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)定的機制西寧市第四高級中學 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、 實驗器材數(shù)字化實驗系統(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、自來水、。3、 實驗創(chuàng)新與改進要點1.新增化學分析方法明確生物組織中含有碳酸和碳酸氫鈉，增強實驗說服力。2.檢測技術和實驗材料的改進：使用數(shù)字化實驗系統(tǒng)、磁力攪拌器使用pH試紙，每個人讀數(shù)的時候會存在差異，并且不夠精確。改用數(shù)字化實驗系統(tǒng)獲取了更加可靠的數(shù)據(jù)。3.分析失誤數(shù)據(jù)以及在探究的基礎上再探究，鍛煉了學生的科學思維。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Υ藢W生感到了疑問，他們雖然能夠提出蛋白質變性的說法，但是對于蛋清為什么變得澄清一時不能解釋。通過引導學生分析蛋清被稀釋后pH降低，加堿后pH升高，使學生理解了這一現(xiàn)象。同時也通過這樣直觀的現(xiàn)象，理解了蛋白質在過酸或過堿的條件下會變性的特點。4、 實驗原理細胞代謝會產(chǎn)生許多酸性物質,如碳酸等,人和動物的組織細胞在無氧呼吸時產(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,這些酸性物質或堿性物質進入內(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,從而影響機體正常的新陳代謝.五、實驗教學目標生命觀念：通過實驗探究，闡明生物體維持pH穩(wěn)定的機制（教學重點）科學探究：完成實驗，體會技術對于科學發(fā)展的推動作用。（教學難點）科學思維：基于實驗數(shù)據(jù)，認同“穩(wěn)態(tài)”概念的科學性社會責任：運用生物學知識解釋社會現(xiàn)象，關注健康。六、實驗教學內(nèi)容比較自來水、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)定的機制。比較自來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、 實驗教學過程1.提出問題通過生活中對酸性體質、堿性體質對健康影響的爭議來提出食物中或代謝中有酸性或堿性物質是否會對內(nèi)環(huán)境的pH造成太大的影響？2.作出假設根據(jù)所學的知識做出假設：生物組織中含有緩沖物質，加入一定濃度的酸或堿時pH變化不大，與磷酸緩沖液類似。3.設計實驗實驗原理：細胞代謝會產(chǎn)生許多酸性物質,如碳酸等,人和動物的組織細胞在無氧呼吸時產(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,這些酸性物質或堿性物質進入內(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,從而影響機體正常的新陳代謝.實驗目的：通過比較自來水、緩沖液和生物材料在加入酸或堿后pH的變化，推測生物體是如何維持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值實驗儀器與試劑數(shù)字化實驗系統(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、自來水、。實驗過程播放實驗視頻：首先連接好實驗裝置，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毫升自來水的小燒杯中，將小燒杯至于磁力攪拌器上。開啟磁力攪拌器，可以看到磚子在小燒杯中轉動。將便攜式數(shù)據(jù)終端的頁面平鋪，可以看到上半部分顯示了pH變化，待數(shù)值穩(wěn)定后，點擊記錄，數(shù)據(jù)終端便將這一數(shù)值記錄下來。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。重復上面的步驟直到加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上面的步驟。按照這樣的方法，在依次測量磷酸緩沖、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，其中藍色表示自來水的變化、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)分析與實驗結論最后通過回答三個問題：就加入HCl或NaOH后pH的變化來說，生物材料是更像緩沖液還是更像自來水？分析緩沖液的PH變化情況為什么與自來水的不同？嘗試對生物材料維持pH穩(wěn)定的機制進行解釋。實驗再探究使用CO2傳感器分別測量蛋清稀釋液和自來水在加入酸或堿之后的CO2的濃度變化，實時記錄結果生成曲線。得出：蛋清稀釋液中含有碳酸和碳酸氫根，是其維持pH相對穩(wěn)定的原因之一。八、實驗效果評價1.通過通過實驗探究，學生探明了生物體維持pH穩(wěn)定的機制，初步構建了“穩(wěn)態(tài)”的概念?？茖W探究：完成實驗，體會技術對于科學發(fā)展的推動作用。（教學難點）2.通過實驗，鍛煉了學生的實驗操作能力。盡管是高二的學生，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在實驗室完成的實驗，學生十分珍惜實驗的機會，認真實驗，不放過任何一個細節(jié)，在實驗操作方面有了很大的收獲。3.通過實驗，鍛煉了學生的科學思維。對記錄方法的討論：實驗過程中，學生對記錄動態(tài)曲線還是梯度計數(shù)進行了討論，認為動態(tài)曲線不易計算平均值，且難以保證各組加入酸堿試劑的速度相同，最終確定了計數(shù)后做曲線的記錄方法。死記硬背是一種傳統(tǒng)的教學方式,在我國有悠久的歷史。但隨著素質教育的開展,死記硬背被作為一種僵化的、阻礙學生能力發(fā)展的教學方式,漸漸為人們所摒棄;而另一方面,老師們又為提高學生的語文素養(yǎng)煞費苦心。其實,只要應用得當,“死記硬背”與提高學生素質并不矛盾。相反,它恰是提高學生語文水平的重要前提和基礎。對實驗材料的討論：動物血漿是該實驗的最佳材料，因為血漿是內(nèi)環(huán)境的重要組成部分。但存在本地取血路途太遠，住校制的一些限制等方面的困難，最終遺憾放棄。蛋清，也算是一種細胞外液，可以起到說明問題的作用，加之材料易得、價格低廉，成為了我們實驗的選擇。對實驗數(shù)據(jù)的分析：實驗開始對兩組自來水的初始pH測定出現(xiàn)了很大的差異，討論推測是沒有將pH電極清洗干凈，通過實驗證實。對蛋清稀釋液的測試，有一組不小心把鹽酸加多了，其pH出現(xiàn)了較大的波動，學生體會到機體對pH的調(diào)節(jié)能力是有限的。其實,任何一門學科都離不開死記硬背,關鍵是記憶有技巧,“死記”之后會“活用”。不記住那些基礎知識,怎么會向高層次進軍?尤其是語文學科涉獵的范圍很廣,要真正提高學生的寫作水平,單靠分析文章的寫作技巧是遠遠不夠的,必須從基礎知識抓起,每天擠一點時間讓學生“死記”名篇佳句、名言警句,以及豐富的詞語、新穎的材料等。這樣,就會在有限的時間、空間里給學生的腦海里注入無限的內(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。對社會現(xiàn)象的分析：運用生物學知識解釋社會中酸堿體質的爭議，識破謠言。唐宋或更早之前，針對“經(jīng)學”“律學”“算學”和“書學”各科目，其相應傳授者稱為“博士”，這與當今“博士”含義已經(jīng)相去甚遠。而對那些特別講授“武事”或講解“經(jīng)籍”者，又稱“講師”。“教授”和“助教”均原為學官稱謂。前者始于宋，乃“宗學”“律學”“醫(yī)學”“武學”等科目的講授者；而后者則于西晉武帝時代即已設立了，主要協(xié)助國