работы с учебником с последующим обсуждением.


1. Какая система называется анализатором?

2. Из каких частей состоит анализатор?

3. Чем отличается понятие «анализатор» от понятия «орган чувств»?

4. Какой анализатор наиболее значим для человека и почему?

Вывод (по результатам обсуждения). Анализатор – это сложная система,

обеспечивающая анализ раздражений, то есть выделение, различение среди

многих сигналов, поступающих из внешней среды. Состоит анализатор из ре-

цептора, чувствительного нейрона и соответствующей зоны коры полушарий

большого мозга. Примерно 70% всей информации мы получаем с помощью

зрения.



Доминирует частично - поисковый метод работы

Зрительный анализатор

Организация работы с использованием интерактивного ресурса (рис.1) и

текста учебника.

124

Рис. 1

http://school-collection.edu.ru/catalog/res/19075f7b-4778-4052-bd17-

3ca1c72bee6f/view/


1. Как устроен зрительный анализатор?

2. Какие части зрительного анализатора участвуют в возникновении, прове-

дении и анализе нервных импульсов?

Вывод (по результатам обсуждения). Зрительный анализатор состоит из ре-

цепторов глаза, чувствительного нейрона зрительного нерва и зрительной зоны

коры.

Строение органов зрения

Организация работы с использованием интерактивного ресурса

(рис.2) и текста учебника.

Рис.2

http://school-collection.edu.ru/catalog/res/19075f7b-4778-4052-bd17-3ca1c72bee6f/view/

http://school-collection.edu.ru/catalog/res/19075f7b-4778-4052-bd17-3ca1c72bee6f/view/

125

http://school-collection.edu.ru/catalog/res/ba03acb1-1e65-43d8-b34b-

dd97e8a9f43a/view/


1. Из каких частей состоит орган зрения?

2. Какие функции выполняет вспомогательный аппарат глаза?

3. Как устроено глазное яблоко?

4. Где располагается глазное яблоко?

5. Какие функции выполняет зрачок и хрусталик?

6. Где находятся палочки и колбочки, в чем заключается их функция?

7. Что такое слепое пятно?

8. Как работает зрительный анализатор?

Вывод (по результатам обсуждения). Свет через роговицу, зрачок, хруста-

лик и стекловидное тело попадает на сетчатку глаза. В рецепторах сетчатки

колбочках и палочках световые сигналы преобразуются в нервные импульсы,

которые по зрительному нерву передаются в головной мозг - зрительную зону

коры. Здесь собирается вся информация, расшифровывается, обобщается и соз-

дается зрительный образ.

Нарушения зрения

Организация поисковой беседы с использованием информации учебника.


1. Какие виды нарушения зрения вам известны?

2. Какие факторы влияют на нарушение зрения?

3. Как видят предметы люди, страдающие дальнозоркостью?

4. Как видят предметы люди, страдающие близорукостью?

5. Каким образом исправляется дальнозоркость и близорукость?

Вывод (по результатам обсуждения). Дальнозоркость развивается с возрас-

том, когда хрусталик теряет эластичность, способность менять свою кривизну.

В этом случае изображение близкорасположенных предметов расплывается.

Близорукость может развиваться у детей школьного возраста из-за неправиль-

ного режима труда, плохой освещенности рабочего места, так же причиной

может быть врожденное изменение глазного яблока. При близорукости плохо

видны удаленные предметы. Оба эти дефекта исправляются специально подоб-

ранными очками или линзами.

Учитель. Многие люди стесняются носить очки, поэтому проблемы со зрением

у них осложняются. Но есть особый вид очков – солнцезащитные, которые яв-

ляются неизменным атрибутом летнего имиджа. Многие из нас покупают их,

поддавшись диктату моды, или чтобы выглядеть загадочно и интересно. На са-

http://school-collection.edu.ru/catalog/res/ba03acb1-1e65-43d8-b34b-dd97e8a9f43a/view/

http://school-collection.edu.ru/catalog/res/ba03acb1-1e65-43d8-b34b-dd97e8a9f43a/view/

126

мом же деле эти очки – не только деталь модного туалета, но и важнейший

фактор сохранения хорошего зрения.

Доминирует метод проблемного изложения.


Правильно подобранные солнцезащитные очки способны защитить наши

глаза ультрафиолетовых лучей. Ультрафиолетовый коротковолновый диапазон

находится в пределах 100–400 нм. Различают четыре области УФ - А, В, С и V

рис.3). Самый опасный спектр V и С полностью поглощается озоновым слоем

атмосферы. Вредное воздействие УФ на глаза оказывают УФ-А и УФ-В. Вто-

рой особенно вреден для глаз, так как именно он вызывает "снежную" слепоту

в условиях высокогорья, заполярья, а также ожоги глаз при электросварке и не-

правильном использовании бактерицидных ультрафиолетовых ламп. УФ-лучи

присутствуют в солнечном свете в любую погоду, в любом месте и в любое

время суток. В этом и коварство таких лучей – их не видно. В пасмурный день

интенсивность УФ- облучения лишь ненамного снижается. Около 50% еже-

дневно получаемой человеком дозы УФ- облучения составляет отраженный или

рассеянный ультрафиолет. При этом интенсивность УФ- бликов, отраженных

от поверхности песка, воды и особенно снега, бывает даже выше, чем интен-

сивность прямых солнечных УФ- лучей.

Рис. 3. Место УФ- излучения в электромагнитном спектре

Прямой и отраженный солнечный свет может повреждать различные от-

делы глазного яблока. Энергия светового излучения способна нарушать струк-

туру органической ткани глаз, в зависимости от того, как часто и как долго вы

находились под УФ- излучением. Естественно, в результате эволюции мудрая

природа «придумала» способы естественной защиты наших глаз от солнца. Во-

первых, количество света, поступающего в глаза, механически регулируется

веками. Когда мы находимся на солнце, мы инстинктивно прищуриваемся, а на

улице, даже в пасмурный день, наши веки практически постоянно находятся

под ультрафиолетовым «артобстрелом». Своеобразным шлагбаумом служит

также радужная оболочка. Радужка задумана природой не только для того, что-

бы придавать цвет глазам, но и для управления величиной светового потока,

127

попадающего внутрь глаза. Как известно, на свету зрачки сужаются, ослабляя

поток яркого света. Зрачок реагирует на количество красной составляющей

света.

Другой заслон на пути ультрафиолетовых лучей – это роговица. Рогови-

ца, прозрачная часть оболочки глаза перед зрачком, полностью задерживает

особо опасный жесткий ультрафиолетовый свет (УФ-В), не пропуская его

внутрь глаза. Повышенные дозы УФ-В могут вызвать очень болезненные сол-

нечные ожоги роговицы (фотокератит), сопровождающиеся ощущением ино-

родного тела в глазу, светобоязнью, снижением остроты зрения.

Особенно важна роль хрусталика – это эластичная прозрачная белковая

линза, «отвечающая» за фокусировку изображения на сетчатке. Она несет ос-

новную нагрузку по защите сетчатки от ультрафиолета А. Под воздействием

УФ-А в хрусталике происходят химические реакции с образованием пигментов,

которые накапливаются, в результате чего хрусталик со временем теряет эла-

стичность, приобретает желтую окраску и постепенно мутнеет. Такое помутне-

ние хрусталика называют катарактой. Чем больше за жизнь хрусталик получает

УФ-А, тем раньше он мутнеет. И чем более интенсивным становится помутне-

ние, тем более усиливается фильтрующая способность хрусталика.

Хрусталик ребенка абсолютно бесцветен. Поэтому час, проведенный ре-

бенком на ярком солнечном свету, по вредности для сетчатки сравним с тремя.

Если у ребенка 10 лет до 75% УФ-А проникает через хрусталик, то у тридцати-

летнего человека – лишь около 10%. Мало кто из родителей покупает своим де-

тям настоящие солнцезащитные очки. Между тем глаза ребенка более чувстви-

тельны к ультрафиолету, чем у взрослого, и также нуждаются в защите.


1. Какое влияние оказывает УФ – излучение на глаза человека?

2. В каком возрасте ультрафиолет наиболее опасен?

3. На какие типы делится УФ- излучение?

4. Какие структуры глаза принимают участие в защите от УФ- излучения?

Учитель. Очевидно, что природной защиты нашим глазам явно не хватает и

дополнительная защита просто необходима. При этом очень важно знать, что

далеко не всякие солнцезащитные очки способны уберечь глаза. Эксперимен-

тальным путем можно проверить способность различных видов солнцеза-

щитных и обычных очков защищать от воздействия УФ –излучения спектра В

солнечного света.

Практическая часть. Эксперимент «Изучение степени защиты солнечных

очков от ультрафиолетового излучения»

Доминирует исследовательский метод.

128

Объект исследования - интенсивность УФ – излучения спектра В солнеч-

ного света

Цель работы: изучить способность различных видов солнцезащитных и

обычных очков защищать от воздействия УФ –излучения спектра В.



Для подключения датчика к компьютеру нужно запустить программу Биоло-

гия с компьютера. Открыть эксперимент Изучение степени защиты солнеч-

ных очков от ультрафиолетового излучения в разделе Человек и его здоро-

вье. Подсоединить кабель датчика УФ- излучения к каналу аналогового входа

системы сбора данных AFS Ch 1. Подключить один конец кабеля USB к систе-

ме сбора данных AFS, другой - к USB компьютера.


