新课标人教版高中生物必修3《稳态与环境》>>志鸿优化优秀教案系列

文档属性

名称 新课标人教版高中生物必修3《稳态与环境》>>志鸿优化优秀教案系列
格式 zip
文件大小 1.7MB
资源类型 教案
版本资源 人教版(新课程标准)
科目 生物学
更新时间 2011-10-10 19:02:36

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文档简介

新课标(人教版A)
志鸿优化系列丛书
高中优秀教案生物
必修3
目 录
第一章人体的内环境与稳态 ……………………………………………………………3
第1节 细胞生活的环境  ………………………………………………………………3
第2节 内环境稳态的重要性 …………………………………………………………14
第二章 动物和人体生命活动的调节 …………………………………………………24
第1节 通过神经系统的调节 …………………………………………………………24
第2节 通过激素的调节 ………………………………………………………………36
第3节 神经调节与体液调节的关系 …………………………………………………48
第4节 免疫调节 ………………………………………………………………………56
第三章植物的激素调节 …………………………………………………………………69
第1节 植物生长素的发现 ……………………………………………………………69
第2节 生长素的生理作用 ……………………………………………………………78
第3节 其他植物激素 …………………………………………………………………86
第四章 种群和群落 ……………………………………………………………………94
第1节 种群的特征 ……………………………………………………………………95
第2节 种群数量的变化 …………………………………………………………………110
第3节 群落的结构 ……………………………………………………………………124
第4节 群落的演替 ……………………………………………………………………135
第五章 生态系统及其稳定性 …………………………………………………………143
第1节 生态系统的结构 ………………………………………………………………145
第2节 生态系统的能量流动 …………………………………………………………157
第3节 生态系统的物质循环 …………………………………………………………174
第4节 生态系统的信息传递 …………………………………………………………187
第5节 生态系统的稳定性 ……………………………………………………………197
第六章 生态环境的保护 ………………………………………………………………208
第1节 人口增长对生态环境的影响 …………………………………………………209
第2节 保护我们共同的家园 …………………………………………………………213
第1章 人体的内环境与稳态
本章规划
本章内容包括:“细胞生活的环境”和“内环境稳态的重要性”两节内容。其中第1节可用1课时教学,第2节可用2课时教学(其中实验1课时)。
与学生已有知识经验的联系:
单细胞生物的生活环境,血细胞生活在血浆中,血浆的基本成分等,学生在初中已经学过这些知识,有了一定的认识。手、脚等部位有时会磨出“水泡”,部分学生有过这样的体验。体内细胞脱离了适合生存的环境就会死亡,人体体温的相对稳定及其重要性,人体需要摄入营养物质、氧和水,排出废物,学生也有一定的认识。这些已有知识和经验,尽管比较浅显,与之相联系却有利于学生建构“内环境”和“稳态”的概念。人体内几大系统的功能,学生经过初中阶段的学习也有了基本的认识,在此基础上,总结出内环境如何与外界环境进行物质交换并不太难。此外,有关细胞生活的环境,和必修1中“细胞的物质输入和输出”等内容有密切的联系。
与其他章的联系:
从个体层次看,本章内容与第2章的内容联系紧密。本章内容是理解第2章所阐述的通过神经、体液和免疫调节来维持稳态的基础。内环境稳态究竟是如何维持的,本章仅仅作简要交代,有关内容将在第2章作深入探讨。本章内容又不仅与第2章有联系,稳态是包括种群、群落、生态系统等各层次生命系统的共同特征,因此,本章是学习本书其他章节的基础,并在一定程度上起着统领全书的作用。
第1节 细胞生活的环境
从容说课
“细胞生活的环境”包括体细胞生活在细胞外液中、细胞外液的成分、细胞外液的渗透压和酸碱度、内环境是细胞与外界环境进行物质交换的媒介等内容。这些内容,是课程标准所规定的“说明稳态的生理意义”的基础。
本章的导入利用教材提供的章题图来完成。通过启发学生观察章题图,思考图中内容与本章内容的关系,激发学生学习本章的兴趣。同时通过图片还可以使学生感受到边防战士、炼钢工人、抗洪抢险战士工作环境的恶劣,体会他们工作的艰苦,认识他们工作的重要性,这也是一种人文精神的渗透。本节的引入可以利用草履虫取食、排遗过程的视频和人体血细胞与血浆进行物质交换的动态演示,可以启发学生比较两者生活环境的异同,引出体内细胞生活的环境——内环境。
“体内细胞生活在细胞外液中”包含体液和内环境两个概念。内环境是核心概念,既包括了内环境的定义,也包括组成内环境的各种细胞外液通过动态的有机联系形成统一整体,还包括本章后续学习内容:内环境的组成、为什么要维持内环境稳态等。在教材第2章还要继续阐释内环境为什么能维持稳态。组织教学时先从简单的体液的概念入手,再通过多媒体动态演示组织液、血浆、淋巴液之间的关系揭示细胞外液是一个有机的整体,从而逐步深入使学生理解内环境的概念。最后通过“内环境与外界环境有哪些差别 ”这样的问题,过渡到细胞外液的组成和理化特性的内容。
“细胞外液的成分”是学习细胞外液的渗透压和酸碱度等内容的基础。这部分的教学过程以血浆的化学成分为例进行探讨。多媒体显示血浆的化学组成,围绕这一演示提出3个逐步深入的问题让学生进行讨论,教师适当引导,让学生在讨论问题的过程中逐步理解知识要点。这部分内容最后总结“细胞外液是一种盐溶液,类似于海水。这在一定程度上反映了生命起源于海洋”。这样,就在“内环境”和“生物进化”这两个核心概念之间建立了联系。
“细胞外液的渗透压、酸碱度和温度”是内环境理化性质的三个主要方面。渗透压的概念比较难理解,用多媒体演示红细胞在清水中吸水胀破,在较高浓度食盐水中失水皱缩、死亡,通过在必修模块1中学习过的植物细胞对水分的吸收的原理,联系到渗透作用,并且用旁栏思考题的形式,引导学生与日常生活经验相联系,再引出渗透压的概念。pH的概念,在化学必修中学生已经学过,这里简要提示一下计算公式就可以了,然后明确一个知识要点,正常人体血浆的pH为7.35~7.45,血浆的pH之所以能够 保持稳定,与它含有、等离子有关,具体机制021将在第二节中进一步学习。内环境的温度特点在这里只简单提到,在第二章进一步学习。
“内环境是细胞与外界环境进行物质交换的媒介”,要理解细胞与内环境、内环境与外界环境的物质交换,也就是内环境在物质交换中的作用,这一部分的知识要求学生要有一定的综合分析能力。细胞与内环境之间进行物质交换的内容比较好理解,内环境如何与外界环境进行物质交换的内容,则比较复杂。教学过程在此处安排了一个思考与讨论活动,引导学生联系初中所学过的知识,任选一细胞外液中的成分(通常是二氧化碳、氧气或水等),分析它的来源和去路,并说明这与人体的哪些系统有关。最后安排内环境如何与外界环境进行物质交换的相关技能训练,让学生通过这个活动,既练习、领悟构建模型的方法,又进一步理解有关知识内容。
本节内容比较抽象,因此,教学时力求联系学生的生活经验。例如,问题探讨、调查、思考与讨论等栏目安排的内容都与生活实际联系紧密。
教学重点 1.内环境的组成和理化性质。
2.内环境是细胞与外界环境进行物质交换的媒介。
教学难点 1.内环境的理化性质。
2.内环境是细胞与外界环境进行物质交换的媒介。
教具准备 1.显微投影仪:示草履虫、血液涂片。
2.视频—1:播放边防战士爬雪山片段、炼钢工人高温作业片段、抗洪战士在恶劣环境中生活片段。
3.视频—2:播放演示草履虫的取食过程、食物泡及消化过程、排遗、伸缩泡的排泄过程。
4.多媒体CAI—1:动态显示血细胞直接与血浆进行物质交换。
5.多媒体CAI—2:动态显示组织液、血浆、淋巴液之间的关系。
课时安排
1课时
三维目标
1.描述内环境的组成和理化性质。
2.说明内环境是细胞与外界环境进行物质交换的媒介。
3.尝试建构人体细胞与外界环境的物质交换模型。
4.关注维持内环境稳态与健康的关系。
教学过程
导入新课
师 同学们好!
请大家认真观看这一段视频,并思考下面问题:
课件展示:
他们的生活环境有什么特点?
(播放视频—1)
(学生观看并思考)
师 谁来回答这个问题?
生1 过雪山的战士生活环境寒冷,炼钢工人生活环境炎热,抗洪战士生活环境——也炎热。
师 很好。大家应注意的是抗洪战士生活环境并不单纯是炎热,还有呢?
生2 缺干净水。
生3 蚊虫多。
生4 细菌等微生物大量繁殖。
……
师 很好!前面所看到的恶劣环境对人体健康有何影响?在寒冷或炎热环境中人体是如何维持体温的?大量出汗时,应该及时补充淡盐水,这又是为什么呢?——人体必须维持内环境的稳态。
什么是内环境?什么是稳态?如何来维持内环境的稳态?
这就是我们在本章学习的主要内容。本章分为两节,分别阐述内环境和稳态的知识。
推进新课
板 书:
第1节 细胞生活的环境
师 我们再看两段视频,思考并讨论。
课件展示:
讨论1:我们看到的都是什么细胞?
讨论2:它们分别生活在什么样的环境中?两者的生活环境有何异同?
(播放视频2、多媒体CAI—1)
(学生观看、思考、讨论)
生 第一段播放的是草履虫。第二段播放的是血液中的血细胞。
生 草履虫是单细胞生物,生活在水中。血细胞生活在血浆中。
师 草履虫和血细胞的生活环境,有相似的地方吗?
生 有,都是液体环境。
师 二者又有什么不同呢?
生 草履虫直接生活在外界环境中,可直接与外界进行物质交换。而血细胞生活在体内的血浆中,并不直接与外界环境进行物质交换。
师 很好。哪种细胞生活的液体环境的理化性质更为稳定?
生 血浆。
师 单细胞生物(如草履虫)直接生活在外界环境中,可直接与外界进行物质交换。多细胞生物的细胞(如血细胞)生活在体内的液体环境中。
课件展示:
师 下面我们一起来探讨人体内的细胞。
人体内的细胞,绝大多数没有直接与外界环境接触,不能直接与外界进行物质交换。这些细胞直接生活的环境是什么呢?
课件展示:
师 细胞内液指什么?
生 细胞内的液体环境。主要是细胞质基质、叶绿体基质、线粒体基质、细胞液等。
师 对。细胞内液和细胞外液相比,谁多谁少呢?
生 细胞内液多,占2/3。
师 细胞直接生活的环境又是什么呢?
生 细胞外液。
师 细胞外液主要包括血浆、组织液、淋巴液等。我们观看下面一段动画,阅读教材P3,思考并讨论:
课件展示:
讨论1:组织液、血浆和淋巴液有什么异同?
