Методическая разработка интегрированного урока в 8 классе по теме "Роль кожи в терморегуляции организма"
методическая разработка по биологии (8 класс) на тему

Роль кожи в терморегуляции организма

Интегрированный урок (биология + физика)

8 класс

Цели:

• сформировать понятие «кожа как орган терморегуляции»;
• развивать умения устанавливать связи учебного материала курсов физики и человек его здоровье, физиологии и гигиены человека, выявлять причинно-следственные связи при объяснении процесса теплорегуляции;
• расширить представления о специфике естественнонаучного знания;
• развить представления о прикладном характере естественнонаучных знаний, их роли в решении общечеловеческих проблем.

Задачи:

• описать механизмы и факторы, обеспечивающие терморегуляцию организма;
• способствовать формированию общепредметных учебных действий: наблюдения, анализа, обобщения и формулирования выводов;
• продолжить формирование мыслительных учебных действий: синтеза, сравнения, установления причинно-следственных связей;
• способствовать развитию творческой активности и познавательного интереса учащихся;
• продолжить формирование метапредметных учебных действий: инициация монологических и диалогических высказываний, умений выражать свои смысли и способности выслушивать собеседника, понимать его точку зрения;
• формирование умений воспринимать, перерабатывать информацию в соответствии с поставленными задачами, выделять основное содержание прочитанного текста, находить в нём ответы на поставленные вопросы.

Тип урока: 

Интегрированный урок (биология – изучение нового материала; физика – повторение пройденного)

Методы обучения: репродуктивный, объяснительно-иллюстративный, поисковый, проблемный.

Организация деятельности учащихся:

• фронтальная беседа;
• обсуждение;
• сравнение и сопоставление;
• связь предметов естественнонаучного цикла.

Педагогические технологии:

• Интегрированного обучения
• Проблемного обучения
• Компьютерная технология
• Педагогика сотрудничества

Оборудование: 

• компьютер, проектор;
• слайды презентации;
• раздаточный материал с заданиями;
• дополнительная литература.

Ход урока

1. Организационный момент

Взаимное приветствие.

Проверка готовности учащихся к уроку.

Организация внимания учащихся.

2. Активизация познавательной деятельности

1. Вопросы для фронтального опроса

Учитель биологии

• Наружный слой кожи.
• Слой кожи выполняет запасающую функцию.
• Производные кожи.
• Железы, секрет которых придает коже эластичность.
• Слой кожи, содержащий пигмент меланин.
• Слой кожи, содержащий нервные окончания.
• Теплокровные организмы.

2. Мотивация к изучению нового (постановка проблемы) – легенда

Учитель биологии. В середине XVII века в богатых итальянских городах любили устраивать пышные празднества. Вельможи стремились превзойти друг друга в изысканности и пышности. В 1646 году в Милане состоялось праздничное шествие, которое возглавил «золотой мальчик» – олицетворение «золотого века». Тело ребёнка было покрыто золотой краской. Праздник удался.

Мальчик же после шествия стал никому не нужен и был забыт. Всю ночь он провёл в холодном замке. Мальчик заболел и вскоре умер.

Долгое время никто не мог объяснить причину гибели ребенка.

 Проблемный вопрос. Как вы считаете, какая функция кожи нарушена? Почему погиб мальчик?

Предполагаемый ответ. Терморегулирующая функция.

3. Постановка темы и цели урока.

Учитель физики. Сформулируйте цели урока и тему урока.

Предполагаемый ответ. Выявить физические и биологические особенности терморегуляции теплокровных организмов.

3. Изучение нового материала

1. Повторение законов и понятий физики

Учитель биологии. Температура нашего тела постоянна, хотя в нашем организме постоянно идут окислительные процессы с высвобождением энергии.

Факт 1. В теле человека за 1 час образуется столько энергии в виде тепла, сколько нужно, чтобы вскипятить 1 литр ледяной воды.