чего можно приступать к проведению исследования. Сбор данных и их визуа-

лизация осуществляется программным обеспечением AFS.

Калибровка датчика

Важно откалибровать датчик по относительной интенсивности излучения.

Для этого необходимо сделать следующее.

1. Направить датчик УФ-В излучения на солнце, при этом нельзя смотреть

прямо на солнце, необходимо будет воспользоваться тенью датчика. За-

крыть датчик большим пальцем и направить его в сторону солнца. Дви-

гать датчик по направлению к солнцу нужно до тех пор, пока его тень не

превратится в маленький кружочек. Это означает, что в таком положении

датчик направлен прямо на солнце.

2. Запомнить это положение датчика и закрепить его на кольцевом штативе

при помощи зажима, как показано на рисунке 4.

Рис. 4

129

3. Датчик необходимо надежно прикрепить на штативе, отрегулировать по-

ложение датчика, ориентируясь по его тени, чтобы направить его прямо

на солнце.

4. После того как датчик будет установлен, войти в раздел Ход работы (от-

кроется окно Калибровать),произвести калибровку датчика, для этого

нажать кнопку Калибровать.

5. Для корректной калибровки датчика необходимо получить два значения

интенсивности. Для начала нужно вывести первое значение. В поле Ин-

тенсивность % ввести значение 0. Накрыть конец датчик УФ- излучения

чистым не прозрачным предметом так, чтобы свет не падал на датчик.

Нажать кнопку Калибровать. В результате появится первое значение ин-

тенсивности (рис. 5).

Рис. 5

6. Для получения второго значения, ввести 100 в качестве следующего из-

вестного значения интенсивности. (Последующие экспериментальные

замеры будут проводиться относительно второго значения интенсивно-

сти). Направить датчик на источник УФ- излучения (например, на солн-

це) и принять эту интенсивность за 100%. Нажать кнопку Калибровать,

второе значение интенсивности автоматически появится в поле Показа-

ния датчика (рис. 6).

Рис. 6

130

7. При необходимости калибровку датчика всегда можно повторить. Для

этого нажать кнопку Выход, затем открыть эксперимент Изучение степени

защиты солнечных очков от ультрафиолетового излучения в разделе

Человек и его здоровье и повторить пункты 1-6.

Внимание! Калибровку желательно проводить непосредственно перед про-

ведением эксперимента. Это позволит избежать ситуации, когда измеренное

значение интенсивности солнца выше заданного при калибровке (принятого за

100%).


Внимание! Эксперимент проводится в яркий солнечный день в классной

комнате, в которой легко открываются оконные рамы.

Важно объяснить учащимся, что интенсивность УФ-излучения спектра В

солнечного света будет автоматически определяться с помощью датчика, вся

инфомация будет регистрироваться в таблице, которая визуально будет

отображать результаты эксперимента.

1. Для проведения эксперимента нужно взять две пары солнцезащитных

очков и пару обычных очков. Необходимо предусмотреть, чтобы

солнцезащитные очки были двух различных ценовых категорий.

2. Ввести в незаполненные ячейки таблицы данные производителя о защите

от УФ- излучения, материале и цвете линз.

3. Открыть оконные рамы. Проверить чтобы датчик был направлен на

солнце.

4. Нажать кнопку Измерить. Начнется сбор данных. Через 20 секунд

измерение автоматически прекратится. Будут получены данные

измерения УФ- излучения (без очков). Результаты замера появятся в окне

Интенсивность УФ-излучения солнца.

5. Необходимо взять первую пару обычных очков, поместить линзу очков

непосредственно над щупом датчика УФ – излучения, как показано на

рисунке 7.

Рис. 7

131

Результы замера автоматически отразятся в соответсвующих окнах.

Внимание! Необходимо стараться не задевать датчика (чтобы не сбить

настройку), повторить пункт 4.

6. Повторить пункт 5 для исследования двух оставшихся пар

солнцезащитных очков.

Внимание! Необходимо, чтобы очки для эксперимента отличались друг от

друга по следующим критериям: материал линз, цвет линз, цена очков (рис. 8).

Рис.8


Можно предложить учащимся сравнить полученные результаты со

справочными. Для этого следует нажать кнопку Результат, информация

отобразится на экране. Если есть время, эта информация может быть рас-

печатана заранее и предложена учащимся для визуального ознакомления. Для

этого необходимо воспользоваться возможностями ПО, нажать кнопку Пе-

чать и получить информацию.

1. В соответствии с Законом РФ «О защите прав потребителей» солнцеза-

щитные очки должны быть снабжены этикеткой на русском языке (в

крайнем случае, на английском), на ней размещается вся необходимая

информация. Ультрафиолетовое излучение обозначается аббревиатурой

UV. На ярлыке хороших солнцезащитных очков должен быть указан

процент блокирования как UVB-, так и UVA- лучей. Например, вы може-

те обнаружить такую надпись: «Blocks at 95% UVB and 60% UVA». Это

означает: «Не пропускают 95% УФВ- и 60% УФА – лучей». Иногда на

этикетках указывается ограниченная длина волн, которые не пропускают

линзы.

132

2. Полную защиту от излучений обеспечивают очки с указанием 400 нм

(нанометров). Их ультрафиолетовый спектр защищает от волн длиной до

400 нм. Если же цифра ниже 400 нм, то очки частично пропускают

ближний ультрафиолет.

3. Стекло лучше задерживает ультрафиолет, чем пластмасса.

4. Лучше всего задерживают УФ – излучение спектра В линзы темно- зеле-

ного цвета. Очки с синими линзами стимулируют расширение зрачков,

что может приводить к ожогу глаз. Водителям больше подходят очки

с серыми или коричневыми линзами.

Вывод (по результатам обсуждения). Очки, которые использовались в экс-

перименте №1 и 3, куплены в специализированных магазинах, стоимость их

достаточно высока, степень защиты от УФ – излучения соответствует стандар-

ту. Очки № 2 куплены на рынке, стоимость их не высока, по степени защиты

они незначительно уступают первым двум образцам. Следовательно, покупать

солнцезащитные очки лучше в специализированных магазинах. При выборе оч-

ков необходимо обращать внимание на:

а) информацию производителя о защите от УФ- излучения (в том случае, если

ее нет, то лучше отказаться от покупки);

б) материал, из которого изготовлены линзы;

в) цвет линз;

г) цену очков.

Можно предложить учащимся провести исследование других очков,

чтобы подтвердить или опровергнуть сделанные выводы.

Эксперимент с другими очками

Перед повторным экспериментом, необходимо удалить информацию из

таблицы. Для этого нажать кнопку Сбросить. Данные исследования можно со-

хранить, для этого надо воспользоваться кнопкой Сохранить (рис. 9).

133

Рис. 9

Вывод (по результатам обсуждения). Результаты, полученные при по-

вторном эксперименте, подтверждают сделанные выводы. Образцы № 1 и № 3

более низкие по цене. У образца № 2 линзы изготовлены из стекла, но по сте-

пени защиты от УФ – излучения этот образец уступает двум остальным. Кроме

того эти очки достаточно тяжелые и менее безопасны при носке.

Учитель. При выборе цвета линз следует отдавать предпочтение линзам тем-

но- серых и темно- зеленых оттенков. Первые позволяют воспринимать цвета,

вторые отфильтровывают наибольшее количество ультрафиолетовых и инфра-

красных лучей. А вот разовые очки влияют на психику, к тому же красный цвет

может приводить к потере ориентации, так как искажает все цвета.



А 1. Анализатор состоит

а) только из проводникового отдела

б) из рецептора

в) только из коркового отдела

г) из рецептора, проводникового отдела, коркового отдела

А 2 . Рецептор

а) преобразует сигналы в нервные импульсы

б) только проводит возбуждение

в) превращает нервный импульс в ощущения

г) усиливает нервные импульсы

А 3. Радужная оболочка

134

а) является основной светопреломляющей структурой глаза

б) определяет цвет глаз

в) регулирует поток света

г) обеспечивает питание глаза

А 4. При дальнозоркости

а) наблюдается неравномерное распределение палочек по сетчатке

б) имеет место резкое снижение количества палочек в сетчатке

в) лучи фокусируются за сетчаткой

г) отсутствуют некоторые колбочковые зрительные пигменты

А 5. Людям, кто страдает дальнозоркостью, необходимо использовать очки,

так как

а) у них изображение фокусируется перед сетчаткой

б) у них изображение фокусируется позади сетчатки

в) они плохо видят детали близко расположенных предметов

г) они плохо различают расположенные вдали предметы

А 6. Проводниковая часть зрительного анализатора

а) сетчатка

б) зрачок

в) зрительный нерв

г) зрительная зона коры головного мозга

А 7. Зрачок находится в центре оболочки

а) белочной

б) роговицы

в) сетчатки

г) радужной

Часть В

В 1. Установите последовательность преломления лучей света в опти-

ческой системе глаза человека

1) Хрусталик

2) Роговица

3) Зрачок

4) Палочки и колбочки

5) Стекловидное тело

В 2. Установите последовательность прохождения света, а затем и нервного

импульса через структуры глаза

1) Зрительный нерв

2) Палочки и колбочки

3) Стекловидное тело

4) Хрусталик

135

5) Роговица

6) Зрительная зона коры мозга

Часть С. Задание со свободным развернутым ответом

Что нужно учитывать при выборе солнцезащитных очков и почему?