讨论2:组织液、血浆和淋巴液有什么内在联系?能不能说全身细胞外液是一个有机的整体?
讨论3:什么是内环境?内环境主要包括哪些?
(演示CAI—2)
(学生观看、阅读、思考、讨论)
师 组织液、血浆和淋巴液有什么异同?
生1 相同点:它们都属于细胞外液,共同构成人体内环境,基本化学组成相同。
生2 不同点:在人体内存在的部位不同:血浆位于血管内,组织液分布于组织细胞之间,淋巴分布于淋巴管中。
生3 不同点:生活于其中的细胞种类不同:存在于组织液中的是体内各组织细胞,存在于血浆中的是各种血细胞,存在于淋巴中的是淋巴细胞等。
师 不同点:三者所含的化学成分有差异,如血浆中含有较多的蛋白质,而组织液和淋巴中蛋白质很少。
师 组织液、血浆和淋巴之间有什么内在联系?
生 血浆可以透过毛细血管壁进入组织间隙形成组织液。组织液可渗入毛细血管形成血浆。组织液也可渗入毛细淋巴管内形成淋巴液。淋巴液经淋巴循环汇入血浆。
师 对。组织液和血浆之间可以相互渗透,组织液又可以渗透到毛细淋巴管内形成淋巴,淋巴通过淋巴循环进入血液循环,形成血浆。这三种成分之间的关系可用下图表示:
课件展示:
师 由此可见,全身的细胞外液是一个有机的整体。
师 注意三者相互转化的位点:
1.血浆→组织液:毛细血管动脉端。
2.组织液→血浆:毛细血管静脉端。
3.组织液→淋巴:毛细淋巴管
4.淋巴→血浆:左右锁骨下静脉。
师 我们概括地说,人体的细胞生活在细胞外液中。具体到某一个细胞,它的直接生活环境是什么呢?
1.绝大多数细胞——组织液。
2.血细胞——血浆。
3.淋巴细胞——淋巴。
4.毛细血管壁细胞——组织液和血浆。
5.毛细淋巴管壁细胞——组织液和淋巴。
师 血浆、组织液和淋巴通过动态的有机联系,共同构成机体内细胞生活的直接环境。为了区别于个体生活的外界环境,人们把由细胞外液构成的液体环境叫做内环境。
课件展示:
师 内环境是一个非常重要的概念。我们应从以下几个方面理解这个概念:
1.内环境的“内”是相对于个体外环境的“外”而言的。细胞外液的“外”是相对于细胞的“内”而言的。两个“内”“外”,着眼点不同。
2.注意从内环境的内涵和外延上把握内环境的概念。
师 那么内环境与外界环境有哪些差别呢?细胞外液有哪些化学成分呢?
讨论:
1.如何将表中物质按化学性质进行归类?
2.除表中所列成分外,血浆中还可能含有哪些物质?
3.在组成血浆的离子中,哪些离子的含量较多?它们可能起什么作用?
4.、可能起什么作用?
5.任选其中一种成分,分析它的来源和去路,并说明它与人体的哪些系统有关。
(学生阅读讨论)
生1 表中的化学物质可分为无机物和有机物。无机物包括水和无机盐离子(如Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Cl—、、、)等,有机物包括糖类(如葡萄糖)、蛋白质(如血清白蛋白、血清球蛋白、纤维蛋白原等)、脂质(如各种脂肪酸、脂肪、卵磷脂、胆固醇)、氨基酸氮、尿素氮、其他非蛋白氮和乳酸等。
生2 还含有气体分子(主要是氧气和二氧化碳)、调节生命活动的各种激素、其他有机物(如维生素)等。
生3 Na+、C1—含量较多。它们的作用主要是维持血浆渗透压。
课件展示:
二、细胞外液的成分(图111)
图1-1-1 血浆的主要成分
1.细胞外液中含量最多的是水,约占90%。其次是蛋白质,约占7~9%。
2.组织液、淋巴的成分和含量与血浆相近,但又不完全相同。最主要的差别在于血浆中含有较多的蛋白质,而组织液和淋巴中蛋白质含量很少。
3.细胞外液本质上是一种盐溶液,类似于海水。这在一定程度上反映了生命起源于海洋。
师 、能起到什么作用呢?
课件展示:
红细胞在清水中吸水胀破,在较高浓度食盐水中失水皱缩、死亡。
思考:
1.为什么红细胞在清水中吸水胀破、在较高浓度食盐水中失水皱缩、死亡?
2.生理盐水的浓度是多少?为什么医院里给病人输液时必须使用生理盐水?
师 我们在必修1中学习过植物细胞对水分吸收的原理。谁来说一下?
生1 渗透作用。
生2 当外界溶液浓度小于植物细胞液浓度时,植物细胞通过渗透作用吸水;当外界溶液浓度大于细胞液浓度时,植物细胞通过渗透作用失水。
师 为什么红细胞在清水中吸水胀破,在较高浓度食盐水中失水皱缩、死亡?
生1 在清水中,外界溶液浓度小于细胞内液浓度,红细胞通过渗透作用吸水。
生2 在较高浓度的食盐水中,外界溶液浓度高于细胞内液,红细胞通过渗透失水出现皱缩。
师 生理盐水的浓度是多少?为什么医院里给病人输液时必须使用生理盐水?
生 生理盐水是浓度为0.9%的氯化钠溶液。因为其浓度与细胞外液相当,所以医院里给病人输液时使用生理盐水。
师 是的。所谓渗透作用,是指通过半透膜,水分子从低浓度向高浓度的扩散。也就是说,水分的净渗透方向与浓度有关。这时我们学习一个新的概念——溶液渗透压。
1.概念:指溶液中溶质微粒对水的吸引力。
2.大小:取决于溶液中溶质微粒的数目。溶质微粒越多,即溶液浓度越高,对水的吸引力越大,即溶液渗透压越高。反之亦然。
3.血浆渗透压:大小主要与无机盐、蛋白质的含量有关。人的血浆渗透压约为770 kPa,相当于细胞内液的渗透压。
前面的资料分析(讨论题3),提示了细胞外液中的各种无机盐离子,含量上占优势的是Na+和Cl—。细胞外液的渗透压的90%以上来自Na+和Cl-。
师 (讨论题4)HCO-3、HPO-4可能起什么作用?
生 维持血浆的酸碱平衡。
师 化学上学过,什么是pH?
生 pH即溶液酸碱度,是指溶液中自由氢离子浓度的负对数,即pH=-lg[H+]。
师 (总结)血浆的pH为7.35~7.45。血浆的pH之所以能够保持稳定,与它含有HCO-3、HPO-4等离子有关。
师 人体细胞外液的温度一般维持在37 ℃左右。
板 书:
三、细胞外液的渗透压和酸碱度
师 (讨论题5)任选其中一种成分,分析它的来源和去路,并说明它与人体的哪些系统有关。
生 如血浆中的葡萄糖主要来源于食物中的糖类。食物中的淀粉经消化系统消化后,分解为葡萄糖,经小肠绒毛吸收后进入血液,通过血液循环运输到全身各处。进入组织细胞后,葡萄糖主要用于氧化分解放能,最终生成二氧化碳和水,并排入内环境中。二氧化碳通过血液循环被运输到肺,通过呼吸系统排出体外,而多余的水主要在肾脏通过形成尿液排出体外。
生 …
课堂小结
结合初中学过的人体消化、呼吸、循环、排泄等知识,和同学讨论以下问题:
1.维持渗透压的Na+和Cl-以及葡萄糖、氨基酸等物质是经过哪些途径进入内环境的
2.参与维持pH的是怎样形成的 这与体内哪些系统的活动有关
3.细胞外液的温度能够保持稳定的根本原因是什么 试推测哪些器官和系统参与了体温的维持。
4.体内细胞产生的代谢废物,如尿素和CO2是怎样从内环境排到体外的
5.通过以上讨论,是否增进了你对本章首页题诗的理解
生 1Na+和Cl-等直接来自于食物,不需要经过消化可以直接被吸收。葡萄糖、氨基酸等物质主要来自于食物中的糖类和蛋白质。糖类和蛋白质是两类大分子物质,必须经过消化系统的消化,分解为葡萄糖和氨基酸才能被吸收。上述物质在小肠内经主动运输进入小肠绒毛内的毛细血管中,经血液循环运输到全身各处的毛细血管中,再通过物质交换过程进入组织液和淋巴。
生2 细胞代谢产生的CO2与H2O结合,在碳酸酐酶作用下,发生下列反应:
HCO-3通过与细胞外的阴离子交换到达细胞外液,即组织液、血浆或淋巴中,主要与呼吸系统有关。
生3 人体具有体温调节机制以保持细胞外液温度的恒定。详细内容可参考教材第2章关于人体体温调节的内容。参与体温调节的器官和系统有皮肤、肝脏、骨骼肌、神经系统、内分泌系统、呼吸系统等。
生4 体内细胞产生的代谢废物主要通过皮肤分泌汗液,泌尿系统形成、排出尿液和呼吸系统的呼气这三条途径来排出,其中以泌尿系统和呼吸系统的排泄途径为主。例如,血浆中的尿素主要通过肾脏形成的尿液排出体外。血浆中的CO2通过肺动脉进入肺泡周围的毛细血管,由于血液中的CO2分压大于肺泡中CO2的分压,CO2就从血液中向肺泡扩散,再通过呼气运动将其排出体外。
板 书:
四、内环境是细胞与外界环境进行物质交换的媒介
细胞与外界环境进行物质交换,必须通过内环境才能完成,并且要依赖消化、呼吸、循环、泌尿等系统直接参与。具体过程可用图1-1-2表示:
图1-1-2
板书设计
第1章 人体的内环境与稳态
第1节 细胞生活的环境
一、体内细胞生活在细胞外液中
二、细胞外液的成分(图1-1-3)
图1-1-3 血浆的主要成分
三、细胞外液的渗透压和酸碱度
四、内环境是细胞与外界环境进行物质交换的媒介
细胞与外界环境进行物质交换,必须通过内环境才能完成,并且要依赖消化、呼吸、循环、泌尿等系统直接参与。具体过程可用图1-1-4表示:
图1-1-4
活动与探究
构建人体细胞与外界环境的物质交换模型。
联系必修1所学过的细胞内物质的输入和输出的内容,以及初中所学过的消化、呼吸、循环、泌尿系统等知识,尝试以图解或计算机制作演示文稿、flash动画等不同形式,用模式化的方法模拟和展示人体细胞与内环境、内环境与外界环境进行物质交换的大致过程。
布置学生课后完成,课外活动进行展示和评比。
习题详解
一、基础题(课本P6)
1.解析:本题考查体液的概念及其外延。人体内含有大量以水为基础的液体,这些液体统称为体液。体液包括细胞内液和细胞外液。
答案:C
2.解析:本题考查内环境概念的内涵和外延。由细胞外液构成的液体环境叫做内环境。内环境(细胞外液)主要包括组织液、血浆和淋巴等。故A、C、D的含义相当。故本题选B。