Факт 2. За сутки человек выделяет столько тепла, что его хватит довести до кипения 33 литров ледяной воды.

Факт 3. Во время тяжёлой физической работы образование тепла увеличивается в несколько раз.

И всё же температура тела не меняется.

Исходя из этих фактов, можно сделать вывод, что внутренняя среда организма могла бы закипеть, но этого не происходит.

• Проблемный вопрос. Как вы думаете, почему внутренняя среда не закипает, температура тела остаётся постоянной?

Предполагаемый ответ: Температура тела не меняется, потому что организм отдаёт энергию в виде тепла.

Давайте вспомним важные физические вопросы, без которых нам не разобраться в терморегулирующей функции кожи.

Учитель физики

• Теплообмен или теплопередача (определение).
• Направление теплообмена.
• Объясните с точки зрения физики. Воду, нагретую до кипения, налили в чашку и оставили на столе. Что произойдёт с водой в чашке через 4 часа? Почему?

Предполагаемый ответ. Вода как более нагретое тело будет отдавать энергию окружающей среде и постепенно охладится. Установится тепловое равновесие – температура воды окажется равной температуре окружающей среды.

• От каких величин зависит количество теплоты, отданное телом при охлаждении? Повторим формулу.

Предполагаемый ответ. От массы, удельной теплоёмкости вещества и разности температур начальной и конечной Q = c·m·(t2 − t1) =c·m·∆t

• Если тело одинаковое, то величина отданного количества теплоты зависит от изменения температуры.
• Перечислите виды теплообмена.

Предполагаемый ответ. Виды теплообмена – теплопроводность, конвекция, излучение.

• Один из способов передачи энергии – теплопроводность. Сформулируйте определение и объясните физическую сущность процесса теплопроводности.

Предполагаемый ответ. Теплопроводность − передача энергии от одного тела к другому при их соприкосновении. Обмен энергией происходит при столкновении молекул.

• Перечислите вещества, обладающие худшей и лучшей теплопроводностью и объясните причины таких свойств указанных веществ.

Предполагаемый ответ: Газы обладают худшей теплопроводностью, твердые тела, а среди них металлы, – лучшей. Молекулы газов расположены далеко друг от друга, их столкновения редки, обмен энергией затруднён. Молекулы твердых тел и, в частности, металлов, расположены на значительно меньших по сравнению с газами расстояниях и поэтому обмен энергией при столкновениях происходит быстро.

• Среди твёрдых тел назовите такие тела, теплопроводность которых мала и объясните причину этого свойства указанных веществ.

Предполагаемый ответ: У пористых твёрдых тел малая теплопроводность. Поры заполнены воздухом, который как все газы обладает малой теплопроводностью, поэтому замедляет теплообмен с окружающей средой.

• Мы изучали, что газы обладают плохой теплопроводностью. Как это способствует теплорегуляции организма? Как мы используем этот факт?

Предполагаемый ответ. При использовании одежды: пористая одежда - шерстяная, меховая с ворсинками - препятствует теплообмену организма человека с окружающей средой

• Перейдём к повторению другого явления, влияющего на процесс обмена энергией с окружающей средой. Попробуйте назвать его самостоятельно. 

Предполагаемый ответ: Испарение, влажность воздуха.

• Сформулируйте определение испарения.
• Перечислите факторы, влияющие на скорость испарения, ответ сопроводите комментарием.

Предполагаемый ответ. Высокая температура окружающей среды ускоряет испарение. При наличии ветра испарение ускоряется. При большей площади поверхности испарение ускоряется. При меньшей влажности воздуха испарение ускоряется.

• Особенности процесса испарения.

Предполагаемый ответ. Процесс испарения жидкости сопровождается уменьшением температуры.

• Какие преобразования внутренней энергии при этом происходят?

Предполагаемый ответ. Внутренняя энергия оставшейся жидкости уменьшается, она преобразуется в энергию испарившейся жидкости. Т.е. испарившаяся жидкость поглощает выделившуюся тепловую энергии.