1. Перед проведением урока нужно предложить учащимся принести солнцеза-

щитные очки, которыми они пользуются для защиты своих глаз от УФ излуче-

ния.

2. Перед началом работы с датчиком УФ-В излучения обязательно ознакомь-

тесь с инструкцией и рекомендациями, содержащимися в паспорте.

3. Необходимо внимательно изучить порядок выполнения эксперимента и точ-

но следовать указаниям.

4. В ходе работы следует пояснить учащимся порядок регистрации показаний

датчика.

5. При проведении эксперимента Вы можете столкнуться со следующими труд-

ностями.

А) В диалоговом окне в начале эксперимента появляется информация Не-

корректная калибровка. Ваши действия:

необходимо проверить, как установлен датчик относительно солнца.

Б) При сборе данных, информация, появляющаяся в таблице одинаковая для

всех типов очков, вызывает сомнение. Ваши действия:

перед сбором данных для каждой партии очков нужно не забывать

проводить измерения УФ- излучения (без очков).

136

ЭКСПЕРИМЕНТ «АЭРОБНОЕ ДЫХАНИЕ»

ТЕМА УРОКА «ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ОБМЕН-КАТАБОЛИЗ».

10 КЛАСС

Цель: сформировать представление об энергетическом обмене и отдель-

ных его этапах.

Задачи:

Образовательные: сформировать знания об энергетическом обмене, о

химических реакциях, протекающих на различных этапах, представление о ро-

ли энергетического обмена; создать условия для экспериментальной деятельно-

сти по изучению аэробного этапа энергетического обмена.






Воспитательные: в ходе проведения учебного эксперимента воспитывать

у учащихся позитивное отношение к исследовательской работе.


Для теории: ПО « Биология с компьютером в школе»;

Для демонстрации: система сбора данных AFS; датчик температуры; датчик

растворенного кислорода; кабель USB; вспомогательный зажим; пипетка (2мл)

или градуированный цилиндр (10мл); груша или помпа пипетки; мерный стакан

для водяной бани (400 мл); градуированный цилиндр (25мл); 2 пробирки

(10х100 мл); 2 пробирки (18х500 мл); штатив для пробирок; промывочная колба

с дистиллированной водой

Реактивы:1% -ный раствор глюкозы; теплая и холодная вода; раствор

дрожжей.

ХОД УРОКА



137


Доминирует репродуктивный метод через организацию работы с поня-

тиями.

В начале урока учащимся следует предложить дать определения следую-

щих понятий: «пластический обмен», «ассимиляция», «энергетический обмен»,

«диссимиляция», «анаболизм», «биосинтез», «катаболизм», «распад».

Вывод (по результатам обсуждения). Совокупность процессов синтеза,

усвоения, накопления веществ и энергии в организме, обеспечивающих пласти-

ческий синтез, называют ассимиляцией или анаболизмом. Совокупность про-

цессов расщепления и выделения продуктов распада из организма называется

диссимиляцией или катаболизмом. Ассимиляция и диссимиляция – это две

противоположные, но непрерывно связанные между собой стороны единого

процесса – обмена веществ в живом организме.




Учитель. Что является универсальным источником энергии в клетках?

Ученики. Углеводы – главный источник энергии в клетке. Самый известный

углевод – глюкоза.

Учитель. В виде чего накапливается энергия?

Ученики. При расщеплении глюкозы в клетках образуется особое вещество

АТФ.

Учитель. При отщеплении от АТФ одного остатка фосфорной кислоты выде-

ляется 40 кДж теплоты и АТФ превращается в АДФ. Запаса АТФ в мышцах

хватает только на 20-30 сокращений. Поэтому в клетках идѐт постоянный про-

цесс синтеза АТФ.

Этапы энергетического обмена

Организация работы с текстом учебника.


1. Назовите три этапа энергетического обмена в клетке.

2. Что происходит на первом подготовительном этапе энергетического об-

мена в клетке?

3. Что происходит с энергией, выделившейся на подготовительном этапе?

4. До чего распадаются белки, углеводы, липиды на подготовительном эта-

пе?

Вывод (по результатам обсуждения). На подготовительном этапе энергети-

ческого обмена сложные органические молекулы расщепляются до мономеров,

с выделением небольшого количества энергии, которая расходуется в виде теп-

138

ла. В многоклеточных организмах этот процесс протекает в желудочно-

кишечном тракте.

Учитель. Какие организмы и почему называются аэробами и анаэробами?

Ученики. Аэробы организмы, которые нуждаются в свободном молеку-

лярном кислороде для процессов синтеза энергии, в отличие от анаэробов.


1. Как называется второй этап энергетического обмена? Опишите, как он

происходит.

2. Какой процесс называется гликолизом?

3. Сколько и в виде чего выделяется энергии при гликолизе?

4. В какие вещества может превращаться пировиноградная кислота, полу-

чившаяся в ходе гликолиза?

Вывод (по результатам обсуждения). Второй этап энергетического обмена –

бескислородный или анаэробный (гликолиз). Протекает в цитоплазме клетки,

расщеплению подвергается глюкоза. Выделяется энергия, 60 % которой расхо-

дуется в виде тепла, а 40 % процентов идет на образование 2 молекул АТФ.


1. Как называется третий заключительный этап энергетического обмена в

клетке?

2. Где в клетке протекают реакции клеточного дыхания?

3. Какие процессы происходят на третьем этапе?

4. Сколько молекул АТФ образуется при полном кислородном расщепле-

нии?

5. Какой этап энергетического обмена веществ в клетке наиболее энергети-

чески ценен?

Вывод (по результатам обсуждения). Третий этап энергетического обмена –

кислородное окисление, или дыхание, происходит в митохондриях клетки, свя-

зан с внутренней мембраной, в нѐм участвуют ферменты. Так как при расщеп-

лении двух молекул молочной кислоты образуется 36 молекул АТФ, следова-

тельно, основную роль в обеспечении клетки энергией играет аэробное дыха-

ние.

Суммарное уравнение реакции энергетического обмена выглядит сле-

дующим образом:

С6 Н12 О6 + 6О2 → 6 СО2 + 6 Н2О +38АТФ.

Учитель. Аэробное клеточное дыхание это процесс преобразования химиче-

ской энергии органических молекул в непосредственно потребляемую организ-

мами форму. При наличии достаточного количества кислорода глюкоза может

полностью окисляться. Все организмы, в том числе растения и животные, окис-

ляют глюкозу до получения энергии. Зачастую эта энергия используется для

139

преобразования АДФ и фосфата в АТФ. Скорость клеточного дыхания можно

измерить, отслеживая поглощение кислорода.

Многие изменяющиеся факторы окружающей среды могут воздейство-

вать на скорость аэробного клеточного дыхания. Изменение температуры ока-

зывает значительное влияние на живые организмы. Катализируемые фермента-

ми реакции особенно восприимчивы к небольшим изменениям температуры.

Ввиду этого метаболизм эктотермов организмов, внутренняя температура те-

ла которых зависит от окружающей их среды, зачастую оказываются под воз-

действием температуры окружающей среды.


1. Что такое дыхание?

2. Какие вещества участвуют в процессе дыхания?

3. Как можно определить скорость дыхания?

4. Какие факторы влияют на скорость дыхания?

Можно предложить учащимся провести исследование и определить влия-

ние температуры на аэробное дыхание дрожжей.

Необходимо объяснить, что дрожжиэто сборная группа одноклеточных

грибов. Все дрожжи гетеротрофы, использующие окислительный или бро-

дильный способ получения энергии. Дрожжи рода сахоромицетов широко ис-

пользуются в хлебопечении, виноделии, пивоварении, а также в качестве объ-

екта биологического исследования.

Практическая часть. Эксперимент «Аэробное дыхание»

Перед проведением эксперимента целесообразно познакомить учащихся

с информацией о дыхании дрожжей. Для получения информации следует вос-

пользоваться кнопкой Справка, далее Печать.

Информация для учащихся

Дыхание дрожжей – сложный процесс биологического окисления, проис-

ходящий в их клетках и сопровождающийся выделением энергии. По типу ды-

хания дрожжи относятся к факультативным анаэробам. В процессе аэробного

дыхания дрожжи, окисляют 1 моль глюкозы, получают 2817 кДж энергии, из

которой только 1025 % используют для своих нужд; остальная энергия выде-

ляется в окружающую среду в виде тепла.

В анаэробных условиях дрожжи получают энергию за счѐт бескислородного

(анаэробного) дыхания, т. е. брожения. Брожение спиртовое – один из путей

анаэробного превращения углеводов; при этом глюкоза практически полностью

расщепляется дрожжами до этилового спирта С2Н5ОН и углекислого газа СО2,

одновременно происходит накопление высших спиртов и других продуктов

обмена и выделение незначительного количества энергии.

140

С энергетической точки зрения более выгодным является процесс аэроб-

ного окисления углеводов, т. е. дыхание, поскольку при брожении выделяется

почти в 28 раз меньше энергии. У дрожжей анаэробный гликолиз – первая обя-

зательная стадия превращения глюкозы, за которой может следовать аэробная

фаза – дыхание, интенсивность которой находится в прямой зависимости от ус-

ловий культивирования.

В присутствии кислорода дрожжи активно размножаются. Пока в среде

имеется кислород, дрожжи дышат, но не бродят; брожение начинается тогда,

когда весь кислород израсходован. Отсутствие дыхания компенсируется усиле-

нием гликолиза, который становится основным источником энергии клетки.