答案:B
3.解析:本题考查人体内环境的组成成分。判断的依据是这种成分是否存在于血浆中(因为组织液、淋巴与血浆成分相似)。显然A、C、D存在于血浆中,而呼吸酶存在于细胞质基质、线粒体,属于细胞内液。故本题选B。
答案:B
4.解析:一般来说,细胞赖以生存的直接环境是细胞外液,包括组织液、血浆和淋巴等。绝大多数细胞——组织液,血细胞——血浆,淋巴细胞——淋巴,毛细血管壁细胞——组织液和血浆,毛细淋巴管壁细胞——组织液和淋巴。记住一些特例,在思维方法上,明确这些细胞的生活环境。如毛细血管壁是由单层细胞构成的,这些管壁细胞在管腔内面是血浆,上面浸于组织液中。
答案:毛细血管壁细胞的直接生活环境是血浆和组织液,毛细淋巴管壁细胞的直接生活环境是淋巴和组织液。
二、拓展题(课本P6)
解析:(1)A表示的器官是肺,从结构上看,肺泡壁由单层扁平细胞构成,外面缠绕毛细血管,毛细血管壁也是单层上皮细胞。这样的结构有利于气体交换。所以与内环境之间间隔了一层肺泡壁和一层毛细血管壁。(2)B表示消化器官,食物中的营养物质经过消化和吸收进入血液或淋巴。(3)C与内环境的双向箭头,经C排出体外,说明C是肾脏。血浆中的主要成分通过肾小球的滤过作用进入肾小囊形成原尿,原尿流经肾小管和集合管时,一些有用的成分经重吸收返回血浆。(4)D是单向排出的,代表器官是皮肤。
答案: (1)肺泡壁、毛细血管壁 (2)食物的消化和营养物质的吸收 (3)肾小管的重吸收
(4)皮肤
第2节 内环境稳态的重要性
从容说课
本节教学内容包括两部分:“内环境稳态及其重要性”和实验“生物体维持pH稳定的机制”。课时安排为2课时。这2课时如何安排?可以有两种方式:其一,按照教材安排的顺序先授课后实验,实验安排在后可以验证课堂上学习过的人体维持内环境pH稳定的知识,并解释pH维持稳定的机制;其二,先实验后授课,实验安排在前可以让学生先观察到生物体维持pH稳定的现象,增加更多的感性认识,以利于学习后续的稳态、稳态失调等抽象概念。这里考虑到学生最好的学习知识的顺序以及教材第1节和第2节内容的衔接,采用第二种方式:先试验后授课。
第1课时进行“生物体维持pH稳定的机制”的实验。实验课的引入以对第1节内容的复习巩固开始。以第1节中“细胞外液的渗透压和酸碱度”的知识基础出发,进行“生物体维持pH稳定的机制”的实验。通过实验,使学生了解内环境稳态的现象,并通过教师引导、学生探讨,逐步对生物体维持pH稳定的机制进行解释,探讨的同时又进一步巩固了第1节“细胞外液的成分”中的相关知识。上课结束前布置作业:按照课本上的要求完成“体温日变化规律”的调查,在第2课时中作新课的导入。
第2课时授课,讲解“内环境稳态及其重要性”。“内环境稳态及其重要性”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等内容。
新课的导入,学生公布自己“体温日变化规律”的调查结果,从体温的“日变化”发现同一个人的体温在一日内的波动范围不大,从个体的平均体温差异发现健康人的体温始终接近37 ℃。导入内环境的稳态及其重要性。
“内环境的动态变化”中稳态概念是本节的重点和难点内容,涉及到的内环境的化学成分、理化性质等很抽象,而内环境的化学成分和理化性质的动态变化更令学生难以捉摸。因此通过上一学时的实验可以让学生了解内环境pH的稳定,调查“体温的日变化规律”可以让学生体验体温的相对稳定,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),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”等问题可以初步认识渗透压的稳定,最后总结得出内环境的各项理化性质都能够维持在一个相对稳定的状态。生理学家把正常机体在神经系统和体液的调节下,通过各个器官、系统的协调活动,共同维持内环境的相对稳定状态,叫做内环境的稳态。然后让学生阅读课后的科学史话——稳态概念的提出和发展,让学生了解微观方向的分子、器官存在稳态,宏观方向的种群、生物圈也存在稳态。
“对内环境稳态机制的认识”有两方面的内容,一方面是稳态能够维持,另一方面是稳态的维持能力是有限的。首先,让学生探讨内环境中的营养物质、代谢废物、O2、CO2等化学成分的来源与去路,说明这些成分要保持相对稳定,与消化、呼吸、循环、泌尿等系统的功能及细胞代谢功能的实现有直接关系,又与各器官、系统的协调有关。简要介绍人类对机体维持稳态机制的认识过程,指出目前普遍认为,神经—体液—免疫调节网络是机体维持稳态的主要调节机制。其次,通过教材上的“思考与讨论”,分析“空调病”的原因等,让学生了解机体稳态的维持能力是有限的。
“内环境稳态的重要意义”中的内容先让学生阅读关于内环境失去稳态而致病的一些资料,了解当内环境的稳态遭到破坏时,就会引起细胞新陈代谢紊乱,并导致疾病,然后,从酶的活性的角度阐述内环境的温度、渗透压、pH等维持稳态的必要性。最后说明内环境稳态是机体进行正常生命活动的必要条件。
本节内容也比较抽象,因此,教学过程中力求联系学生的生活经验。问题探讨、调查、思考与讨论等栏目安排的内容都与生活实际联系紧密。
教学重点 内环境稳态及其生理意义。
教学难点 内环境稳态及其生理意义。
教具准备 1.多媒体CAI—1:动态显示内环境稳态与消化、呼吸、循环、排泄系统的功能联系。
2.多媒体CAI—2:阅读资料:缺钙会引起哪些疾病?
课时安排 2课时。
第1课时:进行“生物体维持pH稳定的机制”实验。
第2课时:讲解“内环境稳态及其重要性”。
三维目标
1.说明内环境稳态的概念。
2.简述稳态的调节机制。
3.了解稳态的生理意义。
4.进行实验,了解生物体具有维持内环境稳定的机制。
5.尝试解释生物体维持pH稳定的机制。
6.关注维持内环境稳态与健康的关系。
7.养成自我保健的意识和习惯。
8.运用这方面的知识关爱家人和亲友。
9.建立敢于质疑、尊重事实,严谨、仔细的科学精神和科学态度。
教学过程
第1课时
导入新课
师 同学们好!
上节课同学们学习了“第1节 细胞生活的环境”,大家一起通过几个问题来回忆一下这一节的知识要点。
课件展示:
1.什么是体液?体液包括哪些部分?
2.什么是内环境?内环境各成分之间的关系如何?
3.内环境中含有哪些物质?内环境具有哪些理化特性?
4.内环境有什么作用?
生1 人体内含有大量以水为基础的液体,这些液体统称为体液。体液包括细胞内液和细胞外液。
生2 细胞生活的由血浆、组织液和淋巴等细胞外液共同构成的液体环境叫做内环境。它们之间的关系是:
生3 内环境中含有水、无机盐、各种营养物质和代谢废物等。内环境的理化特性包括渗透压、酸碱度和pH三个方面。
生4 内环境不仅是细胞生存的直接环境,而且是细胞与外界环境进行物质交换的媒介。
师 总而言之,内环境是沟通细胞与外界环境的纽带,它的理化性质受到来自细胞和外界环境两方面的影响。以pH为例,细胞代谢会产生许多酸性物质,如碳酸等,人和动物的组织细胞在无氧呼吸时产生乳酸,人和动物吃的食物中也常常会含有酸性或碱性物质,这些酸性或碱性物质进入内环境,会使pH发生偏移,但内环境pH的改变会影响酶的活性,从而影响机体正常的新陈代谢。但是,生物材料和自来水在加入酸或碱后pH的变化会相同吗?要了解这个问题,我们需要通过实验来比较一下。
推进新课
师 下面请同学们阅读教材第9页到第10页上的实验:生物体维持pH稳定的机制。要求大家通过阅读了解此次实验的目的要求、材料用具和方法步骤,尤其要关注实验过程中的注意事项。
(学生阅读教材)
师 此次实验的目的有几个?分别是什么?
生 实验的目的有两个:一个是比较自来水、缓冲液和生物材料在加入酸或碱后pH的变化;另一个是根据实验结果推测生物体是如何维持pH稳定的。
师 此次实验要用哪几种实验材料,哪几种实验试剂?
生 4种实验材料:自来水、缓冲液和两种生物材料;2种实验试剂:NaOH溶液和HCl溶液。
师 谁能用最简练的语言叙述实验步骤?
生 分别在4种实验材料中以每5滴为单位加入HCl溶液直到加入30滴,用pH试纸测实验材料在加酸前和每次滴加后的pH并记录,再以NaOH溶液重复实验,最后根据所得数据画出各实验材料的pH变化曲线。
师 很好。这个实验中我们在安全方面有什么必须注意的呢?
生 盐酸和氢氧化钠有腐蚀性。应避免它与皮肤和眼睛接触,也不要入口。若有酸或碱洒落或溅出,要立即用水冲洗,并告诉老师。
师 这一点请大家在操作的时候务必注意!
师 为了提高实验效率,我们以小组为单位来进行实验。每张实验桌前坐有两位同学,前后两张桌子的4位同学为一个实验小组,一桌的同学做加酸的实验,另一桌的同学做加碱的实验。同桌的两位再分工,每位做两种实验材料。实验操作完成后把实验桌整理干净,每个实验小组把数据汇总后加以分析,以个人为单位,各自绘制pH变化曲线图。最后对教材上提出的3个问题进行分组讨论。实验操作15分钟,数据汇总、绘图、讨论10分钟。下面开始实验。
(多媒体显示实验步骤和注意要点)
(学生实验,教师予以指导)
师 同学们在实验的过程中都积极动手,认真操作。大部分同学完成了pH变化曲线图的绘制。下面请同学根据实验结果,说一说不同实验材料pH变化的特点。
生 自来水在加入酸或碱后pH变化幅度较大,缓冲液和生物材料加入酸或碱后pH变化幅度较小。
师 总结得很好。下面我们来就以下几个问题展开讨论。
课件展示:
1.就加入HCl或NaOH后pH的变化来说,生物材料是更像自来水还是更像缓冲液?
