Химический состав строение и свойства костей

Интегрированный урок по биологии и химии на тему "Химический состав, строение и свойства костей". 8-й класс

Цель урока: изучить химический состав, строение и свойства костей.

Задачи урока:

• образовательная: обобщить знания об основных функциях скелета; сформировать у учащихся знания об особенностях химического состава, строения и свойств кости, обеспечивающих выполнение функций опорно-двигательной системы.

• развивающая: развивать умения анализировать, сравнивать, делать выводы; развивать логическое мышление (устанавливать причинно-следственные связи, подтверждая на данном предметном материале зависимость свойств объекта от его состава и строения); убедить учащихся в единстве живой и неживой природы, целостности научного мировоззрения, используя интеграцию химико-биологических знаний.

• воспитательная: воспитывать чувство ответственности за сохранение своего здоровья (формировать представления учащихся о необходимости следить за своей осанкой и питанием).

Проблема, которую призван решить урок: От чего зависит прочность кости?

Планируемые результаты обучения. В результате изучения данной темы учащиеся должны знать: а) химический состав кости, влияние органических и неорганических веществ на свойства кости; б) особенности строения кости; определение и значение понятий: надкостница, костное вещество, губчатое вещество, красный костный мозг, желтый костный мозг; уметь: характеризовать зависимость свойств кости от её состава и строения.

Подготовка к уроку. Учащиеся вместе с учителем химии заранее готовят прокалённые и декальцинированные кости для опыта. Часть костей прокаливают в муфельной печи (или в духовке), другую часть костей помещают в раствор соляной кислоты (10%) для растворения неорганических веществ.

Оборудование:

• модель скелета человека;

• проектор, экран, компьютер, презентация Power Point, фильм созданный в Windows Movie Maker;

• выставка продуктов питания, необходимых для укрепления костной системы;

• подарки учащимся (молоко и творожные сырки);

• на столах учащихся раздаточный материал: прокаленные, декальцинированные и мацерированные кости, кусочек мрамора, салфетки; печатный материал: инструкционные карты для опыта, оценочный лист, кроссворд, рабочая тетрадь; на столе учителя: стакан с надписью “НСl” (в нем находились декальцинированные кости); карточки с формулами солей: карбонатов и ортофосфатов кальция и магния.

Структура урока:

1. Актуализация знаний учащихся и целеполагание.

А.Просмотр видеофильма.(Приложение 3). Целеполагание.

Учитель биологии. Здравствуйте, ребята! Как вы уже догадались из просмотренного фильма, тема нашего урока напрямую связана со строением опорно-двигательной системы. И вы, конечно же, правы! Девизом урока мы выбрали слова Вольтера: “Движение – это жизнь”. Урок не совсем обычный – мы подготовили его совместно с учителем химии, для того, чтобы лучше разобраться в особенностях свойств и строения кости со стороны двух смежных предметов. <Слайд 1>. Откройте рабочие тетради и запишите тему урока: “Химический состав, строение и свойства костей”. <Слайд 2>.

Б. Формулировка цели урока. Попробуйте самостоятельно сформулировать цель нашего урока. (Учащиеся формулируют цель урока, исходя из названия темы урока).

Цель урока: изучить строение, свойства и химический состав костей. <Слайд 3>

Сегодня при изучении нового материала, нам понадобятся знания предыдущего урока.

2. Проверка знаний учащихся. Воспроизводящая беседа и тест.

1. Каковы основные функции опорно-двигательного аппарата?

2. Назовите отделы скелета и покажите их на модели скелета человека.

Сегодня мы предлагаем вам самим оценить свою работу на уроке. Нам предстоит выполнить три задания: тест, лабораторный опыт и разгадать кроссворд. Перед вами оценочный лист (приложение 1а), в него вы будете вносить оценки. В конце урока нужно поставить итоговую оценку, а так же оценить урок в целом и написать отзыв о нем. Подпишите свой оценочный лист и приступайте к выполнению теста.

3. Тест. <Слайд 4> Задание (2 мин.). Вам необходимо соотнести перечисленные названия костей с соответствующим отделом скелета. Листочки с заданием лежат у вас на столе.