Бродильная функция клеток дрожжей при этом достигает максимума.

Подготовка к работе

Цель работы: изучить влияние изменения температуры на скорость ды-

хания дрожжей.

До проведения демонстрационной работы необходимо приготовить рас-

твор глюкозы и раствор дрожжей. Для приготовления 1% -ного раствора глю-

козы нужно растворить 10 глюкозы в 1 литре дистиллированной воды. Для под-

готовки раствора дрожжей следует растворить 7г (примерно одна упаковка) су-

хих дрожжей в 100 мл воды. После этого, необходимо подготовить датчик рас-

творенного кислорода к использованию.

Внимание! Перед началом работы с датчиком растворенного кислорода

обязательно ознакомьтесь с инструкцией и рекомендациями, содержащимися в

паспорте к прибору. Процесс подготовки датчика растворенного кислорода к

работе показан на рисунке 1.

Рис. 1

Прежде необходимо снять синюю защитную крышку, открутить мем-

бранную крышку от щупа датчика, используя пипетку, наполнить мембранную

крышку 1мл раствора РК для заправки электрода. Далее снова осторожно за-

141

крутить мембранную крышку на электрод, поместить датчик в сосуд с водой.

Перед снятием показаний датчик растворенного кислорода следует подогреть в

течение 510 мин. Чтобы подогреть датчик, его оставляют подключенным к

системе сбора данных с работающей программой. Датчик должен быть посто-

янно подсоединѐн, чтобы оставаться в подогретом состоянии. Если датчик бу-

дет отсоединѐн на несколько минут, его нужно снова подогревать, так как не

подогретый датчик будет давать неправильные показания. Для проведения экс-

перимента следует подготовить лабораторное оборудование.

Установить температуру водяной бани (большой мерный стакан с водой

соответствующей температуры) 10°С. Для этого нужно взять мерный стакан

(400мл) и налить в него 200 мл воды. Добавить в стакан лед, чтобы температура

воды достигла 10°С.

Взять две небольшие чистые пробирки. Обозначит их «1» и « 2». Налить 2 мл

дрожжевого раствора в каждую пробирку. Далее следует подготовить две

большие чистые пробирки и обозначить их « А» и «Б». Налить 20 мл раствора

глюкозы в каждую пробирку.

Оставить пробирки «1» и « А» в штативе при комнатной температуре, а про-

бирки «2» и «Б» поместите в холодную водяную баню. Для проведения замеров

требуется подключить датчик температуры и датчик растворенного кислорода к

компьютеру.

Подключение датчиков

1. Подсоединить кабель датчика растворенного кислорода к каналу анало-

гового системы сбора данных AFS Ch1.

2. Подсоединить кабель датчика температуры к каналу аналогового системы

сбора данных AFS Ch2.

3. Подключить один конец кабеля USB к системе сбора данных AFS, а дру-

гой к USB компьютера.

При правильном подключении датчики определяются автоматически, после

чего можно приступать к проведению исследования. Полученные данные и их

визуализация осуществляются программным обеспечением AFS.


Важно объяснить учащимся, что температура окружающей среды бу-

дет измеряться автоматически и заноситься в поле температуры. Таким же

образом будет происходить замер скорости дыхания.

1. Для того чтобы определить температуру помещения, необходимо убедиться в

том, что датчик температуры подключен и находится в окружающей среде (не

касается нагретых тел) и в поле температуры выводятся показания датчика.

142

2. Провести измерение скорости дыхания для суспензии дрожжей при комнат-

ной температуре необходимо следующим образом:

закупорить пробирку «А» и сильно перемешать содержимое в течение

60с, чтобы насытить раствор кислородом;

снова поместить пробирку «А» в штатив и опустить в нее датчик раство-

ренного кислорода, как показано на рисунке 2;

Рис. 2

медленно и непрерывно перемешать датчиком раствор в течение 23 мин

или до тех пор, пока не стабилизируются показания растворѐнного ки-

слорода (это будет видно на графике);

слегка взболтать пробирку «1», чтобы дрожжи находились во взвешенном

состоянии;

извлечь датчик из пробирки «А» и добавить в нее 2 мл раствора дрожжей

из пробирки «1»;

поместить датчик растворѐнного кислорода в пробирку «А».

3. Медленно и непрерывно помешивать датчиком растворѐнного кислорода

раствор.

4. Спустя 10 с необходимо начать сбор данных, нажав кнопку Измерить.

5. Если концентрация растворѐнного кислорода упадѐт ниже 1,0 мг/ л, измере-

ния автоматически прекратятся. Данные времени и количества поглощѐнного

кислорода самостоятельно будут занесены в таблицу. Для остановки измерений

можно нажать кнопку Остановить. Среднее время сбора данных запрограмми-

ровано на 2 мин.

6. Нужно вынуть датчик растворенного кислорода из пробирки «А» и прополо-

скать его водой.

7. Поместить датчик температуры в водяную баню.

143

8. Повторить пункты 1-5, используя пробирки «2» и « Б», которые находятся в

холодной водяной бане. Убедиться что температуры водяной бани и обоих рас-

творов уравновешены (рис. 3,4).

9. По окончании эксперимента вымыть всю стеклопосуду и датчики. Поместить

датчик растворѐнного кислорода в мерный стакан с дистиллированной водой.

Рис. 3

Рис. 4



1. Получили ли вы подтверждение тому, что у дрожжей происходит аэроб-

ное клеточное дыхание? Свой ответ поясните.

2. Как влияла температура на скорость дыхания дрожжей?

144

3. Что произойдет с дрожжами после того, как концентрация кислорода в

растворе упадет до нуля? Объясните, почему они продолжают сбраживать

сахар.

Можно предложить учащимся сравнить полученные эксперимен-

тальные данные и собственные выводы с теоретическими результата-

ми.


1. Подтверждением того, что у дрожжей происходит аэробное клеточное

дыхание, является снижение концентрации кислорода в растворе с те-

чением времени.

2. Понижение температуры снижает скорость дыхания дрожжей, посколь-

ку дыхание является ферментативным процессом, а на скорость работы

ферментов влияет температура. Оптимум ферментативной активности

приходится на 30-330С.

3. После того как концентрация кислорода в растворе упадет до нуля,

дрожжи продолжают сбраживать сахар, перейдя на аэробное дыхание.



А 1. Биологический смысл гетеротрофного питания заключается в

а) синтезе собственных органических соединений из неорганических

б) потреблении неорганических соединений

в) окислении готовых органических соединений и последующем синтезе

новых органических веществ

г) синтезе АТФ

А 2. Конечными продуктами окисления органических веществ являются

а) АДФ и вода

б) аммиак и углекислый газ

в) вода и углекислый газ

г) АТФ и кислород

А 3. Смысл анаэробного гликолиза заключается в

а) образовании ПВК, АТФ, воды и переносчиков водорода

б) образовании глюкозы; АДФ, СО2

в) образовании 36 молекул АТФ; глюкозы; воды

г) бескислородном распаде белков на аминокислоты

А 4. Гликолиз происходит в

а) митохондриях

б) пищеварительном тракте

145

в) рибосомах

г) цитоплазме

А 5. Источник(и) энергии для начала гликолиза

а) белки

б) глюкоза

в) АТФ

г) липиды

А 6. В реакциях гликолиза участвуют

а) гормоны

б) витамины

в) пигменты

г) ферменты

А 7. При чрезмерной физической нагрузке в мышцах накапливается

а) пировиноградная кислота

б) уксусный альдегид

в) молочная кислота

г) этиловый спирт

А 8. Синонимом понятия «обмен веществ» является

а) ассимиляция

б) диссимиляция

в) анаболизм

г) метаболизм

А 9. Конечное расщепление глюкозы происходит в

а) цитоплазме

б) ядре

в) митохондриях

г) лизосомах

А 10. Ступенчатость окисления глюкозы позволяет

а) получить больше энергии

б) предохранить клетку от перегрева

в) экономнее расходовать кислород

г) сократить количество получаемой энергии

А 11. Кислород в процессе гликолиза выполняет функцию

а) катализатора

б донора электронов

в) акцептора электронов

г) молекулы – переносчика электронов

А 12. В процессе аэробного гликолиза при расщеплении 1 молекулы глюкозы

образуется

146

а) 36 молекул АТФ

б) 1 молекула АТФ

в) 18 молекул АТФ

г) 2 молекулы АТФ.

А 13. В результате процесса анаэробного гликолиза при расщеплении 1 моле-

кулы глюкозы образуется

а) 1 молекула АТФ

б) 18 молекул АТФ

в) 36 молекул АТФ

г) 2 молекулы АТФ

Часть В

В 1. Выберите три характеристики, относящиеся к кислородному этапу обмена

веществ.

1) Происходит в цитоплазме клетки.

2) Происходит в митохондриях.

3) Завершается образованием пировиноградной кислоты или этилового

спирта.

4) Энергетический эффект 2 молекулы АТФ.

5) Завершается образованием АТФ, двуокиси углерода и воды.

6) Энергетический эффект - 36 молекул АТФ.

В 2. Установите соответствие между процессами, происходящими в клетки и

этапами энергетического обмена.

ПРОЦЕССЫ ЭТАПЫ

1) Начинается с расщепления глюкозы А. Бескислородный этап

2) Образуется 2 молекулы С3Н6О3 Б. Кислородный этап

3) Образуется НАД*Н2

4) Происходит в мембранах крист

5) Синтезируется 36 молекул АТФ

6) Одним из результатов является спиртовое брожение

В 3. Установите соответствие между названием вещества и его функцией в

энергетическом обмене.