2.分析缓冲液的pH变化情况为什么与自来水的不同。
3.尝试对生物材料维持pH稳定的机制进行解释。
生1 生物材料加入HCl或NaOH后pH的变化更像缓冲液。
生2 缓冲液加入少量酸碱后,pH变化不明显是因为磷酸缓冲液中含有缓冲物质。
师 是的。磷酸缓冲液中含有弱酸性的NaH2PO4和弱碱性的Na2HPO4,它们构成了一对缓冲物质。当向其中加入少量NaOH时,可以和酸性的NaH2PO4生成Na2HPO4和水,强碱成为弱碱;当加入少量HCl时,可以中和碱性的Na2HPO4,生成中性的NaCl和弱酸性的H3PO4。水溶液则不同,因而加入酸碱后,pH变化明显。
生3 我们用的生物材料主要包含了生物的细胞外液和细胞内液,在这些体液中含有水、无机盐、营养物质等,其中的很多种无机盐类组成了溶液中的缓冲物质。
师 生物材料中含有缓冲对NaH2PO4/Na2HPO4、H2CO3/NaHCO3等,它们能够对酸碱度的变化起缓冲作用。此外,机体还可以通过对生理活动进行调节来维持pH稳定。例如,当机体剧烈运动时,肌肉中会产生大量的乳酸和碳酸。乳酸进入血液后,可与血液中的碳酸氢钠发生作用,生成乳酸钠和碳酸。碳酸是一种弱酸,可以分解成CO2和水。血液中的CO2增多会刺激呼吸中枢,使呼吸运动增强,增加通气量,从而将CO2排出体外,所以对血液的pH影响不大。当乳酸钠进入血液后,与血液中的碳酸发生作用,形成碳酸氢盐,过多的碳酸氢盐可以由肾脏排出。这样由于血液中缓冲物质的调节作用,以及机体的调节作用,可以使血液的酸碱度维持相对稳定。
课堂小结
通过这节课的实验探究,我们了解了当少量的酸性或碱性物质进入内环境时,内环境中的缓冲物质会使pH在一个相对较小的范围内发生偏移,这就为内环境的pH的稳定提供了保障。那么内环境的其他理化性质是否也是相对稳定的呢?我们可以通过教材第7页上体温日变化规律的测定活动来了解。下面布置一个作业:用今明两天时间,按照课本上的要求完成“体温日变化规律”的调查。
第2课时
导入新课
师 同学们好!
在上一节课老师布置了一个作业:按照课本上的要求完成“体温日变化规律”的调查。现在大家以前后4位同学为一个小组,汇总交流各自的体温调查的结果,并根据调查结果回答下面的问题:
课件展示:
1.不同家庭成员的体温完全一致吗?这说明了什么?
2.和其他同学交流调查结果,比较班级中同一性别同学的体温数据,可以得到什么结论?
3.将人体体温的日变化情况与当地气温的日变化情况进行对比,结果如何?
4.同一个人在一日内的体温变化有什么特点?
生1 不同家庭成员的体温不完全一致。这说明人的体温有个体差异。
生2 同一性别的同学的平均体温有个体差异,但是相差幅度较小。
生3 人体体温的变化不受当地气温的变化所影响,或者说在正常情况下影响非常小。
生4 同一个人的体温白天比晚上高,但是变化幅度不大。
师 不同年龄、不同性别、不同个体的人的体温具有差异,同一个人一天中的体温也是有差异的,但是这一差异往往不超过1 ℃。健康人的体温始终接近37 ℃,处于动态平衡中。
像体温的变化情况一样,健康人内环境的每一种成分和理化性质都处于动态平衡之中,这种动态平衡称为稳态。内环境的稳定是机体进行正常生命活动的必要条件。这节课我们一起来学习“第2节 内环境稳态的重要性”。
推进新课
板 书:
一、内环境的动态变化
师 体温是内环境理化性质的一个方面,调查结果证明体温处于动态平衡中。上一节课我们通过实验了解了生物材料在加酸或加碱后pH变化范围较小,这就证明了生物内环境的pH也处于动态平衡中。
那么,内环境的渗透压又如何呢?我们知道内环境中的渗透压与内环境中的化学成分有着密不可分的关系。我们先了解内环境中的各种化学成分是如何变化的。
师 丙氨酸氨基转移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。血清葡萄糖是血液中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液中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。
课件展示:
1.为什么血浆的生化指标能反映机体的健康状况?
2.每种成分的参考值(即正常值)都有一个变化范围,这说明什么?
3.从化验单上可以看出哪几种成分超出正常范围?这可能会对人体造成什么不利影响?
生 血浆的生化指标能反映机体的健康状况,因为血浆是机体内环境的重要组成部分之一,对机体的正常生命活动起着至关重要的作用,血浆中各种化合物的含量如果发生异常变化就会导致机体出现相应的病症。
师 说得不错。血浆生化指标指的是血浆中各种化学成分的含量,其中包括机体多种代谢产物的含量。健康机体的生化指标一般都处于正常范围内。当机体某项生理功能出现障碍时,势必影响其代谢产物的含量,因此血浆的生化指标可以反映机体的健康状况,并可以作为诊断疾病的依据。例如,正常情况下,转氨酶主要分布在各种组织的细胞内,以心脏和肝脏的活性最高,在血浆中的活性很低。当某种原因使细胞膜通透性增高时,或因组织坏死细胞破裂后,可有大量转氨酶进入血浆,引起血浆中转氨酶活性升高。
生 每种成分的正常值都有一个变化范围,这说明内环境中各种化学成分的含量不是恒定不变的,而是在一定范围内波动。
生 还能说明不同个体存在一定差异。
师 说得很好。由此我们可以得出结论:正常机体的内环境中的化学成分是稳定的,而这种稳定是一种动态的相对稳定。既然内环境中的各项化学成分都是稳定的,那么它们综合起来就能说明内环境的渗透压也是稳定的。下面来看看问题3。
生1 肌酐含量超标,肌酐是有毒的代谢废物,积累过多会影响健康。这表明肾脏的排泄功能有障碍。
生2 葡萄糖含量超标,血糖含量过高可并发酮症酸中毒、糖尿病的心血管合并症等。
生3 甘油三酯超标,可引起高脂血症,易并发冠心病、动脉粥样硬化等。
师 我们做过的“生物体维持pH稳定的机制”实验能够说明内环境的pH是相对稳定的,大家作的“体温日变化规律”的调查说明了内环境的温度是相对稳定的,通过刚才对血液生化六项检查化验单的讨论,又说明了内环境的渗透压是相对稳定的。论证至此,我们可以下结论了:健康人的内环境的每一种成分和理化性质都处于动态平衡中。这种动态平衡是通过机体的调节作用实现的。生物学家把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。这里注意两点:一是稳态不是恒定不变的,而是相对恒定的一种动态变化;二是这种动态变化保持在一定范围内。
那么,稳态是怎样实现的呢?
板 书:
二、对稳态调节机制的认识
师 下面以内环境中的营养物质、代谢废物、O2、CO2和水等化学成分为例来分析。我们先来看一段动画演示,看完以后分别请3位同学说一说内环境中营养物质和代谢废物、O2和CO2、水的来源与去路。
(演示多媒体CAI—1)
生1 营养物质通过消化系统进入内环境,后为组织细胞所用;代谢废物由细胞排放到内环境中,最后经过泌尿系统、排泄系统、皮肤等排出内环境。
生2 O2通过呼吸系统进入内环境,后为组织细胞用来进行呼吸作用产生CO2;CO2由细胞排放到内环境中,最后经过呼吸系统排出内环境。
生3 水主要通过消化系统进入内环境,除了为组织细胞所用,也通过泌尿系统、呼吸系统、皮肤等排出内环境。
课件展示:
图1-2-1
师 机体内各个器官、系统,为什么能保持协调一致?
同学们把教材翻到第11页。我们来了解人类对机体维持稳态机制的认识是怎样逐步完善的。
(学生自行阅读)
师 科学家贝尔纳和坎农对这一机制分别是怎样解释的?
生 贝尔纳推测:内环境的稳定主要依赖于神经系统的调节。坎农解释:内环境稳态是在神经调节和体液调节的共同作用下,通过机体的各种器官、系统分工合作、协调统一而实现的。
师 坎农的解释对贝尔纳的推测作出了补充,但是他的解释还不全面。随着分子生物学的发展,人们发现,免疫系统也起着重要的调节作用:它能发现并清除异物、外来病原微生物等是引起内环境波动的原因。因此目前普遍认为,神经—体液—免疫调节网络是机体维持稳态的主要调节机制。
稳态的概念源于对内环境的研究,后来逐渐发展成为适用于整个生物科学的基本概念。这从一个侧面反映出生物科学从分析走向综合、由分支走向统一的发展趋势。
师 内环境稳态会不会出现失调的情形呢?
课件展示:
1.你有过发高烧的经历吗?谈谈高烧最严重时的感受。体温过高时为什么要采取物理降温或药物降温的措施?
2.大量出汗或严重腹泻后,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?
3.有人到青藏高原后会出现头痛、乏力、心跳加快甚至血压升高等症状,为什么?这说明外界环境与内环境稳态之间有什么关系?
生1 有过发高烧的经历。发烧会头疼发晕、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。
师 正常的体温是体内细胞进行各种生化反应最适宜的温度。在发高烧的状态下,由于内环境发生一系列变化,导致体内的各种反应出现紊乱,于是机体功能发生异常。发热时的主要症状大部分集中在中枢神经系统,病人感觉不适、头疼、头晕、嗜睡等,同时常有食欲不振、厌食、恶心的表现。发热时机体处于一种明显的分解代谢过旺的状态,持续高热必定引起器官的功能负荷加重,有可能诱发器官功能不全或引起组织损伤。孕妇发热可能导致胎儿发育障碍,是一个重要的致畸因子。对于6个月至4岁的幼儿来说,持续高热容易发生惊厥,相当数量的患儿由此造成脑损伤,如智力落后,甚至癫痫,因此应注意及时采用物理方法或服用药物来退烧降温。
生2 大量出汗或严重腹泻后,如果只喝水,不补充盐,内环境的渗透压会变小。当内环境渗透压变小时,内环境中的水将较多地通过渗透作用进入细胞内,造成细胞吸水肿胀,进一步导致细胞代谢和功能紊乱。
生3 有人到青藏高原后会出现不适症状是因为高原空气稀薄,大气压和氧分压低,易造成体内缺氧。这说明外界环境的变化势必影响内环境的稳态。若外界环境变化不甚剧烈,并且机体代偿机制良好,内环境的波动较小,仍能维持稳态;若外界环境变化剧烈,机体代偿机制不好,内环境稳态将受到破坏,就会影响身体健康。
师 (总结)机体对稳态进行调节的能力是有限的,当外界环境变化过于剧烈,或人体自身的调节功能出现障碍,内环境稳态就会遭到破坏。内环境稳态被破坏后机体就会出现相应的病症。
(演示多媒体CAI—2:缺钙会引起哪些疾病?)
