实验教学设计《生物体维持pH稳定的机制》
2018-04-19 20:13阅读：
《生物体维持pH稳定的机制》教学设计
一、【设计思路】
生物课程标准倡导探究性学习，注重与现实生活的联系等一些基
本要求，在实验教学过程中在这些方面体现的更加直观。“生物体维
持pH稳定的机制”实验出现在内环境稳态的重要性一节中，意在探究“在一定范围内，生物体为什么能维持pH稳定”这一问题。通过多媒体教学直观清晰的展现实验教学，逐步通过问题探讨由学生自主分析、设计操作实验，从实验中得出结论，锻炼学生自主能动性以及实验操作能力。
二、【教材分析】
本节实验的教学内容是人教版生物必修三《稳态与环境》“第一章人体的内环境与稳态”的“第二节内环境稳态的重要性”所附属的实验。该节实验内容是学生理解第二节内环境稳态的重要性的基础，也为第二章《动物和人体生命活动的调节》的的讲解做好了铺垫。本节内容涉及的概念、原理和生理过程较多，而且抽象、复杂，难以理解，本节实验教学帮助学生学好知识，提高学习兴趣。
三、【学习对象分析】
（1）知识基础
学生们已经在第一节和第二节的学习中学习了细胞生活的环境和内环境稳态，对稳态调节的机制已经有了一个大致的了解。学生具有一定的观察思维能力，但逻辑推理能力及对实验现象的分析能力有待进一步提高
（2）心理特征
学生思维活跃，不怕困难，具有一定的主动思考与动手操作的能力。
在教师的指导下，学生具有一定的分析能力和相互合作的能力，归纳总结得出结论。学生已经认识到生物学的趣味性和生物学与现实生活的密切联系，对生物学产生浓厚的兴趣，并试着用课堂上学到的知识
解决一些现实生活中的问题。
四、【教学目标】
（1）知识目标：
尝试解释生物体维持PH稳定的机制
（2）能力目标：
1．学会用表格记录实验结果统计数据，并能够分析实验数据获取相关信息
2．学会使用pH计。
3．根据所得数据，能顺利做出溶液中加入酸碱以后pH曲线变化图。
(3)情感目标：
1.小组合作，增强团队协作意识。
2.能够理论联系实际，学习生命科学的兴趣，养成乐于探索、勤于思考的习惯。
五、【重点难点】
教学重点：解释生物体维持 pH
稳定的机制；提高实验探究能力。
教学难点：pH
计的使用方法。
六、【教学方法】
启发式教学与探究式教学相结合。
七.【教学策略】
1、加强预习环节，培养主动学习的习惯。
2、重视组织教学，提高实验课效率，本实验的组织形式以小组活动为主，教师对小组活动给予指导。
3、加强讨论和总结，落实教学目标。
八、【教学准备】
1．准备实验材料。
实验试剂的配制
0.1mol/L NaOH：将4g
NaOH放在1L的烧杯内，缓缓加入500mL的蒸馏水，不停地搅拌直至溶解。然后定容至1000mL。
0.1mol/L HCl：将8
mL浓盐酸加于500蒸馏水中，再定容至1000mL。
PH = 7
的磷酸缓冲液：（分别采用了以下配置方法）称取6gNaH2PO4加于291
mL 0.1mol/L NaOH溶液中，定容至1000mL。
贮备液A：0.2mol/L
磷酸二氢钠（NaH2PO4·H2O
27.8g配成1000mL）
贮备液B：0.2mol/L
磷酸氢二钠（Na2HPO4·7H2O
53.65g或Na2HPO4·12H2O
Na2HPO4·12H2O
71.7g配成1000mL）
取195.0 mLA+
305.0mLB，稀释至1000mL。
生物材料的制备
猪肝匀奖：将10g新鲜的猪肝放入100
mL蒸馏水中，用匀浆机榨成匀浆。
马铃薯匀浆：将10g去皮马铃薯块茎放入100
mL蒸馏水中，用匀浆机榨成匀浆。
黄瓜匀浆：将10g去皮黄瓜放入100
mL蒸馏水中，用匀浆机榨成匀浆。
鸡蛋清：用蒸馏水5：1稀释鸡蛋清，搅拌均匀。
教师于课前根据班级学生人数，按以上配方准备实验试剂和生物材料匀浆。将生物材料匀浆及PH = 7
的磷酸缓冲液分别盛于帖有各自标签的大烧杯中，放在讲台上，供各小组自由选择。每个大烧杯旁准备1个100mL量筒供学生使用。学生实验台上每组提供以下器材及试剂：50mL烧杯2个、0.1mol/L
NaOH（盛于滴瓶中）、0.1mol/L
HCl（盛于滴瓶中）、PH计、镊子2把、彩色铅笔。
2．多媒体课件。
【教学流程图】
九、【教学实施】
教学环节
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教师活动
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学生活动
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教学意图
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创设情境，提出问题，引入新课
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创设情景，提出疑问：
我们平时吃饭的时候时不时会拌点醋，那么醋作为一个酸性溶液进入人体之后，为什么人体内的酸碱度却维持在一个稳定状态呢？
为什么机体的内环境pH会稳定在一定范围呢？生物机体维持pH稳定的机理是什么呢？
这节课我们就一起来探究一下生物体维持
PH稳定的机制。
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学生并进行思考、讨论、分析和推测。
学生应答
（1）实际上即使吃再多的醋，机体都能使pH稳定在一定范围内不发生大的变化。
（2）各抒己见
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教育来源于生活，通过现实生活中的实例创设问题情景，更能激起学生的求知欲和兴趣，依疑促学，依问导学，有了疑问，自然就提出了所要探究的问题