ФУНКЦИИ ВЕЩЕСТВА

1) Источник энергии в клетке А. Глюкоза

2) Исходное вещество для диссимиляции Б. АТФ

3) Продукт брожения В. Этиловый спирт

4) Фермент Г. Молочная кислота

5) Переносчик протонов Д. АТФ-синтетаза

6) Продукт неполного расщепления глюкозы

147

Часть С. Вставьте пропущенные слова.

В ходе энергетического обмена в клетке происходит распад веществ, со-

провождающийся выделением ______________, часть, которой запасается в мо-

лекулах особого вещества -________________. Энергетический обмен протека-

ет в три этапа: подготовительный, ______________ и кислородный. Кислород-

ный этап протекает в ________________, а предшествующий ему этап – в

___________ клетки.




мента

1. Перед началом работы с датчиками следует обязательно ознакомиться с ин-

струкцией и рекомендациями, содержащимися в паспорте к прибору.

2. В ходе работы необходимо пояснять учащимся регистрацию показаний дат-

чиков.

3. В ходе проведения эксперимента необходимо выбрать себе помощника из

учащихся.

148

ЭКСПЕРИМЕНТ «ИЗУЧЕНИЕ АКТИВНОСТИ

ФЕРМЕНТА КАТАЛАЗЫ»

ТЕМА УРОКА «БИОЛОГОИЧЕСКИЕ КАТАЛИЗАТОРЫ-

ФЕРМЕНТЫ. ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ И РОЛЬ В

ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КЛЕТКИ».

10 КЛАСС

Цель: изучить ферменты, их роль в регуляции жизнедеятельности клетки,

практическом значении в жизни человека.

Задачи:


направленную на формирование знаний о белках-ферментах; сформировать

представления о роли ферментах-катализаторах в процессах жизнедеятельности

клетки; создать условия для исследовательской деятельности по изучению ак-

тивности ферментов на примере фермента – каталазы.






Воспитательные: формирование у учащихся научного мировоззрения,

четких представлений о роли биологии в современном мире.


Для демонстрации: штатив с градуированными пробирками (10мл); колба

(250 мл, входит в комплектацию датчика); мерный стакан (200мл и

300мл); секундомер; весы с разновесами; нож; белая кафельная плитка;

датчик содержания О2; система сбора данных AFS; ПК; ПО AFS; кабель

USB; сырой и вареный картофель; речной песок; экспериментальная ус-

тановка (рис.1).

149

Рис.1

Реактивы: 3% -ный раствор пероксида водорода; дистиллированная вода

(100мл).

ХОД УРОКА




Доминирует частично-поисковый метод в форме эвристической беседы.


1. Что такое полимеры?

2. Являются ли белки полимерами? Регулярными или нерегулярными?

3. Что является мономером белковой молекулы?

4. Какова общая формула аминокислоты?

5. При помощи, каких связей соединяются аминокислоты в цепь?

6. Что собой представляют различные уровни организации белковой моле-

кулы?

7. Какими свойствами обладают белки?

8. Каковы функции белков, выполняемые ими на уровне клетки?

9. Каковы функции белков, выполняемые ими на уровне организма?

10. Отчего зависит многообразие белков?

11. От чего зависит многообразие функций, выполняемых белками?

Вывод (по результатам обсуждения). Выполнение белками определенных

специфических функций зависит от пространственной конфигурации их моле-

150

кул, нарушение которой делает невозможным выполнение белком свойствен-

ных им биологических функций.



Доминирует частично – поисковый метод обучения

Учитель. Ферменты – это белковые молекулы, синтезируемые живыми клет-

ками. В каждой клетке имеются сотни различных ферментов. С их помощью

осуществляются многочисленные химические реакции, которые могут идти при

температурах от 5о до 40

оС. Чтобы эти реакции протекали вне организма с той

же скоростью потребовались бы высокие температуры и резкие изменения ус-

ловий. Для клетки это означало бы гибель, так как вся работа клетки строится

таким образом, чтобы избежать изменений в нормальных условиях ее сущест-

вования. Таким образом, можно сказать, что ферменты – это биологические

катализаторы, то есть вещества, которые ускоряют биохимические реакции.

Они абсолютно необходимы, потому что без них реакции в клетке протекали

бы слишком медленно.

Ферменты – это глобулярные белки, которые по особенностям строения

можно разделить на две группы: простые и сложные. Простые ферменты явля-

ются простыми белками, состоят из аминокислот. В сложных ферментах поми-

мо белковой части есть группа небелковой природы – кофактор, например,

многие витамины. В молекуле однокомпонентного белка выделяют особую

часть, представляющую собой уникальное сочетание нескольких аминокислот-

ных остатков, располагающихся в определенной части белковой молекулы. Ее

называют активным центром фермента, который взаимодействует с молекулой

субстрата с образованием фермент-субстратного комплекса. Затем фермент-

субстратный комплекс распадается на фермент и продукт реакции.

151

Рис. 2

Учитель. Согласно гипотезе, выдвинутой в 1890 году Э. Фишером, субстрат

подходит к ферменту как ключ к замку, то есть пространственные конфигура-

ции активного центра фермента и субстрата точно соответствуют друг другу.

Субстрат сравнивается с «ключом», который подходит к «замку» - ферменту

(рис.2).

В 1959 году Д. Кошланд выдвинул гипотезу, по которой пространствен-

ное соответствие структуры субстрата и активного центра создается лишь в

момент их взаимодействия друг с другом (рис. 3). Эту гипотезу называют гипо-

тезой руки и перчатки

(гипотеза индуцированного соответствия).

152

Рис. 3


1. Что такое ферменты?

2. Перечислите свойства ферментов.

3. В чем уникальность каталитической функции белков-ферментов?

4. В чем выражается специфичность ферментов?

5. Что лежит в основе механизма взаимодействия субстрата и фермента?

6. Как влияют физические нагрузки на активность свойства ферментов?

7. Какие условия влияют на работу белков-ферментов? Как это можно под-

твердить?

Вывод (по результатам обсуждения). Поскольку все ферменты являются

белками, их активность наиболее высока при физиологически нормальных ус-

ловиях. При повышении температуры до некоторого значения (в среднем до

50о С) каталитическая активность растет (на каждые 10

о С скорость реакции по-

вышается примерно в 2 раза). При температуре выше 50о С белок подвергается

денатурации и активность фермента падает. Все ферменты являются высоко-

специфичными к своему субстрату и как правило, катализируют только одну

вполне определенную реакцию. На скорость реакции влияет концентрация суб-

страта и концентрация фермента.

Учитель. Каталаза – это фермент, катализирующий разложение пероксида во-

дорода с образованием воды и молекулярного кислорода, выделяющегося в ви-

де пузырьков газа:

2Н 2О2 →2Н 2О + О2.

153

Пероксид водорода образуется в некоторых растительных и животных

клетках как побочный продукт метаболизма. Это соединение очень токсично

для клеток и каталаза обеспечивает эффективное его удаление. Каталаза - один

из наиболее быстро работающих ферментов: при t = 00С одна молекула катала-

зы разлагает за 1 секунду до 40000 молекул пероксида водорода. Локализуется

каталаза в митохондриях и пероксисомах. У животных особенно много катала-

зы содержится в клетках печени, почках, красных кровяных тельцах – эритро-

цитах.

Поскольку каталаза является глобулярным белком, то на ее активность влияют

такие факторы, как pH, температура, давление, концентрация субстрата и др.

Так, например, при увеличении температуры выше 40 0 С большинство фер-

ментов денатурируют, т. е. теряют свою конформацию, следовательно, свою

каталитическую активность.

Для организации беседы, можно предложить учащимся дополнительную

информацию.


В живом организме в процессе окисления с помощью цитохромов образу-

ется побочный продукт, в больших концентрациях губительный для всего жи-

вого, - пероксид водорода. Вспомним, что раствор этого вещества применяется,

например, при дезинфекции ран. Пероксид у водорода является сильным окис-

лителем и в крови может вызвать гемолиз эритроцитов. Совершенно ясно, что

организм нужно защищать от этого крайне опасного соединения. Такая защита

есть. Это фермент каталаза. Ее молекула имеет массу 250 тыс. и состоит из че-

тырех субъединиц, каждая из которых содержит гемм, связанный с полипеп-

тидной белковой цепью. Таким образом, как и в гемоглобине, здесь имеется че-

тыре атома железа. Каталаза разлагает пероксид водорода на воду и кислород.

Но что интересно: когда концентрация пероксида водорода становится незна-

чительной, каталаза начинает катализировать реакцию окисления пероксидом

водорода спиртов, формальдегидов и нитратов.

Открытие каталазы связано с пероксидом водорода. Еще Луи Тенар, ко-

торый занимался каталитическим разложением аммиака, в 1818 году открыл

пероксид водорода и заметил каталитическую активность животных тканей по

отношению к этому веществу. Но только в 1907 году было установлено, что в

этом повинен фермент, который назвали каталазой. В кристаллическом виде

получить ее удалось только через 30 лет из печени быка. Это один из наиболее

активных ферментов, молекула которого разлагает в секунду 6 млн молекул пе-

роксида водорода.