师 当然,内环境稳态被破坏除了个别化学成分的改变外,原因也是多种多样的。我们知道,夏天使用空调可以帮助你摆脱酷热的煎熬,但是长时间使用容易引起“空调病”。请同学们从内环境稳态失调的角度,分析“空调病”的原因。
生 室内室外温差大,室内空气干燥,空调的温度打得太低,室内空气不流通等。
师 (学生分析的时候给予适当引导、补充和纠正)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作用,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。
师 大家再来列举几个稳态失调的病例,说明症状和危害。
生 尿毒症、糖尿病、严重腹泻造成的脱水等等。
师 也就是说,机体的内环境必须处于稳态,当稳态失衡,就会对机体造成危害。
板 书:
三、内环境稳态的重要意义
师 同学们试着从细胞代谢需要的物质和条件角度入手,分析分析为什么内环境稳态失调后,会对机体造成危害。
生 细胞的代谢过程是由细胞内众多复杂的化学反应组成的,完成这些反应需要各种物质和条件,只有各种所需物质和条件保持在正常范围内,才能为反应提供充足的反应物。从另一个角度讲,细胞代谢的进行离不开酶,酶的活性又受温度、pH等因素的影响,只有它们都在适宜的范围内,酶才能正常地发挥催化作用。
课堂小结
师 由此可见,内环境稳态是机体进行正常生命活动的必要条件。
每一个人的健康都与内环境的稳态有关。学习有关内环境稳态的知识,有助于养成自我保健的意识和习惯,还可以运用这方面的知识关爱家人和亲友。
板书设计
第2节 内环境稳态的重要性
一、内环境的动态变化
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。
注意: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。
二、对稳态调节机制的认识
图1-2-2
神经—体液—免疫调节网络是机体维持稳态的主要调节机制。
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。
活动与探究
内环境结构和功能是一个复杂的生理过程,要掌握好此问题,需同学们通过实验和生理现象不断探究学习。
习题详解
一、基础题(课本P11)
1.解析:本题考查稳态维持条件的完整性和稳态的概念的外延。内环境的稳态包括内环境中的物质组成、含量、各项理化性质——pH、温度、渗透压等,虽然受到摄食、代谢等内外因素的影响而处于不断变化中,但机体可以在神经系统和体液的调节下,通过各个器官、系统的协调活动来共同维持其相对稳定的状态,使其变化保持在适宜的范围内。
答案:D
2.解析:本题考查内环境稳态的意义。当内环境的稳态遭到破坏时,导致细胞不能正常得到代谢所需反应物,代谢废物不能及时排出,酶的活性受到影响。
答案:C
3.解析:本题考查稳态调节机制的发展过程。现代观点认为:神经—体液—免疫调节网络是机体维持稳态的主要调节机制。
答案:D
4.答案:因为人体各种生命活动是以细胞代谢为基础的,细胞代谢本质上是细胞内各种生化反应的总和。内环境为这些生化反应的进行提供了必要的物质和条件。当内环境稳态保持正常时,细胞的代谢活动能正常进行;当内环境稳态失调时,细胞代谢活动就会受影响。因此内环境稳态是人体进行正常生命活动的必要条件。
二、拓展题(课本P11)
解析:当动物进食高浓度的糖溶液后,大量的葡萄糖被吸收进入血液,导致血糖浓度暂时升高。血糖浓度的升高会刺激机体加速分泌胰岛素,同时抑制胰高血糖素的分泌。在胰岛素和胰高血糖素的共同调节下,血糖浓度逐渐恢复到正常水平,具体调节机制可参考第2章有关血糖平衡调节的内容。
答案:
图1-2-3
第2章 动物和人体生命活动的调节
本章规划
本章内容包括:“通过神经系统的调节”“通过激素的调节”“神经调节与体液调节的关系”和“免疫调节”四节内容。其中,第1节、第2节和第4节教材分别可用2课时教学,第3节可用1课时教学。在第1节正文之后,安排了一个“与生物学有关的职业”栏目;在后三节正文之后,各安排了一个“科学·技术·社会”栏目,力求引导学生将视野从基础知识中转移出来,更多地关注社会上普遍存在的与生物学有关的问题,逐渐养成热爱科学、尊重科学、理智地运用科学成果的情感和态度,形成关心社会的意识。
与学生已有知识经验的联系:
现实生活中遇到的各种有关健康的问题,报纸、杂志、广播、电视、网络等媒体上关于健康问题、社会问题等的报道都是学生学习这一章内容很好的切入点。
还有一些在义务教育教材中学过的知识都可作为学习新知识的铺垫。义务教育教材中关于人体生理的内容(如人体的营养、呼吸、物质的运输、废物的排出、人体对生命活动的调节等)及“健康地生活”等都是学习这一章内容的基础。
与其他章的联系:
本章内容是从个体水平上来阐述稳态的维持的,本书第1章人体的内环境与稳态是学习本章的基础,而第4章种群和群落、第5章生态系统及其稳定性则是从种群、群落和生态系统层次上阐述稳态及其维持的,本章内容和后续几章共同组成多层次生命系统的稳态、调节以及稳态与环境的关系的内容,是一个整体。
第1节 通过神经系统的调节
从容说课
“通过神经系统的调节”包括神经调节的结构基础和反射、兴奋在神经纤维上的传导、兴奋在神经元之间的传递、神经系统的分级调节和人脑的高级功能五部分内容。教学过程分2课时,第1课时讲神经调节的结构基础和反射、兴奋在神经纤维上的传导、兴奋在神经元之间的传递,第2课时讲神经系统的分级调节和人脑的高级功能。
关于第1课时新课的导入,由于本堂课是本章的第一个课时,所以分别要有章题的导入和节题的引入。本章的导入采用直接切入主题、开门见山的方式。简单总结第1章中内环境稳态的作用和稳态的调节机制,而后用章首的导言直接引入本章。结合神经—体液—免疫调节网络是机体维持稳态的主要调节机制,联系本章的小节安排:第1节讲神经调节,第2节讲体液调节,第3节讲神经调节和体液调节的关系,第4节讲免疫。节的导入采用实验引入。课前准备2杯水:一杯糖水、一杯热盐水。热水60摄氏度左右,温度不能太高以免烫到学生,也不能太低,要正好有些烫手的效果。之所以设计糖水和盐水是为了把学生的注意力从水的温度上吸引开。请学生喝一小口每个杯中的饮用水,并观察他们的反应,引入“通过神经系统的调节”。神经调节这部分内容比较抽象,而这样引入一是比较直观,能引发学生的学习兴趣;二是由于热水较烫而难于入口,学生会用嘴吹凉表面喝一小口或是拒绝喝,这就正好能引入“神经系统的分级调节”部分的学习。
第一部分“神经调节的结构基础和反射”中提出了反射、反射弧、兴奋的概念和反射的过程等内容,由于反射和反射弧的内容在义务教育教材中已有详细的介绍,但是学生遗忘的较多,课前应让学生对这部分的初中教材进行复习,教学过程中用多媒体演示反射产生的动态过程,结合一系列问题来引导学生调动已有的知识基础。
“兴奋在神经纤维上的传导”这部分内容需要说明神经冲动的产生和传导,对学生来说是全新的,而且内容比较抽象,不容易理解。先向学生展示生物电发现的简单历史,使学生了解生物电的客观存在,再通过演示蛙坐骨神经表面电位差的实验示意图来说明兴奋的传导形式——神经冲动,(如果在课上当堂重做这个实验当然效果要更好,但是考虑到课堂操作的难度较大,课堂时间又有限,所以这里用多媒体演示)最后用课件演示来解释神经冲动的产生和传导,突破难点。
“在神经元之间的传递”对学生来说也是全新的,如果结合有效的演示和说明,学生不难理解掌握。这部分内容通过演示突触的亚显微结构示意图,动态演示突触传递信息的过程,配合逐步深入的问题来引导学生探索要求掌握的知识。
第2课时的新课导入过程,先复习巩固第1课时的知识点,再用节首的问题探讨。这些问题具有开放性,可以让学生充分讨论后再回答,通过问题讨论一方面能引起学生学习本课内容的兴趣,另一方面也能够让学生认识到高级神经中枢在复杂活动中起着重要的作用,人脑的重要指导作用,学习的必要性等,然后自然地引入新课。
“神经系统的分级调节”所涉及到的内容相当广泛和复杂,教材所要求的内容却比较有限。教学设计先用多媒体演示人的神经系统的分布、分类,让学生对人的神经系统有个总体的认识。再通过实验实例和幻灯片展示各级中枢的位置和分工,使学生了解不同的神经中枢有各自不同的作用。最后用教材上的资料分析把神经中枢之间的内在关系揭示出来。由分到合,由局部到整体,使学生理解机体是一个统一的整体,引导学生联系其他的实例深入思考,特别是进行从个别到一般,从现象到本质的思考。
人脑的高级功能很复杂,教材在这部分内容只选取了语言文字、学习和记忆两方面内容给予简单的介绍。关于语言文字方面,用幻灯片展示言语区的位置和分工,结合学生讨论了解各区的功能。关于学习和记忆部分,先让学生谈谈自己关于学习和记忆的想法,再揭示记忆的实质。这部分内容学生比较感兴趣,教学时结合现实生活中的实际例子及目前科学研究所不能解决的问题展开,这样可以活跃学生的思维,拓展视野,从而激发学生探索大脑奥秘的兴趣。
教学重点 1.兴奋在神经纤维上的传导和在神经元之间的传递。
2.人脑的高级功能。
教学难点 神经冲动的产生和传导。
教具准备 1.幻灯片:突触的亚显微结构示意图,人的神经系统示意图,人的各级中枢示意图、大脑皮层不同的功能区分类图、大脑皮层言语功能区分布图。
2.视频:足球比赛片断。
3.多媒体CAI—1:膝跳反射的过程。
4.多媒体CAI—2:测量神经表面电位差的实验。
5.多媒体CAI—3:神经冲动在神经纤维上的传导。
6.多媒体CAI—4:突触传递信息的过程。
课时安排 2课时
第1课时,讲神经调节的结构基础和反射、兴奋在神经纤维上的传导、兴奋在神经元之间的传递。
第2课时,讲神经系统的分级调节和人脑的高级功能。
三维目标
1.概述神经调节的结构基础和反射。
2.说明兴奋在神经纤维上的传导和在神经元之间的传递。
3.概述神经系统的分级调节和人脑的高级功能。
4.建立在反射弧的结构基础上完成反射的过程。
5.培养学生的唯物主义观点。
教学过程
第1课时
导入新课
师 同学们好!
我们学习了第1章“人体的内环境与稳态”,大家还记得什么叫稳态吗?
生 正常机体通过自身的调节作用,使各个器官、系统协调活动,共同维持内环境的相对稳定的状态。
师 内环境的稳态为什么是机体进行生命活动的必要条件呢?
生 因为内环境的稳态影响到细胞代谢原料的取得、代谢废物的排出和代谢反应的催化剂——酶的活性。
师 稳态是如何实现的呢?
