人教版 (2019)选择性必修1内环境的稳态教学设计

这是一份人教版 (2019)选择性必修1内环境的稳态教学设计，共10页。教案主要包含了内环境的动态变化，对稳态调节机制的认识，内环境稳态的重要意义等内容，欢迎下载使用。
教学目标
1.说明内环境稳态的概念。
2.简述稳态的调节机制。
3.了解内环境稳态的重要意义。
4.进行实验,了解生物体维持内环境稳态的机制。
5.尝试解释生物体维持pH稳定的机制。
核心素养
生命观念:通过对内环境稳态的实质及其重要意义的学习,形成稳态与平衡的生命观。
科学思维:通过对资料的分析、讨论,学会运用归纳和概括、演绎和推理的方法,解释内环境稳态的调节机制。
科学探究:通过“模拟生物体维持pH的稳定”实验,培养实验设计及实验结果分析与讨论的能力。
社会责任:通过总结内环境稳态失调引起的疾病,解释健康的生活方式对于维持人体内环境的稳态、预防疾病具有的意义。
教学重难点
重点:1.稳态的概念。
2.稳态的重要意义。
难点:内环境稳态及其重要意义。
教学方法
稳态的概念是本节的重点和难点内容,涉及内环境的化学成分、理化性质等,而内环境的化学成分和理化性质的动态变化令学生难以理解。因此在本概念的教学中要通过引导学生开展形式多样的活动,以丰富学生对内环境稳态的感性认识。问题探讨“化验单分析”侧重于内环境中化学成分的稳定(如血糖稳定、血脂稳定等),“调查体温的日变化规律”可以让学生体验体温的相对稳定。此外,在课堂上补充演示血浆pH稳定的实验,让学生讨论“为什么医院里给病人输液时必须使用生理盐水”“为什么多喝多尿、少喝少尿”等问题,让学生对内环境理化性质中的另外两方面——pH稳定和渗透压稳定有一定的体验。
课时安排
1课时。
教学准备
多媒体,白板,学案,PPT等。
学习小组课前完成教材P12“调查体温的日变化规律”活动。
教学设计
导入新课
有些水的价格卖到了普通水的几十倍,其广告宣称,自己的水是弱碱性水,能调整酸性体质,这种说法可靠吗?
完成教材实验;教师演示实验过程,引导学生观察实验现象,并完成学案内容。
取甲、乙两个洁净试管,向甲内加入血浆,乙内加入等量蒸馏水,用pH试纸检测。然后,向甲、乙试管内各滴入等量的几滴HCl或NaOH,摇匀后,再用pH试纸检测。
教师展示实验结果,提问:
甲、乙两支试管在加入酸或碱后的pH变化有何不同?由此可以得出什么结论?
结论:指出内环境pH的动态平衡。
(设计意图:利用学生熟悉的广告语作为导入,真实的情境能迅速激发学生的学习兴趣,并且引出本节课的实验探究。)
讲授新课
一、内环境的动态变化
1.(组内交流)根据“调查体温的日变化规律”的调查结果,绘制对应的坐标图并解决下列问题。
(1)同一个人在一日内的体温变化有何特点?
提示:正常人的体温并不是一个固定值,而是一个温度范围,变化幅度一般不超过1 ℃。而且,同一个人的体温随昼夜变化也不同。
(2)不同的人(年龄、性别不同)体温变化有何异同?
提示:①不同年龄的人的体温有差异,一般年轻者高于年老者。
②不同性别的人的体温也有差异,一般女性高于男性。
(3)人体温的日变化与当地气温的日变化有何差异?
提示:昼夜温度波动很大,但健康人的体温始终接近37 ℃。
结论:健康人的体温始终接近37 ℃,处于动态平衡中。
(设计意图:通过小活动,让学生理解稳态不是恒定不变,而是处于一定波动范围内的,理解稳态的概念和实质,引出下一环节稳态的调节机制的学习。)
二、对稳态调节机制的认识
内环境的动态平衡是如何来实现的呢?
(下面以内环境中的营养物质、代谢废物、O2、CO2等成分为例来进行分析。)
1.直接与物质交换有关的系统有哪些?
气体交换:呼吸、循环系统。
营养物质:消化、循环、泌尿系统。
2.参与调节稳态的系统有哪些?
