人教版高中生物必修三第一章第二節(jié)《內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的重要性》

探究生物體維持pH穩(wěn)定的機(jī)制西寧市第四高級(jí)中學(xué) 汪鳳婷一、使用教材人教版高中生物必修三第一章第二節(jié)內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的重要性。2、 實(shí)驗(yàn)器材數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)：包括pH傳感器、CO2傳感器便攜式數(shù)據(jù)終端。50毫升的小燒杯、100毫升的量筒、磁力攪拌器、磷酸緩沖液、0.1mol/L NaOH、0.1mol/L HCl、黃瓜勻漿、用5倍水稀釋的蛋清稀釋液、蒸餾水、自來(lái)水、。3、 實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新與改進(jìn)要點(diǎn)1.新增化學(xué)分析方法明確生物組織中含有碳酸和碳酸氫鈉，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)說(shuō)服力。2.檢測(cè)技術(shù)和實(shí)驗(yàn)材料的改進(jìn)：使用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、磁力攪拌器使用pH試紙，每個(gè)人讀數(shù)的時(shí)候會(huì)存在差異，并且不夠精確。改用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)獲取了更加可靠的數(shù)據(jù)。3.分析失誤數(shù)據(jù)以及在探究的基礎(chǔ)上再探究，鍛煉了學(xué)生的科學(xué)思維。4.額外的收獲新鮮的蛋清，非常清澈。稀釋之后變得混濁。而加入了30滴堿之后變得澄清，加入酸之后變得非?；鞚帷?duì)此學(xué)生感到了疑問(wèn)，他們雖然能夠提出蛋白質(zhì)變性的說(shuō)法，但是對(duì)于蛋清為什么變得澄清一時(shí)不能解釋。通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生分析蛋清被稀釋后pH降低，加堿后pH升高，使學(xué)生理解了這一現(xiàn)象。同時(shí)也通過(guò)這樣直觀的現(xiàn)象，理解了蛋白質(zhì)在過(guò)酸或過(guò)堿的條件下會(huì)變性的特點(diǎn)。4、 實(shí)驗(yàn)原理細(xì)胞代謝會(huì)產(chǎn)生許多酸性物質(zhì),如碳酸等,人和動(dòng)物的組織細(xì)胞在無(wú)氧呼吸時(shí)產(chǎn)生乳酸,人和動(dòng)物吃的食物中也常常會(huì)含有酸性或堿性物質(zhì),這些酸性物質(zhì)或堿性物質(zhì)進(jìn)入內(nèi)環(huán)境,會(huì)使pH發(fā)生偏移,但內(nèi)環(huán)境pH的改變會(huì)影響酶的活性,從而影響機(jī)體正常的新陳代謝.五、實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)生命觀念：通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，闡明生物體維持pH穩(wěn)定的機(jī)制（教學(xué)重點(diǎn)）科學(xué)探究：完成實(shí)驗(yàn)，體會(huì)技術(shù)對(duì)于科學(xué)發(fā)展的推動(dòng)作用。（教學(xué)難點(diǎn)）科學(xué)思維：基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，認(rèn)同“穩(wěn)態(tài)”概念的科學(xué)性社會(huì)責(zé)任：運(yùn)用生物學(xué)知識(shí)解釋社會(huì)現(xiàn)象，關(guān)注健康。六、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容比較自來(lái)水、磷酸緩沖液、生物組織在加入鹽酸或氫氧化鈉之后的ph變化，從而探究生物體維持ph穩(wěn)定的機(jī)制。比較自來(lái)水和蛋清稀釋液在加入酸或堿之后的二氧化碳濃度變化。7、 實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程1.