Есть еще один фермент, содержащий железо, который также катализиру-

ет реакцию разложения пероксида водорода, - это пероксидаза, открытая в са-

154

мом начале прошлого века. Она содержится в слюне, соке поджелудочной же-

лезы, печени, почках и лейкоцитах. Имеются сведения, что в плазме крови при-

сутствует особая пероксидаза, которая способствует реакциям некоторых про-

изводных пероксида водорода. Среди растений большое количество пероксида-

зы содержится в соке фигового дерева и корне хрена. И вообще этот фермент

очень широко распространен в природе.

Пероксидаза один из самых интересных ферментов. Следует отметить,

что его изучали такие выдающиеся ученые, как наш соотечественник А.Н.Бах и

немецкий биохимик Р. Вильштеттер, прославившийся исследованиями хлоро-

филла. Особой активностью отличается пероксидаза, которую получили из

корней хрена. Молекула фермента имеет массу 44 100 и содержит один атом

железа. Из молока была выделена лактопероксидаза с молекулярной массой 92

тыс.

Исследователей, которые изучали превращение пероксидазы, восхищали раз-

нообразные продукты реакции. Недаром американский ученый Б. Саундерс за-

вершил свою обзорную статью о ферментах так: « .. Любуясь яркими красками

живой природы, мы отдаем дань уважения пероксидазы, от которой зависит об-

разование многих пигментов».

С каталазой и пероксидазой ученые связывают надежды на получение

высокоэффективных препаратов для лечения злокачественных опухолей, так

как эти ферменты играют важную роль в процессах роста клеток.


1. В чем отличие ферментов от глобулярных белков?

2. Почему ферменты называют биологическими катализаторами?

3. Что такое каталаза? Какую реакцию она катализирует?

4. Предположите, будет ли различаться активность каталазы в сыром и ва-

ренном биологическом материале? Как вы думаете, почему?

Можно предложить учащимся провести исследование активности фер-

мента каталазы. Важно объяснить, что активность фермента можно изу-

чать несколькими способами, в том числе измерением скорости образования

продукта реакции (в данном случае газообразного О2).

Практическая часть. Эксперимент «Изучение активности фермента

каталазы»

Внимание! Перед началом работы с датчиком содержания О2 обязатель-

но следует ознакомиться с инструкцией и рекомендациями, содержащимися в

паспорте к прибору.

155

Перед проведением эксперимента необходимо провести подготовительную ра-

боту: отварить картофель, речной песок промыть водой до исчезновения мути и

затем высушить.

Объяснить учащимся, что количество выделенного О2 будет определено с по-

мощью специального датчика.


Для подключения датчика к компьютеру необходимо выполнить следующее.

1. Подсоедините кабель датчика к аналоговому входу Ch2 системы сбора

данных AFS.

2. Запустите на компьютере ПО AFS.

При правильном подключении датчик определиться автоматически, после чего

можно приступать к проведению исследования. Полученные данные и их ви-

зуализация осуществляются программным обеспечением AFS, полученные

данные автоматически заносятся в таблицу.


1. Для проведения эксперимента понадобится три пробирки, которые необ-

ходимо пронумеровать 1, 2, 3 и установить в штатив.

2. Далее необходимо нарезать сырой и вареный картофель мелкими кубика-

ми.

3. В первую пробирку нужно поместить 5 г сухого речного песка, во вторую

пробирку – 5 г сырого картофеля, в третью – 5г вареного картофеля.

После этого необходимо начать реакцию катализации ферментов, для этого

следует добавить в первую пробирку 6 мл 3, 0 % -ного раствора Н2О2. Далее на-

чать отсчет времени, используя секундомер или часы. Закрыв пальцем отвер-

стие пробирки, плавно перевернуть ее 2 раза. После этого влить содержимое

пробирки в чистую колбу емкостью 250 мл. Для проведения замера поместить

датчик содержания О2 в колбу. Спустя 30 секунд нажать кнопку Измерить.

Внимание! Если все сделано правильно, начнется построение графика

зависимости концентрации кислорода от времени. Через 120 секунд данные об

изменении концентрации кислорода в результате реакции автоматически будут

занесены в таблицу и построение графика прекратится.

4. После завершения сбора данных следует достать датчик содержания О2

из колбы. Промыть колбу водой и протереть бумажной салфеткой.

5. Повторить пункты 4-5 для изучения реакции разложения пероксида водо-

рода во второй и третьей пробирках (рис. 4).

156

Рис. 4


Учитель. В какой пробирке не наблюдалось расщепление пероксида водорода

и почему?

Ученики. В пробирке с речным песком реакция не протекала, не наблюдалось

расщепление пероксида водорода, так как песок не содержит фермента катала-

зы.

Учитель. В какой пробирке происходило бурное выделение кислорода?

Ученики. Бурное выделение кислорода при расщеплении пероксида водорода

происходило в пробирках с кусочками сырого картофеля. Это свидетельствует

о том, что во всех клетках живых клетках есть фермент каталаза.

Учитель. Почему в пробирке с вареным картофелем выделялось незначитель-

ное количество кислорода?

Ученики. В опыте в пробирке с кусочком вареного картофеля не наблю-

далось активное расщепления пероксида водорода, так как при варке произош-

ла денатурация белка-фермента каталазы, нарушилась третичная и, очевидно,

вторичная структура молекулы и это, естественно привело к разрушению ак-

тивного центра фермента.

Можно предложить учащимся сравнить полученные результаты с те-

ми, которые представлены программным обеспечением. Для этого нажать

кнопку Результаты и вывести информацию на экран.

157


1. Пероксид водорода разлагается только в присутствии фермента – катала-

зы или пероксидазы. Поскольку речной песок (пробирка № 1) является

минералом

(кварцем), он не содержит живых клеток с ферментами, поэтому реакции

не происходили.

2. В пробирках № 2 и 3 находился растительный биологический материал,

содержащий фермент каталазу, поэтому показатель выделения кислорода

в этих пробирках самый высокий.

3. В пробирке № 3 фермент был разрушен кипячением (воздействием высо-

кой температуры). Некоторое количество выделенного кислорода в этих

пробирках свидетельствует о том, что фермент был разрушен не полно-

стью и частично сохранил свою каталитическую активность.

Учитель. Может ли человек использовать знания о ферментах в своей практи-

ческой деятельности?

Вывод (по результатам обсуждения). В пищевой промышленности фермен-

ты используют при приготовлении безалкогольных напитков, сыров, консервов,

колбас, копченостей.

В животноводстве ферменты применяют при приготовлении кормов. Ферменты

используют при изготовлении фотоматериалов; при обработке овса и конопли;

для смягчения кожи в кожевенной промышленности. Ферменты входят в состав

стиральных порошков, зубных паст. В медицине ферменты имеют диагности-

ческое значение – определение отдельных ферментов в клетке помогает распо-

знаванию природы заболевания (например вирусный гепатит – по активности

фермента в плазме крови) их используют для замещения недостающего фер-

мента в организме.



А 1. В состав ферментов входят

а) нуклеиновые кислоты

б) белки

в) молекулы АТФ

г) углеводы

А 2. Четвертичная структура молекулы белка формируется в результате взаи-

модействия

а) аминокислот и образования пептидных связей

б) нескольких полипептидных нитей

в) участков одной белковой молекулы за счет водородных связей

158

г) белковой глобулы с мембраной клетки

А 3.Какую функцию выполняют белки, вырабатываемые в организме при про-

никновении в него бактерий или вирусов

а) регуляторную

б) защитную

в) сигнальную

г) ферментативную

А 4. Разнообразные функции в клетке выполняют молекулы

а) ДНК

б) белков

в) иРНК

г) АТФ

А 5. Какую функцию выполняют белки, ускоряющие химические реакции в

клетке

а) гормональную

б) сигнальную

в) ферментативную

г) информационную

А 6. Программа о первичной структуре молекул белка зашифрована в молеку-

лах

а) тРНК

б) ДНК

в) липидов

г) полисахаридов

А 7. Процесс денатурации белковой молекулы обратим, если не разрушены свя-

зи

а) водородные

б) пептидные

в) гидрофобные

г) дисульфидные

Часть В. Установить соответствие между структурой белка и признаками

строения

ПРИЗНАКИ СТРОЕНИЯ СТРУКТУРА БЕЛКА

1) Последовательность аминокислотных А. Первичная

остатков в молекуле Б. Третичная

2) Молекула имеет форму клубка

3) Число аминокислотных остатков в молекуле

4) Пространственная конфигурация полипептидной цепи

5) Образование гидрофобных связей между радикалами

159

6) Образование пептидных связей


С 1. За счет, каких химических связей поддерживается вторичная структура

белка?

С 2. Почему некоторые аминокислоты называются незаменимыми?

С 3. В чем состоит отличие ферментов от катализаторов неорганической при-

роды?

С 4. Какая структура молекулы белка определяется последовательностью ами-

нокислот?

С 5. Какова роль белков в организме?

С 6. Найдите ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в

которых они сделаны. Объясните их.

1. Все присутствующие в организме белки — ферменты.

2. Каждый фермент ускоряет несколько химических реакций.

3. Активный центр фермента строго соответствует конфигурации субстрата, с

которым он взаимодействует.

4. Активность ферментов не зависит от таких факторов, как температура, рН

среды, и других факторов.



VI. Методические рекомендации.

1. Перед началом работы с датчиком содержания О2 обязательно ознакомьтесь

с инструкцией и рекомендациями, содержащимися в паспорте.