生 稳态的实现,是机体在神经—体液—免疫调节下,各器官、系统协调活动的结果。
师 很好。你的身体作为一个开放的系统,与外界不断进行着物质的交换、能量的转换和信息的传递,体内又有成千上万种化学反应在同时进行,但是内环境却能维持相对稳定,这是为什么?内环境稳态的维持,各器官之间功能的协调,以及对外界刺激作出适当的反应,是如何通过复杂而精巧的调节实现的?这就是我们将要在第2章中探索的问题。
本章共有4节内容。第1节讲神经调节,第2节讲体液调节,第3节讲神经调节和体液调节的关系,第4节讲免疫。
推进新课
板 书:
第2章 动物和人体生命活动的调节
师 出示2杯水。
师 下面我们先来做一个小试验。桌子上有2杯水,一杯是糖水,一杯是盐水。请同学来分辨一下哪杯是糖水哪杯是盐水。
生 进行辨别。
(在辨别过程中可能有很多不同的动作,但是都会拿起杯子尝一下。在伸手取盐水的时候很可能因为没有心理准备手会缩回,端起杯子会用嘴吹凉些再尝。也可能有学生在尝了第一杯糖水后就直接下结论说另一杯是盐水)
师 动物和人体都是开放的系统,要维持内环境的稳态并与外界环境相适应,都离不开生命活动的调节,神经系统在其中扮演了主要角色。刚才的实验中不管是同学端起玻璃杯的动作,对水的品尝、味觉分析,被热水烫到后缩回手的迅速反应,还是没有真切地尝第2杯水的味道就判断它是盐水的逻辑思考,都必须有神经系统的正确分析指导,同学们才能得出正确结论。
板 书:
第1节 通过神经系统的调节
一、神经调节的结构基础和反射
师 关于这一部分内容大家在初中已经学习过了,下面我们通过几个问题的讨论来回忆一下这部分的内容。
课件展示:
问题1:人和动物各器官系统的协调,以及对外界刺激作出反应主要是通过神经系统来完成的,那么神经调节的方式是什么呢?
生 反射。
课件展示:
1.反射
问题2:什么是反射?请至少举三个例子。
生 反射是指在中枢神经系统的参与下,动物体或人体对内外环境变化作出的规律性应答。举例:膝跳反射,眨眼反射,吞咽反射等等。
师 含羞草叶被触碰后会下垂,草履虫会向水中有糖分的一侧移动,这是不是也属于反射呢?说说原因。
生 这两个例子不属于反射。因为,反射完成的前提条件是有中枢神经系统的参与,而含羞草是植物,草履虫是单细胞动物,它们都没有神经系统,所以它们作出的这种反应都不属于反射。
课件展示:
问题3:反射分为哪两种类型?它们有什么区别和联系?请各举一个例子。
生 反射分为条件反射和非条件反射两种。条件反射是后天的,需要学习得到的;非条件反射是先天的,生来就会的。条件反射建立在非条件反射的基础上。举例:条件反射——马戏团的动物会表演马戏,非条件反射——狗热了会吐出舌头散热。
课件展示:
条件反射 非条件反射
区别 后天习得的 先天的
由条件刺激即信号刺激引起 由非条件刺激即直接刺激引起
经过大脑皮层 不经过大脑皮层
数量无限 数量有限
暂时的,可消退的 终生的,固定的
扩大了适应能力 生存的根本保证
联系 条件反射以非条件反射为基础条件反射和非条件反射共同作用,使生物更好地适应环境
问题4:反射属于应激性吗?反射对生物有什么用处?
生 反射属于应激性。反射能使生物迅速地对外界刺激作出反应,从而趋利避害,使生物能更好地适应环境。
师 具有神经系统的生物体通过反射,可以使躯体、内脏等各部分的生命活动更加协调,尤其是在大脑皮层参与下的条件反射,可以随着环境的变化而不断地新建,使人和高等动物对于环境的变化能够更精确地作出反应,提高了适应变化的环境的能力,是长期自然选择的结果。那么,人和动物体对刺激所作出的这种应答是建立在什么样的基础之上的呢?
课件展示:
问题5:完成反射活动的结构基础是什么?
生 反射弧。
板 书:
2.反射弧
师 初中时我们学习过膝跳反射和缩手反射,下面我们来回顾膝跳反射的全过程。
课件展示:
1.一个神经元包括哪些部分?神经元、神经纤维与神经之间的关系是什么?
2.膝跳反射的反射弧是由哪几部分组成的?
3.一个完整的反射活动至少需要几个神经元?说明原因。
4.你还能举出说明脊髓在反射中的作用的其他实例吗?
生1 神经元包括胞体和突起两部分,突起一般又可分为树突和轴突两种。神经元的长的突起外表大都套有一层鞘,组成神经纤维。许多神经纤维集结成束,外面包着由结缔组织形成的膜,构成一条神经。
生2 反射弧一般都包括五个部分:感受器、传入神经、神经中枢、传出神经和效应器。
生3 至少需要两个。膝跳反射等单突触反射的传入神经纤维经背根进入中枢(即脊髓)后,直达腹根与运动神经元发生突触联系;而绝大多数的反射活动都是多突触反射,也就是需要三个或三个以上的神经元参与;而且反射活动越复杂,参与的神经元越多。
生4 蛙的搔扒反射有脊髓的参与,人的膝跳反射、排尿反射、排便反射等也都有脊髓的参与。
师 请一位同学叙述缩手反射的全过程。
生 当手指接触到针尖,感受器受到刺激产生兴奋,兴奋沿着传入神经传到位于脊髓的神经中枢,神经中枢随之产生兴奋并对传入的信息进行分析和综合;神经中枢的兴奋经过一定的传出神经到达效应器——手臂的肌肉;手臂肌肉作出收缩的应答反应。
师 当感受器接受了一定的刺激后,产生兴奋。所谓兴奋,就是指动物体或人体内的某些组织或细胞感受外界刺激后,由相对静止的状态变为显著活跃的状态的过程。
那么,兴奋是如何沿着神经传导的呢?兴奋的本质到底是什么?前人在这方面作了大量的研究工作。
板 书:
二、兴奋在神经纤维上的传导
师 首先让我们来简单了解一些取得重要成果的研究。
(多媒体显示《生物电发现的早期历史》)
师 通过这段阅读资料我们能够体会到科学家们的探索精神是值得我们学习的。科学家们的研究显示神经上所存在的生物电和兴奋的产生和传导有着密切的联系。那么,到底是怎样的联系呢?我们来看下面的实验。
(演示多媒体CAI—2)
师 这个实验的结果说明什么呢?
生 实验说明在神经系统中,兴奋是以电信号的形式沿着神经传导的。
师 回答得很好。电表指针的变化反映了神经表面电流的变化,而这种变化是由于刺激神经引起的,由此说明刺激会引起神经兴奋。这种电信号也就叫做神经冲动。兴奋是以神经冲动的形式通过神经传导的。
要形成电流必须要有电位差的形成,刺激引起电流的产生,那就必定引起了电位差的变化。那么,新的问题又产生了。
课件展示:
1.在静止的时候神经纤维的电位(即静息电位)是怎样的?
2.神经纤维接受到刺激会引起什么变化?
3.神经纤维上的受刺激部位在兴奋后又有什么变化?
师 通过下面的动态演示这些问题就能迎刃而解。
(演示CAI—3)
生1 静息电位是膜外正电位膜内负电位。
师 是的。这是因为神经细胞内K+浓度高,Na+浓度比膜外低。静息时,由于膜主要对K+有通透性,造成K+外流,使膜外阳离子浓度高于膜内,形成了外正内负的静息电位。
生2 神经纤维受到刺激,刺激部位的电位从原来的外正内负变为内正外负。
师 神经纤维接受刺激时,受刺激部位的细胞膜对Na+的通透性增加,Na+内流,使兴奋部位膜内侧阳离子浓度高于膜外侧,表现为内正外负,从而与相邻部位产生了电位差,形成了局部电流。
生3 神经纤维上的受刺激部位在兴奋后电位又很快从内正外负的兴奋状态回到外正内负的静息状态。
师 刺激部位兴奋时与相邻部位产生了局部电流,阳离子的位置就发生了移动,如此,膜上的电位差就发生了颠倒,原来兴奋的部位回到静息电位,原来的静息电位发生了兴奋。如此,局部电流又刺激相近的未兴奋部位发生同样的电位变化,不断传递下去,将兴奋向前传导。照此理论,大家可以发现:如果刺激的是神经纤维的一端,那么兴奋会向另一端传导;如果刺激的是神经纤维的中间,那么兴奋会同时向两端传导。
师 如果神经纤维被切断,冲动还能不能通过断口继续向前传导呢?为什么?
生 不能。因为当冲动传到切口边缘时,膜边缘两侧就不能继续形成局部电流,从而使冲动的传导中断。
师 分析得很准确。在讲反射弧的时候,我们已经认识到完成一个反射活动至少需要两个神经元,那么兴奋在神经元之间还能以神经冲动的形式传递吗?
板 书:
三、兴奋在神经元之间的传递
师 要了解兴奋在神经元间的传递原理,首先得了解神经元之间的联系方式。
(演示幻灯片:突触的亚显微结构示意图)
师 神经元与神经元之间是以突触结构相联系的。突触结构中最重要的三个部分就是:突触前膜、突触间隙和突触后膜。神经元轴突末梢多次分支,小枝末端膨大形成突触小体。突触小体中有线粒体和突触小泡,突触小泡中有神经递质,突触小体的膜即突触前膜。突触后膜是下一个神经元的膜。突触有不同的连接方式:轴突—胞体突触、轴突—树突突触、轴突—轴突突触、树突—树突突触等。突触前膜和突触后膜分别属于两个不同的神经元,它们中间有突触间隙相隔。
师 大家推测,兴奋在两个神经元之间还能以神经冲动的形式传递吗?
生 不能。
师 我们可以推测:兴奋在两个神经元之间的传递形式肯定不是神经冲动,它一定和突触的特殊结构有关。
(演示多媒体CAI—4)
课件展示:
1.突触小泡的形成最可能与哪个细胞器有关?突触小体中的线粒体有什么作用?
2.神经递质的释放过程是细胞物质运输的哪一种方式?它与细胞膜的什么特性有关?
3.神经递质是以什么方式在突触间隙中移动的?它的速度与神经冲动的传递速度相比谁快谁慢?
4.突触后膜上的受体与神经递质结合后,K+或Na+是以哪种方式跨膜移动的?
5.联系突触前膜与突触后膜的纽带是谁?神经元之间兴奋的传递方向怎样?为什么?
生1 突触小泡的形成最可能与高尔基体有关。突触小体中的线粒体为神经递质的释放提供能量。
生2 神经递质的释放过程是外排的方式。它与细胞膜的可流动性有关。
生3 神经递质是以扩散的方式在突触间隙中移动的。它的速度比神经冲动的传递速度慢。
生4 K+或Na+是以主动运输的方式跨膜移动的。
生5 联系突触前膜与突触后膜的纽带是神经递质。神经元之间兴奋的传递是单向的。因为神经递质只存在于突触前膜的突触小泡中,只能由突触前膜释放,然后作用于突触后膜上。
课堂小结
师 神经递质按其与受体作用后对突触后神经元的效应分为兴奋性和抑制性两类,分别对突触后神经元起兴奋和抑制的作用。有些神经递质的作用很难用简单的“兴奋”或“抑制”来描述,可能随部位不同而异。
突触传递由于要通过化学递质的中介作用,因此具有不同于神经纤维传导的特点:(1)单向传递。(2)突触延搁。这是因为兴奋由突触前神经末梢传至突触后神经元,需要经历递质的释放、扩散以及对突触后膜作用的过程,所以需要较长的时间(约0.5 ms),这段时间就叫做突触延搁。(3)总和。通常兴奋性突触每兴奋一次,并不足以触发突触后神经元兴奋。但是,同时传来的一连串兴奋,或者是许多突触前神经末梢同时传来一排兴奋,引起较多的递质释放,就可以使突触后神经元兴奋。(4)对内环境变化的敏感性。突触对内环境的变化非常敏感,缺氧、二氧化碳增加或酸碱度的改变等,都可以改变突触部位的传递活动。(5)对某些药物敏感。突触后膜的受体对递质有高度的选择性,因此某些药物也可以特异性地作用于突触传递过程,阻断或者加强突触的传递。
第2课时
导入新课
师 同学们好!