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实验分组和实验材料的选择
实验方案的设计和讨论
实施实验
实验结果的分析和讨论
反思总结
实
验
结
论
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请学生从实验报告单上，选择实验试剂和用具，勾示出来。
指出：控制好变量对于设计一个严谨的、可行性强的实验来说尤为重要。在大屏幕上列出思考问题：
（1）你所设计实验的自变量是什么？如何控制？
（2）实验的因变量是什么？反映因变量的指标是？如何对其指标进行检测？
（3）无关变量有哪些？如何进行控制？
请学生在认真思考和完成上述问题后，再设计实验的具体步骤。
给学生5分钟，各组讨论，设计实验步骤。
教师走进学生，询问，提示。
请两个组的同学展示实验方案，教师在每个小组介绍完实验步骤时，询问各组设计中的自变量及其控制方法，因变量指标的观察和检测方法。其他同学认真倾听，听完后，讨论。
在学生介绍时对把握的好的地方给予肯定和鼓励，及时把可能出现的问题指出并且纠正，如：缺少对照实验组，没有对比实验，我们将不能准确的判断自己的实验结果是否正确。单一（自）变量的确定。要严格控制无关变量，遵循等量原则。牢牢把握因变量与自变量的对应关系。因变量指标的检验方法是否简便可行。
通过上述讨论强调实验设计的基本原则。
确定实验方案：
接着实施计划：先画这样一个记录表（附1），便于实验结果的记录。实验材料有自来水、缓冲液和任选两种生物材料，试剂有0.1mol/LHCL和0.1mol/LNaOH两种。在等量的四种材料中，分别、依次加入5滴、10滴、15滴、20滴、25滴、30滴的酸碱液滴后，测定并记录溶液的pH。待表格完成后，再通过做图，组织学生讨论后得出结论：究竟生物体是如何维持pH稳定的，并说出不同实验材料pH变化的特点。最后在班级内交流各自报告，比较研究结果，就发现问题进行讨论。
请学生根据自己的实验方案，开始实验。
教师巡视、指导，提醒学生实验操作的规范性和安全性。
（1）50ml烧杯，用量筒量取并加入25ml自来水。
（注意：使用量筒量液时，应把量筒放在水平的桌面上，使眼的视线和液体凹液面的最低点在同一水平面上，读取和凹面相切的刻度即可。不可用手举起量筒看刻度。量取指定体积的液体时，应先倒入接近所需体积的液体，然后改用胶头滴管滴加。）
（2）
测定自来水的初始pH。
取一小块试纸放在表面皿上，用沾有待测液的玻璃棒或胶头滴管滴于试纸的中部，观察颜色的变化，得出pH并作记录。
（注意：试纸不可直接伸入溶液；测试溶液的pH值时，不可事先用蒸馏水润湿，这就相当于稀释了。可以先用广泛pH试纸估计pH，再用精密pH试纸测出起始的pH。）
（3）分别向烧杯中滴加0.1mol/L
HCL，一次一滴，然后轻轻摇动。当加入到5滴、10滴、15滴、20滴、25滴、30滴时，分别测pH，并作记录。
（注意胶头滴管的使用方法：用无名指和中指夹住滴管的颈部,用拇指和食指捏住胶头.排除胶头里面的空气后，再深入到液面下，松开大拇指和食指，将所需溶液吸入滴管内；滴加液体时，应把胶头滴管垂直移到容器上方，轻轻挤压胶头，使液体滴入试管内；最后插回滴瓶。）
（4）
充分洗涤烧杯，重复上述步骤，不同的是，这次滴加的是0.1mol/L
NaOH，作好记录。
[请同学思考:如果实验中滴加HCL或NaOH时，多加了一滴怎么办？提示:可用酸碱中和的方法亦可重新操作。]
[请同学思考:如果实验过程中，有酸、碱洒落或溅出怎么办？提示:盐酸、氢氧化钠皆有腐蚀性，应避免它们与衣服、皮肤和眼睛接触，也不要入口。若有酸、碱洒落或溅出，应立即用水冲洗15
min，并告诉老师。]
提示:由于四位同学合作实验，每人可选取一种材料，同步进行。
（5）充分冲洗烧坏，用缓冲液代替自来水，重复步骤3至步骤5，记录结果。
（6）充分冲洗烧坏，用几种生物材料分别代替自来水，重复步骤3至步骤5，记录结果。
（7）待表格完成后（附2），根据所得数据，以加入酸和碱的滴数为横轴，以pH为纵轴，
在坐标纸上画出各材料的pH变化曲线（附3）。不同实验材料用不同颜色加以区分
对学生的操作、分析、讨论、结论进行评价。
请几个学生代表叙述并分析自己的实验现象。
如果实验现象不明显，引导学生共同讨论分析、总结原因。如：试剂量取、混合等实验步骤操作是否规范;在先后取不同试剂时，量筒有无清洗干净；是否给予充分的反应时间。等等。
通过
学生的讨论分析，可以知道，生物材料中含有缓冲对，它们对酸碱度的变化起缓冲作用。生物机体内的缓冲物质对机体的pH稳定具有调节作用。此外，机体还可以通过对生理活动进行调节来维持pH稳定。
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学生准备：
各小组组长组织本组成员于课前预习实验指导，明确实验目的、操作的要点及其他注意事项。
学生加深对实验设计基本原则的理解。
在学生讨论、互评的基础上，总结出比较合理完善的实验设计，
明确目标，思考问题，主动探索。
学生根据自己的实验方案，开始实验。
注视大屏幕，了解要思考的问题。
积极思考，小组讨论，为实验步骤的设计做好准备。
学生讨论，交流。
第一个小组介绍，全体讨论；第二小组介绍，全体讨论。
研究相同问题的两组互相评价，补充。
每组学生分工协作，开始实验（5—10分钟）。
完成实验操作，将观察到的实验现象记录在实验报告单上，与预期结果进行比较，得出结论。
学生思考、讨论、回答、评价、形成完善的答案
总结结论：
对酸缓冲能力依此增加的是：自来水<</span>黄瓜匀浆<</span>马铃薯匀浆<</span>肝匀浆<</span>鸡蛋清<</span>缓冲液；对碱缓冲能力依此增加的是：自来水<</span>鸡蛋清<</span>马铃薯匀浆<</span>黄瓜匀浆<</span>肝匀浆<</span>缓冲液。