Отделы скелета:

Названия костей

1. Скелет туловища:

а) затылочная кость

2. Скелет головы:

б) грудина

3. Скелет конечностей:

в) лучевая кость

г) скуловая кость

д) ребро

е) бедренная кость.

Ответы: 1……; 2……….; 3 ……… .

Взаимопроверка. Учащиеся проверяют правильность выполнения задания по слайду

<Слайд 5>. Переходим к главному этапу урока.

III.Изучение нового материала. Целеосуществление.

Учитель химии. Биология и химия – естественные науки. Они тесно взаимосвязаны и сегодня мы убедимся в этом на примере данного урока. <Слайд 6>.

Для химиков очень важна логическая взаимосвязь понятий:

она является для химиков основной при изучении веществ (учитель прикрепляет карточки схемы на доске, учащиеся записывают в тетради). Интересно проследить эту взаимосвязь на примере веществ, из которых состоит костная ткань. И химия нам в этом первая помощница, ведь химия – это наука о чем? – О веществах. Кость состоит из чего? – Из веществ. Учёные установили, что в состав кости входят многие вещества, химический состав её очень сложен. Кость состоит из воды, органических и неорганических веществ.

<Слайд 8>. Обезжиренная, и обезвоженная кость (мацерированная) состоит на 1/3 из органических веществ, получивших название “оссеин”, и на 2/3 из неорганических. Химики установили, что в состав кости входят соли кальция и магния, среди них – известные нам: CaCO₃; MgCO₃; Ca₃(PO₄)₂; Mg₃(PO₄)_2. (Учитель показывает карточки с формулами солей – ученики называют вещества). Итак, кость состоит из многих веществ и обладает определёнными свойствами.

- Какие свойства кости позволяют ей выполнять свои функции?

- Твердость, прочность, гибкость. И очень важным свойством кости является прочность.

<Слайд 9>. По прочности кость сравнивают с некоторыми металлами (медью, железом). Прочность кости относится к прочности стали, как 1:10. Например, короткий сегмент большеберцовой кости может выдержать вес легкового автомобиля!

Кость очень прочна, а почему? (Постановка проблемы урока.)

А. Лабораторный опыт: “Свойства прокалённой и декальцинированной кости”

Мы постараемся ответить на этот вопрос с точки зрения состава. И для этого проведём лабораторный опыт, ведь “опыт – кратчайший путь познания истины”, а народная мудрость гласит: “Лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать”, а я бы ещё добавила: “А ещё лучше потрогать”, ведь чтобы определить свойства (твёрдость, гибкость, хрупкость), нужно косточки потрогать (используйте салфетки).

<Слайд 10>. Цель опыта - найти ответы на вопросы: “Чем определяется прочность кости? Влияет ли состав кости на её свойства? ”.

Вы знаете, что для опыта нам нужны три кости животных: нормальная, прокаленная и декальцинированная. Спасибо всем, кто принял участие в подготовке опыта. Мы выяснили, что кость состоит из органических (ОВ) и неорганических веществ (НВ).

- Давайте вспомним: как мы получили прокаленную кость?

- Мы прокалили её длительное время в духовом шкафу.

- Что происходило с органическими веществами кости при прокаливании?

- Органические вещества сгорали, остались неорганические.

Запись на доске:

- Из каких веществ состоит прокалённая кость?

- Из неорганических.

- Как мы получили декальцинированную кость?

- Мы поместили кость в раствор соляной кислоты.

- Что произошло с неорганическими веществами в соляной кислоте?

- Неорганические вещества растворились, а органические остались.

Запись на доске:

- Как вы понимаете слово “декальцинированная кость?” Из каких веществ состоит декальцинированная кость?

Итак, сравним свойства прокаленной, декальцинированной и нормальной кости и ответим на вопрос: какие вещества определяют прочность кости? Перед вами инструкционная карта (приложение 1б). Читаем задание и выполняем его. Заполняем таблицу и делаем вывод, у вас есть возможность выбрать уровень сложности (на “5” или на “4”).

Проверяем заполнение таблицы по слайду. <Слайды 11, 12>. <Далее Слайд 13>

- Какое свойство наиболее характерно для прокалённой кости?

- Хрупкость.

- Какие свойства характерны для декальцинированной кости?