上一节课我们学习了“第1节通过神经系统的调节”的前半部分内容。
课件展示:
1.神经调节的基本方式是什么?完成它的结构基础是什么,它有哪些组成部分?
2.什么是神经冲动?神经纤维的静息电位是怎样的?
3.简述神经冲动在神经纤维上产生和传导的过程。
4.在不同的神经元之间,兴奋通过什么结构以什么方式传递?传递方向如何?
5.简述神经元之间通过突触传递信息的过程。
生1 神经调节的基本方式是反射。完成反射的结构基础是反射弧,它包括感受器、传入神经、神经中枢、传出神经和效应器。
生2 兴奋以电信号的形式沿神经纤维传导,这种电信号也叫神经冲动。神经纤维上的静息电位是膜外正电位膜内负电位。
生3 当神经纤维某部位受到刺激时,此处的膜电位发生倒置,外正内负变为内正外负,与相邻部位产生电位差而形成局部电流,又刺激相近部位兴奋,如此传递。
生4 在不同的神经元之间,兴奋通过突触以神经递质的方式传递。传递方向是单向的,从突触前膜向突触后膜传递。
生5 前一个神经元兴奋,把神经冲动传到突触小体,使突触前膜向突触间隙释放神经递质,神经递质扩散到突触后膜,使其膜电位发生变化而发生兴奋。
师 大家掌握得不错。学到这里我们就能了解简单的非条件反射是怎样产生的了。但是人和高等动物的行为除了简单的反射,还有很多精细的动作、复杂的行为。这些行为又是如何完成的呢?
推进新课
(播放视频)
师 足球比赛的胜负很大程度上取决于队员之间的配合,配合要靠信息的传递。
课件展示:
1.队员之间是如何传递信息的?
2.队员通过眼、耳获得的信息,是如何经过自身的处理,并迅速作出反应的?
3.队员要有良好的表现,身体的各个器官同样需要协调配合,这又是如何实现的?
生1 队员之间可以通过语言、暗号、动作,甚至是一个眼神来传递信息。
生2 队员通过眼、耳获得的信息,先传到大脑,大脑进行分析后下达指令,使机体迅速作出反应。
生3 队员要有良好的表现,首先要队员本身有着良好的素质,在赛场上机智沉着、经验丰富,还要队友配合默契,教练指导有方。
(这个讨论很开放,学生会提出多种不同的见解)
师 大家讨论得很热烈,不同的学生都有自己独到的见解。但是大家有一点想到一起去了,那就是这种复杂的活动是由人的整个神经系统来指挥完成的。那么,神经系统是怎样来调节行为的呢?
板 书:
四、神经系统的分级调节
(放映幻灯片:人的神经系统示意图)
师 神经系统具有重要的功能,是人和高等动物体内起主导作用的系统。一方面它控制与调节各器官、系统的活动,使人体成为一个统一的整体。另一方面通过神经系统的分析与综合,使机体对环境变化的刺激作出相应的反应,达到机体与环境的统一。脊椎动物和人的神经系统是由中枢神经系统和遍布全身各处的周围神经系统两部分组成的。
周围神经系统包括各种神经和神经节。其中同脑相连的称为脑神经,与脊髓相连的称为脊神经,支配内脏器官的称为植物性神经。各类神经通过其末梢与其他器官系统相联系。
中枢神经系统包括位于颅腔中的脑和脊柱椎管内的脊髓,是神经组织最集中、构造最复杂的部位。它们通过颅骨底部的枕骨大孔相连接,它们含有大量的神经元,这些神经元组合成许多不同的神经中枢,分别负责调控某一特定的生理功能。
(放映幻灯片:人的各级中枢示意图)
师 请同学们结合初中所学知识与教材叙述来描述脊髓、脑干、小脑、下丘脑和大脑的生理功能。
生1 脊髓中有调节躯体运动的低级中枢,能对刺激产生非条件反射,还能将对这些刺激的反应传导到大脑,是脑与躯干、内脏之间的联系通路。
生2 脑干中有些部位专门调节心跳、呼吸、血压等基本的生命活动。
生3 小脑中有维持身体平衡的中枢,能使运动协调。
生4 下丘脑中有体温、水平衡的调节中枢,还与生物节律有关。
生5 大脑是调节机体活动的最高中枢。有感觉、运动、语言等多种生命活动的功能。
师 这些神经中枢各有分工,那么,它们是各自孤立地对生理活动进行调节的吗?我们回到教材上来看看20页上关于“神经系统不同中枢对排尿反射的控制”的资料分析。
生1 婴儿因大脑的发育尚未完善,对排尿的控制能力较弱。
师 成人和婴儿控制排尿的初级中枢都在脊髓,但它受大脑控制。婴儿因大脑的发育尚未完善,对排尿的控制能力较弱,所以排尿次数多,而且容易发生夜间遗尿现象。
生2 大脑是控制排尿的高级中枢,也就是大脑出现了问题。
生3 这些例子说明低级中枢受相应的高级中枢的调控。
师 由此我们可以看出,神经中枢的分布部位和功能虽各不相同,但彼此之间又相互联系、相互调控。一般来说,位于脊髓的低级中枢受脑中高级中枢的调控。这样,相应器官、系统的生理活动就能更加有条不紊地进行。
大家还记得,在上节课上我们做的分辨盐水和糖水的实验中,有的同学在只尝了糖水的情况下就得出了另一杯水是盐水的结论。这个结论的得出是这位学生分析推理的结果,这就体现了人脑的高级功能。
板 书:
五、人脑的高级功能
(放映幻灯片:大脑皮层不同的功能区分类图)
师 大脑皮层是脊椎动物调节生理活动的最高级中枢。在图中,表示出了大脑皮层一些比较重要的功能区,例如,躯体运动中枢(管理身体对侧骨骼肌的运动)、躯体感觉中枢(与身体对侧皮肤、肌肉等处接受刺激而使人产生感觉有关)、听觉中枢(与产生听觉有关)、视觉中枢(与产生视觉有关)等。
(多媒体显示“探索大脑的奥秘”)
人的大脑的高度发展,使大脑皮质成为控制整个机体功能的最高级部位。除此以外,人的大脑还具有其他任何生物都不具备的思维、意识等生理机能,从而使人类成为自然界中一个非常特殊的群体。关于人脑的高级功能,教材上着重介绍了两点:语言功能和学习记忆功能。
板 书:
1.语言功能
放映幻灯片:大脑皮层言语功能区分布图
师 语言中枢是大脑皮层上对语言机能具有调节作用的神经细胞群。语言中枢的特定功能区,分为以下几部分:S区——运动性语言中枢(说话中枢),紧靠中央前回下部,额下回后1/3处。能分析综合与语言有关肌肉性刺激。此处受损,病人与发音有关的肌肉虽未瘫痪,却丧失了说话的能力,临床上称运动性失语症。
那么其他区各自有些什么功能,若受损会有什么症状?
生1 H区能分析听到话语的意思,若受损,病人会听不懂别人说的话。
师 H区——听性语言中枢,位于颞上回后部,能调整自己的语言和理解别人的语言,此处受损,患者能讲话,但混乱而割裂;能听到别人讲话,但不能理解所讲的话的意思,对别人的问话常答非所问,临床上称为感觉性失语症。
生2 V区能分析看到的文字图像,把它们形成脑中的逻辑语言。若它受损,病人会看到文字,但是在他们脑中,看到的只是一些无意义的线条符号,怎么也看不懂。
师 V区——视性语言中枢(阅读中枢),位于顶下叶的角回,靠近视中枢。此中枢受损时,患者视觉无障碍,但原来识字的人变为不能阅读,失去对文字符号的理解,称为失读症。
生3 W区管理把心里想的用文字的形式表达出来。如果它受损,病人就不能随意地用文字表达自己的意思了。
师 W区——视运动性语言中枢(书写中枢),位于额中回的后部,此处受损,虽然其他的运动功能仍然保存,但写字、绘画等精细运动发生障碍,临床上称为失写症。
师 上述语言中枢开始时在两半球上都有基础,以后在一侧半球上逐渐发展起来,即为语言中枢的优势半球。优势半球的产生和劳动分不开。以右手劳动为主的人,其语言中枢在左侧大脑半球;以左手劳动为主的人,在左右两半球均可形成语言中枢。儿童时期如在大脑优势半球尚未建立时,左侧大脑半球受损伤,有可能在右侧大脑半球皮层区再建立其优势,而使语言机能得到恢复。
板 书:
2.学习和记忆
师 学习和记忆也是脑的高级功能之一。在大家的认识中什么是学习?记忆又是怎么回事呢?
(学生积极讨论)
师 学习是神经系统不断地接受刺激,获得新的行为、习惯和积累经验的过程。记忆则是将获得的经验进行储存和再现。学习和记忆相互联系,不可分割。
请同学们阅读讨论教材上所展示的“不同形式记忆的关系”。然后结合刚刚学到的知识来谈谈,在学习过程中,老师经常强调要动用各种器官,反复复习。这有什么道理?
(学生阅读讨论,发表个人的观点)
师 记忆必须加以巩固才能持久,巩固的方法是复习。通过各种感觉器官进入人脑的信息量非常大,据估计仅有1%的信息能被较长期地记忆,大部分都将被遗忘。能被长期储存的信息是反复被运用的。通过反复运用,信息在短期记忆中循环,从而延长信息在其中的停留时间,这样就使这些信息更容易转入长期记忆。大量的、各方面的长期记忆结合起来完成了一个完整的学习过程。
课件展示:
1.记忆力与神经细胞再生能力有关。
2.眼睛只看见平面,大脑合成为立体。
3.人的幽默感来自右脑。
4.多学科科学家联合证明人体确实存在第六感觉。
5.英国科学家利用虚拟现实技术研究“妄想症”。
6.日本发现恐慌症是由大脑部分区域活动过度所致。
课堂小结
师 由于人脑的结构和功能极其复杂,需要从分子、细胞、局部回路、全脑和行为等不同层次进行研究,因此,揭示脑的奥秘是21世纪人类最有挑战性的工作之一。我们来看看课后练习之后的资料“与生物学有关的职业”。同学们不能只是为了学知识而学习,为了考大学而学习。我们在掌握了书本知识的基础上,更应该将视野从基础知识中转移出来,更多地关注社会上普遍存在的与生物学有关的问题,逐渐养成热爱科学、尊重科学、理智地运用科学成果的情感和态度,形成关心社会的意识。
板书设计
第2章 动物和人体生命活动的调节(第1课时)
第1节 通过神经系统的调节
一、神经调节的结构基础和反射
1.神经调节的基本方式——反射:条件反射、非条件反射
2.完成反射的结构基础——反射弧:感受器、传入神经、神经中枢、传出神经、效应器
3.兴奋
二、兴奋在神经纤维上的传导
1.神经冲动:兴奋是以电信号的形式沿着神经传导的,这种电信号也叫神经冲动
2.
