Технологическая карта урока по технологии РКМ "Решение задач по генетике" с презентацией и самоанализом
план-конспект урока биологии (8 класс) по теме

Место проведения

МОУ «Лицей № 37»; каб. 32/2

Класс

8 «Б» химико-биологический

Тема урока

«Биологические ритмы человека»

Тип урока

Урок формирования новых знаний

Вид урока

Проблемный урок

Методы и

методические приемы

1. По уровню активности познавательной деятельности:

1. объяснительно-иллюстративный метод (объяснение понятий, работа с раздаточным печатным материалом);
2. проблемное изложение изучаемого материала (постановка проблемы по ходу урока);
3. эвристический метод (эвристическая беседа).

2. По функциям:

1. методы устного изложения и активизации познавательной активности (демонстрация схем с использованием анимации, таблиц, фотографий);
2. методы закрепления (беседа, применение знаний в новой учебной ситуации);
3. методы проверки и оценки знаний (фронтальный опрос при актуализации знаний).

3. По источникам познания:

1. словесные методы (объяснение, беседа);
2. наглядный метод (демонстрация мультимедийной презентации);
3. практический метод (анализ режима дня, сопоставление личной суточной активности с физиологическими ритмами, анализ последствий).

Цель урока

Сформировать понятие о прямой зависимости самочувствия и работоспособности человека от планирования видов деятельности в соответствии с циркадными и циркадианными ритмами.

Задачи урока:

Образовательные:

1. Закрепить понятия о приспособительных  ритмах жизни.
2. Сформировать понятия: биологические ритмы,
3. Познакомить с классификацией биологических ритмов.
4. Раскрыть сущность биологических  закономерностей:  механизм биологических часов,  

Развивающие:

1. Продолжить формирование умений:

1. анализировать и сравнивать экологические процессы,
2. выделять наиболее существенные признаки и свойства понятий,
3. формулировать выводы,
4. применять знания в новой ситуации,
5. осмысленно устанавливать связи между знакомыми понятиями, закономерностями и новым материалом,
6. записывать конспект,
7. собирать,  сопоставлять и сравнивать практические данные.

2. Продолжить развитие психических познавательных процессов:

1. мыслительных операций: анализ, синтез, обобщение, сравнение и т.д.
2. памяти,
3. всех видов внимания,
4. восприятия различных видов информации.

Воспитательные:

1. Воспитывать осознание возможности влиять на формирование личного здоровья.
2. Формирование умения рационально планировать режим дня и снижать нервную перегрузку.
3. Развивать умение работать в группе, чувство уважения к чужому мнению.

Оборудование

Компьютер, мультимедийный проектор, интерактивная доска.

Этап урока

Содержание урока

№ слайда

презентации

I. Организационно-психологический .

Задачи:

1. Подготовка учащихся к работе на уроке.

Взаимное приветствие.

Выявление отсутствующих.

Проверка готовности учащихся к уроку.

Организация внимания учащихся.

II. Актуализация    знаний и умений учащихся.

Задачи:

1. Повторение и проверка знаний о биологических ритмах жизни.
2. Совершенствование умений объяснять и сравнивать  природные процессы.
3. Применение знаний о принципах приспособления организмов к среде обитания  в новой учебной ситуации.

В природе мы постоянно становимся свидетелем явлений, повторяющиеся через определенные промежутки времени. Давайте вспомним некоторые из них.

Вопросы в рамках эвристической беседы:

1. Какие явления в жизни животных и растений вы наблюдаете на слайдах?

Предполагаемый ответ учащихся

Линька, миграции, зимняя спячка, ночной сон, суточные движения венчика цветка, суточные движения соцветий подсолнечника и листьев кислицы, распускание почек, листопад, зимний покой, приливно-отливные ритмы крабов и илистого прыгуна.

2. Что объединяет все эти явления?

Предполагаемый ответ учащихся

1. Периодичность повторения.
2. Причиной являются периодические изменения окружающей среды.
3. Они имеют приспособительное значение, обеспечивая выживание в меняющихся условиях среды.

3. Как называются периодически повторяющиеся во времени какие-либо состояния организма?