• Какие факторы могут препятствовать испарению и, соответственно, потере энергии телом?

Предполагаемый ответ. Влажность воздуха, одежда.

2. Объяснение теплорегуляции организма как биологического процесса.

Учитель биологии. Рассмотрим факторы, ограничивающие и регулирующие теплоотдачу.

А) Кровоток. 

Интенсивность теплоотдачи из организма определяется разностью температур поверхности кожи и окружающей среды и регулируется работой мелких кровеносных сосудов кожи. Когда сосуды расширены, через них протекает большее количество крови, нагревшейся внутри организма – кожа нагревается и теплоотдача увеличивается.

 Когда сосуды суживаются, через них протекает меньше крови, температура кожи понижается, и теплоотдача с ее поверхности уменьшается. Сужение сосудов происходит при сокращении мышечных волокон их стенок.

Волокна сокращаются под влиянием сигналов из центральной нервной системы. А она, в свою очередь, реагирует на сигналы температурных рецепторов кожи. (Заполнение таблицы в тетради «Регуляция теплоотдачи кровеносными сосудами кожа».) (на экране)

Б) Потоотделение (испарение).

Учитель биологии. Объясните опыт доктора Ч. Блегдена. Вместе с несколькими друзьями и собакой он провел 45 мин в сухой камере при температуре +126°С без последствий для здоровья. В тоже время кусок мяса, взятый в камеру, оказался сваренным, а холодная вода, испарению которой препятствовал слой масла, нагрелась до кипения.

Предполагаемый ответ. При испарении энергия теряется с поверхности тела в процессе превращения воды в водяной пар.

В) Теплоизоляция (волосяной покров, одежда)

Образуется воздушная прослойка, которая защищает, изолирует организм от лишней отдачи тепла в окружающую среду.

 Обсуждение, выводы

• Какие системы нашего организма регулируют теплоотдачу? 

Предполагаемый ответ. Нервная и гуморальная

• Вернемся к проблемному вопросу урока. Почему умер "золотой мальчик"?

Предполагаемый ответ. Произошло нарушение терморегуляции организма.

3. Работа по группам (рядам) с текстами

Причины нарушения функционирования кожи и профилактика

1 ряд: Солнечный удар (признаки, профилактика и первая помощь).

2 ряд: Ожоги (признаки, профилактика и первая помощь).

3 ряд: Обморожения (признаки, профилактика и первая помощь).

4.  Обсуждение работы групп

IV. Закрепление нового материала

Выводы по уроку

1.Кожа – орган теплорегуляции.

2.Регуляция постоянства температуры тела осуществляются нервной  и гуморальной системами (центр  терморегуляции находится в промежуточном мозге).

3.Для предупреждения нарушений и повреждений кожи, необходимо соблюдать профилактические мероприятия.

 Биологические задачи

1. Действие алкоголя на организм вызывает расширение сосудов. Какой человек, трезвый или пьяный, быстрее замерзнет на морозе?
2. Человек в умеренном климате носит одежду соответственно погоде. Однако жители Средней Азии в самую большую жару ходят в теплых ватных халатах. Дайте объяснение этому явлению.
3. Почему летом носят одежду из влагопроницаемых тканей светлых тонов?
4. Если поместить человека в бассейн с температурой воды более +60 С, то можно получить опасные ожоги. Почему на воздухе с такой же температурой человек переносит жару и не получает ожогов?
5.  Развитие лихорадочного состояния часто сопровождается дрожью и ощущением холода (ознобом). Объясните эти симптомы на основе представления о механизме терморегуляции.
6. Известно, что повышенная температура повышает активность лейкоцитов, печени, гипофиза – так мобилизуются защитные силы организма. Почему принимают жаропонижающие средства?

V. Рефлексия (анализ работы учащихся и эффективности усвоения учебного материала)

• на уроке мне больше всего запомнилось...
•  было трудно…
•  на уроке я приобрел…
•  знания, полученные на уроке, я могу использовать в...
•  лучше всех на уроке работал...