三、兴奋在神经元之间的传递
四、神经系统的分级调节(第2课时)
1.分工脊髓——躯体运动的低级中枢
脑干——调节心跳、呼吸、血压等基本的生命活动
小脑——维持身体平衡,使运动协调
下丘脑——调节体温、水平衡,与生物节律有关
大脑——感觉、运动、语言等多种功能
2.低级中枢受高级中枢调控
五、人脑的高级功能
大脑皮层——调节机体活动的最高中枢
1.语言功能
S区——运动性语言中枢
H区——听性语言中枢
V区——视性语言中枢
W区——视运动性语言中枢
2.学习和记忆
活动与探究
学生课后搜集一些关于人脑的功能和学习记忆方法的资料,开展一次关于学习与记忆的主题班会。
习题详解
一、基础题(课本P22)
1.解析:反射活动必须经过完整的反射弧才能实现。如果传出神经受损,当感受器受到刺激后产生的神经冲动到达神经中枢后,可以沿着上行传导束到达大脑皮层的躯体感觉中枢形成感觉,但这些兴奋却不能传出去,所以效应器就接受不到刺激,肌肉就不能收缩。
答案:B
2.解析:“语无伦次”对应的是大脑皮层的言语区;“走路不稳”对应的是维持身体平衡,使运动协调的小脑;“呼吸急促”对应的是调节心跳、呼吸、血压等基本的生命活动的脑干。
答案:大脑、小脑和脑干
二、拓展题(课本P22)
1.解析:神经冲动在一个神经元中的传递是双向的,所以b、c能测到电位变化。在两个神经元之间,兴奋只能从突触前膜传到突触后膜,所以d、e有电位变化而a没有。
答案:b、c、d、e
2.答案: 都表现为电位差,但电流在导线中的传导是自由电子的定向移动形成的,而神经冲动的传导主要是靠细胞膜两侧带电粒子的跨膜运动形成的。
第2节 通过激素的调节
从容说课
“第2节通过激素的调节”包括激素调节的发现、激素调节的实例、激素调节的特点、评价应用激素类药物的利与弊等四部分内容。本节教学过程分两课时。
新课的导入利用节首的问题探讨使学生发现在内环境稳态的调节中不是只有神经调节在起作用,还有激素调节的参与。
关于“激素调节的发现”,虽然这一部分的知识点只涉及到比较简单的激素调节的概念,但是在这部分内容中却渗透了非常重要的科学精神。教学设计中要以发现促胰液素的科学史实,让学生了解有关科学知识的形成过程,并在此基础上接受科学精神的熏陶:在科学研究过程中,不要迷信权威,应该在对实验事实进行严密分析的基础上,大胆探索,勇于创新。教学过程是先让学生回忆初中所学的激素的概念,再通过激素的发现,引到激素调节,最后扩展到人体主要内分泌腺及其分泌的激素。
关于“激素调节的实例”,人体内激素调节的例子很多,本节选择血糖平衡的调节和甲状腺激素分泌的调节这两个实例。血糖平衡的调节实例主要立足于阐述反馈调节和激素之间的拮抗(即体内不同激素之间存在复杂的相互关系)。血糖调节实例中,先分析血糖的来源和去向,再通过讨论马拉松运动和饭后血糖的变化及其原因来认识到胰岛素和胰高血糖素的作用,最后安排一个模型建构活动:“建立血糖调节的模型”,意在引导学生通过这个探究活动,更好地理解人体内是如何对血糖含量进行调节的,并在此基础上理解体内激素如何对生命活动进行调节;同时,也力图引导学生初步了解建构模型,尤其是概念模型的基本方法和意义。学生所做的模拟活动,是构建动态的物理模型。模拟活动之后,学生再根据在活动中的体验,构建图解式概念模型或进行计算机模拟。应用模型进行分析时,让学生讨论分析糖尿病的防治措施,体现了运用所学的知识去分析解决社会生活中的问题。最后引出拮抗和反馈调节的概念,让学生通过生活中的一些例子对概念加以巩固,再把反馈调节的概念发散到生态系统中去。甲状腺激素分泌的调节这两个实例则立足于阐述激素的分级调节。先让学生阅读教材,再请学生分析甲状腺激素的分级调节。
“激素调节的特点”包括:微量和高效,通过体液运输,作用于靶器官、靶细胞的三个特点,主要是让学生自己分析得出。通过甲状腺激素水平化验报告单来得出“微量和高效”;通过激素的发现中的实验过程来得出“通过体液运输”;通过问题引导来得出“作用于靶器官、靶细胞”的结论。最后用多媒体课件动态演示激素的产生、释放、作用的过程。
“科学·技术·社会”栏目中“评价应用激素类药物的利与弊”,也是本节重要的教学内容之一。教材提供几个有关激素类药物应用的具体事例,引导学生关注身边的科学技术,评价激素类药物应用的利与弊,理解科学技术的发展既能造福人类,但应用不当也可能带来负面影响,由此可以更好地理解生物科学、技术与社会深层次的关系。
教学重点 1.促胰液素的发现过程。
2.血糖平衡的调节。
教学难点 激素调节的实例分析。
教具准备 1.幻灯片:人体主要内分泌腺及其分泌的激素,激素的分类,胰岛的结构,甲状腺激素分泌的分级调节示意图,甲状腺激素水平的血液化验报告单。
2.视频:马拉松比赛精彩片段。
3.多媒体CAI—1:动态演示血糖调节的过程。
4.多媒体CAI—2:动态演示激素的产生、释放、作用的过程。
课时安排 2课时。
第1课时,学习激素调节的发现、人体主要的内分泌腺和激素、血糖的来源和去路以及为模型建构活动作好安排和准备。
第2课时,进行模型建构活动,学习激素分泌的分级调节、激素调节的特点,对“科学·技术·社
会”栏目中“评价应用激素类药物的利与弊”进行讨论。
三维目标
1.描述动物和人体的激素调节。
2.探讨动物激素在生产中的应用。
3.运用建构模型的方法,建立血糖调节的模型。
4.尝试运用反馈调节的原理,解释一些生命现象。
5.讨论在促胰液素的发现过程中,科学态度和科学精神所起的重要作用。
教学过程
第1课时
导入新课
师 同学们好!
播放视频:马拉松比赛精彩片段。
师 马拉松长跑是赛程超过40千米,历时2小时以上的极限运动。运动员在奔跑过程中最活跃的是哪些细胞群?
生 最活跃的是肌细胞。
师 肌细胞的收缩运动离不开神经系统的指挥,也离不开能量的消耗。肌细胞在收缩过程中消耗的直接的能源物质是什么作用所产生的什么物质?
生 消耗的是呼吸作用产生的ATP。
师 而细胞的呼吸作用所需的反应物是葡萄糖,肌细胞中的葡萄糖又必须从内环境中来补充。运动员每小时至少要消耗300克糖类。血液中的葡萄糖,又称血糖,可以补充肌肉运动而消耗的糖类。正常人的血糖含量是0.8~1.2 g/L(80~120 mg/dL),全身的血量大约为5 L。
课件展示:
1.根据材料计算,如果仅靠血液中的葡萄糖,运动员能跑多长时间?
2.长跑时消耗了大量的葡萄糖,你认为血糖的浓度会下降吗?为什么?
生1 如果仅靠血液中的葡萄糖,马拉松运动员只能跑1 min左右。
生2 我认为血糖浓度不会下降。因为肌细胞在消耗血糖的同时,血液中会补充进新的葡萄糖。正常机体内环境中的葡萄糖应该是保持稳态的。
生3 我认为血糖浓度会在正常范围内有所下降。因为血糖的消耗非常剧烈,血糖的补充有可能比消耗慢一步。
师 两位同学的观点都是正确的。在运动初期可能会导致血糖含量短暂的轻度下降,但仍能基本保持稳定,不会影响运动。因为在运动过程中,血糖会因补充肌肉消耗的糖类物质而含量下降,与此同时,血糖会随时从储能物质的分解、转化等得到补充。机体通过调节和控制血糖的来源和去向,从而维持了血糖的平衡。机体是通过什么途径来调节血糖的来源和去路的呢?
人和动物体内血糖的含量、温度以及水和无机盐的含量等都处于不断的变化中,在变化中又可以维持相对稳定。这种相对稳定是通过复杂的调节实现的。这些调节都与激素密切相关。
推进新课
板 书:
第2节 通过激素的调节
师 在20世纪之前,“激素”这一概念还没有被提出,学术界普遍认为,人和动物体的一切生命活动都是由神经系统调节的。在这种情况下,探寻其他的调节方式就意味着向权威观点提出挑战,而这需要有勇于探索和创新的精神。
板 书:
一、激素调节的发现
课件展示:
胰腺能分泌胰液。胰液通过导管注入小肠,其中的酶用来消化食物。胰液的分泌是如何调节的呢?
1.19世纪的法国学者沃泰默做了这样一个实验:把稀盐酸注入狗的上段小肠肠腔内,发现会引起胰腺分泌胰液。若直接将稀盐酸注入狗的血液中则不会引起胰液的分泌。
问题1:实验做到这里,沃泰默最有可能得出什么结论?
生1 沃泰默会认为稀盐酸刺激小肠的神经,神经将兴奋传给胰腺,从而使胰腺分泌胰液。
课件展示:
2.沃泰默继续实验。他切除了通向该段小肠的神经,只留下血管,在向小肠内注入稀盐酸时,仍能促进胰液的分泌。沃泰默认为,这是由于小肠上微小的神经难以剔除干净的缘故。
问题2:你同意他的解释吗?
生2 不同意。他的解释有些牵强。
课件展示:
3.英国的科学家斯他林和贝利斯读了沃泰默的论文后则不认同他的观点,他们大胆地作出另一种假设。他们认为,沃泰默所做实验的现象不是神经调节的结果,而是化学调节的结果——在盐酸的作用下,小肠黏膜产生了一种化学物质,这种物质进入血液后,随着血流到达胰腺,引起胰腺的分泌。你赞同他们的观点吗?
生 同意。
问题3:如果要证明斯他林和贝利斯的观点,应该如何设计实验?
生3 未注入稀盐酸的时候刮下狗的小肠黏膜,将黏膜与稀盐酸混合磨碎,制成提取液。再将提取液注射到同一条狗的静脉中。如果引起了胰腺的分泌,就证明了他们的观点。
师 非常好。斯他林和贝利斯也正是这样做的。
课件展示:
4.