Предполагаемый ответ учащихся

Биологические ритмы.

4. Свойственны ли такие ритмы человеческому организму. Какое значение они имеют?

Предполагаемый ответ учащихся

Да, т.к. человек, как и другие организмы, живет в условиях периодического изменения действия абиотических факторов среды.

1-11

12

13

Подведение итогов данного этапа урока

Итак, живые организмы не только приспосабливаются к абиотическим факторам среды в том смысле, что переносят их различные неблагоприятные воздействия. Для распределения своих функций во времени и «программирования» жизненных циклов они используют естественную периодичность этих факторов, чтобы как можно более оптимально использовать благоприятные условия. Если учесть, что существует взаимный естественный отбор (сопряженная эволюция) и взаимодействия между организмами, то все сообщество становится запрограммированным для реакции на сезонные и другие ритмы.

III. Постановка темы, цели и задач урока.

Задачи:

1.Сообщение темы, цели и задач.

2. Объяснение практической значимости изучения нового материала.

3. Постановка перед учащимися учебной проблемы.

Проблемные вопросы перед объявлением новой темы:

1. Почему человек, при авиа-перелете  в другое полушарие, отмечает расстройство сна и аппетита, депрессию, головные боли?

2. Почему аварийность на производстве и дорожно-транспортные происшествия на дороге чаще происходят в определённые часы: с 22- 4ч. и между 13 и 15ч?

3. Как влияют периодические изменения физиологического состояния организма на социальную деятельность человека?

4. Почему некоторые люди встают "ни свет, ни заря", а другие не прочь поспать до полудня?

5. Почему сердечные приступы и внутримозговые геморрагические инсульты в основном приходятся на раннее утро?

6. В чем причина депрессии, роста числа суицидов и повышения заболеваемости вирусными инфекциями в зимний период года?

Ответить на эти вопросы мы с вами сможем, изучив более подробно биологические ритмы человека и рассмотрев механизмы их формирования.

Запись темы урока в тетради:

«Биологические  ритмы  человека.  Механизмы биологических часов».

Постановка проблемы:

«Как человек может использовать знания о биоритмах для повышения работоспособности  и  улучшения  физического и психического здоровья?»

14

15

16

17

18

19

20

21

IV Формирование новых знаний и умений.

Задачи:

1. Закрепить знания о приспособительных ритмах организмах.

2. Развивать умение устанавливать межпредметные связи.

3. Сформировать понятие биологические ритмы.

4. Развитие умений применять новые понятия к уже известным процессам.

5. Рассмотреть классификацию биоритмов.

6. Развивать умение применить знания  о биоритмах в практической жизни.

7. Раскрыть сущность механизмов биологических часов.

8. Развивать умение анализировать собственный режим дня и корректировать его с целью сохранения здоровья и повышения работоспособности.

Вопросы в рамках эвристической беседы:

1. Что же такое биологические ритмы?

Предполагаемый ответ:

Биологические ритмы - периодически повторяющиеся изменения характера и интенсивности биологических процессов и явлений (Запись в тетради).

2. Всем ли организмам свойственны биоритмы, или существуют исключения?

Предполагаемый ответ:

Они свойственны живой материи на всех уровнях ее организации - от молекулярных и субклеточных до биосферы.

Задание №1.

Проанализируйте  некоторые  процессы, происходящие в жизни человека, представленные на экране.  Обратите внимание, с какой периодичностью они повторяются? 

По классификации хронобиолога Ф. Халберга, ритмические процессы в организме делятся на три группы.

 К первой относятся ритмы высокой частоты с периодом до 1/2 ч.

 Ритмы средней частоты имеют период от 1/2 ч до 6 сут.

Третью группу составляют ритмы с периодом от 6 сут до 1 года (недельный, лунный, сезонный, годичный ритмы).

Выраженность и наибольшая изученность околосуточных биоритмов среди ритмов средней частоты взяты за «точку отсчета» и потому распространено их деление на:

Запись в тетради:

1. околосуточные - циркадианные, или циркадные (circa - около, dies - день, лат.)
2. ритмы с периодом более суток - инфрадианные (infra -меньше, лат., т. е. цикл повторяется меньше одного раза в сутки);
3.  ритмы с периодом меньше суток - ультрадианные (ultra - сверх, лат., т. е. частота больше одного раза в сутки).

