Урок "Значение опорно-двигательной системы, ее состав. Строение костей" 8 класс

Тема. Значение опорно-двигательной системы, ее состав. Строение костей.

Цель. Познакомить учащихся со строением, свойствами, химическим составом костей. Раскрыть основные функции опорно – двигательной системы.

Задачи.

1. Образовательные.Сформировать знания о строении и свойствах костей, их химическом составе, об особенностях их роста в длину и толщину. Показать взаимосвязь строения костей и выполняемых ими функций. Раскрыть основные функции опорно – двигательной системы.
2. Развивающие. Продолжить развитие общеучебных навыков работы с различными источниками информации. Развивать умения и навыки в организации самостоятельной учебной деятельности.
3. Воспитательные. Продолжить формирование качеств личности: волевые (выдержка, настойчивость, целеустремленность), коммуникативные (умение внимательно и уважительно относиться к коллегам, умение работать в коллективе, группе), нравственные, эстетические. Совершенствовать развитие памяти учащихся, внимания.

Тип урока – урок изучения нового материала.

Методы: словесные (объяснение, рассказ, беседа), наглядные (демонстрация таблиц, опытов), практический (лабораторная работа)

Оборудование: модель скелета человека, распилы костей (раздаточный материал), учебные таблицы с изображением костей, внутреннего строения кости, прокаленные и декальцинированные кости, два штатива с двумя кольцами; для лабораторной работы на каждый стол: микроскопы, препараты костной ткани.

Литература для учителя. Пепеляева О.В., Сунцова И.В. поурочные разработки к учебным комплектам «Биология. Человек», 8 класс, Д.В. Колесова, Р.Д. Маша, И.Н. Беляева. – М.: ВАКО, 2005.

Программа. Биология 5 – 9 классы. Авторы В.В.Пасечник, В.М. Пакулова, В.В. Латюшин, Р.Д. Маш.

Колесов Д.В. Биология. Человек: Учеб. для 8 кл. общеобразоват. учеб. заведений / Д.В.Колесов, Р.Д. Маш, И.Н. Беляев. – 3 – е изд. – М.: Дрофа, 2002.

Литература для учащихся.  Колесов Д.В. Биология. Человек: Учеб. для 8 кл. общеобразоват. учеб. заведений / Д.В.Колесов, Р.Д. Маш, И.Н. Беляев. – 3 – е изд. – М.: Дрофа, 2002.

Колесов Д.В. Биология. Человек. 8 кл.: Рабочая тетрадь / Д.В. Колесов, Р.Д. Маш, И.Н. Беляев. – М.: Дрофа, 2004.

Ход урока.

I.                   Организационный момент. (1 мин)

II.               Изучение новой темы.

«Движение – это жизнь», - заметил Вольтер. Действительно, человек приспособлен, а может быть, и приговорен природой к движению. Люди не могут не двигаться и начинают делать это осознанно уже на четвертом месяце после рождения – тянуться, хватать различные предметы.

·         Благодаря чему же мы перемещаемся в пространстве, бегаем, шагаем, прыгаем, ползаем, плаваем, совершаем каждый день многие тысячи разнообразных выпрямлений, сгибаний, поворотов?

Все это обеспечивает костно-мышечная система, или опорно – двигательный аппарат.

·         Кости, связывающие их соединительные ткани и мышцы. Кости черепа, конечностей и туловища образуют твердый остов тела, или скелет (от гр. skeleton (soma) – буквально «высохшее тело»).

·         Мышцы и соединительнотканные образования – хрящи, фасции, связки, сухожилия – мягкий остов, или гибкий скелет, человеческого тела (включающий около 2310 костей).

·        Скелет выполняет разные функции, главная из которых опорная. Некоторые части скелета, как например, череп, грудная клетка и таз, служат вместилищем и защитой жизненно важных органов – мозга, легких, сердца и кишечника и т.д. Наконец, скелет – пассивный орган движения, т.к. к нему прикрепляются мышцы.

·        Наряду с механическими функциями, костная система выполняет ряд биологических функций, играющих важную роль в жизнедеятельности организма. В костях содержится основной запас минеральных солей: кальция, фосфора, магния и др. Они используются организмом  по мере необходимости, поэтому костная система принимает самое непосредственное участие в минеральном обмене. В костях находится красный костный мозг, участвующий в процессах кровотворения.

·        Мышцы – активная часть опорно – двигательного аппарата. Активность мышц связана с одним из основных свойств живого – возбудимостью. Возбужденные импульсами от нервной системы, мышцы осуществляют двигательные акты.

