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(jìn)要點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)實驗說服力。2.檢測技術(shù)和實驗材料的改進(jìn)：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(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?。對此學(xué)生感到了疑問，他們雖然能夠提出蛋白質(zhì)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(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。同時也通過這樣直觀的現(xiàn)象，理解了蛋白質(zhì)在過酸或過堿的條件下會變性的特點。4、 實驗原理細(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),這些酸性物質(zhì)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.五、實驗教學(xué)目標(biāo)生命觀念：通過實驗探究，闡明生物體維持pH穩(wěn)定的機(jī)制（教學(xué)重點）科學(xué)探究：完成實驗，體會技術(shù)對于科學(xué)發(fā)展的推動作用。（教學(xué)難點）科學(xué)思維：基于實驗數(shù)據(jù)，認(rèn)同“穩(wěn)態(tài)”概念的科學(xué)性社會責(zé)任：運(yùn)用生物學(xué)知識解釋社會現(xiàn)象，關(guān)注健康。六、實驗教學(xué)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(jī)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(xué)過程1.提出問題通過生活中對酸性體質(zhì)、堿性體質(zhì)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(zhì)是否會對內(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pH變化不大，與磷酸緩沖液類似。3.設(shè)計實驗實驗原理：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),這些酸性物質(zhì)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.實驗?zāi)康模和ㄟ^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(zhuǎn)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(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(jié)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(jī)制進(jìn)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(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(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：完成實驗，體會技術(shù)對于科學(xué)發(fā)展的推動作用。（教學(xué)難點）2.通過實驗，鍛煉了學(xué)生的實驗操作能力。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在實驗室完成的實驗，學(xué)生十分珍惜實驗的機(jī)會，認(rèn)真實驗，不放過任何一個細(xì)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(xué)生的科學(xué)思維。對記錄方法的討論：實驗過程中，學(xué)生對記錄動態(tài)曲線還是梯度計數(shù)進(jìn)行了討論，認(rèn)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(xué)方式,在我國有悠久的歷史。但隨著素質(zhì)教育的開展,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)生的語文素養(yǎng)煞費(fèi)苦心。其實,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)生語文水平的重要前提和基礎(chǔ)。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(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(xué)生體會到機(jī)體對pH的調(diào)節(jié)能力是有限的。其實,任何一門學(xué)科都離不開死記硬背,關(guān)鍵是記憶有技巧,“死記”之后會“活用”。不記住那些基礎(chǔ)知識,怎么會向高層次進(jìn)軍?尤其是語文學(xué)科涉獵的范圍很廣,要真正提高學(xué)生的寫作水平,單靠分析文章的寫作技巧是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,必須從基礎(chǔ)知識抓起,每天擠一點時間讓學(xué)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(xué)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(yùn)用生物學(xué)知識解釋社會中酸堿體質(zhì)的爭議，識破謠言。唐宋或更早之前，針對“經(jīng)學(xué)”“律學(xué)”“算學(xué)”和“書學(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代即已設(shè)立了，主要協(xié)助國