Домашнее задание.

Как человек может использовать знания о терморегуляции организма и закаливании для сохранения и улучшения здоровья?

Приложение.

Текст 3

Обморожение представляет собой повреждение какой-либо части тела (вплоть до омертвения) под воздействием низких температур. Чаще всего обморожения возникают в холодное зимнее время при температуре окружающей среды ниже -10С - 20 С. При длительном пребывании вне помещения, особенно при высокой влажности и сильном ветре, обморожение можно получить осенью и весной при температуре воздуха выше нуля.

К обморожению на морозе приводят тесная и влажная одежда и обувь, физическое переутомление, голод, вынужденное длительное неподвижное и неудобное положение, потливость ног, хронические заболевания сосудов нижних конечностей и сердечно-сосудистой системы, тяжёлые механические повреждения с кровопотерей, курение и пр.

Статистика свидетельствует, что почти все тяжёлые обморожения, приведшие к ампутации конечностей, произошли в состоянии сильного алкогольного опьянения .

Признаки обморожения:

- кожа бледно-синюшная; температурная, тактильная и болевая чувствительность отсутствуют или резко снижены;

при отогревании появляются сильные боли, покраснение и отек мягких тканей;

при более глубоком повреждении через 12-24 ч. возможно появление пузырей с кровянистым содержимым;

при общем переохлаждении ребенок вял, безучастен к окружающему, его кожные покровы бледные, холодные, пульс частый, артериальное давление снижено, температура тела ниже 36° С.

Признаки глубокого обморожения, при которых необходима срочная квалифицированная медицинская помощь: · чувствительность обмороженных участков не восстанавливается; сохраняются сильные боли;

· сохраняется бледность кожных покровов;

· если надавить пальцем на кожу, а затем убрать палец, цвет кожи не меняется;

· появляются пузыри с кровянистым содержимым.

 Первая помощь при обморожениях

Действия при оказании первой медицинской помощи различаются в зависимости от степени обморожения.

Первая помощь состоит в прекращении охлаждения, согревании конечности, восстановления кровообращения в поражённых холодом тканях и предупреждения развития инфекции.

Первое, что надо сделать при признаках обморожения - доставить пострадавшего в ближайшее тёплое помещение, снять промёрзшую обувь, носки, перчатки. Одновременно с проведением мероприятий первой помощи необходимо срочно вызвать врача , скорую помощь для оказания врачебной помощи.

При обморожении I степени охлаждённые участки следует согреть до покраснения тёплыми руками, лёгким массажем, растираниями шерстяной тканью, дыханием, а затем наложить ватно-марлевую повязку.

При обморожении II-IV степени быстрое согревание, массаж или растирание делать не следует . Наложите на поражённую поверхность теплоизолирующую повязку (слой марли, толстый слой ваты, вновь слой марли, а сверху клеёнку или прорезиненную ткань).

Пострадавшим дают горячее питьё, горячую пищу, небольшое количество алкоголя.

Не рекомендуется растирать больных снегом, так как кровеносные сосуды кистей и стоп очень хрупки и поэтому возможно их повреждение, а возникающие микроссадины на коже способствуют внесению инфекции. Нельзя использовать быстрое отогревание обмороженных конечностей у костра, бесконтрольно применять грелки и тому подобные источники тепла, поскольку это ухудшает течение обморожения. Неприемлемый и неэффективный вариант первой помощи - втирание масел, жира, растирание спиртом тканей при глубоком обморожении.

При общем охлаждении лёгкой степени достаточно эффективным методом является согревание пострадавшего в тёплой ванне при начальной температуре воды 24С, которую повышают до нормальной температуры тела.

При средней и тяжёлой степени общего охлаждения с нарушением дыхания и кровообращения пострадавшего необходимо как можно скорее доставить в больницу.