2. В ходе проведения работы необходимо пояснить учащимся порядок регист-

рации показаний датчика.

3. При проведении эксперимента важно четко следовать указаниям, выполнять

требования по количественному содержанию реактивов.

160

ЭКСПЕРИМЕНТ «ОПРЕДЕЛЕНИЕ МУТНОСТИ ВОДЫ

ИЗ РАЗНЫХ ИСТОЧНИКОВ»

ТЕМА УРОКА «СРЕДА ЖИЗНИ. СРЕДА ОБИТАНИЯ ОРГА-

НИЗМОВ. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ».

11 КЛАСС

Цель: на примере определения мутности воды познакомить учащихся с

экспериментальными методами исследования природных объектов.

Задачи:


направленную на формирование знаний о среде жизни, о среде обитания орга-

низмов, факторах среды; сформировать представления о взаимосвязи организ-

мов и факторов среды; создать условия для исследовательской деятельности по

изучению водной среды.






Воспитательные: воспитывать у учащихся экологическое сознание.


Для демонстрации: ПО AFS « Биология с компьютером в школе»; ПК;

система сбора данных AFS; датчик мутности воды; кабель USB; промывочная

колба с дистиллированной водой; кювета

Реактивы: стандарт мутности; пробы воды.

ХОД УРОКА




Доминирует частично-поисковый метод в форме эвристический беседы.


161

1. Почему понятие «экология» очень часто употребляется в средствах мас-

совой информации и имеет ли оно отношение к науке?

2. Каково практическое значение экологии?

3. Почему основы экологии преподаются во всех образовательных учрежде-

ниях?

Вывод (по результатам обсуждения). Экология как наука решает следующие

задачи:

изучение взаимоотношений организмов, популяций разных видов между

собой и с факторами неживой природы;

использование выявленных закономерностей в народном хозяйстве и в

деле охраны природы.

Каждый образованный человек должен в той или иной степени быть знаком с

факторами, имеющими общее значение и обеспечивающими жизнь ему самому,

способствующими сохранению многообразия жизни на Земле.





Среда жизни – это подразделение биосферы, сильно различающееся по

специфике условий существования организмов. На нашей планете живые орга-

низмы освоили четыре основные среды жизни: водную, наземно- воздушную,

почвенную, и другие живые организмы.

Общепризнанным определением среды является определение Николая Павло-

вича Наумова: «Среда- все, что окружает организмы, прямо или косвенно влия-

ет на их состояние, развитие, выживание и размножение».

Организация работы с текстом учебника


1. Чем характеризуется водная среда?

2. Почему наземно- воздушная среда считается наиболее сложной и много-

образной в экологическом отношении?

3. Какими экологическими преимуществами обладает почвенная среда?

4. Почему организм как среда обитания характеризуется определенным по-

стоянством (гомеостазом)?

Вывод (по результатам обсуждения). Водная среда была первой, в кото-

рой возникла и распространилась жизнь. Наземная среда – самая сложная и

разнообразная, потому что жизнь на Земле потребовала таких приспособлений,

которые оказались возможными лишь при достаточно высоком уровне органи-

зации живых существ.

162

Почва является результатом деятельности живых организмов. Заселявшие

наземно-воздушную среду организмы приводили к возникновению почвы как

уникальной среды обитания. Почва представляет собой сложную систему,

включающую твердую фазу (минеральные частицы), жидкую фазу (почвенная

влага) и газообразную фазу. Соотношение этих трех фаз и определяет особен-

ности почвы как среды жизни. Живой организм - это специфическая среда жиз-

ни для паразитов и симбионтов.

Учитель. В любой среде организмы занимают участки, наиболее благоприят-

ные для их существования. Та часть, которая окружает живой организм и с ко-

торой он непосредственно взаимодействует, называется средой обитания.


1. Изменяются ли условия среды обитания?

2. Если изменяются, то под влиянием, каких факторов?

3. Каким образом живые организмы при изменяющихся условиях среды

продолжают заселять те или иные участки?

Вывод (по результатам обсуждения). Приспособление организмов к среде

носит название адаптаций. Способность к адаптациям – одно из основных

свойств жизни. Адаптации проявляются на разных уровнях: от клеток до сооб-

ществ и экосистем. Адаптации возникают и изменяются в ходе эволюции ви-

дов.

Экологические факторы и их классификация


Учитель. Экологические факторы – это отдельные свойства или элементы сре-

ды, воздействующие прямо или косвенно на живые организмы, хотя бы на про-

тяжении одной из стадий индивидуального развития. Экологические факторы

многообразны. Существуют многочисленные подходы к их классификации.

Организация работы с учебником по составлению схемы «Классификация эко-

логических факторов»

163

Вывод (по результатам обсуждения). В основе разнообразия экологических

факторов лежат следующие причины.

1. Один и то же фактор среды имеет различное значение в жизни совместно

обитающих организмов разных видов.

2. Некоторые факторы остаются постоянными, но большинство факторов

очень изменчивы во времени и пространстве.

3. Экологические факторы оказывают на организмы различные воздействия.

4. Человек, являясь частью биосферы, зависим от факторов среды, но в тоже

время он способен воздействовать на среду в результате хозяйственной

деятельности. Многие глобальные экологические проблемы, с которыми

столкнулось человечество, являются причиной нерационального приро-

допользования.

Учитель. Все факторы среды находятся в тесном взаимодействии и взаимоза-

висимости. В этом можно убедиться через проведение эксперимента.

Важно объяснить учащимся, что объектом исследования является вода

из разных источников. Современный инновационный школьный практикум по-

зволит определить показатель мутности, сравнить полученные данные, визу-

ально увидеть ход эксперимента. Показание мутности будет определено с

помощью специального датчика мутности воды. После всех замеров, програм-

ма автоматически выводит показатель мутности воды.

Экологические факторы среды,

влияющие на организм

Факторы неживой

природы

( абиотические):

температура;

свет;

влажность;

концентрация

солей;

давление;

осадки;

рельеф

движение

воздушных

масс

Факторы живой при-

роды

( биотические):

влияние

организмов

или популяций

одного вида

друг на друга;

взаимодействи

е особей или

популяций

разных видов

Факторы, связанные с

воздействие человека на

природу (антропоген-

ные):

прямое

воздействие

человека на

организмы и

популяции,

экологические

системы

воздействие

человека на среду

обитания

различных видов

164

Практическая часть. Эксперимент «Определить мутность воды из разных

источников»

Подготовительный этап

Внимание! Для проведения эксперимента необходимо заранее пригото-

вить пробы воды.

Пробы следует набрать в сосуд с крышкой, так как непосредственно пе-

ред проведением эксперимента вода должна быть слегка перемешана. Понадо-

бится приблизительно по 100 мл воды каждой пробы.

При сборе пробы в полевых условиях, это может быть любой водоем (ре-

ка, озеро, пруд). Важно чтобы вода была взята на максимальном удалении от

берега.

Внимание! Место забора проб воды должно быть безопасным.

В случае, когда условия местности не позволяют без риска для здоровья

приблизиться к удобному для взятия проб месту, можно сконструировать до-

полнительное приспособление. Это может быть длинный шест с прикреплен-

ной к нему емкостью.

Если проводится забор воды в реке, то необходимо соблюдать следующие

правила:

при взятии проб не двигаться, чтобы не взболтать донные отложения;

встать выше по течению;

сосуд для взятия проб держать от себя выше по течению.

Внимание! Если измерение не может быть проведено в течение нескольких

часов, то проба должна быть помещена в холодильную камеру или холодиль-

ник.


Метод проблемное изложение.

Мутность – это мера отсутствия прозрачности воды и важный показатель

ее качества. Вода с высокой мутностью непрозрачна, а вода с низкой мутно-

стью прозрачна. Непрозрачность вызывается тем, что свет отражается от нахо-

дящихся в ней частиц, поэтому, чем больше в воде частиц, тем выше ее мут-

ность.

Мутность измеряется в нефелометрических единицах мутности, NTU.

Вода является зрительно мутной при уровне 5 NTU. Стандарт для питьевой во-

ды составляет

0, 6 - 1,0 NTU.

Многие факторы влияют на повышение мутности воды. Так усиление

водного потока в результате сильных дождей или при сокращении раститель-

ности речного берега может ускорить процесс эрозии. Это приводит к появле-

165

нию взвешенных частиц в воде, например глины или ила. Кроме того, увеличи-

вают показатель мутности воды различные стоки– сельскохозяйственные, про-

мышленные, сбросы с водоочистительных сооружений, городские стоки с авто-

стоянок, дорог, крыш зданий.

Донные водные организмы, например сом, могут повышать мутность во-

ды, взбалтывая донные отложения, которые накопились на дне. Планктон,

взвешенный в воде, также может увеличить мутность в потоке.

Вследствие высокой мутности воды количество солнечного света, прони-

кающего в воду, уменьшается, тем самым снижается скорость фотосинтеза.

Пониженная прозрачность воды эстетически непривлекательна. Хотя это и не

причиняет прямого вреда, но, безусловно, является нежелательным при исполь-

зовании воды.

Когда вода непрозрачна, солнечный свет сильнее ее нагревает. Это про-

исходит из-за того, что взвешенные в воде частицы поглощают солнечный свет,

нагревая окружающую воду, что может привести к проблемам, связанным с по-

вышенным уровнем температуры.

