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高一生物集体备课《第1节 细胞生活的环境》

[日期:2011-07-12]   来源:生物百花园  作者:生物百花园   阅读:404[字体: ]

一、 教学目标

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。

二、教学重点和难点

1.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。

2.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。

三、教学策略

1.关于章节引入的设计

任何一堂课,引言的设计都至关重要。好的开头不仅使学生能够迅速集中注意力,有效帮助学生进入学习状态,并且能够激发学生学习的主动性和积极性,为上好本节课奠定基础。“细胞生活的环境”这一课是本章教学的第一课,这节课的引入涉及两个环节:章题的引入和节题的引入。

章题的引入可以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。由于本章内容与人体健康的关系密切,也可以考虑从人类生活中的健康问题入手来引入。

节题的引入可以利用教材提供的“问题探讨”来完成。问题探讨中人体血细胞、草履虫的图片,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。若有条件,可以出示装有血液(离心后)和草履虫培养液的试管代替图片,这样的情景更为直观和真实,更容易激发学生的学习热情。

2.组织学生开展阅读、思考与讨论、资料分析等活动,在活动中引导学生主动建构内环境及其理化性质的知识。

有关人体内环境组成的内容很抽象,充分利用学生已有的知识、经验和直观图片搭建学习新知识的桥梁,将有助于学生对这部分内容的理解和掌握。例如,可以让学生观察教师展示的血浆实物,或引导学生回忆在初中曾经做过的观察活动;也可以启发学生回忆手脚磨出水泡的情景,说明水泡中的液体主要是组织液等,这样都有利于学生建立对细胞外液的感性认识。关于组织液、血浆和淋巴三者间的内在联系,教材写得比较具体,而且配有插图,可以先让学生阅读课本相关内容,同时参考教科书中的图11和13,进行独立思考,再在此基础上引导学生理解三者间的关系。在看图过程中,首先应该引导学生识别图中各种结构和成分,弄清各结构间的关系,这是理解组织液、血浆和淋巴内在联系的基础。教材提供的插图只反映人体局部组织中的情况,要说明全身的细胞外液是一个有机的整体,有必要再提供人体循环系统(包括血液循环和淋巴循环)的整体图,有助于学生建立对人体细胞外液的整体认识。

内环境的理化性质是一个更为抽象、更难以理解的深层次问题。一般的讲解难以在学生的头脑中留下深刻印象。可以引导学生开展资料分析、实验现象分析等讨论活动,使学生理解这部分内容。在资料分析中,5个讨论题是为学生自学课本内容设计的,讨论题1和2围绕有关细胞外液成分的问题;讨论题3和4与细胞外液的渗透压和酸碱度有关;讨论题5与内环境是细胞与外界环境进行物质交换的媒介有关。要让每个学生独立完成这5个题的讨论是有一定难度的,因此教师应根据实际情况,针对不同的学生,采用不同的教学策略。例如,如果学生基础较好、能力较强,可以把他们分成小组,提供充足的时间,放手让他们讨论,并自学课本上的相关内容,最后由教师进行简单总结。对于基础较差和能力较弱的学生,教师宜给予适当的引导,再根据教学进程安排学生分阶段进行讨论。如学习细胞外液成分时,先讨论1、2题,学习渗透压和酸碱度时,再讨论3、4题,第5题则可以放到“内环境与外界环境进行物质交换”标题下的“思考与讨论”中去。这样做有利于分散难点,突破每一阶段的重点。

3.以任务驱动讨论的开展,以讨论促进任务的完成,通过建立与已有知识的联系,最终实现对“内环境是细胞与外界环境进行物质交换的媒介”的充分理解。

这部分教学内容与学生在必修1中学过的物质出入细胞的内容,及初中学过的消化、呼吸、循环、泌尿系统等知识联系紧密。教材提供了“思考与讨论”和“技能训练”两项学生活动,旨在通过活动引导学生回忆学过的相关知识,并建立起与新知识间的联系,从而理解内环境是细胞与外界环境进行物质交换的媒介。