- Упругость, гибкость.

- Для нормальной?

- Твёрдость, упругость, гибкость, прочность.

- Какие вещества входят в состав кости?

- Органические и неорганические.

- Какое свойство кости зависит от органических веществ?

- Гибкость.

- Какое свойство кости зависит от неорганических веществ?

- Твёрдость.

- Уместно сказать о единстве живой и неживой природы, ведь в состав кости входит карбонат кальция, он же – мрамор, потрогайте, какой он твердый!

- Сочетание твёрдости и гибкости определяют прочность кости.

Вывод. Свойства кости определяются её составом. Прочность кости определяется единством органических и неорганических веществ. Оцените свою работу. Итак, мы убедились, что свойства кости зависят от состава. Но только ли состав влияет на свойства?

- От чего еще зависят уникальные свойства кости?

- От строения.

Б. Объяснение нового материала по теме: “Строение кости”.

Учитель биологии. Рассмотрим строение кости, и докажем что ее свойства зависят от строения. По ходу моего объяснения вы будете выполнять задание обозначение частей кости на рисунке.

- Ребята, назовите основную ткань, из которой построена кость?

Костная ткань построена из костных клеток и межклеточного вещества, имеющего у человека пластинчатое строение. <Слайды 14, 15>.

Снаружи кость покрыта надкостницей – тонкой, но весьма прочной оболочкой. Ее толщина у разных костей колеблется от 0,1 до 0,8 мм. В надкостнице можно выделить 2 слоя: внешний – более грубый, волокнистый, с множеством кровеносных сосудов и нервов, и внутренний – тонкий, нежный. Внешний слой выполняет функцию связи кости с сухожилиями, связками, мышцами, а внутренний – образует собственно кость. Именно этот слой восстанавливает ее при повреждениях и переломах, участвует в росте кости. Под надкостницей находится плотное компактное вещество – костное. В нем находятся кровеносные каналы и нервы. Ученые установили, что костные пластинки, входящие в состав костной ткани, располагаются не хаотично, а по направлению сил сжатия и растяжения, возникающих в связи с нагрузками на кость, это объясняет уникальную прочность кости.

За компактным веществом прячется губчатое. В губчатом веществе есть ячейки, в которых расположен красный костный мозг. У взрослых он содержится в плоских костях, в губчатых, и на концах (эпифизах) трубчатых костей. Приведите примеры указанных типов костей. В красном костном мозге находятся клетки крови и их предшественники, жировые клетки, кровеносные сосуды и межклеточное вещество. Красный костный мозг – орган кроветворения и орган иммунной системы человека. Полость в диафизах заполнена желтым костным мозгом, в котором много жировых клеток.

Губчатое вещество - более пористое по строению, и состоит из тонких перекладин. Они в основном параллельны костной оси и многократно соединяются друг с другом. Именно такие костные трубочки работают на сжатие и на изгиб, поэтому кости обладают значительным запасом прочности. Данные особенности строения были использованы Эйфелем при создании всемирно известной башни – Эйфелевой. <Слайд 16>.

Повторим основные понятия по строению кости: надкостница, костное вещество, губчатое вещество, красный костный мозг, желтый костный мозг. <Слайд 17>.

Итак, мы рассмотрели строение кости, и теперь можем ответить на вопрос: “Зависят ли свойства кости от ее строения?”.

Вывод: Сегодня на уроке мы убедились, что свойства кости зависят не только от состава, но и от строения.

IV.Закрепление.

Учитель химии. Переходим к заключительному этапу урока. Мы предлагаем вам разгадать кроссворд, в который входят основные понятия урока. Впишите по вертикали нужные слова и по горизонтали вы получите слово, расшифруйте его смысл. Вариант 1 – отвечает на вопросы 1-5, вариант 2 – 6-10.

Кроссворд к уроку по теме: “Состав, строение и свойства костей”.

З а д а н и е

Впишите нужные слова по вертикали. В выделенных клетках по горизонтали вы прочитаете слово, расшифруйте его смысл.

1. Свойство кости, обусловленное единством органических и неорганических веществ.

2. Неорганические вещества, состоящие из атомов металла и кислотного остатка.