Существуют и другие, более детальные классификации биоритмов.

По степени зависимости от внешних условий биоритмы разделяют на:

1. экзогенные
2. эндогенные.

        Ритмы экзогенные регулируются внешними факторами - зависят от ритмики геофизических и космических факторов:

                 - светового режима,

                - температуры окружающей среды,

                - атмосферного давления,

                - ритма космического излучения,

                - гравитации

                 - приливов и отливов и т.д.

Задание №2  

Пользуясь представленными на слайдах  биоритмами, заполните  таблицу «Биоритмы человека».

«Биоритмы человека»

Постоянная смена дня и ночи — характерная черта земного бытия. Суточный ритм чередования света и темноты влияет на физиологию и поведение всего живого на земле. В связи с этим, центральное место среди ритмических процессов занимает циркадианный ритм, имеющий наибольшее значение для организма. По существу, в околосуточном ритме колеблются все показатели эндокринные и гематологические, показатели нервной, мышечной, сердечно-сосудистой, дыхательной и пищеварительной систем. У человека выявлено около 500 функций и процессов, имеющих циркадианную ритмику.

Проблемное  задание №3

Предположите,  что произойдет с циркадианными ритмами человека, если его поместить в условия отсутствия смены дня  ночи? 

Были проведены наблюдения за людьми, длительно (до полугода и более) находящимися в пещере и организующими свою активность и сон независимо от дня и ночи на поверхности Земли. У таких добровольцев в первые дни и недели оценка длительности суток могла укорачиваться (редко) и удлиняться (часто). При последующей изоляции «сутки» испытуемого стабильно удлинялись, приближаясь к 24,8-часовым «лунным суткам». В результате этого французский спелеолог Мишель Сиффр последний 179-й день своего пребывания в пещере оценил как 15-е сутки, считая за каждые «сутки»  цикл бодрствование - сон. Таким образом, внутреннее время человека идёт медленнее реального - оно запаздывает примерно на час. Именно этот врождённый ритм и  называется циркадным (лат. сirca dies - около суток). Внутренние циркадные ритмы растений составляют 23-28 часов, а животных – 23-25 часов. Под воздействием светового дня циркадные ритмы превращаются в 24-часовые суточные циклы.

Аналогичные опыты немецкого физиолога Юргена Ашоффа доказали: существует «встроенный хронометр», позволяющий нам просыпаться без будильника, падающих на лицо лучей солнца или бодрящего аромата сваренного кофе. Большинство живых существ, в этом числе и человек, имеют биологические часы - «хронометры», синхронизированные со световым днём. Свои суточные молекулярные часы есть у бактерии и цветка, по этим часам совершается обмен веществ в любой клетке человеческого организма. И самое удивительное, что механизм работы таких часов во всех живых организмах практически одинаков.

Проблемный вопрос:

Что же такое биологические часы и каков механизм их работы?

Запись в тетради:

Биологические часы - внутренние генетически запрограммированные ритмические механизмы, служащие для временнόго упорядочивания биологических функций и поведения.

Биологические часы выполняют ту же функцию, что и любые другие часы, - они измеряют время, измеряют  таким образом, чтобы нервная система могла приводить нужды организма в соответствие с условиями среды. Для обитателей нашей планеты наиболее заметной особенностью окружающей среды является суточный цикл света и темноты. У человека в зависимости от времени суток циклически меняются физиологическое состояние, интеллектуальные возможности и даже настроение. Ученые доказали, что виной тому колебания концентраций гормонов в крови.

Запись в тетради:

Механизмы биологических часов:

Начертите таблицу  и внесите в неё названия основных гормонов – регуляторов биоритмов.

I. Гормональный механизм.

В течение циркадного дня (бодрствования) наша физиология в основном настроена на переработку накопленных питательных веществ, чтобы получить энергию для активной дневной жизни. Напротив, во время циркадной ночи питательные вещества накапливаются, происходят восстановление и "починка" тканей. Как оказалось, эти изменения в интенсивности обмена веществ регулируются эндокринной системой, то есть гормонами.

