Завацкая Юлия Юрьевна, учитель информатики, МОУ "Средняя школа №11", Республика Карелия, город Петрозаводск
Сороколетова Ольга Владимировна, учитель химии и биологии, МОУ "Средняя школа №11", Республика Карелия, город Петрозаводск
Дидактическая разработка «Периодическая система химических элементов и организм человека»
Пояснительная записка
В организме человека обнаружено более 80 химических элементов из 94 встречающихся в природе. Без этой «таблицы Менделеева» мы не сможем жить, мы будем себя плохо чувствовать и даже болеть, если каких–то элементов будет не хватать. Впрочем, также плохо нам будет, если элементы окажутся в избытке [1]
Авторы школьных курсов «Биология» и «Химия» неоднократно обращаются к теме «Химические элементы в живом организме». Так родилась идея создания интерактивной Периодической системы (ПСХЭ), отражающей роль элементов не просто в живой природе, а именно в организме человека.
Данная дидактическая разработка будет полезна для ознакомления, обобщения и систематизации знаний обучающихся по названной теме.
Варианты интерактивных ПСХЭ можно найти в сети Интернет (например, http://gazpromschool.ru/old/students/projects/mineral_vesh/html/klassifikaciya.htm).
Однако данная разработка имеет ряд преимуществ:
- мобильность (нет необходимости в выходе в Интернет);
- уникальность разноуровневых заданий (созданы специально для данной ПСХЭ).
Задания повышенного уровня обозначены знаком *, а высокого – знаком **.
Каждая ячейка интерактивной ПСХЭ содержит следующую информацию:
- массовая доля элемента в организме человека (в скобках приводится примерная масса элемента в организме человека массой 70 кг),
- биологическая роль элемента в организме человека,
- суточная потребность,
- пищевые источники.
Данная ПСХЭ может быть использована для достижения обучающимися следующих результатов:
- предметных: классифицировать изученные объекты (химические элементы), делать выводы и умозаключения при проведении анализа информации, структурировать химическую и биологическую информацию из других источников;
- метапредметных: использование различных источников для получения химической и биологической информации, умение генерировать идеи и определять средства, необходимые для их реализации;
- личностные: умение управлять совей познавательной деятельностью, сформированность познавательных мотивов, направленных на изучение живой природы.
Продукт создан с помощью языка программирования «Borland Delphi 7.0».
В поиске необходимой информации и апробации данной разработки приняли участие обучающиеся 9-10 классов МОУ «Средняя школа №11» г. Петрозаводск
Задания
- Сколько химических элементов обнаружено в организме человека?
- Прочитайте текст: «Ученые договорились, что если массовая доля элемента в организме превышает 10-2%, то его следует считать макроэлементом. Доля микроэлементов в организме составляет 10-3-10-5%. Если содержание элемента ниже 10-5%, его считают ультрамикроэлементом.»
Найдите в ПСХЭ и выпишите 3 макроэлемента, 2 микроэлемента и 1 ультрамикроэлемент.
- К какой группе (макроэлементы, микроэлементы, ультрамикроэлементы) относятся следующие элементы: алюминий, ванадий, мышьяк? Как вы это определили?
- Внесите недостающую информацию в таблицу:
Номер химического элемента |
Название химического элемента |
Относительная атомная масса химического элемента |
Массовая доля химического элемента в организме человека |
7 |
|
|
|
|
Натрий |
|
|
|
|
31 |
|
|
|
|
10% |
- Почему некоторые открывающиеся ячейки в ПСХЭ не содержат информации?
- Почему H, O, Ca, N, K, P, Na, S, Mg, Cl, C, I, Mn, Cu, Co, Fe, Zn, Mo, V относят к жизненно необходимым элементам?
- По какому признаку можно объединить в группу следующие элементы:
А) франций, полоний, астат;
Б) медь, цинк, стронций;
В) неон, аргон, радий.
- Рассчитайте, какая масса серы содержится в Вашем организме.
- Найдите ошибку в информации о водороде.
- *Сравните информацию о любом химическом элементе из данной ПСХЭ с информацией из других источников. Есть ли расхождения? Как вы думаете, почему?
- *Предложите свою классификацию химических элементов. Какой критерий вы положите в основу классификации?
- *В 100 г молока (3%-ой жирности) содержится 100 мг кальция. Составьте задачу, используя данную информацию, и решите её.
- *Составьте собственную задачу, используя информацию о любом химическом элементе.
- *Выберите темы школьного курса Биологии и Химии, на которых можно использовать данную ПСХЭ.