神经系统、内分泌系统、免疫系统。
3.人们对稳态调节机制的认识
资料1:贝尔纳观察到刺激第四脑室底部能使动物发生暂时性的糖尿症,表明身体内糖的产生是受中枢神经系统控制的。又完全偶然地发现了动脉中的血流量是由神经控制这一事实。
①最初,法国生理学家贝尔纳推测:内环境保持稳定主要是依赖神经系统的调节。
资料2:1889年德国医学家发现胰腺和糖尿病之间存在关联。1921年夏天,班廷分离出胰岛素,并确定胰岛素具有降低实验动物的血糖的作用。
②美国生理学家坎农提出:内环境稳态是在神经调节和体液调节的共同作用下,通过机体各种器官系统分工合作、协调统一而实现的。
资料3:随着分子生物学的发展,人们发现,免疫系统能发现并清除异物、病原微生物等引起内环境波动的因素。免疫系统对内环境稳态也起着重要的调节作用。
③目前观点:神经—体液—免疫调节网络是机体维持稳态的主要调节机制。
4.结合以上内容的分析,总结稳态的概念
(1)概念:正常机体通过调节作用,使各个器官、系统协调活动,共同维持内环境的相对稳定状态叫作稳态。
(2)特点:稳态不是恒定不变,而是一种相对的动态变化;这种动态变化保持在一定范围内。
5.内环境的稳态会不会出现失调的情形?组内讨论完成P10“思考·讨论”。
(1)你有过发高热的经历吗?谈谈高热最严重时的感受。体温过高时为什么要采取物理降温或药物降温的措施?
【生】有过发高热的经历。发高热会头疼发晕,全身无力……体温过高时要采取物理降温或药物降温的措施是因为体温高过一定范围或体温过高持续时间过长都会给机体造成不可逆转的损伤。
(2)严重腹泻后,如果只喝水,不补充盐,内环境的渗透压会出现什么变化?这会带来怎样的后果?
【生】渗透压下降;造成细胞代谢和功能紊乱。
(3)人体长期处于高温环境,可能引起中暑。说说中暑有哪些症状?尝试解释中暑的原因。为什么在同样的气象条件下,并非人人都会中暑呢?
【生】高热、皮肤干燥、恶心、呕吐、食欲不振、心悸、头痛等。高温环境会引起机体体温升高,使机体体温调节功能紊乱,导致生病。在同样的气象条件下,由于存在个体差异,所以并非人人都会中暑。
(4)总结稳态失调的原因。
【生】外界环境变化剧烈,人体自身的调节功能出现障碍,内环境稳态遭到破坏。
结论:调节能力有限——外环境变化剧烈
↓
稳态失调
↓
生病
三、内环境稳态的重要意义
内环境稳态是机体进行正常生命活动的必要条件。
1.如何预防内环境稳态失调、保持机体健康?
(提示:从外界环境和机体自身调节能力两个方面去思考。)
①保护我们的生存环境,防治环境污染。
②加强自我保健,为机体保持健康创造有利条件。尤其是处于比较恶劣的工作环境中的人,更应该注意自身保健,如边防战士注意保暖、炼钢工人注意降温、抗洪战士注意补充水和盐等。了解这些知识后才能懂得如何关爱自身和他人。
③加强体育锻炼,增强体质,提高机体适应外界环境的能力。
(设计意图:培养学生运用所学知识解决实际问题的能力,做到学以致用。)
2.稳态概念的拓展
细胞的环境→内环境的稳态;人体的环境→生态系统和生物圈的稳态。
不同层次的生命系统都存在着类似内环境稳态的特性。
(1)分子水平:基因表达的稳态、激素分泌的稳态、酶活性的稳态等。
例如:①在正常生长和分裂的细胞中,原癌基因和抑癌基因的表达存在着稳态。如果这个稳态受到破坏,正常细胞就可能会变成癌细胞。
②正常人体内调节血糖的胰岛素和胰高血糖素等激素是处于动态平衡的。如果它们的分泌紊乱,人体血糖的稳态就会受到破坏。
(2)细胞水平:细胞的分裂和分化的稳态等。
(3)器官水平:心脏活动的稳态、消化腺分泌消化液的稳态等。
