2019-2020年高中生物 第2節(jié) 內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的重要性 第1課時示范教案 新人教版 本節(jié)教學(xué)內(nèi)容包括兩部分：“內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)及其重要性”和實驗“生物體維持pH穩(wěn)定的機(jī)制”。課時安排為2課時。這2課時如何安排？可以有兩種方式：其一，按照教材安排的順序先授課后實驗，實驗安排在后可以驗證課堂上學(xué)習(xí)過的人體維持內(nèi)環(huán)境pH穩(wěn)定的知識，并解釋pH維持穩(wěn)定的機(jī)制；其二，先實驗后授課，實驗安排在前可以讓學(xué)生先觀察到生物體維持pH穩(wěn)定的現(xiàn)象，增加更多的感性認(rèn)識，以利于學(xué)習(xí)后續(xù)的穩(wěn)態(tài)、穩(wěn)態(tài)失調(diào)等抽象概念。這里考慮到學(xué)生最好的學(xué)習(xí)知識的順序以及教材第1節(jié)和第2節(jié)內(nèi)容的銜接，采用第二種方式：先試驗后授課。 第1課時進(jìn)行“生物體維持pH穩(wěn)定的機(jī)制”的實驗。實驗課的引入以對第1節(jié)內(nèi)容的復(fù)習(xí)鞏固開始。以第1節(jié)中“細(xì)胞外液的滲透壓和酸堿度”的知識基礎(chǔ)出發(fā)，進(jìn)行“生物體維持pH穩(wěn)定的機(jī)制”的實驗。通過實驗，使學(xué)生了解內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的現(xiàn)象，并通過教師引導(dǎo)、學(xué)生探討，逐步對生物體維持pH穩(wěn)定的機(jī)制進(jìn)行解釋，探討的同時又進(jìn)一步鞏固了第1節(jié)“細(xì)胞外液的成分”中的相關(guān)知識。上課結(jié)束前布置作業(yè)：按照課本上的要求完成“體溫日變化規(guī)律”的調(diào)查，在第2課時中作新課的導(dǎo)入。 第2課時授課，講解“內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)及其重要性”?！皟?nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)及其重要性”包括內(nèi)環(huán)境的動態(tài)變化、對穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)制的認(rèn)識、內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的重要意義等內(nèi)容。新課的導(dǎo)入，學(xué)生公布自己“體溫日變化規(guī)律”的調(diào)查結(jié)果，從體溫的“日變化”發(fā)現(xiàn)同一個人的體溫在一日內(nèi)的波動范圍不大，從個體的平均體溫差異發(fā)現(xiàn)健康人的體溫始終接近37 。導(dǎo)入內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)及其重要性。 “內(nèi)環(huán)境的動態(tài)變化”中穩(wěn)態(tài)概念是本節(jié)的重點和難點內(nèi)容，涉及到的內(nèi)環(huán)境的化學(xué)成分、理化性質(zhì)等很抽象，而內(nèi)環(huán)境的化學(xué)成分和理化性質(zhì)的動態(tài)變化更令學(xué)生難以捉摸。因此通過上一學(xué)時的實驗可以讓學(xué)生了解內(nèi)環(huán)境pH的穩(wěn)定，調(diào)查“體溫的日變化規(guī)律”可以讓學(xué)生體驗體溫的相對穩(wěn)定，問題探討“化驗單分析”側(cè)重于內(nèi)環(huán)境中化學(xué)成分的穩(wěn)定（如血糖穩(wěn)定、血脂穩(wěn)定等），讓學(xué)生討論“為什么醫(yī)院里給病人輸液時必須使用生理鹽水”“為什么多喝多尿、少喝少尿”等問題可以初步認(rèn)識滲透壓的穩(wěn)定，最后總結(jié)得出內(nèi)環(huán)境的各項理化性質(zhì)都能夠維持在一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)。