Урок " Роль шкіри в терморегуляції"

Роль шкіри в терморегуляції.

Мета.

Формувати предметні компетентності:

знаннєвий компонент -  формувати в учнів знання про функції шкіри, пов’язані з регуляцією сталості внутрішнього середовища,  сформувати в учнів уявлення про роль шкіри у процесах терморегуляції, використовуючи міжпредметні зв’язки поглибити знання учнів про закономірність збереження енергії та процеси теплоутворення та тепловіддачі, пояснити на конкретних прикладах небезпеку та причини перегрівання та переохолодження, розвивати логічне мислення, пам’ять, уміння працювати в групі, виховувати інтерес до предметів;

діяльнісний компонент - розвивати навички дослідницької роботи;

ціннісний компонент - виховувати у школярів потребу здорового способу життя;

формування ключових компетентності: спілкування державною мовою (тлумачення біологічних понять, термінів);

інформаційно-цифрова компетентність – використання інтернет ресурсів для знаходження потрібної інформації з теми уроку, створення та використання мультимедійних презентацій.

 Тип уроку.  STEM урок.

Базові поняття і терміни. Терморегуляція, теплообмін, тепловіддача, гомойотермні організми, ізотермія, сонячний удар, тепловий удар.

Обладняння і матеріали. Таблиця «Шкіра», мультимедійний проектор, термометри, кристалізатор з теплою водою, скляна палочка, поліетиленовий пакет з фіксаторами, лист цигаркового паперу, пробка, голка.

Задачі:

Навчальна. З’ясувати поняття терморегуляція, види терморегуляції. Розкрити механізми і фактори, які забезпечують терморегуляцію в організмі людини, указати на причини її порушення та профілактику.

Розвиваюча. Розвивати вміння учнів визначати головні функції тіла людини на прикладі шкіри; вміння розпізнавати складові шкіри на малюнках і таблицях; вміння спостерігати та обґрунтовувати значення органів в організмі, вміння надавати першу допомогу при порушеннях терморегуляції.

Виховна. Виховувати бережливе ставлення до власного організму та організму оточуючих людей, а також важливість підтримувати шкіру у здоровому стані.

Методи і методичні прийоми:

1. Інформаційно - рецептивний:

а) словесний б) наочний

2. Репродуктивний.

3. Проблемно – пошуковий.

4. Дослідницький.

5. Сугестивний.

6. Релаксопедичний.

ХІД УРОКУ

І. Організація учнів до уроку, привітання.

Пригадайте приємні події у вашому житті, посміхніться собі, посміхніться сьогоднішньому дню, сонячному промінчику, який зазирнув у вікно класної кімнати, хмаринці, що пливе на небі, синичці, що плигає з гілки на гілку і пошепки промовте: «Який чудовий світ! Яке прекрасне життя! І я – людина, частина цього життя».

ІІ. Мотивація навчальної діяльності.

Кожен день, кожен час, кожну хвилину 150 трилліонів клітин працюють у нашому організмі, працюють як єдине ціле, створюючи унікальну біологічну систему. Не має нічого більш дивовижного, більш надзвичайного і більш величного у пізнанні, ніж організм людини. Людина – це надзвичайне диво природи.

Якщо поглянути на перелік професій майбутнього, то тільки одна медична галузь, не говорячі про інші, просто насичена спеціальностями, опанування яких потребуватиме інженерної підготовки: оператор медичних роботів, ІТ-генетик, архітектор медичного обладнання, клінічний біоінформатик тощо. І в основі всього цього - дослідження будови нашого тіла та його органів. Дослідження яке ми можемо уже зараз розпочати з вами.

ІІІ. Актуалізація опорних знань та чуттєвого досвіду учнів.

Вчитель. Для початку роботи нам потрібно об’єднатися у робочі групи.

1. Учні об’єднуються в групи за вибраними картками (повторення будови шкіри) ( надається 2 хвилини).

І гр. Епідерміс, меланін, роговий шар, ростковий шар, нервові закінчення, пігментні клітини.

ІІ гр. Дерма, рецептори, потові залози, волосяна сумка, кровоносні судини, сальні залози.

ІІІ гр. Гіподерма, жир, підшкірна клітковина, жировий прошарок, сполучна тканина, жирові клітини.