Вечером, эпифиз выделяет "гормон ночи" – мелатонин, это происходит только в темное время суток, и время его присутствия в крови прямо пропорционально длительности световой ночи.

Гормональный механизм

Проблемный вопрос:

Как вы думаете, с чем связана в ряде случаев бессонница у пожилых людей?

Предполагаемый ответ:

С недостаточностью секреции мелатонина эпифизом.

Мелатонин вызывает снижение температуры тела, кроме того, он регулирует продолжительность и смену фаз сна.

Наступление световой ночи сопровождается и другими гормональными изменениями: повышается выработка гормона роста и снижается выработка адренокортикотропного гормона (АКТГ)  гипофизом. Гормон роста стимулирует анаболические процессы, например размножение клеток и накопление питательных веществ (гликогена) в печени. Не зря говорят: "Дети растут во сне". АКТГ вызывает выброс в кровь адреналина и других "гормонов стресса" (глюкокортикоидов) из коры надпочечников, поэтому снижение его уровня позволяет снять дневное возбуждение и мирно заснуть. В момент засыпания из гипофиза выделяются опиоидные гормоны, обладающие наркотическим действием, - эндорфины и энкефалины. Именно поэтому процесс погружения в сон сопровождается приятными ощущениями.

Перед пробуждением здоровый организм должен быть готов к активному бодрствованию, в это время кора надпочечников начинает вырабатывать возбуждающие нервную систему гормоны - глюкокортикоиды. Наиболее активный из них - кортизол, который приводит к повышению давления, учащению сердечных сокращений, повышению тонуса сосудов и снижению свертываемости крови.

Вот почему данные клинической статистики свидетельствует о том, что острые сердечные приступы и внутримозговые геморрагические инсульты в основном приходятся на раннее утро.

Теперь  попробуйте  сами ответить на  вопрос:

Почему некоторые люди встают "ни свет, ни заря", а другие не прочь поспать до полудня?

 Оказывается, известному феномену "сов и жаворонков" есть вполне научное объяснение:  минимальная концентрация кортизола в крови обычно приходится на середину ночного сна, а ее пик достигается перед пробуждением. У "жаворонков" максимум выброса кортизола происходит раньше, чем у большинства людей, - в 4-5 часов утра. Поэтому "жаворонки" более активны в утренние часы, но быстрее утомляются к вечеру. Их обычно рано начинает клонить ко сну, поскольку гормон сна - мелатонин поступает в кровь задолго до полуночи. У "сов" ситуация обратная: мелатонин выделяется позже, ближе к полуночи, а пик выброса кортизола сдвинут на 7-8 часов утра.

Что же это за орган, который управляет циркадными колебаниями концентрации гормонов в крови? На этот вопрос ученые долгое время не могли найти ответ. Но ни у кого из них не возникало сомнений, что "циркадный центр" должен находиться в головном мозге.

II. Клеточные механизмы

   В 1972 году американским исследователям Роберту Муру и Виктору Эйхлеру удалось показать, что циркадным ритмом млекопитающих управляет "циркадный центр"- супрахиазматическое ядро (СХЯ), расположенное в головном мозге в основании гипоталамуса над (лат. super) перекрестом (греч. chiasmos) зрительных нервов. СХЯ человека представляет собой совокупность двадцати тысяч нейронов и настраивается с помощью внешних сигналов, в основном дневного света. СХЯ обрабатывает информацию о длине светового дня и посылает сигнал в орган промежуточного мозга - эпифиз, где секретируется гормон сна - мелатонин.

На сегодняшний день установлено, что именно супрахиазматическое ядро посылает сигналы в центры мозга, ответственные за циклическую выработку гормонов-регуляторов суточной активности организма.

Одним из таких регуляторных центров служит гипоталамус, откуда сигнал о "запуске" синтеза гормона роста или АКТГ передается в гипофиз. Так что супрахиазматическое ядро можно назвать "дирижером" циркадной активности организма.