Сильно замутненная вода может нанести ущерб водной системе, но про-

зрачная вода не всегда полезна. Немного мутная вода может быть более полез-

ной, чем прозрачная в которой могут содержаться невидимые токсины или

большое количество органики.


1. Что такое мутность?

2. В каких единицах измеряется мутность?

3. Какие факторы усиливают мутность воды?

4. Почему показатель мутности так важен для живых организмов?

5. Почему мутная вода сильнее нагревается?


Доминирует исследовательский метод

Объект исследования - вода из разных источников.

Цель работы: изучить показатель мутности воды из разных источников.

Внимание! Перед началом работы с датчиком мутности обязательно озна-

комьтесь с инструкцией и рекомендациями, содержащимися в паспорте.


Кабель датчика мутности воды необходимо подсоединить к каналу аналого-

вого входа системы сбора данных AFS Ch1. Один конец кабеля USB следует

подключить к системе сбора данных AFS, а другой - к USB компьютера.

При правильном подключении датчик определиться автоматически, после

чего можно провести калибровку датчика мутности воды.

166

Внимание! Компьютер необходимо поставить на безопасном расстоянии от

проб воды. Берегите компьютер от попадания на него воды во время проведе-

ния эксперимента.

Калибровка датчика мутности воды

Программное обеспечение позволяет калибровать датчик мутности воды,

для настройки параметров эксперимента. Для калибровки необходимо исполь-

зовать стандарт мутности, который идет в комплекте с оборудованием и дис-

тиллированную воду.

Если прозрачность образца воды очень высока, то имеет смысл прогреть датчик

мутности воды в течение 5 мин, чтобы обеспечить стабильное напряжение. Для

этого надо подключить датчик к системе сбора данных, после этого нажать

кнопку Ход работы, в окне Калибровка произвести калибровку датчика.

Провести первую точку калибровки, для этого надо использовать кювету со

стандартом мутности (100 NTU). Взять кювету в руки, плавно переверните ее 4

раза, чтобы взболтать частицы, которые возможно опустились на дно.

Внимание! Нельзя трясти стандарт. Тряска вызовет появление маленьких

пузырьков воздуха, которые могут повлиять на показания мутности.

После этого нужно тщательно протереть внешнюю поверхность кюветы

салфеткой или мягкой тканью, которая не оставляет ворса на поверхности.

Стандарт необходимо взять за крышку и поместить в датчик мутности, как по-

казано на рисунке 1. Обратить внимание на то, что метка на кювете должна со-

вместиться с меткой на датчике мутности воды.

Внимание! Эти метки необходимо совмещать при каждом измерении.

Рис. 1

Далее необходимо закрыть крышку, ввести значение мутности 100 NTU и

нажать кнопку Калибровка.

В окне показания датчика автоматически будут занесены результаты за-

мера (рис. 2). Достать стандарт из датчика.

167

Рис. 2

Вторая точка калибровки

Для проведения второй калибровки нужно подготовить пустую кювету,

ее надо промыть дистиллированной водой и наполнить доверху дистиллиро-

ванной водой.

Внимание! Край мениска должен находиться выше линии при каждом

измерении в рамках теста. Этот уровень важен для правильных значений мут-

ности.

Далее необходимо закрутить крышку кюветы, протереть внешнюю по-

верхности кюветы мягкой тканью, не оставляющей ворса, или салфеткой.

Держа кювету за крышку, следует поместить ее в гнездо датчика мутно-

сти воды. Необходимо убедиться, что метки совмещены и закрыты крышкой.

Ввести показатель мутности 0 NTU, нажать кнопку .Калибровать. Ре-

зультаты замера отобразятся автоматически. После этого можно преступить к

сбору данных (рис. 3).

168

Рис. 3. Результат второй калибровки

Сбор данных

1. Следует плавно перевернуть образец воды, чтобы перемешать частицы, ко-

торые, возможно, осели на дне.

Внимание! Трясти образец нельзя. Это вызовет появление мелких пу-

зырьков воздуха, что повлияет на показатели мутности.

2. Далее нужно вылить дистиллированную воду из кюветы и ополоснуть ее об-

разцом воды. Доверху наполнить кювету образцом воды.

3. Закрутить крышку кюветы, протереть внешнюю поверхности кюветы мягкой

тканью, не оставляющей ворса, или салфеткой.

4. Держа кювету за крышку, поместить ее в гнездо датчика мутности воды.

5. Провести наблюдения за показаниями мутности.

Внимание! Постепенное оседание частиц в воде вызывает медленное

снижение показаний, поэтому снимать показания нужно сразу же после

помещения кюветы в датчик.

6. Повторить пункты 1-5 для всех проб воды (рис. 4).

169

Рис. 4. Результат сбора данных


Можно предложить учащимся сравнить полученные результаты со

справочными. Для этого следует нажать кнопку Результат, информация

отобразится на экране.


1. Мутность водопроводной воды 0, 5- 1,0 является допустимым стандартом

качества.

2. Повышение мутности воды в аквариуме может неблагоприятно сказаться на

ее обитателях.

3. Мутность воды в реке обычно ниже, чем в озере.


1. Почему вода из скважины превышает допустимый стандарт качества?

2. Можно ли считать, что водопроводная вода является полезной, только по

той причине, что она соответствует стандарту качества по мутности?

3. Почему вода в болоте более прозрачная, чем в реке?

4. Какие причины повлияли на то, что вода в реке мутная?

5. Как может отразиться на обитателях аквариума мутность воды?



А 1. Какой абиотический фактор может привести к резкому сокращению чис-

ленности популяции речного бобра

а) обильные дожди летом

б) увеличение численности водных растений

в) пересыхание водоема

170

г) интенсивный отстрел животных

А 2. Какой антропогенный фактор может привести к увеличению численности

популяции зайцев в лесу

а) рубка деревьев

б) отстрел волков и лисиц

в) вытаптывание растений

г) разведение костров

А 3. Какой фактор среды служит сигналом для подготовки птиц к перелетам

а) понижение температуры воздуха

б) изменение продолжительности светового дня

в) увеличение облачности

г) изменение атмосферного давления

А 4. Биомасса водорослей в водах Мирового океана с глубиной

а) сначала увеличивается, потом уменьшается

б) остается неизменной

в) увеличивается

г) уменьшается

А 5. К абиотическим факторам окружающей среды относят

а) естественный фон радиоактивности

б) поедание одними животными других

в) влияние возбудителей инфекционных заболеваний на человека

г) образование торфа

А 6. Большую часть растворенных в воде органических веществ можно извлечь,

используя

а) физические способы очистки

б) физико-химические способы очистки

в) химические способы очистки

г) биологические способы очистки

А 7. К какой группе экологических факторов относится химический состав

воздуха

а) эдафические

б) климатические

в) химические

г) абиотические

А 8. К какой группе экологических факторов относится деятельность че-

ловека

а) биотические

б) антропогенные

в) хозяйственные

171

г) социальные

А 9. В какой среде обитания чаще всего встречаются стенотермные орга-

низмы

а) водная

б) наземно-воздушная

в) почвенная

г) на поверхности других организмов

А 10. Среди обитателей, какой среды жизни наиболее распространены эв-

рибатные виды

а) водная

б) наземно-воздушная

в) почвенная

г) другие организмы как среда обитания.

А 11. Как называются организмы, взвешенные в толще воды

а) плейстон

б) бентос

в) нектон

г) планктон

А12. К какой группе экологических факторов относится химический со-

став почвы

а) гидрологические

б) климатические

в) орфографические

г) физические и химические

В 1. Установите соответствие между характеристикой среды и еѐ фактором

ХАРАКТЕРИСТИКА ФАКТОРЫ СРЕДЫ

1) Постоянство газового состава атмосферы А. Биотические

2) Изменение толщины озонового экрана Б. Абиотические

3) Изменение влажности воздуха

4) Изменение численности консументов

5) Изменение численности продуцентов

6) Увеличение численности паразитов

С 1. Найдите ошибки в приведенном тексте. Запишите сначала номера этих

предложений, а затем их правильно сформулируйте.

1. Все экологические факторы, действующие на организмы делят на биотиче-

ские, геологические и антропогенные.

2. Биотические факторы – это температурные, климатические условия, влаж-

ность, освещенность.

172

3. Антропогенные факторы – влияние человека и продуктов его деятельности

на среду.

4. Мутность воды влияет на скорость процесса фотосинтеза.

5. Повышение мутности воды влияет только на антропогенный фактор.




мента.

1. Перед началом работы с датчиком мутности воды обязательно ознакомьтесь

с инструкцией и рекомендациями, содержащимися в паспорте к прибору.

2. Внимание! Если измерение не может быть проведено в течение нескольких

часов после взятия проб, поместите пробы в холодильник.

3. Обязательно соблюдайте правила техники безопасности при сборе проб.


трудностями.

А) Во время калибровки не определяются показания. Ваши действия:

проверьте, правильность подключения датчика мутности воды к компью-

теру.

Б) Не определяется вторая точка калибровки. Ваши действия:

протрите еще раз кювету тканью, которая не оставляет ворса на стекле.

В) При сборе данных не определяются показатели мутности. Ваши действия:

проверьте, совпадают ли метки на кювете и датчике мутности воды;

посмотрите, заполнена ли кювета образцом воды доверху;

закройте крышкой датчик перед замером, после того как установлена кю-

вета.

Documents

ДЕМОНСТРАЦИОННЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ С AFSТМ · Проблемное изложение (лекция, рассказ) ± совершенно особая форма