ІV. гр. Функції: захисна, видільна, депо крові, дихальна, запаслива, амортизувальна, секреторна, синтезуюча, рецепторна (у переліку немає функції – терморегуляція).

Представник кожної групи пояснює, за яким принципом відбулося об’єднання.

 ІV. Визначення теми і мети уроку (робота в групах)

Вчитель.

Запитання. Яка функція не була указана в картках? (Терморегуляція). Механізм якої із названих функцій вам найбільш незрозумілий? (Терморегуляція)

Запитання. Як ви важаєте, яка тема нашого уроку? ( Роль шкіри в терморегуляції) ( слайд № 1) (Запис теми в робочий зошит).

Запитання. Які задачі ми повині розв’язати на уроці (учні озвучують свої версії, роблять узагальнення).

Задачі.

1. З’ясувати, що таке терморегуляція.
2. Описати механізми і фактори терморегуляції організму.
3. З’ясувати роль шкіри в процесі терморегуляції.
4. З’ясувати причини порушення терморегуляції і способи їх уникнення. (слайд № 2).

Вчитель.

Що відбувається з організмом людини, коли температурні параметри змінюються?

Як організм людини пристосовується до умов довкілля?

V . Робота над гіпотезами.

Вчитель. 

Ми постійно рухаємося, споживаємо їжу, думаємо. Наші органи безусталі працюють, в нашому організмі постійно відбуваються окислювальні процеси з вивільненням енергії, але температура нашого тіла постійна, не залежить від температури навколишнього середовища і тому людина відноситься до гомойотермних організмів.

 Факт 1. В тілі людини за добу утворюється стільки енергії у вигляді тепла, скільки потрібно для нагріву 33 літрів крижаної води до 100 градусів.

Факт 2. За 1 годину людина віділяє стільки тепла, що достатньо нагріти 3л крижаної води до кипіння.

Факт 3. Під час важкого фізичного навантаження утворення тепла збільшується в декілька разів (слайд № 3).

І все ж таки температура тіла не змінюється. Завдяки чому підтримується постійна температура тіла?

Постійність температури тіла підтримується лише завдяки теплорегуляції.

Запитання.  Що таке терморегуляція? (Учні висловлюють свої версії).

Як тлумачуть це поняття вчені? Візьміть свої гаджети і, користуючись інтернет ресурсом, з’ясуйте поняття терморегуляція.

Діти озвучують, що терморегуляція – це  ………..

А тепер відкрийте свої підручники  на с. 120,  п. 27, прочитайте тлумачення терморегуляції в підручнику.

Висновок. І так терморегуляція це - …………………………..

(слайд №4).

Прочитавши текст підручника п. 27, використовуючи інтернет ресурси, складіть схему теплорегуляції  (працюють  в групі)

Вчитель. Запитання. З яких процесів складається терморегуляція?

 ( теплопродукція і тепловіддача).

                                             Терморегуляція

             Хімічна терморегуляція                 Фізична терморегуляція

                           теплопродукція                   тепловіддача

 Якщо теплопродукція = тепловіддача, то температура залишається постійною. Таке явище називається ізотермією. (слайд № 5).

Вчитель. З теплопродукцією зрозуміло. А як відбувається тепловіддача? Які процеси належать до процесу тепловіддачі?

 З точки зору фізики людина це тільки звичайне фізичне тіло, і з ним повинні відбуватися такі ж процеси як з будь яким фізичним тілом.

 Учні в групах отримують завдання інтегрованого змісту, проводять дослідження, обговорюють отримані результати і презентують класу.

І група.

Візьміть невеличкий лист цигаркового паперу, охайно перегніть його по діагоналі і надіньте на голку. Голку насадіть на пробку. Ви отримали квадратну парасольку. Тепер піднесіть наполовину зігнуті долоні до вашої парасольки. Що відбувається? Зробіть висновок.

ІІ група.

Візьміть теплу воду, налийте в чашку, покладіть до чашки скляну палочку і залиште  на декілька хвилин. Чи змінеться температура води? Яка на дотик стане палочка? Зробіть висновок.

ІІІ група.