生理學(xué)家把正常機(jī)體在神經(jīng)系統(tǒng)和體液的調(diào)節(jié)下，通過各個器官、系統(tǒng)的協(xié)調(diào)活動，共同維持內(nèi)環(huán)境的相對穩(wěn)定狀態(tài)，叫做內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)。然后讓學(xué)生閱讀課后的科學(xué)史話穩(wěn)態(tài)概念的提出和發(fā)展，讓學(xué)生了解微觀方向的分子、器官存在穩(wěn)態(tài)，宏觀方向的種群、生物圈也存在穩(wěn)態(tài)。 “對內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)機(jī)制的認(rèn)識”有兩方面的內(nèi)容，一方面是穩(wěn)態(tài)能夠維持，另一方面是穩(wěn)態(tài)的維持能力是有限的。首先，讓學(xué)生探討內(nèi)環(huán)境中的營養(yǎng)物質(zhì)、代謝廢物、O2、CO2等化學(xué)成分的來源與去路，說明這些成分要保持相對穩(wěn)定，與消化、呼吸、循環(huán)、泌尿等系統(tǒng)的功能及細(xì)胞代謝功能的實現(xiàn)有直接關(guān)系，又與各器官、系統(tǒng)的協(xié)調(diào)有關(guān)。簡要介紹人類對機(jī)體維持穩(wěn)態(tài)機(jī)制的認(rèn)識過程，指出目前普遍認(rèn)為，神經(jīng)體液免疫調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)是機(jī)體維持穩(wěn)態(tài)的主要調(diào)節(jié)機(jī)制。其次，通過教材上的“思考與討論”，分析“空調(diào)病”的原因等，讓學(xué)生了解機(jī)體穩(wěn)態(tài)的維持能力是有限的。 “內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的重要意義”中的內(nèi)容先讓學(xué)生閱讀關(guān)于內(nèi)環(huán)境失去穩(wěn)態(tài)而致病的一些資料，了解當(dāng)內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)遭到破壞時，就會引起細(xì)胞新陳代謝紊亂，并導(dǎo)致疾病，然后，從酶的活性的角度闡述內(nèi)環(huán)境的溫度、滲透壓、pH等維持穩(wěn)態(tài)的必要性。最后說明內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)是機(jī)體進(jìn)行正常生命活動的必要條件。本節(jié)內(nèi)容也比較抽象，因此，教學(xué)過程中力求聯(lián)系學(xué)生的生活經(jīng)驗。問題探討、調(diào)查、思考與討論等欄目安排的內(nèi)容都與生活實際聯(lián)系緊密。教學(xué)重點 內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)及其生理意義。教學(xué)難點 內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)及其生理意義。教具準(zhǔn)備 1.多媒體CAI1：動態(tài)顯示內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)與消化、呼吸、循環(huán)、排泄系統(tǒng)的功能聯(lián)系。2.多媒體CAI2：閱讀資料：缺鈣會引起哪些疾?。空n時安排 2課時。第1課時：進(jìn)行“生物體維持pH穩(wěn)定的機(jī)制”實驗。第2課時：講解“內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)及其重要性”。