(4)群体水平:种群数量的变化存在稳态,生态系统的结构和功能存在稳态等。
在生态系统的各个层次上,都普遍存在着稳态。稳态已经成为生命科学的一大基本概念。
课堂小结
布置作业
1.巩固本节课所学知识。
2.完成学案。
教学反思
本节课的重点内容都很抽象,学生要做到真正理解有一定难度,因此本节教学内容的重点也是难点。本节还有一个主要特点:有很多稳态失调导致疾病的例子,许多人都亲历过,非常接近生活实际。因此,突破难点时尽量选用接近学生生活的例子,这样就能激发他们求知和探索的欲望。处理教学重点内环境稳态概念的教学符合学生的认识规律,先体验很多感性材料,最后归纳总结出概念,水到渠成,同时训练学生提炼关键词、把握概念要点构建概念的能力。
板书设计
第2节 内环境的稳态
一、内环境的动态变化
二、对稳态调节机制的认识
(1)概念
(2)直接相关的系统
(3)主要调节机制
三、内环境稳态的重要意义
备课资源
1.乳酸的产生与排除
乳酸在激烈运动过程中的堆积,会使肌肉pH下降,造成肌肉酶活性的降低,进而形成肌肉活动的疲劳现象(急性肌肉酸痛)。但是,运动后1至3天的延迟性肌肉酸痛(简称DOMS)现象,却与乳酸的形成没有显著关联。
运动初期,由于能量需求的时间效率提高,肌肉不得不通过糖酵解作用产生乳酸的方式来迅速产生能量,此时乳酸的浓度会显著地上升;如果运动的强度不高,几分钟后,肌纤维中线粒体的氧化作用即会活化,此时,糖酵解作用的要求降低,乳酸不会再上升,甚至会有下降的情形出现。通常,非最大运动时的乳酸产生和移除速率,可以达到安静休息时的3至5倍。而且,在不同运动强度下,乳酸浓度也常能维持不同浓度的稳定状态。
对于一般人而言,如果长期没有进行适当强度的运动,不仅不会产生大量的乳酸,对于乳酸的排除能力也会降低,当人体在特殊的状况下(例如被狗追),需要进行比较剧烈的运动时,乳酸排除能力不足的缺点即会显现,体力不济的危机(被狗咬)即会出现。
对于运动选手而言,通过剧烈运动产生大量乳酸,达到提升乳酸排除能力的效果,正是中长距离跑步选手的重要课题。例如多次1 000米跑步的间歇训练、70%速度跑300米后全速跑100米、60%速度跑350米后全速跑50米等训练方式,都可以达到提升乳酸排除能力的效果。
运动后的休息方式,也会显著影响乳酸的排除效率。运动时产生的乳酸,在运动结束后,大约有75%会成为有氧能量代谢的来源,只有25%左右会由肝脏与肾脏再储存。因此,运动后若以慢跑或其他轻松的运动方式(强度为最大摄氧量的35%至65%左右),进行整理运动,不但可以加速乳酸送到肝脏储存与氧化的反应,而且还能够增加心脏与肌肉利用乳酸作为燃料的量,确实提升运动后乳酸的排除效率。
2.血液生化六项检查的意义
丙氨酸氨基转移酶(简称转氨酶)是衡量肝功能受损情况的一项指标(转氨酶存在于肝细胞的线粒体中,只要肝脏发生炎症、坏死、中毒等损害,转氨酶就会由肝细胞释放到血液中。所以肝脏本身的疾患可引起不同程度的转氨酶升高);肌酐与尿素氮是衡量肾功能的一项指标(当肾功能发生障碍时,代谢废物不能排出体外,以致大量含氮废物和其他毒性物质在体内积累,内环境稳态被破坏);血清葡萄糖是检测血糖浓度的一项指标,对于诊断以及指导治疗糖尿病具有重要意义;甘油三酯和总胆固醇是衡量血脂水平的一项指标(血脂是血液中各种脂质的总称,其中最重要的是胆固醇和甘油三酯。无论胆固醇含量增高,还是甘油三酯的含量增高,或是两者都增高,都统称为高脂血症。高脂血症与冠心病有密切的关系,尤其是胆固醇与甘油三酯皆增高的,患冠心病的危险性更大)。
3.空调病