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通过勤于动手、乐于探究的科学探究活动，培养获取知识的能力，体验科学的过程和方法，主动搜集和分析各种信息，善于与人交流和合作，培养一定的创新精神和实践能力。
通过观察、分析、讨论和交流，能自主的获取知识，加深知识的理解和掌握。
通过实验设计加深学生对知识的理解和掌握，培养学生实验设计能力。
训练学生的表达能力。
面向全体学生，提出明确目标，提高每位学生的主动参与意识，使教师的教与学生的学更具有针对性。
通过思考题的方式将实验中自变量的确定和控制、因变量指标的观察和检测重点提出，帮助学生理清实验设计思路，把握对照实验设计的基本方法
通过实验学生展示动手操作能力，加强规范操作意识，并且体现出团队分工合作的精神。
通过汇报、不同组之间的比较和辩论、相互的评价和补充，充分发挥学生进行探究的主动性，学生通过探究过程深刻体会实验设计中对照原则、单一变量原则、等量原则的意义。
通过对实验结果的分析讨论，发展了学生分析处理问题的能力.
学生通过分析总结，能用准确的语言描述实验结果，阐明实验结论。
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十、【板书设计】
生物体维持pH稳定的机制
一、目的要求
通过比较自来水、缓冲液和生物材料在加酸或碱后ph的变化，推测生物体是如何维持PH稳定的
二、方法步骤
1.将25ml自来水倒入50ml烧杯中
2.用PH计成pH试纸测试起始的pH，并作记录
3.一次加一滴0.1mol/L
HCl，然后轻轻摇动，加入5滴后再测pH，重复这一步骤直到加入了30滴为止。将pH测定结果记入表中。
4.充分的冲洗上述的烧杯，并向其中倒入25ml自来水。测定并记录起始pH，再如步骤3，一滴一滴地加入0.1mol/L的NaOH，测定并记录PH。
5.充分冲洗烧杯，用缓冲液代替自来水，重复步骤1至步骤4，记录结果
6.充分冲洗烧杯，选用两种生物材料分别代替自来水，重复步骤1至4记录结果。
7.分析数据，并绘图
附1：
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加入0.1mol/L
HCL
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加入0.1mol/L NaOH
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加入不同数量液滴后的pH
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加入不同数量液滴后的pH
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0
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5
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10
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15
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20
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25
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30
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0
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5
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10
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15
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20
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25
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30
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自来水
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缓冲液
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马铃薯匀浆
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鸡蛋清
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十一、【教学反思】
此次实验必须建立在学生预习的前提下进行，这样能节省实验教学的时间提高教学效率并且达到有目的教学，提升学生主动学习能力。此次实验安排的授课应该根据学生特点合理安排实验与授课的顺序。实验安排在第二节内容之后可以让学生充分理解内环境稳态的重要意义，也强化了学生的认知态度，以利于学习后续的稳态、稳态失调等抽象概念。本实验的组织形式以小组活动为主，教师应对小组活动给予指导。加强讨论和总结，落实教学目标，所以课前要精心安排实验教学过程中的每一个环节，在课堂上要进行有效调控，为之后的讨论提供充裕时间。本实验指导具体明确，适合学生自学。