提出問(wèn)題通過(guò)生活中對(duì)酸性體質(zhì)、堿性體質(zhì)對(duì)健康影響的爭(zhēng)議來(lái)提出食物中或代謝中有酸性或堿性物質(zhì)是否會(huì)對(duì)內(nèi)環(huán)境的pH造成太大的影響？2.作出假設(shè)根據(jù)所學(xué)的知識(shí)做出假設(shè)：生物組織中含有緩沖物質(zhì)，加入一定濃度的酸或堿時(shí)pH變化不大，與磷酸緩沖液類似。3.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)原理：細(xì)胞代謝會(huì)產(chǎn)生許多酸性物質(zhì),如碳酸等,人和動(dòng)物的組織細(xì)胞在無(wú)氧呼吸時(shí)產(chǎn)生乳酸,人和動(dòng)物吃的食物中也常常會(huì)含有酸性或堿性物質(zhì),這些酸性物質(zhì)或堿性物質(zhì)進(jìn)入內(nèi)環(huán)境,會(huì)使pH發(fā)生偏移,但內(nèi)環(huán)境pH的改變會(huì)影響酶的活性,從而影響機(jī)體正常的新陳代謝.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^(guò)比較自來(lái)水、緩沖液和生物材料在加入酸或堿后pH的變化，推測(cè)生物體是如何維持pH穩(wěn)定的。確定自變量與因變量 自變量：溶液種類、加入0.1mol/LNaOH或HCl的滴數(shù)因變量：各種溶液的pH值實(shí)驗(yàn)儀器與試劑數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)：包括ph電極、傳感器、數(shù)據(jù)顯示器、便攜式數(shù)據(jù)終端。50毫升的小燒杯、100毫升的量筒、磁力攪拌器、磷酸緩沖液、0.1mol/L NaOH、0.1mol/L HCl、黃瓜勻漿、用5倍水稀釋的蛋清稀釋液、蒸餾水、自來(lái)水、。實(shí)驗(yàn)過(guò)程播放實(shí)驗(yàn)視頻：首先連接好實(shí)驗(yàn)裝置，將pH電極、傳感器、便攜式數(shù)據(jù)終端連接在一起。將清洗后的pH電極放入到盛有25毫升自來(lái)水的小燒杯中，將小燒杯至于磁力攪拌器上。開(kāi)啟磁力攪拌器，可以看到磚子在小燒杯中轉(zhuǎn)動(dòng)。將便攜式數(shù)據(jù)終端的頁(yè)面平鋪，可以看到上半部分顯示了pH變化，待數(shù)值穩(wěn)定后，點(diǎn)擊記錄，數(shù)據(jù)終端便將這一數(shù)值記錄下來(lái)。再向小燒杯中滴加5滴氫氧化鈉溶液，可以看到便攜式數(shù)據(jù)終端上的pH值正在慢慢的變化。待數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，將這一數(shù)值記錄下來(lái)。重復(fù)上面的步驟直到加30滴氫氧化鈉溶液。記錄數(shù)據(jù)并生成曲線、鎖定曲線。接著另取一只燒杯將氫氧化鈉溶液換成0.1摩爾每升的鹽酸溶液重復(fù)上面的步驟。按照這樣的方法，在依次測(cè)量磷酸緩沖、液蛋清稀釋液和黃瓜原漿在分別加入氫氧化鈉和鹽酸之后的pH值變化，記錄數(shù)據(jù)生成曲線。最后得到了這樣的八條曲線，其中藍(lán)色表示自來(lái)水的變化、紅色表示蛋清稀釋液的變化、綠色表示磷酸緩沖液的變化、黑色表示黃瓜原漿的變化。數(shù)據(jù)分析與實(shí)驗(yàn)結(jié)論最后通過(guò)回答三個(gè)問(wèn)題：就加入HCl或NaOH后pH的變化來(lái)說(shuō)，生物材料是更像緩沖液還是更像自來(lái)水？分析緩沖液的PH變化情況為什么與自來(lái)水的不同？嘗試對(duì)生物材料維持pH穩(wěn)定的機(jī)制進(jìn)行解釋。實(shí)驗(yàn)再探究使用CO2傳感器分別測(cè)量蛋清稀釋液和自來(lái)水在加入酸或堿之后的CO2的濃度變化，實(shí)時(shí)記錄結(jié)果生成曲線。得出：蛋清稀釋液中含有碳酸和碳酸氫根，是其維持pH相對(duì)穩(wěn)定的原因之一。八、實(shí)驗(yàn)效果評(píng)價(jià)1.通過(guò)通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，學(xué)生探明了生物體維持pH穩(wěn)定的機(jī)制，初步構(gòu)建了“穩(wěn)態(tài)”的概念?？茖W(xué)探究：完成實(shí)驗(yàn)，體會(huì)技術(shù)對(duì)于科學(xué)發(fā)展的推動(dòng)作用。（教學(xué)難點(diǎn)）2.