3. Вещество кости, состоящее из костных перемычек и балок, которые образуют многочисленные ячейки. В ячейках находится красный костный мозг.

4. Совокупность костей, хрящей и укрепляющих их связок.

5. Вещества, которые обеспечивают твёрдость кости.

6. Химический элемент, входящий в состав костей.

7. Наружный слой кости.

8. Красный костный ………… .

9. Свойство кости, которое зависит от органических веществ.

10. Разновидность соединительной ткани, из которой образован скелет.

Кто первым разгадает кроссворд, поднимите руку. Вас ожидает приз! После ответа “остеология” учащиеся проверяют кроссворд по слайду. <Слайд 18>.

Слайд 18

- А как вы думаете, что означает слово “остеология”?

- Учение о костях.

Победителям вручается приз – молоко.

- Как вы думаете, изменяется ли состав костей с возрастом? Каким образом? Рассмотрим диаграммы “Возрастные изменения состава костей”. <Слайд 19>.

С возрастом увеличивается содержание в кости неорганических веществ и уменьшается содержание органических.

- Почему у детей часто встречаются искривления костей, а у пожилых людей переломы?

- Почему в вашем возрасте нужно постоянно следить за осанкой?

- Детские кости достаточно гибкие, и неправильная осанка может привести к искривлению позвоночника. В нашей школе по данным медосмотра у 36 учащихся нарушение осанки, в среднем звене – 18 человек уже испортили свою осанку. Не попадайте в их число! Здоровье – самое большое богатство человека, и его нужно беречь смолоду. Установлено, что умеренная нагрузка на кость увеличивает её прочность, поэтому очень важно заниматься физической культурой. Здоровье кости зависит от многих факторов, немаловажное значение имеет сбалансированное питание. Об этом расскажет учитель биологии. <Слайд 20>.

Учитель биологии. Выдающийся русский анатом П.Ф. Лесгафт проделал интересный опыт. Он кормил четыре группы щенков разной пищей: молочной, мясной, смешанной и растительной. В костях щенков, которых кормили молоком и мясом, соотношение неорганических и органических веществ было примерно 1:1. Несколько меньше неорганических веществ в кости при смешанном питании, и особенно при питании растительной пищей, где это соотношение выражается 1:2. При недостатке неорганических веществ в кости, а именно солей фосфора и кальция, развивается заболевание, которое носит название – рахит. Соли не усваиваются из-за недостатка витамина D и солнечного света. В результате в такой кости соотношение неорганических веществ к органическим составляет 1:4, тогда как в нормальной кости 3:1. Кости ребенка, страдающего рахитом, мягкие, гибкие. Кости черепа, таза, грудной клетки, нижних конечностей деформируются. Профилактикой такого заболевания служит правильное сбалансированное питание, направленное на нормализацию нарушенных обменных процессов. Необходимо вводить в питание овощные продукты, белки и жиры, также употреблять фруктовые и овощные соки, крупяные каши, яйца и витамины группы B и D. Все перечисленные продукты представлены на нашей выставке здорового питания.

VI. Подведение итогов урока.

Подведем итог урока. Как вы считаете, цель урока нами достигнута? Если да, то ответьте на вопрос: “Так от чего же зависят свойства кости?”.

- Свойства кости определяются физико-химическим единством состава и строения. <Слайд 21>.

VI. Домашнее задание: стр. 93, ответить на вопросы и найти дополнительную информацию об опорно-двигательной системе под рубрикой “Это интересно”.

А сейчас заполните лист учета, поставьте себе оценку за урок, а так же напишите отзыв об интегрированном уроке.

VII. Заключение, просмотр фрагмента фильма, вручение подарков.

Учитель химии. На память об этом уроке мы угощаем вас творожными сырками. Победителю викторины мы вручили молоко. Как вы думаете, почему мы выбрали такие подарки?

- Молочные продукты содержат кальций, он необходим для укрепления костей.

Надеемся, что старания химиков и биологов не напрасны. Следите за своей осанкой, занимайтесь физической культурой и правильно питайтесь. Желаем, чтобы ваши косточки были здоровы, а вы были всегда такими гибкими и пластичными.

Урок заканчивается демонстрацией фрагмента фильма, где показана красота и пластичность танца или спортивных упражнений (приложение 4).