Виміряйте температуру тіла на променево – зап’ясній ділянці. Одягніть на руку поліетиленовий пакет і зафіксуйте його резинкою. Через 8 хвилин зверніть увагу, що на пакеті з’явився конденсат. Зніміть пакет і знову виміряйте температуру тієї ж ділянки. Зробіть висновки.

ІV група. Виміряйте температуру тіла електронним термометром до і після 20 присідань. Зробіть висновки. Побудуйте графік залежності температури тіла від часу доби.

4.00 – 36,2                9.00 – 36,7                       15.00 – 37.5

6.00 -36,4                   12.00 – 37,3                    16.00 – 37,5

7.00 – 36,4                 13.00 – 37, 4                    17.00 – 37,6

8.00 – 36,5                  14.00 – 37,4                     18.00 – 37,6

VІ. Обговорення гіпотез.

І група. Тепло руки нагріває повітря, яке піднімається вгору, а холодне опускається вниз. Потоки повітря рухають «Зонт». Це явище називається конвекція. Конвекція від тепла рук. Конвекція – перенос тепла рухливими частинками повітря чи рідини.

ІІ група. Вода як більш нагріте тіло буде віддавати енергію навколишньому середовищу і поступово охолоне. Скляна палочка навпаки нагріється. Так відбувається і з організмом людини. Людина – фізичне тіло.

Інтенсивність тепловіддачі з організму визначається різницею температури шкіри і навколишнього середовища і регулюється роботою мілких кровоносних судин шкіри. Кров, проходячи через органи, нагрівається. Судини шкіри розширюються і через них проходить більше нагрітої крові, шкіра нагрівається і тепловіддача збільшується. І навпаки, судини звужуються, через них протікає менше крові, температура шкіри знижується і тепловіддача з її поверхні зменшується.

ІІІ група. Температура підвищилась. Теплопровідність зменшилася, виділення тепла відбувалося завдяки  випаровуванню.

Розв’язання задачі.

 Яку кількість тепла віддає шкіра людини при випаровуванні 0,5 л поту?

Кількість теплоти, що віддається тілом людини в навколишнє середовище при випаровуванні поту, визначається за рівнянням:

Q = Mn . r

де - маса випарованого поту;  r - прихована теплота випаровування пота (для води 2450 Дж / г)

Q = 500 г . 2450 Дж/г

Q = 1225000 Дж

 Характер віддачі тепла змінюється залежно від інтенсивності обміну речовин. У разі посиленого теплоутворення в результаті м’язової роботи, тепловіддача стає значимою і здійснюється за допомогою випаровування води (75 % тепла). За високої температури навколишнього середовища основне значення має випаровування поту з поверхні шкіри.

Вчитель. А тепер давайте порахуємо. Організм віддає тепло:

 - при конвекції – 15%;

- щляхом випаровування води з поверхні шкіри, слизових оболонок та дихання – 22%;

 - при контакті з предметами, температура яких нижча від температури тіла – 3%. І того  40%. А ще 60%?

(Учні обговорюють у групах, озвучують свої версі. За допомогою інфрачервоного випромінювання  понад 60% ) (слайд № 6).

Висновок. Ми знаємо, що організми завжди адаптуються до кожного чинника навколишнього середовища. Тіло людини вкрите шкірою, яка є бар’єром між внутрішнім та зовнішнім середовищами. Вона виконує різноманітні функції, спрямовані на адаптацію людини до мінливих впливів довкілля. Однією з таких функцій є терморегуляція. Підтримка постійної температури тіла називається терморегуляцією. Організми, що здатні підтримувати постійну температуру свого тіла називаються гомойотермними. Отже, ми люди саме такі (слайд № 7).

Вчитель. А як відбувається регуляція процесів теплоутворення і тепловіддачі?

(Іпсерт – аналіз тексту запропонованого вчителем)

Текст.

Сталість температури тіла у гомойотермних організмів досягається завдяки центру терморегуляції гіпоталамуса, який підтримує баланс між теплопродукцією і тепловіддачею при різних станах організму і різній температурі навколишнього середовища. Будь-яка нервова регуляція потребує участі декількох складових регуляторної системи: збудника, чутливої рецепторної ланки, провідного ланцюга, центральної аналітичної частини та еферентного виконавчого апарату.