Профилактика переохлаждения и обморожений

Есть несколько простых правил, которые позволят вам избежать переохлаждения и обморожений на сильном морозе:

· Не пейте спиртного - алкогольное опьянение (впрочем, как и любое другое) на самом деле вызывает большую потерю тепла, в то же время вызывая иллюзию тепла. Дополнительным фактором является невозможность сконцентрировать внимание на признаках обморожения.

· Не курите на морозе - курение уменьшает периферийную циркуляцию крови, и таким образом делает конечности более уязвимыми.

· Носите свободную одежду - это способствует нормальной циркуляции крови. Одевайтесь как "капуста" - при этом между слоями одежды всегда есть прослойки воздуха, отлично удерживающие тепло. Верхняя одежда обязательно должна быть непромокаемой.

Приложение.

Текст 2

Ожог - повреждение тканей организма, вызванное действием высокой температуры или некоторых химических веществ.

Ожоги подразделяются в зависимости от повреждающего фактора на тепловые (термические),  химические, электроожоги.

Термические ожоги возникают у людей в результате действия высокой температуры (при загорании одежды, прикосновении к горячему предмету и т.д.)

Химические ожоги наблюдаются чаще в тех случаях, когда человек имеет доступ к кислотам (уксусная эссенция, соляная, серная кислоты), едким щелочам (каустическая сода).

Электроожоги возникают при нахождении человека вблизи места короткого замыкания в сети с образованием вольтовой дуги или искры. К электротравмам относится и поражение молнией.

Солнечные ожоги. При неправильном пользовании солнечными ваннами нарушается общее состояние человека. Пострадавший начинает жаловаться на слабость, головную боль, становиться вялым, плохо спит и теряет аппетит. Длительное пребывание под прямыми солнечными лучами может вызвать солнечный ожог кожи, при этом появляются резкая краснота, болезненность, припухлость, а в отдельных случаях даже пузыри, повышается температура тела, ухудшается самочувствие человека.

В зависимости от выраженности поражения ожоги подразделяют на 4 степени, независимо от фактора, их вызвавшего

Первая степень ожога характеризуется покраснением того участка кожи, на который воздействовал фактор.

Вторая степень ожога - появлением пузырей на месте воздействия фактора.

Третья степень ожога - неполное отмирание ткани на участке тела, подвергнувшегося воздействию фактора.

Четвертая степень ожога - сплошное омертвление тканей во всю толщу до костей.

Первая помощь при термических ожогах

При ожогах I и II степени обожженную поверхность охлаждают струей проточной воды в течении 15 - 20 минут. Эта простая процедура вызывает сужение сосудов, препятствует образованию пузырей. Такое же воздействие оказывает повязка, смоченная раствором марганцовокислого калия; она «дубит» кожу и также предупреждает образование пузырей.

При ожоге III и IV степени необходимо наложить на поврежденную область асептическую повязку и как можно быстрее доставить человека в хирургический стационар

Ожоги, вызванные электротоком, обладают особенностью - они безболезненны. При тяжелом поражении может наступить мгновенная смерть.

Первая помощь при электротравме заключается в немедленном отключении человека от электросети (выключить рубильник, вывернуть пробку или пересечь провод). Освобождающему пострадавшего от электропроводов необходимо надеть резиновые перчатки или, если их нет, обмотать руки куском шелковой, шерстяной ткани и пользоваться сухой деревянной палкой. На ногах должны быть резиновые сапоги, стоять надо на сухой доске или стекле.

Голыми руками прикасаться к пострадавшему НЕЛЬЗЯ!

После отключения пострадавшего от источника тока, если признаки жизни отсутствуют, делают искусственное дыхание, дают вдыхать нашатырный спирт, растирают одеколоном, согревают тело. На место электроожога накладывают стерильную повязку, срочно вызывают врача или после восстановления дыхания доставляют в больницу.

Приложение.

Текст 1.

