1.2 内环境的稳态
年级 高二 授课班级 授课时间
课题 1.2 内环境的稳态
课时安排 2课时
教学目标 通过进行“模拟生物体维持pH的稳定”这一探究活动,初步了解稳态的含义与实质。(生命观念、科学探究) 举例说明机体不同器官、系统协调统一地完成各项生命活动,是维持内环境稳态的基础,阐明稳态的调节机制,建立稳态与平衡观。(生命观念、科学思维) 通过稳态失调的实例,举例说明人体维持稳态的能力有限,认同内环境稳态对正常生命活动具重要意义,关注人类健康。(社会责任) 简述稳态概念的发展,认同生命系统的不同层次普遍存在稳态。(生命观念)
教学重难点 教学重点:内环境的动态变化及其调节机制。 教学难点:(1)模拟生物体维持pH的稳定。 (2)对稳态调节机制的认识。
教材分析 “内环境的稳态”是人教版《选择性必修1·稳态与调节》第一章第二节。本节课包括“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”三部分内容。 通过“模拟生物体维持pH的稳定”的探究活动并结合体温变化等生活实例,引导学生了解内环境的成分和理化性质是处于动态平衡中的,即了解稳态的含义与实质。 教材提供图示,可引导学生分析各系统如何协调统一维持内环境相对稳定,掌握神经一体液一免疫调节机制,进一步理解内环境稳态是生物生命活动的必要条件。
学情分析 本课授课对象是高二年级的学生,其在初中阶段已学习过内环境的概念,初步了解了人体八大系统的组成以及如何维持内环境稳定等相关知识,为本节内容的学习打下基础。但是学生对于各系统如何系统协调地维持内环境的相对稳定以及维持稳态的调节机制等内容了解较少,故教学过程中可对这部分内容重点引导。 通过必修内容的学习,学生对生物学有了一定的认识,已初步具备结构与功能观、物质与能量观,归纳分析能力等,但稳态与平衡观的建立有待努力,科学探究能力等有待进一步提升。
教学过程
教学 内容 教师活动 学生活动 设计意图
引入 新课 【问题探讨】展示血液生化检测的报告单。 【提问】每年体检的流程中,通常有对血常规、肝功、肾功的检查,一般都是抽血进行化验,你从报告单中读到哪些信息 报告中上、下箭头代表什么含义?从报告单上可以看出什么成分超出正常范围 这可能会对人体造成什么不利影响 【引导分析】得出推论:随着外界环境的变化和体内细胞代谢活动的进行,像血浆等内环境的各种化学成分和理化性质在不断发生变化,但每种指标都稳定在一个范围内。 【提问】内环境会因此而剧烈变动吗? 联系生活实际回答老师的问题,积极思考,观察报告单内容,进行探究。 小组讨论得出结论 通过生活情境引入本课学习。
新课 教学 一、 内环境的动态变化 活动1:模拟生物体维持PH 的稳定 【引导】细胞代谢会产生许多酸性物质,人吃的食物代谢后也会产生一些酸性或碱性物质,这些物质进入内环境会使机体的pH发生怎样的变化呢?现请同学仔细阅读教材探究实践部分,分析此部分是如何设计实验来模拟生物体维持pH值稳定的。 【播放视频】播放此实验相关视频,呈现实验设计及进行过程。 【引导分析】结合教材和实验视频回答以下问题: 1.实验原理是什么? 本实验采用对比实验的方法,通过对比向自来水、缓冲液(如HP/H2P等溶液,在加入酸或碱时,能使pH的变化减弱)、肝匀浆中加入酸或碱溶液引起的pH变化的差异,说明生物体内液体环境与缓冲液相似而不同于自来水,从而说明生物体pH相对稳定的机制。 2.实验步骤如何进行,有何需要注意的地方? ①画记录表:设计一表格来记录实验结果 材料0.1 mol/L的HCl0.1 mol/L的NaOH加不同滴后的pH加不同滴后的pH051015202530051015202530自来水缓冲液肝匀浆