 Подразник - зміна температури зовнішнього середовища, як у бік зниження, так і підвищення.

 Терморецептори - це закінчення тонких чутливих волокон, а також спеціальні клітини, що змінюють свою активність відповідно до зміни температури. Розрізняють холодові і теплові рецептори. Перші (їх у 10 раз більше) підвищують частоту імпульсації на охолодження і зменшують - на нагрівання; другі, навпаки, збільшують частоту імпульсації при нагріванні і зменшують - при охолодженні.

При незначному охолодженні – розвиваються місцеві судинорухові реакції, спроможні відновити сталу температуру.

Центр терморегуляції міститься у гіпоталамусі. Він розрізняє зміни температури в межах 0,011 °С (рис. 12.8).

За необхідності підвищення температури тіла активується гіпоталамус, окиснення бурого жиру, синтез додаткового тепла у внутрішніх органах, звуження судин.

Зниження температури тіла пов'язане з генералізованим розширенням судин шкіри, що збільшує в кілька (8) разів витрату тепла та значним потовиділенням і різким гальмуванням теплопродукції.

Вчитель. А чи завжди все так чудово. Чи  може порушуватися процес терморегуляції? Які профілактичні заходи треба виконувати, щоб процес не порушувався? Яку першу допомогу треба надавати при порушенні терморегуляції? ( дослідження в групах з використанням інтернет – ресурсів, опрацювання п. 27 підручника, обговорення). (слайди №8 - 11).

VІІ. Фізкультхвилинка.

VІІІ. Узагальнення та систематизація знань.

Завдання.

1. З 1 січня 2015 року в Україні громадянам офіційно почали видавати біометричні паспорти. Цей документ відрізняється від звичайного паспорта, тим,що в ньому  вбудований спеціальний мікрочіп , що окрім основних даних може містити  двовимірне фотографічне зображення власника паспорта, зображення райдужної оболонки ока, та відбитки пальців. Завдяки чому шкіра є своєрідним біометричним  документом людини?
2. Влітку, в сонячний день Маша довго гралася з подругами на річці. Коли вона повернулася додому у неї піднялася температура, вона відчула головний біль і дуже хотіла пити. Бабуся напоїла онуку чаєм, закутала в простирадло, дівчинка ж захворіла. Лікар, який прибув за викликом, насварив бабусю. Як ви, вважаєте, чому? Що трапилося з дівчинкою? Чому лікар насварив бабусю?
3. Давайте з'ясуємо скільки витрачає тепла людина при дуже важкій фізичній роботі у спеку, якщо він випаровує 12 кг поту?
4. Що відбувається з людиною, якщо її злякати? Чому їй стає спекотно?
5.  А чи можна вплинути на  механізм терморегуляції? Уявіть, людина захворіла, у неї висока температура. Як їй допомогти? 
6. Інколи при високій температурі лікарі рекомендують обтирати тілао розчином спирту. Чому розчин повинен бути теплим, а не холодним?
7. Чому думка, що можна зігрітися алкогольними напоями, невірна?

ІХ. Домащнє завдання.

1.Опрацювати п. 27.

2.Підготувати проєкт на одну їз тем:

«Пірсинг чи тату? За і проти!»

«Захворювання шкіри і їх профілактика»

« Трансплантація шкіри»

«Наші бажання і стан шкіри»

Запропонуйте свою тему проєкту.

Х. Заповнення карти успіху.

ХІ. Рефлексія.

Ви звернули увагу, що в класній кімнаті розміщені репродукції картин відомих українських художників:

І. К. Айвазовський. Шхуна під вітрилами.

І. Є. Рєпін. Бабка.

 Каземір Малєвич. Чорний квадрат.

Микола Пимоненко.  Жниця.

Василь Лопата.Гривня.

Підійдіть до тієї картини, яка найкраще передає ваше відношення до сьогоднішнього уроку, найкраще передає результати вашої діяльності на уроці, емоційний стан. Обгрунтуйте свій вибір.

                               Василь Лопата. Гривня.

            Каземір Малєвич. Чорний квадрат .

     І. К. Айвазовський. Шхуна під вітрилами

                             І. Є. Рєпін. Бабка.    

                   Микола Пимоненко.  Жниця.