Проблемный вопрос:

Как в свете полученной информации вы можете объяснить зимние негативные изменения в жизни человека?

Зимой  сильно укорачивается длина светового дня, являющаяся главным регулятором работы СХЯ. В результате  в крови человека повышается уровень основного гормона надпочечников - кортизола, который сильно угнетает иммунную систему. А сниженный иммунитет неминуемо ведет к повышенной восприимчивости к инфекционным болезням и сезонной депрессии.

Проблемный вопрос:

Почему  при авиа-перелете  в другое полушарие, человек отмечает расстройство сна и аппетита, депрессию, головные боли?

Световой день увеличивается или укорачивается на несколько часов, что приводит к нарушению соответствия  между работой биологических часов – эндогенных механизмов и экзогенных (внешних) сигналов.  В результате у человека развивается десинхроноз - дисбаланс биоритмов в организме.

Перелёт на самолёте с востока на запад переносится легче, чем с запада на восток. Для адаптации организму (молодому, здоровому) требуются, примерно, сутки на каждый часовой пояс, но не меньше трёх-четырёх дней. В среднем, на достаточную адаптацию, в новых условиях, уходит полторы недели. Это зависит не от положения стрелок на циферблате часов, а от солнца над головой.

Проблемный вопрос:

Гипоталамус, посредством супрахиазматического  ядра реагирует на внешние сигналы, а откуда же берётся внутренний суточный ритм?

Существуют «внутриклеточные хронометры», работающие на молекулярном уровне. «В последнее время стало известно, что с небольшими вариациями «внутриклеточный хронометр» работает одинаковым образом во всех изученных клетках, включая нейроны СХЯ.

III. Молекулярные механизмы:

В клетках работают так называемые часовые гены. Выделяют два семейства часовых генов - периодические (Пер1, 2, 3) и криптохромные (Кри1 и 2). Продукты деятельности этих генов, Пер- и Кри-белки, обладают интересной особенностью. В цитоплазме нейронов они образуют между собой молекулярные комплексы, которые проникают в ядро и подавляют активацию часовых генов и, естественно, выработку соответствующих им белков. В результате концентрация Пер- и Кри-белков в цитоплазме клетки уменьшается, что снова приводит к "разблокированию" и активации генов, которые начинают производить новые порции белков. Так обеспечивается цикличность работы часовых генов. Суммарная продолжительность такого циклического процесса составляет около 24 часов. Предполагается, что часовые гены как бы настраивают биохимические процессы, происходящие в клетке.

22

23

24

25

26

27

28,29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41

42

43

Подведение итогов  данного этапа

Организм человека состоит из десятка триллионов клеток, а значит, из триллионов беззвучных биологических часов, которые отсчитывают время вне зависимости от светового дня. За их ходом неусыпно наблюдает скопление мозговых клеток - 20 тысяч нейронов супрахиазматического ядра. Они отвечают за то, чтобы все часы в органах и клетках включались в работу по световому сигналу - вовремя и чётко. Для синхронизации часов организма в крови присутствуют различные гормоны.

V. Закрепление и обобщение полученных знаний.

Задачи:

1. Развивать умение применить знания  о биоритмах в практической жизни.

2. Развивать умение анализировать собственный режим дня и корректировать его с целью сохранения здоровья и повышения работоспособности.

3. Сформировать  понятие о правильном режиме дня.

4. Сформировать умения планировать суточную нагрузку в соответствии с циркадными ритмами человека.

5. Сформировать умение «настраивать» свои биологические часы.

Теперь, пользуясь полученными сегодня на уроке знаниями, постараемся выяснить, насколько эффективно работают ваши биологические часы! Для этого выполним практическую работу, пользуясь инструктивной карточкой, лежащей перед вами на столе. (Приложение №3)

 «Установление  взаимосвязи  между  режимом  дня  и циркадианными  ритмами  человека».

На прошлом уроке вы получили задание (Приложение №1) пронаблюдать за изменением  работоспособности  и самочувствия в течение суток и внести данные в таблицу.

Пользуясь таблицей «Циркадианные ритмы человека» (Приложение №2) и презентацией,  проанализируйте, как в течение суток меняется физиологическое состояние человека и как это сказывается на нашей работоспособности и самочувствии.