夏天时,空调房间与室外的温差较大,如果经常进出空调房间,就会出现咳嗽、头痛、流鼻涕等感冒症状。如果在温度较低的空调房间待的时间过长,就会引起关节酸痛或颈僵背硬、腰沉臀重、肢痛足麻、头昏脑涨等症状。如果待得太久,由于空气不好,容易使人头晕目眩。这些症状就是空调综合征,俗称空调病。空调病的主要表现为:感冒、过敏、风湿痛、黏膜干燥、紧张、烦躁、注意力难以集中、头痛,等等。据分析,空调对人的影响主要在于:空调风使人体表面水分蒸发量加大,毛孔收缩,不能正常排汗,也会引起内分泌的紊乱;空调房间里,气流方向经常变换、气流速度增加、空气热量不断变动等因素干扰了人体的嗅觉,削弱了人体对空气中病菌、过敏原和异味的反应;房间内湿度太低,会对眼、鼻等处的黏膜产生不利影响,导致黏膜病;室内空气与外界几乎隔绝,干燥而又温度适宜,空气中有害细菌含量快速上升。
4.体液酸碱平衡的调节
人体血液的pH之所以能经常保持在7.35~7.45,是因为我们体内有完整的调节功能,主要通过四个方面来调节:
(1)缓冲系统:体内有3种缓冲系统,均为弱酸和其盐的组合:碳酸氢盐(H2CO3—NaHCO3)、磷酸盐(NaH2PO4—Na2HPO4)和血红蛋白、血浆蛋白系统,以第一组最重要。
(2)肺的调节作用:体液缓冲系统最终需依赖肺呼出CO2或肾排出某些酸性物质(固定酸)以维持酸碱平衡。所以肺功能在调节酸碱平衡上是很重要的。
(3)肾脏的调节作用:肾脏通过4种方法进行酸碱平衡的调节。
①NaHCO3的再吸收:正常情况下,血液中的NaHCO3经肾小球滤出,在肾小管再吸收。NaHCO3的再吸收是通过Na+与H+的交换进行的。肾小管的上皮细胞内,自血液弥散进入的CO2经碳酸酐酶的作用与H2O结合成H2CO3,游离后(H+、HCO3-)产生H+与肾小管中的Na+交换。
②排泌可滴定酸:尿内的可滴定酸主要为NaH2PO4—Na2HPO4缓冲组合。正常肾脏的远曲小管有酸化尿的功能,是通过排泌H+与Na2HPO4的Na+交换产生NaH2PO4排出体外来完成的。
③生成和排泌NH3:肾远曲小管细胞能分泌NH3,生成的NH3弥散到肾小管滤液中与H+结合成NH4+,再与滤液中的酸基结合成酸性铵盐[NH4Cl,NH4H2PO4,(NH4)2SO4等]排出体外。肾脏通过这个机制来排出强酸基,起到了调节血液酸碱度的作用。NH3的排泌率与尿中H+浓度成正比。NH4+与酸基结合成酸性的铵盐时,滤液中的Na+、K+等离子则被代替,与肾小管中的HCO3-结合成NaHCO3、KHCO3等被回收至血液中。每排泌一个NH3,就带走滤液中的一个H+,这样就可以促使肾小管细胞排泌H+,也就增加了Na+、K+等的回吸收。
④离子排泌:肾脏远曲小管同时排泌H+和K+。如K+排泌增加,H+的排泌就减少,反之,如K+排泌减少,H+排泌就增加,肾脏通过这一交换机制来参与保持体液酸碱平衡的稳定。
(4)离子交换:除了上述三种调节酸碱平衡的机制以外,还有通过离子交换这一机制来调节的。HCO3-和Cl-均透过细胞膜自由交换,当HCO3-进入红细胞量增多时(体内的酸性物质增加时),Cl-即被置换而排出。当HCO3-从红细胞排出增多时,Cl-就进入红细胞与之交换。这样红细胞血红蛋白就可以多携带CO2至肺泡排出,多余的Cl-可通过肾脏排出。其他如Na+、K+、H+等正离子除在肾小管进行交换外,在肌肉、骨骼细胞中亦能根据体内酸、碱反应的变化而进行交换调节。
体内酸碱平衡的调节,以体液缓冲系统的反应最迅速,几乎立即起反应。将强酸、强碱迅速转变为弱酸、弱碱,但只能起短暂的调节作用。肺的调节略缓慢,其反应较体液缓冲系统慢10~30 min。离子交换再慢些,约于2~4 h始起作用。肾脏的调节开始最迟,往往需5~6 h以后,但是最持久(可达数天),作用亦最强,肺的调节作用亦能维持较长时间。