②测自来水pH的变化 ③充分冲洗烧杯,用缓冲液代替自来水,重复②步骤,记录结果。 ④充分冲洗烧杯,用肝匀浆代替自来水,重复②步骤,记录结果。 ⑤根据所得数据,以酸或碱的滴数为横坐标,以pH为纵坐标,画出各次实验中pH变化的曲线。 ⑥尝试用不同生物材料(如动物血浆、用2~5倍水稀释的鸡蛋清或马铃薯匀浆)代替肝匀浆完成实验。 3.观察实验结果,分析上述过程绘制的曲线图。就加入HCl或NaOH后的pH的变化来说,肝匀浆更像自来水还是更像缓冲液?尝试对机体维持pH稳定的机制进行解释。 材料图示结果自来水滴加HCl后, 自来水pH逐渐减小; 滴加NaOH溶液后, 自来水pH逐渐增大缓冲液在一定的范围内, 无论滴加HCl还是NaOH溶液, 缓冲液的pH均保持相对稳定生物 材料在一定的范围内, 无论滴加HCl还是NaOH溶液, 生物材料的pH均保持相对稳定结论生物材料的性质类似于缓冲液而不同于自来水, 说明生物材料内含缓冲物质,能维持pH的相对稳定
4.人体内环境如何保持pH相对稳定的? 引导学生得出结论:人体内环境中也有很多缓冲对,其中最重要的是HCO3-和 H2CO3,其次还有HPO42-和H2PO4-等,当一定量的酸性(如乳酸)或碱性物质进入后,内环境的pH仍能维持在一定范围内。 【提问】内环境的其他化学成分和理化性质也维持在一定范围内吗? 活动2:分析体温的日变化规律 结合P12体温的日变化规律表(学生提前完成此表并绘制曲线图),引导学生认识到: 机体健康情况下,人的体温不会随着外界气温大幅度的波动而发生 较大变化,而只是略有变化; 一日内体温温差一般不超过1。C,始终接近37。C 。不同人的体温会因为年龄、性别等 不同而存在微小差异。 【小结】不仅是pH、体温的变化如此,健康人内环境的每一种成分如血糖、血脂,以及渗透压等理化性质都是不断变化的,但都处于一定的范围内。内环境的这种动态平衡是通过机体的调节作用实现 【分析引导】进一步指导学生总结,明确稳态的概念。 1.稳态: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做稳态。 2.稳态的实质:内环境的化学成分和理化性质保持相对稳定的状态。 3.特点:稳态不是恒定不变,而是相对恒定的一种动态变化;这种动态变化保持在一定范围内 阅读教材并观看“模拟生物体维持PH的稳定”实验视频。 回答教师提出的问题。 分析实验过程及注意事项:如每次更换溶液前都要充分清洗烧杯、盐酸和氢氧化钠具有腐蚀性,实验过程需谨慎等。 分析曲线图,思考得出结论。 通过实例分析缓冲对在维持内环境pH稳定中的作用 明确内环境中各种成分和理化性质是相对稳定的。 小组讨论,借助实例和教材,明确稳态的概念,并总结其实质和特点。 通过活动1培养学生设计实验、收集、整理、分析数据得出结论的能力。 通过活动2使学生参与体温变化规律的调查过程,利用真实情境,学会调查的基本方法,逐步培养搜集并处理信息的能力。
新课 教学 二、 对稳态调节机制的认识 活动3:认识稳态调节的机制 【问题情境】展示发烧病人从发烧到体温稳定的图片,提出问题:稳态是如何实现的呢? 【引导分析】引导学生看教材第9页图1-4,回答问题: 1. 从图中可以看出,有哪些器官、系统参与协调维持内环境的稳态?呼吸、消化、泌尿、循环系统及其中的各器官。 2.消化、呼吸、泌尿等系统适合于营养物质和02吸收、运输或排出代谢废物的结构特点分别是什么? 如:小肠绒毛增大吸收营养物质的表面积。 肺泡表面潮湿且伸缩性大,利于气体交换。 肾小球是血管球,参与形成原尿等。 3. 如果泌尿、消化、呼吸、循环等功能衰竭,对内环境稳态造成的影响分别是什么? 如:肾功能衰竭易导致水、无机盐代谢紊乱,形成尿毒症等。 【指导阅读】组织学生阅读P 10上半页内容,关注以下问题: (1)贝尔纳提出的观点是什么? (2)坎农对贝尔纳的观点做了什么修正? (3)现代分子生物学研究说明稳态调节的机制是什么? (4)科学家对内环境稳态调节机制的认知经历了哪几个阶段并逐步完善的? 引导学生明确内环境稳态的调节机制。 【小结】直接参与维持内环境稳态系统有:消化、呼吸、循环、泌尿系统。间接参与的系统有神经系统、内分泌系统、免疫系统。正常机体内环境稳态的维持需要多个器官、系统相互协调、共同作用。 活动4:分析稳态失调实例 【思考讨论】通过生活实例的图示,引导学生讨论。 1.你阳过?高热是新冠肺炎的典型症状,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? 