教学时,建议将“技能训练”作为一项任务布置给学生,要求每一位学生利用课下的时间独立完成。学生在接受任务后,会开始思考自己应该如何完成这项任务。他们可能会面临两个问题:一是人体细胞与外界环境的物质交换过程是如何完成的?二是选择哪种表现形式来表达。这时他们就会产生与他人交流的愿望。老师可提出,为了帮助同学降低完成任务的难度,同时保证任务完成的质量,要求同学以小组为单位,在课堂上就自己面临的问题开展讨论,也可根据“思考与讨论”中的问题展开讨论。由于学生是带着任务参与讨论的,因此会很投入、很积极,讨论的效果就能得到保证。讨论结束后,应由同学或老师总结人体细胞与外界环境进行物质交换的过程,这样可以帮助学生扫清知识上的障碍,为课下完成任务奠定基础。同时,最好提供给学生一个制作好的范例,如图解(见图1-1)或课件,使学生明确这项任务的要求,即制作时首先要注意科学性,其次要注意形式的多样化。在指导学生完成任务的过程中还应发挥评价的作用,促进学生积极地、高质量地完成任务。例如,学生完成任务后,教师要给予及时评价,成绩可以记入学期总评,或选出优秀作品在课堂展示、交流、点评等。

图1-1 体内细胞与外界环境进行物质交换的过程

四、答案和提示

(一)问题探讨

1.图1中是人体血液中的血细胞,包括红细胞、白细胞等;图2中是单细胞动物草履虫。

2.血细胞生活在血浆中。草履虫直接生活在外界水环境中。两者生活环境的相似之处是:都是液体环境;不同之处是: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,而草履虫直接生活在外界环境中;与外界环境相比,血浆的理化性质更为稳定,如温度基本恒定等。

(二)思考与讨论1

1.细胞外液是指存在于细胞外的体液,包括血浆、组织液和淋巴等。血细胞直接生活在血浆中,体内绝大多数细胞直接生活在组织液中,大量淋巴细胞直接生活在淋巴液中。由此可见,细胞外液是体内细胞直接生活的环境。

2.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。

不同点:(1)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;(2)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;(3)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。

3.提示:当血浆流经毛细血管时,水和一切能够透过毛细血管壁的物质可以在毛细血管动脉端渗出,进入组织细胞间隙而成为组织液,绝大多数的组织液在毛细血管静脉端又可以重新渗入血浆中。少量的组织液还可以渗入毛细淋巴管,形成淋巴,淋巴经淋巴循环由左右锁骨下静脉汇入血浆中。它们之间的关系如图1-2所示。由此可见,全身的细胞外液是一个有机的整体。

图1-2 组织液、血浆、淋巴之间的关系

(三)资料分析

1.提示: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-、HPO42-、SO42-、HCO3-)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。

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。

3.Na+、Cl-含量较多。它们的作用主要是维持血浆渗透压。

4.维持血浆的酸碱平衡。

5.提示: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。(其他合理答案也可)。

(四)旁栏思考题

提示:哺乳动物的生理盐水是质量分数为0.9%的NaCl溶液,这样的溶液所提供的渗透压与血浆等细胞外液的渗透压相同,所以是血浆的等渗溶液。如果输液时使用的NaCl溶液的质量分数低于或高于0.9%,则会造成组织细胞吸水或失水。

(五)思考与讨论2

1.提示:Na+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。

2.提示: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:

CO2+H2OH2CO3H+ + HCO3-

HCO3-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。

3.提示: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。

4.提示: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。

(六)练习

基础题

1.C。  2.B。  3.B。

4.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。

拓展题

(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。

五、参考资料

1.血浆、组织液、淋巴化学成分的差别

血浆是血液中的液体成分,90%以上是水,其中含有数千种物质,包括蛋白质、脂质、糖类、各种盐类、氨基酸、维生素、激素、抗体和各种细胞代谢产物等;组织液是血浆经过毛细血管滤过而形成的,其中各种离子成分与血浆相同,也存在各种血浆蛋白,但其浓度明显低于血浆;组织液中的物质进入毛细淋巴管,就成为淋巴,因此淋巴的成分与组织液类似。与血浆相比,淋巴中水分的含量明显较多,另外,由肠道吸收的脂肪绝大部分是经过淋巴而进入血液的。

2.组织液、淋巴的生成和回流

组织液是血浆经过毛细血管壁在毛细血管动脉端生成的,它在毛细血管的静脉端被重吸收,少量进入毛细淋巴管,形成淋巴。在正常情况下,组织液不断地生成,又不断地被重吸收回血液,始终保持着动态平衡,血量和组织液量维持相对稳定。决定血浆液体成为组织液的有四个因素:毛细血管血压、组织液静水压、血浆胶体渗透压和组织液胶体渗透压。其中,毛细血管血压和组织液胶体渗透压是促使血浆滤过(组织液形成)的因素,而血浆胶体渗透压和组织液静水压是促使组织液重吸收回血液的因素,滤过的力量和重吸收的力量之差称为有效滤过压。如果整根毛细血管的有效滤过压均为正值,则只有滤过而无重吸收,否则相反。决定有效滤过压的各种因素的变化及毛细血管通透性的变化都可以影响组织液生成。

组织液进入淋巴管,即成为淋巴。流经毛细血管的血浆,有0.5%~2%在动脉端进入组织间隙,成为组织液,其中约90%在静脉端被重吸收回血液,其余约10%进入毛细淋巴管,生成淋巴。组织液与淋巴的压力差是促使液体进入淋巴管的动力。因此,任何使组织液压力升高的因素都能加快淋巴的生成速度。毛细淋巴管汇合成淋巴管,全身的淋巴经淋巴管收集,最后导入静脉(回流入血液循环)。淋巴管壁的收缩及其中的瓣膜能推动淋巴回流,淋巴管周围组织对淋巴管的压迫也能增加淋巴的回流量。另外,凡能增加淋巴生成的因素也都能增加淋巴的回流量。淋巴的回流具有重要的意义,它可以回收血浆丧失的蛋白质、调节血浆和组织液之间的液体平衡、运输脂肪及其他营养物质,还具有防御和免疫功能。

3.血浆渗透压

渗透压是溶液的一个重要性质,凡是溶液都有渗透压。对于稀溶液来说,其计算公式为π=cRT,其中c为溶液中溶质的浓度,R是气体常数,T为热力学温度。由公式可以看出,渗透压只与单位体积中溶质的分子或离子个数有关,而与其大小无关,比如0.3 mol/L的葡萄糖溶液与0.3 mol/L蔗糖溶液的渗透压是相同的,而0.3 mol/L的氯化钠溶液的渗透压约是0.3 mol/L的葡萄糖溶液的渗透压的两倍。

正常人血浆中总渗透压约为300 mOsm/L(1 mmol 非电解质,如葡萄糖在1 L水中溶解后形成的渗透压即为1 mOsm/L),于37 ℃时相当于6.7个大气压或679.5 kPa。血浆渗透压主要来自于各种离子(血浆中非电解质如葡萄糖、尿素等含量较少,仅相当于5 mOsm/L左右),它们形成的渗透压约为295 mOsm/L,称为血浆晶体渗透压。血浆中虽然含有大量蛋白质,但蛋白质 分子量大,所产生的渗透压很小,不超过1.5 mOsm/L,称为血浆胶体渗透压。临床上规定血浆总渗透压正常范围为280~320 mOsm/L。如果溶液的渗透压在这个范围之内,称为血浆的等渗溶液(如生理盐水、0.278 mol/L的葡萄糖溶液);小于此范围的溶液则为低渗溶液;大于此范围的溶液则为高渗溶液。


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