三維目標(biāo)1.說明內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的概念。2.簡述穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)機(jī)制。3.了解穩(wěn)態(tài)的生理意義。4.進(jìn)行實驗，了解生物體具有維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定的機(jī)制。5.嘗試解釋生物體維持pH穩(wěn)定的機(jī)制。6.關(guān)注維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)與健康的關(guān)系。7.養(yǎng)成自我保健的意識和習(xí)慣。8.運(yùn)用這方面的知識關(guān)愛家人和親友。9.建立敢于質(zhì)疑、尊重事實，嚴(yán)謹(jǐn)、仔細(xì)的科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度。教學(xué)過程第1課時導(dǎo)入新課師 同學(xué)們好！ 上節(jié)課同學(xué)們學(xué)習(xí)了“第1節(jié) 細(xì)胞生活的環(huán)境”，大家一起通過幾個問題來回憶一下這一節(jié)的知識要點。課件展示： 1.什么是體液？體液包括哪些部分？ 2.什么是內(nèi)環(huán)境？內(nèi)環(huán)境各成分之間的關(guān)系如何？ 3.內(nèi)環(huán)境中含有哪些物質(zhì)？內(nèi)環(huán)境具有哪些理化特性？ 4.內(nèi)環(huán)境有什么作用？生1 人體內(nèi)含有大量以水為基礎(chǔ)的液體，這些液體統(tǒng)稱為體液。體液包括細(xì)胞內(nèi)液和細(xì)胞外液。生2 細(xì)胞生活的由血漿、組織液和淋巴等細(xì)胞外液共同構(gòu)成的液體環(huán)境叫做內(nèi)環(huán)境。它們之間的關(guān)系是：生3 內(nèi)環(huán)境中含有水、無機(jī)鹽、各種營養(yǎng)物質(zhì)和代謝廢物等。內(nèi)環(huán)境的理化特性包括滲透壓、酸堿度和pH三個方面。生4 內(nèi)環(huán)境不僅是細(xì)胞生存的直接環(huán)境，而且是細(xì)胞與外界環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換的媒介。師 總而言之，內(nèi)環(huán)境是溝通細(xì)胞與外界環(huán)境的紐帶，它的理化性質(zhì)受到來自細(xì)胞和外界環(huán)境兩方面的影響。以pH為例，細(xì)胞代謝會產(chǎn)生許多酸性物質(zhì)，如碳酸等，人和動物的組織細(xì)胞在無氧呼吸時產(chǎn)生乳酸，人和動物吃的食物中也常常會含有酸性或堿性物質(zhì)，這些酸性或堿性物質(zhì)進(jìn)入內(nèi)環(huán)境，會使pH發(fā)生偏移，但內(nèi)環(huán)境pH的改變會影響酶的活性，從而影響機(jī)體正常的新陳代謝。但是，生物材料和自來水在加入酸或堿后pH的變化會相同嗎？要了解這個問題，我們需要通過實驗來比較一下。 推進(jìn)新課師 下面請同學(xué)們閱讀教材第9頁到第10頁上的實驗：生物體維持pH穩(wěn)定的機(jī)制。要求大家通過閱讀了解此次實驗的目的要求、材料用具和方法步驟，尤其要關(guān)注實驗過程中的注意事項。（學(xué)生閱讀教材）師 此次實驗的目的有幾個？分別是什么？生 實驗的目的有兩個：一個是比較自來水、緩沖液和生物材料在加入酸或堿后pH的變化；另一個是根據(jù)實驗結(jié)果推測生物體是如何維持pH穩(wěn)定的。師 此次實驗要用哪幾種實驗材料，哪幾種實驗試劑？生 4種實驗材料：自來水、緩沖液和兩種生物材料；2種實驗試劑：NaOH溶液和HCl溶液。師 誰能用最簡練的語言敘述實驗步驟？