感觉头晕、厌食、恶心,高烧时酶活性改变→代谢紊乱(过于旺盛)→机体功能异常,应采用物理方法或药物来退烧 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? 内环境渗透压会变小,细胞吸水肿胀。进一步导致细胞代谢和功能紊乱。 3.援藏的人员到高原后常会出现头痛、乏力、心跳加快、血压升高等症状,为什么? 到高原后出现头痛、乏力、心跳加快、血压升高等症状。原因:高原空气稀薄,氧分压低,易造成体内缺氧。 以上实例这说明外界环境与内环境稳态之间有什么关系? 人体维持稳态的调节能力是有一定限度的。当外界环境的变化过于剧烈,或人体自身的调节能力出现障碍时,内环境的稳态就会遭到破坏,危机机体健康。 【实例分享】2021年5月22日(气温为9.1-24℃)中午1点左右,在甘肃省白银市举行的马拉松百公里越野赛高海拔赛段20公里至31公里处,受突变极端天气影响,局地出现冰雹、冻雨、大风等灾害性天气,150多位参赛者有21名遇难。有赛事亲历者表示,不少选手出现失温症状,抽搐、口吐白沫,身着短裤短袖倒在海拔2000多米的赛道线路旁。 看图联系生活,思考问题。 阅读教材,回答相关的问题。 阅读教材,回答相关的问题。 明确人体各器官、系统协调一致地正常运行,是维持内环境稳态的基础。神经—体液—免疫调节网络是机体维持稳态的主要调节机制。 进行实例分析,认同内环境的调节能力是有一定限度的。 使学生认识到正常机体内环境稳态的维持需要多个器官、系统相互协调、共同作用,形成稳态的概念。 使学生了解机体内环境为什么要维持稳态,让学生知其所以然。
新课 教学 三、内环境稳态的重要意义 引导学生通过说出内环境稳态失衡所引起的其它疾病。引发思考:内环境稳态的重要意义! 活动4:分析内环境稳态的意义 【引导分析】结合课本P11提出一系列相关联的问题,引导学生分析内环境稳态与细胞代谢的关系:(1)细胞代谢与能量有什么关系?(2)血糖浓度、血液含氧量对细胞代谢有什么影响?(3)细胞代谢与酶的关系是什么?(4)酶的活性与pH 和温度有什么关系? 细胞代谢需要依靠氧化分解葡萄糖来提供能量,只有血糖浓度和血液中的含氧量保持在正常范围内,才能为这一反应提供充足的反应物。只有温度、pH等都在适宜的范围内,酶才能正常地发挥催化作用。 【引导总结 】内环境稳态与机体正常生命活动的关系。 意义:内环境稳态是机体进行正常生命活动的必要条件。 举例说明有关内环境稳态失衡的问题。 结合课本回答老师提出的问题。 充分利用学生的生活经验,启发学生将理论知识与实际生活联系起来,体悟内环境稳态对生命活动的重要意义。
新课 教学 四、稳态概念的发展 【引导阅读】除了内环境稳态,还存在哪些稳态现象?尝试构建思维导图。 阅读教材第11页小字部分,梳理不同层次的稳态现象。 引导学生进行知识梳理并尝试构建思维导图。同时进行拓展延伸,帮助学生进一步形成稳态与平衡观。
课堂 小结 引导学生小结以下内容: 1、内环境稳态的概念、实质、影响因素。 2、内环境稳态的基础及调节机制。 3、科学界对内环境稳态认识历程。 4、不同生命系统结构层次中的稳态现象。
课堂 练习 一、概念检测
1. 稳态是生命系统的特征,也是机体存活的条件。判断下列是否正确。
(1) 人吃进酸性或碱性的食物会使血浆pH发生紊乱。 ( × )
(2) 有的人常吃咸鱼、咸菜,但他细胞外液的渗透压仍能保持相对稳定。 ( √ )
(3) 在正常情况下,一个人的体温是恒定不变的。 ( × )
(4) CO2是人体细胞呼吸产生的废物,不参与维持内环境的稳态。 ( √ )
2. 在长跑比赛时,运动员的体内会发生复杂的生理变化,如机体大量产热、岀汗等。下列相关叙述正确的是 ( D )
A. 大量产热会使体温急剧升高 B. 大量出汗会使血浆的pH下降
C. 大量出汗可使血浆渗透压降低 D. 大量出汗有利于机体体温的稳定
二、拓展应用
2017年,科学家研制了一个充满电解质溶液的大塑料袋,并用它抚育早产的羊羔。羊羔在此“人造子宫”中待了4周。足月后发现,它们与在母羊子宫中待到足月出生的小羊一样健康。请从内环境稳态的角度分析:“人造子宫”必须具备哪些条件?
课后 作业 同步《课时作业》
板书 设计 1.2 内环境的稳态
教学 反思