通過(guò)實(shí)驗(yàn)，鍛煉了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力。盡管是高二的學(xué)生，在一些基本操作方面，仍然有很多不規(guī)范之處。這是他們高中階段最后一個(gè)在實(shí)驗(yàn)室完成的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生十分珍惜實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，認(rèn)真實(shí)驗(yàn)，不放過(guò)任何一個(gè)細(xì)節(jié)，在實(shí)驗(yàn)操作方面有了很大的收獲。3.通過(guò)實(shí)驗(yàn)，鍛煉了學(xué)生的科學(xué)思維。對(duì)記錄方法的討論：實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生對(duì)記錄動(dòng)態(tài)曲線還是梯度計(jì)數(shù)進(jìn)行了討論，認(rèn)為動(dòng)態(tài)曲線不易計(jì)算平均值，且難以保證各組加入酸堿試劑的速度相同，最終確定了計(jì)數(shù)后做曲線的記錄方法。死記硬背是一種傳統(tǒng)的教學(xué)方式,在我國(guó)有悠久的歷史。但隨著素質(zhì)教育的開(kāi)展,死記硬背被作為一種僵化的、阻礙學(xué)生能力發(fā)展的教學(xué)方式,漸漸為人們所摒棄;而另一方面,老師們又為提高學(xué)生的語(yǔ)文素養(yǎng)煞費(fèi)苦心。其實(shí),只要應(yīng)用得當(dāng),“死記硬背”與提高學(xué)生素質(zhì)并不矛盾。相反,它恰是提高學(xué)生語(yǔ)文水平的重要前提和基礎(chǔ)。對(duì)實(shí)驗(yàn)材料的討論：動(dòng)物血漿是該實(shí)驗(yàn)的最佳材料，因?yàn)檠獫{是內(nèi)環(huán)境的重要組成部分。但存在本地取血路途太遠(yuǎn)，住校制的一些限制等方面的困難，最終遺憾放棄。蛋清，也算是一種細(xì)胞外液，可以起到說(shuō)明問(wèn)題的作用，加之材料易得、價(jià)格低廉，成為了我們實(shí)驗(yàn)的選擇。對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析：實(shí)驗(yàn)開(kāi)始對(duì)兩組自來(lái)水的初始pH測(cè)定出現(xiàn)了很大的差異，討論推測(cè)是沒(méi)有將pH電極清洗干凈，通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)。對(duì)蛋清稀釋液的測(cè)試，有一組不小心把鹽酸加多了，其pH出現(xiàn)了較大的波動(dòng)，學(xué)生體會(huì)到機(jī)體對(duì)pH的調(diào)節(jié)能力是有限的。其實(shí),任何一門(mén)學(xué)科都離不開(kāi)死記硬背,關(guān)鍵是記憶有技巧,“死記”之后會(huì)“活用”。不記住那些基礎(chǔ)知識(shí),怎么會(huì)向高層次進(jìn)軍?尤其是語(yǔ)文學(xué)科涉獵的范圍很廣,要真正提高學(xué)生的寫(xiě)作水平,單靠分析文章的寫(xiě)作技巧是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,必須從基礎(chǔ)知識(shí)抓起,每天擠一點(diǎn)時(shí)間讓學(xué)生“死記”名篇佳句、名言警句,以及豐富的詞語(yǔ)、新穎的材料等。這樣,就會(huì)在有限的時(shí)間、空間里給學(xué)生的腦海里注入無(wú)限的內(nèi)容。日積月累,積少成多,從而收到水滴石穿,繩鋸木斷的功效。對(duì)社會(huì)現(xiàn)象的分析：運(yùn)用生物學(xué)知識(shí)解釋社會(huì)中酸堿體質(zhì)的爭(zhēng)議，識(shí)破謠言。唐宋或更早之前，針對(duì)“經(jīng)學(xué)”“律學(xué)”“算學(xué)”和“書(shū)學(xué)”各科目，其相應(yīng)傳授者稱為“博士”，這與當(dāng)今“博士”含義已經(jīng)相去甚遠(yuǎn)。而對(duì)那些特別講授“武事”或講解“經(jīng)籍”者，又稱“講師”?！敖淌凇焙汀爸獭本瓰閷W(xué)官稱謂。前者始于宋，乃“宗學(xué)”“律學(xué)”“醫(yī)學(xué)”“武學(xué)”等科目的講授者；而后者則于西晉武帝時(shí)代即已設(shè)立了，主要協(xié)助國(guó)