Ход работы:

1. Выберите один из наиболее насыщенных и трудных для вас дней недели.

2. Сопоставьте свой режим дня с циркадианными ритмами человека (Приложение №2).

3. В четвертой колонке таблицы отмечайте плюсом совпадение вашей деятельности с рекомендуемыми  видами деятельности для данного периода суток, или минусом при несовпадении.

4. Проанализируйте, как связано ваше самочувствие с несоответствием вашей жизнедеятельности  циркадианным ритмам.

5. Сделайте вывод о том, насколько правильно работают ваши биологические часы.

В современном человеческом обществе "24/7" (24 часа в сутках, 7 дней в неделе) несоответствие биологических ритмов реальному суточному циклу приводит к "циркадным стрессам", которые, в свою очередь, могут служить причиной развития многих заболеваний, включая депрессии, бессонницу, патологию сердечнососудистой системы и рак.

Проблемный вопрос:

Теперь вы можете объяснить тот факт, что  аварийность на производстве и дорожно-транспортные происшествия на дороге чаще происходят в определённые часы: с 22-х часов до 4-х и между 13 и 15 часами?

 Период с 13-15ч. - «послеобеденная депрессия», характеризуется снижением жизнеспособности и сонливостью. В период с 22-4ч.- максимальная концентрация мелатонина в крови  и минимальна концентрация внимания и скорость ответной реакции человека.

Проблемный вопрос:

Сделайте вывод о том, как  влияют периодические изменения физиологического состояния организма на социальную деятельность человека?

Работоспособность человека, его социальная и физическая активность напрямую связана с работой биологических часов, определяющих самочувствие организма в тот или иной период суток.  Всякий раз при изменении циркадных биоритмов: при резкой смене режима дня, злоупотреблении алкоголем, суточном графике работы, при перелёте через несколько часовых поясов, переходе на летнее или зимнее время (переводе стрелок часов) и т.д. возникает  десинхроз.  Симптомы: расстройства сна, головные боли, тревожность, снижение внимания и др. Пожилым, больным и ослабленным людям, на адаптацию, требуется больше времени, чем молодым и здоровым.

Проблемный вопрос:

Как человек может использовать знания о биоритмах для повышения работоспособности  и  улучшения  физического и психического здоровья?

Человек может настроить  свои биологические часы.

1. Вести размеренный образ жизни.

2. Приём пищи, работа, отдых, сон - регулярно и, по возможности, в одно время.

3. Избегать переутомления (умственного, физического) и недосыпания, вредных привычек.

 4. Человеку необходимое количество теплового (в красной и инфракрасной части спектра, в диапазоне частот от 500-700 нанометров до первых микрометров) излучения, в дневное и раннее вечернее время - это может быть обычная лампочка накаливания, достаточной мощности, размещённая на близком расстоянии.

5. Устанавливать "Реперы времени" - звонок будильника (всегда в строго определённое время), по которому надо выполнить определённые действия (физически и ментально-мысленно), зафиксировать своим вниманием.

6. Очень важен для живых организмов - момент восхода солнца, на рассвете, утром, независимо от наличия облачности на небе. В эти мгновения происходят интенсивные изменения на клеточном и энергетическом уровне, естественная синхронизация биоритмов с природными ритмами.

44

45-53

54

55

56

57

58

59

60

VI.

 Подведение итогов урока

Задачи:

1. Анализ работы учащихся и эффективности усвоения учебного материала.

Анализ активности, полноты, логичности ответов учащихся, выставление оценок.

VII.

Домашнее задание

Задачи:

1. Сообщить учащимся домашнее задание.

2. Разъяснить методику выполнения.

1. Выучить определение понятия «биологические ритмы» и классификацию биоритмов.

2. Выучить краткие характеристики механизмов биологических ритмов.

3. Спланируйте  режим  своего дня в соответствии с циркадианными ритмами человека (оформить в виде таблицы).

4. Предложите рекомендации  для людей - «сов», которые в связи с должностными обязанностями должны вставать очень рано.