·                   Когда человек стоит, сидит, прыгает, части скелета у него находятся в определенном положении относительно друг друга. Чем это обеспечивается?

Действием мышц. Одни части укрепляются в неподвижном состоянии, а другие движутся. Например, когда человек стоит и двигает руками, ноги и позвоночник у него укрепляются в почти неподвижном положении, а мышцы рук, сокращаясь и расслабляясь, вызывают различные движения.

Следовательно, в опорной функции скелета обязательно участвуют мышцы. Когда у человека при потере сознания перестают работать мышцы, он падает.

К опорной функции мышц относится и защита внутренних органов. Последняя осуществляется мышцами, окружающими полость тела. Достаточная крепость и в то же время податливость мышечной стенки (например, ротовой полости или живота) создают выгодные условия для изменения объема полостей.

Опорно–двигательные и защитные функции в организме человека выполняются совместно частями скелета, мышцами и нервной системой. Следует подчеркнуть исключительное значение для передвижения тела и выполнения всевозможных движений согласованной работы 600 мышц, передвигающих и укрепляющих части скелета и тела под контролем нервной системы.

Опорно-двигательная система

Механические Опора, защита, движение

Функции

Определение круга вопросов, которые необходимо рассмотреть на уроке (вместе с учащимися).

Скелет состоит из костей, которые определенным образом соединены друг с другом. Типы соединения костей в скелете связаны с основными его функциями: опорной, защитной и двигательной. Отсюда вытекает проблемный вопрос:

Какие особенности строения и свойства костей обеспечивают выполнение опорной и защитной функции?

Поисковая беседа по вопросу.

◘ Костная ткань – разновидность соединительной ткани.

◘ Строение кости: наружное плотное и внутреннее губчатое вещество, надкостница. Функции надкостницы, плотного костного вещества, губчатого вещества кости.

◘ Химический состав костей. Влияние минеральных и органических веществ на свойства костей. Изменение химического состава костей с возрастом.

◘ Типы костей: трубчатые и губчатые. Особенности строения, обеспечивающие их прочность и легкость (запись в тетрадь).

Пред нами три кости (показ - позвонок, кость черепа, плечевая и бедренная кости).

- Можно ли по форме кости определить ее функцию?

- Что дополнительно вы можете сказать об этих костях? (Позвонок имеет тело и дугу, замыкающую позвоночное отверстие. Позвонки образуют позвоночный столб, который защищает спинной мозг и является опорой для органов и тканей. Кость черепа плоская, прочная; выполняет защитную функцию. Плечевая кость – опора для мышц руки, выполняет опорную и двигательную функции. Все эти кости достаточно твердые, прочные).

Сопоставьте следующие факты:

·        Бедро выдерживает вертикально груз 1500 кг.

·        Большая берцовая кость – 1650 кг.

·        Плечевая – 850 кг, коленная чашечка – 600 кг.

·        Предел прочности ребер на излом у молодых колеблется от 85 до 110 кг.

·        Кость тверже кирпича в 30 раз, гранита – в 2,5 раза. Она прочнее дуба и почти также прочна, как чугун.

Средняя масса скелета человека средней комплекции массой 70 кг равна 8 – 9 кг.

- Чем объяснить высокую прочность скелета при относительной его легкости?

Проведем предварительное знакомство со строением кости. (демонстрация спины костей).

_ Чем отличается строение наружного слоя кости от строения основной массы костного вещества?

- Каково строение основной массы кости?

- Какое значение может иметь губчатое строение кости?

- Чем образована кость? (Она образована костной тканью.)

-Что представляет собой костная ткань? (Это разновидность соединительной ткани.)

- А что такое соединительная ткань? Какие она имеет особенности? (Клетки располагаются в межклеточном веществе, которого достаточно много).

Рассказ учителя.

1. Каждая кость – сложный орган, состоящий из костной ткани, надкостницы, костного мозга, кровеносных, лимфатических сосудов и нервов.

2. Костная ткань состоит из клеток и межклеточного вещества.

3. Клетки костной ткани: ОСТЕОБЛАСТЫ – клетки, за счет которых кость растет; ОСТЕОКЛАСТЫ предназначены рассасывать (растворять) то, что препятствует росту и перестройке кости, многоядерные образования; ОСТЕОЦИТЫ – зрелые клетки, не способные к делению.