Тепловой удар (перегревание организма) - это нарушение механизма терморегуляции в организме. Это состояние, возникающее в результате общего нагревания организма при длительном воздействии высокой температуры. Длительное пребывание на солнце в плотной не пропускающей воздух одежде способствует накоплению тепла. Теплоотдача происходит благодаря потоотделению, а плотная одежда (или высокая влажность) препятствует этому процессу. Внутренняя температура тела повышается выше 37°С. Перегревание внутренних органов ведет к нарушению защитных функций организма.

Поскольку пот не испаряется, кожа не охлаждается, а потеря тепла организмом главным образом происходит через кожу. Температура тела постепенно повышается и, когда она достигает примерно 39°С, прекращается выделение пота. Если внутренняя температура тела достигает 41°С, происходит нарушение кровообращения, возможен отек головного мозга (эдема).

Тепловые удары случаются не только в жаркую погоду, но происходят также в помещениях в результате длительного воздействия высокой температуры.

Первая помощь при тепловом ударе.

Человек, оказывающий первую помощь, должен: Переместить пострадавшего в тень. По возможности снять с него верхнюю одежду. Уложить, слегка приподняв верхнюю часть тела (под голову подложить подушку или свернутое одеяло).Начать охлаждать тело пострадавшего, например, накладывать влажные холодные компрессы. (Можно обернуть пострадавшего мокрой простыней). Сначала следует охлаждать руки и ноги, потом другие части тела. Для облегчения дыхания усилить доступ холодного воздуха (обмахивать). Дать обильное питье. Вызвать скорую помощь.

Первые признака теплового удара - вялость, усталость, головная боль, головокружение. Лицо краснеет, температура тела повышается до 40 град. С, появляется сонливость, ухудшается слух, нередко бывает понос, рвота, иногда бред, галлюцинации. Если к этому времени не устранены причины, вызвавшие перегревание, наступает тепловой удар: больной теряет сознание, падает, лицо становится бледным, синюшным, кожа холодная, покрыта потом, пульс нитевидный. В таком состоянии человек может погибнуть.

Солнечный удар - состояние, возникающее из-за сильного перегрева головы прямыми солнечными лучами, под воздействием которых мозговые кровеносные сосуды расширяются и происходит прилив крови к голове, отек мозга.  Первые признаки солнечного удара - покраснение лица и сильные головные боли. Затем появляется тошнота, головокружение, потемнение в глазах и, наконец, рвота. Больной впадает в бессознательное состояние, пульс и дыхание учащаются, появляется одышка, ухудшается деятельность сердца.

Способствующие моменты - душная безветренная погода, длительное воздействие солнечных лучей на затылочно-теменную часть головы, пребывание на солнце в состоянии опьянения или с переполненным желудком.

Профилактические меры - прикрытие головы шапкой или платком, обливание головы холодной водой. Не рекомендуется спать на солнце, совершать в жаркое время дня продолжительные переходы без периодического отдыха.

Для оказания первой помощи пострадавшего нужно перенести в тенистое прохладное место. Пациент должен занять горизонтальное положение с приподнятыми вверх ногами. После этого следует расстегнуть одежду и раскрыть окна, если помощь оказывается в помещении. Приток свежего воздуха является неотъемлемой частью мероприятий по улучшению состояния пациентов с солнечным ударом. Для охлаждения кожных покровов можно приложить смоченный холодной водой кусочек ткани. Больной должен получить оптимальное количество жидкости, лучше дать минеральной или обычной питьевой воды. При помутнении сознания хорошее действие оказывает вдыхание нашатырного спирта. Можно поднести к носу пациента ватку, смоченную нашатырём или же протереть им виски.

Солнечному и тепловому удару наиболее подвержены люди, плохо переносящие жару, тучные, страдающие заболеваниями сердца и сосудов, желез внутренней секреции, а также злоупотребляющие алкоголем. Быстро перегреваются маленькие дети, так как в силу возрастных физиологических особенностей терморегулирующая система их организма еще несовершенна.