- **Проанализируйте пищевые источники элементов, дефицитных на территории Карелии (Приложение 1). Составьте недельный рацион продуктов, позволяющих компенсировать недостаток этих элементов.
Приложение 1
Рекомендации по профилактике дефицита в пищевом рационе
некоторых химических элементов жителей Карелии
(по данным методических рекомендаций МР 02-04/03.2/1.5-09 РК)
Химические элементы |
Последствия дефицита |
Рекомендации |
Ca |
Задержка роста и развития костной и зубной ткани, нарушение свёртываемости крови, повышение нервной возбудимости, усталость, нарушение в работе мышц |
|
I |
Проблемы в построении гормонов щитовидной железы, влияющих на все виды обмена веществ, на физическое и психическое здоровье. Страдают рост, интеллект, возникает зоб |
|
Se |
Понижение иммунного статуса, повышается риск новообразований и заболеваний сердца, суставов, нарушение функции печени, щитовидной и поджелудочной железы, ухудшение состояния зубной эмали и ногтей |
|
Fe |
Снижение иммунитета, способности к обучению и принятию решений, нарушение структуры кожи, волос, ногтей. Понижается биодоступность цинка, меди, витаминов С, А, группы В. Повышает абсорбцию свинца |
|
Zn |
Задержка роста, развитие воспалительных процессов на коже, нарушение поведения (от раздражительности до депрессии), медленно заживают раны |
|
Возможные ответы
- В организме человека обнаружено более 80 химических элементов
- Макроэлементы: натрий (0,08%), кальций (2%), магний (0,02%);
Микроэлементы: литий (10-4%), стронций (10-4%);
Ультрамикроэлемент: селен (10-6%).
- Алюминий и мышьяк – микроэлементы (10-5%), ванадий – ультрамикроэлемент (10-6%).
- Внесите недостающую информацию в таблицу:
Номер химического элемента |
Название химического элемента |
Относительная атомная масса химического элемента |
Массовая доля химического элемента в организме человека |
7 |
Азот |
14 |
1% |
11 |
Натрий |
23 |
0,08% |
15 |
Фосфор |
31 |
1% |
1 |
Водород |
1 |
10% |
- Данные химические элементы содержатся в организме человека в микроскопическом количестве. Их биологическая роль незначительна или ещё не выявлена.
- Данные химические элементы играют большую биологическую роль в организме человека.
- Группы элементов:
А) франций, полоний, астат – не содержатся в организме человека
Б) медь, цинк, стронций – микроэлементы и (или) один из источников этих элементов – бобовые растения)
В) неон, аргон, радий - биологическая роль этих элементов незначительна или ещё не выявлена
- Допустим, масса человека 65 кг. Массовая доля серы в организме человека 0,16%. Тогда 0,0016 = m (S) / 65
- (S) = 0,104 кг
- Примерная масса водорода в организме человека массой 70 кг равна 7 кг.
- В информации разных источников есть расхождения. Например, по данным о суточной потребности элемента. Это может быть связано с тем, что уровень потребности организма в элементе зависит от возраста человека и особенностей самого организма.
- Свой вариант
- В 100 г молока (3%-ой жирности) содержится 100 мг кальция. Сколько грамм кальция примерно получит человек, выпив стакан такого молока?
Если стакан содержит 250 г молока, то в такой массе содержится 250 мг кальция или 0,250 г.
- Своя задача
- Биология
5, 6, 9, 10 классы: «Химический состав клетки»
Химия
9 класс: «Роль химических элементов в жизни человека»
- Данное задание может стать темой исследовательской работы обучающихся.
Источники информации
- Химические элементы в организме человека: Справочные материалы / Под ред.Л.В. Морозовой. - Архангельск.: Издательский центр ПГУ, 2001.
- http://www.alhimik.ru/kunst/man's_elem.html - понятие о группах химических элементов
- http://gazpromschool.ru/old/students/projects/mineral_vesh/html/klassifikaciya.htm - химические элементы в организме человека
- http://www.smed.ru/guides/184/ - биологическая роль химических элементов и минеральных веществ
- http://zdips.ru/zdorovoe-pitanie/mineraly/1622-bor-v-organizme-cheloveka.html - химические элементы в организме человека
- http://youcure.me/ru/blogs/makro-i-mikroelementy-v-chelovecheskom-organizme-173/rol-i-funktsii-makro-i-mikroelementov-4807 - роль макро и микроэлементов в человеческом организме