4. Межклеточное вещество состоит из основного органического вещества, оссеиновых волокон и неорганических соединений. Основное вещество представляет собой желеобразную массу, состоящую из воды, белков и мукополисахаридов (сложные биополимеры, состоящие из углеводов (70-80%)), выполняющую роль природного смазочного материала.

Оссеиновые волокна состоят из тонких фибрилл, образованных из волокнистого белка – коллагена. В пластинчатой костной ткани пучки коллагеновых волокон пространственно упорядочены и имеют определенное направление.

Неорганические соединения в виде небольших кристаллов гидрооксиапатита, сульфата, карбоната откладываются как в оссеиновых волокнах, так и вокруг них. Неорганическое вещество составляет 65 – 70% сухой массы кости. В скелете взрослого человека содержится около 1200 кг Ca, 530 г P, 11 г Mg. помимо Ca, P, Mg, кость содержит более 30 других различных элементов, необходимых для нормального функционирования костной ткани. (Ион кальция в кристаллах может быть заменен ионами радия, стронция, бария, а гидроксильный ион – ионом фтора).

- Какое значение имеет такой химический состав кости?

Попробуем определить свойства минеральных веществ.

- Как это сделать? (Предложения учащихся)

Демонстрация опыта. Эта задача решается по принципу исключения. В костях имеются органические и минеральные вещества. Чтобы узнать о свойствах минеральных веществ, надо удалить органические. Органические вещества можно просто выжечь. (показ заранее прокаленной кости).

В ы в о д: минеральные вещества твердые и хрупкие.

- Определим свойства органических веществ.

Чтобы выяснить свойства органических веществ, необходимо удалить минеральные вещества кости. CaCO₃, Ca₃(PO₄)₂  можно удалить слабым (2-5%) раствором соляной кислоты. Поскольку на растворение и вымывание минеральных веществ времени уйдет много (2-3 дня), демонстрация показывается на кости, специально подготовленной к уроку. (Завязывается узлом куриная кость).

В ы в о д: органические вещества обеспечивают кости упругость и эластичность.

Мы видим, что сочетание разных компонентов приводит к новому качеству, которым каждый из этих компонентов в отдельности не обладает. Так в технике, прочные материалы получают путем сочетания твердых и упругих компонентов. Например, бетон состоит из твердого щебня и эластичного цемента. Однако, чтобы материал был прочен, эти компоненты должны быть в определенных соотношениях. Так и в жизни. У детей в костной ткани преобладают органические вещества; их скелет гибкий, эластичный, в связи с чем легко деформируется, искривляется при длительной тяжелой нагрузке и неправильных положениях тела. С возрастом содержание минеральных веществ в костях увеличивается, отчего кости становятся хрупкими и чаще ломаются.

Органические и минеральные вещества делают кость прочной, твердой и упругой. Кроме того, прочность кости обеспечивается ее структурой. Приведем доказательство.

Рассмотрим макроскопическое строение плечевой кости (используем: распил кости; рис. 18 с.46, таблицу «Строение костей»). Работа с учебником с.47 -48 §10.

Строение длинной трубчатой кости (запись в тетрадь):

1.     Надкостница.

2.     Плотное вещество кости.

3.     Губчатое вещество кости (красный костный мозг).

4.     Полость кости (желтый костный мозг).

- Что такое губчатое вещество кости?

◘ Губчатое вещество – разновидность костной ткани, представляющая собой сеть костных перегородок, между которыми находится пространство, заполненное костным мозгом. Выглядит как пористая структура, напоминающая губку.

- Какие вопросы, расширяющие знания, можно сформулировать по теме: «Строение длинной трубчатой кости».

Почему в костях образуются полости?

Поверхность костей обычно покрывает надкостница. Ее клетки аккуратно, слой за слоем откладывают новое костное вещество. Благодаря этому кость растет в толщину. Другие клетки (остеокласты), находящиеся на ее внутренней поверхности, «вгрызаются» в плотное вещество кости и растворяют его. Благодаря этому расширяется полость кости, и она становится трубкой.

- Может ли трубчатое строение обеспечить кости большую прочность?

Демонстрация опыта. На демонстрационный стол выставляются два штатива с кольцами, расположенными вертикально. Один лист бумаги сворачивается в трубку, другой – полоска.

I и с п ы т а н и е. Бумажную полоску просовывают в кольца и укрепляют так, что ее середина свободно провисает между кольцами. Вешается на нее чашка от аптекарских весов, которая затем нагружается грузом до тех пор, пока лист не согнется.