生 分別在4種實驗材料中以每5滴為單位加入HCl溶液直到加入30滴，用pH試紙測實驗材料在加酸前和每次滴加后的pH并記錄，再以NaOH溶液重復(fù)實驗，最后根據(jù)所得數(shù)據(jù)畫出各實驗材料的pH變化曲線。師 很好。這個實驗中我們在安全方面有什么必須注意的呢？生 鹽酸和氫氧化鈉有腐蝕性。應(yīng)避免它與皮膚和眼睛接觸，也不要入口。若有酸或堿灑落或濺出，要立即用水沖洗，并告訴老師。師 這一點請大家在操作的時候務(wù)必注意！師 為了提高實驗效率，我們以小組為單位來進(jìn)行實驗。每張實驗桌前坐有兩位同學(xué)，前后兩張桌子的4位同學(xué)為一個實驗小組，一桌的同學(xué)做加酸的實驗，另一桌的同學(xué)做加堿的實驗。同桌的兩位再分工，每位做兩種實驗材料。實驗操作完成后把實驗桌整理干凈，每個實驗小組把數(shù)據(jù)匯總后加以分析，以個人為單位，各自繪制pH變化曲線圖。最后對教材上提出的3個問題進(jìn)行分組討論。實驗操作15分鐘，數(shù)據(jù)匯總、繪圖、討論10分鐘。下面開始實驗。（多媒體顯示實驗步驟和注意要點）（學(xué)生實驗，教師予以指導(dǎo)）師 同學(xué)們在實驗的過程中都積極動手，認(rèn)真操作。大部分同學(xué)完成了pH變化曲線圖的繪制。下面請同學(xué)根據(jù)實驗結(jié)果，說一說不同實驗材料pH變化的特點。生 自來水在加入酸或堿后pH變化幅度較大，緩沖液和生物材料加入酸或堿后pH變化幅度較小。師 總結(jié)得很好。下面我們來就以下幾個問題展開討論。課件展示： 1.就加入HCl或NaOH后pH的變化來說，生物材料是更像自來水還是更像緩沖液？ 2.分析緩沖液的pH變化情況為什么與自來水的不同。 3.嘗試對生物材料維持pH穩(wěn)定的機(jī)制進(jìn)行解釋。生1 生物材料加入HCl或NaOH后pH的變化更像緩沖液。生2 緩沖液加入少量酸堿后，pH變化不明顯是因為磷酸緩沖液中含有緩沖物質(zhì)。師 是的。磷酸緩沖液中含有弱酸性的NaH2PO4和弱堿性的Na2HPO4，它們構(gòu)成了一對緩沖物質(zhì)。當(dāng)向其中加入少量NaOH時，可以和酸性的NaH2PO4生成Na2HPO4和水，強(qiáng)堿成為弱堿；當(dāng)加入少量HCl時，可以中和堿性的Na2HPO4，生成中性的NaCl和弱酸性的H3PO4。水溶液則不同，因而加入酸堿后，pH變化明顯。生3 我們用的生物材料主要包含了生物的細(xì)胞外液和細(xì)胞內(nèi)液，在這些體液中含有水、無機(jī)鹽、營養(yǎng)物質(zhì)等，其中的很多種無機(jī)鹽類組成了溶液中的緩沖物質(zhì)。師 生物材料中含有緩沖對NaH2PO4/Na2HPO4、H2CO3/NaHCO3等，它們能夠?qū)λ釅A度的變化起緩沖作用。此外，機(jī)體還可以通過對生理活動進(jìn)行調(diào)節(jié)來維持pH穩(wěn)定。例如，當(dāng)機(jī)體劇烈運(yùn)動時，肌肉中會產(chǎn)生大量的乳酸和碳酸。乳酸進(jìn)入血液后，可與血液中的碳酸氫鈉發(fā)生作用，生成乳酸鈉和碳酸。碳酸是一種弱酸，可以分解成CO2和水。血液中的CO2增多會刺激呼吸中樞，使呼吸運(yùn)動增強(qiáng)，增加通氣量，從而將CO2排出體外，所以對血液的pH影響不大。當(dāng)乳酸鈉進(jìn)入血液后，與血液中的碳酸發(fā)生作用，形成碳酸氫鹽，過多的碳酸氫鹽可以由腎臟排出。這樣由于血液中緩沖物質(zhì)的調(diào)節(jié)作用，以及機(jī)體的調(diào)節(jié)作用，可以使血液的酸堿度維持相對穩(wěn)定。課堂小結(jié) 通過這節(jié)課的實驗探究，我們了解了當(dāng)少量的酸性或堿性物質(zhì)進(jìn)入內(nèi)環(huán)境時，內(nèi)環(huán)境中的緩沖物質(zhì)會使pH在一個相對較小的范圍內(nèi)發(fā)生偏移，這就為內(nèi)環(huán)境的pH的穩(wěn)定提供了保障。那么內(nèi)環(huán)境的其他理化性質(zhì)是否也是相對穩(wěn)定的呢？我們可以通過教材第7頁上體溫日變化規(guī)律的測定活動來了解。下面布置一個作業(yè)：用今明兩天時間，按照課本上的要求完成“體溫日變化規(guī)律”的調(diào)查。