5.体液的渗透压与水肿
在生理状态下,血液的流体静力压及组织液的胶体渗透压和血浆的胶体渗透压及组织液的流体静力压是两组互相拮抗的压力,这两组压力保持动态平衡。组织液胶体渗透压、血浆胶体渗透压和组织液流体静力压皆稳定,分别为1.3 kPa(10 mmHg)、3.4 kPa(25 mmHg)和0.66 kPa(5 mmHg)。而血液的流体静力压则在毛细血管动脉端和毛细血管静脉端有明显差别,前者为4.3 kPa(32 mmHg),后者为1.6 kPa(12 mmHg)。在毛细血管动脉端,血管内流体静力压与组织液胶体渗透压之和大于血浆胶体渗透压与组织液流体静力压之和,所以液体从毛细血管内移向血管外;在毛细血管静脉端则相反,血浆胶体渗透压与组织液流体静力压之和大于血管内流体静力压与组织液胶体渗透压之和,液体从组织间隙移入毛细血管内。少部分组织液可通过淋巴管回纳入血液,组织液的形成和吸收处于动态平衡。水肿形成的机制,即上述平衡失调,体液自血管内逸出到组织间隙过多和(或)体液自组织间隙回纳入血液过少。概括而言,引起平衡失调的原因不外乎血浆胶体渗透压降低、毛细血管内流体静力压升高、毛细血管壁通透性增高、淋巴液回流受阻等几种情况。
(1)血浆胶体渗透压降低多见于蛋白质吸收不良或营养不良及伴有大量蛋白尿的肾脏疾患等。当血浆白蛋白量降到2.5±0.5%或总蛋白量降到5±0.5%时,就可出现水肿,表现为全身性。
(2)毛细血管内流体静力压升高多见于各种原因引起的静脉阻塞或静脉回流障碍。局部静脉回流受阻引起相应部位的组织水肿或积水,如肝硬化引起胃肠壁水肿和腹水,心力衰竭时的腔静脉回流障碍则引起全身性水肿。
(3)毛细血管壁通透性增高。血管活性物质(组胺、激肽)、细菌毒素、缺氧等可增加毛细血管壁的通透性而引起水肿。炎性病灶的水肿即主要由于毛细血管壁的通透性增高,血管神经性水肿和变态反应引起的水肿亦属此机制。此类水肿通常发生于血管壁受损的局部。
(4)淋巴液回流受阻。乳腺癌根治术后,由于腋窝淋巴结切除后的局部淋巴液循环破坏,可发生患侧上肢水肿;丝虫病时下肢和阴囊由于淋巴管被虫体阻塞,常发生下肢和阴囊水肿。此外淋巴管广泛性的癌细胞栓塞可引起局部水肿。
6.血液透析
血液透析是一种能代替部分肾功能,清除血液中有害物质,纠正体内电解质与维持酸碱平衡的体外血液透析装置。
(1)透析原理 血液透析俗称“人工肾”,即将血液与透析液分置于一人工合成的半透膜的两侧,利用各自不同的浓度和渗透压互相进行扩散和渗透的治疗方法。血液透析可将患者体内多余水及代谢废物排出体外,并从透析液中吸收机体缺乏的电解质及碱基,以达到纠正水电解质及酸碱平衡的目的。
(2)透析过程 透析开始时,将患者的血液经血管通路导入动脉管道、去泡器,到达透析器。血液和透析液借助透析器内的半透膜进行逆流交换,交换后的透析液进入废液槽被弃去,而被“净化”的血液经过去泡器、静脉管道从静脉血管通路重新输入患者体内,以达到“清洗”的目的。
(3)适应症 急性肾功能衰竭、慢性肾功能衰竭、急性药物毒物中毒。
(4)血管通路的建立 一般建立动-静脉内瘘及动-静脉外瘘。术后3至5日即可使用,急症可马上使用。在术后3至6周后使用,易形成血肿,缩短使用寿命。
(5)肝素的使用 血液透析过程中,肝素为临床常用抗凝剂,可防止血液在透析器等体外管道中凝集。肝素静脉注射后5分钟可产生全身抗凝作用,4~6小时排尽。成员
6:00
9:00
12:00
15:00
18:00
21:00
睡前
平均温度
母亲
父亲
自己