II  и с п ы т а н и е. Между кольцами закладывают трубку и сразу вешают на не чашку с грузом, который согнул бумажную полоску. Учащиеся видят, что эта нагрузка не может согнуть трубку. Чашку весов учитель нагружает до критической величины, после чего сравнивают результаты первого и второго испытания. Учащиеся делают вывод: трубка обладает большей прочностью, чем стержень такой же массы. (рис. прилож.)

- Есть ли закономерность в расположении пластинок губчатого вещества?

Пластинки губчатого вещества кости располагаются так, что противостоят растяжению и сжатию, пересекаются под углом 90⁰ . при этом происходит разложение сил на две составные, являющиеся сторонами параллелограмма сил, по диагонали которого действуют силы сжатия и растяжения. Поскольку перекладины опираются на компактное вещество кости, возникает жесткая и прочная конструкция, в которой нагрузка равномерно распределяется на всю тканью.

- Что представляют собой пластинки губчатого вещества? Чем обеспечивается прочность плотного вещества кости?

Чтобы ответить на эти вопросы, необходимо рассмотреть микроскопическое строение кости. (работа с учебником рис. 19 с.49)

Костные пластинки – это межклеточное вещество костной ткани. Клетки костной ткани лежат между пластинками костного вещества. Плотное вещество кости имеет пластинчатое строение, напоминающее систему вставленных друг в друга цилиндров. В их центре проходит канал, содержащий кровеносные сосуды и нервы. Цилиндры располагаются не хаотически, а в соответствии с действующими на кость физическими нагрузками. В плотной ткани цилиндры плотно прилегают друг к другу. Снаружи проходят генеральные (общие) пластинки, составляющие сплошной слой костного вещества.

Плотная костная ткань (запись в тетрадь):

1.     Кровеносные сосуды.

2.     Костные клетки.

3.     Костный канал.

4.     Костные пластины.

5.     Межклеточное вещество (вставочные пластины).

Подытожим нашу беседу словами П.Ф.Лесгафта «Костная система человеческого организма устроена таким образом, что при наибольшей легкости она представляет наибольшую крепость и всего лучше в состоянии противодействовать влиянию толчка и сотрясения».

- Какие особенности в составе и строении костей обеспечивают им высокую прочность при относительной легкости? (Формулировка вывода учащимися)

Мы рассмотрели особенности строения костей на примере длинных трубчатых костей.

- Все ли кости нашего организма имеют такое строение? (рассматривание скелета)

- Какие типы костей участвуют в построении скелета? Какими особенностями строения они характеризуются?

!Самостоятельная работа с учебником. Заполнение таблицы.

Типы костей (классификация с учетом внешней формы, структуры и характера развития).

Трубчатые		Губчатые		Плоские (или широкие)
Длинные (плечевая, локтевая, лучевая и т.д.)	Короткие (кости пясти, плюсны и фаланги пальцев)	Длинные (ребра, грудина)	Короткие  (позвонки, кости запястья и предплюсны)	(лопатки, тазовые кости, кости свода черепа)
Находятся в скелете конечностей	Одновременно необходима большая прочность и подвижность	Состоят из губчатого вещества, полости не имеют; снаружи – тонкий слой компактного вещества		С одной стороны вогнуты, с другой – выпуклы; ширина и длина их значительно преобладают над толщиной

3. Закрепление.

Лабораторная работа. (стр. 50 учебник)

Инструкционная карта.

Тема: «Микроскопическое строение кости».

Цель: изучить микроскопическое строение кости.

Оборудование – микроскоп, постоянный препарат «Костная ткань».

Ход работы.

1.     Рассмотрите при малом увеличении микроскопа костную ткань. Зарисуйте ее строение.

2.     Найдите канальцы, по которым проходили сосуды и нервы.

3.     Найдите костные клетки.

4.     Дайте ответ на вопрос №4 стр. 50 учебника.

- Что узнали нового и важного для себя?

- Чему научились?

- Какие выводы сделали? Обзор полного конспекта по теме.

4. Домашнее задание.

§ 10, термины, вопросы после параграфа, конспект урока, рабочая тетрадь №30 – 34 стр. 17-18,

Вид доски.

скелет мышцы надкостница компактное вещество губчатое вещество остеобласты остеокласты остеоциты

Тема. Значение опорно-двигательной системы, ее состав. Строение костей.

§10, термины,         вопросы, р.т. №30-34