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»
"Периодическая система"
Пояснительная записка
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
|
- Ежедневно включать в рацион молоко и молочнокислые продукты, систематически употреблять творог, морепродукты, зелень.
- Ограничить сыр до 15-20г в сутки из-за избытка соли, холестерина, жира.
- Не сочетать блюда – источники кальция с бобовыми, мясом, рыбой, шоколадом, какао, щавелем, свеклой, чаем, кофе, отрубями
|
|
I
|
Проблемы в построении гормонов щитовидной железы, влияющих на все виды обмена веществ, на физическое и психическое здоровье. Страдают рост, интеллект, возникает зоб
|
- Использовать йодобогащённые продукты, морепродукты, морскую рыбу.
- Йодированную соль хранить в светонепроницаемой таре с плотно закрывающейся крышкой и добавлять к блюду непосредственно перед едой.
- Дефицит в рационе белка, витаминов С, А, меди и других микроэлементов препятствует всасыванию йода из продуктов.
- Избыточное потребление капусты, укропа, редиса, моркови могут частично блокировать поступление йода в щитовидную железу.
- Избыток йода опасен для здоровья.
- Существуют противопоказания (нужна консультация эндокринолога)
|
|
Se
|
Понижение иммунного статуса, повышается риск новообразований и заболеваний сердца, суставов, нарушение функции печени, щитовидной и поджелудочной железы, ухудшение состояния зубной эмали и ногтей
|
- Использовать морепродукты, корюшку, фисташки, обогащённые селеном продукты
|
|
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
|
- Наибольшее количество железа усваивается организмом из мяса животных
- Нужно готовить овощные гарниры к мясным блюдам или сочетать их с квашеной капустой, зеленью, лимонным соком
- Не сочетать блюда – источники железа с молоком, сыром, белком яиц, чаем, кофе, какао, черноплодной рябиной, черникой, хурмой, ревенем, щавелем, свёклой (ухудшается всасывание железа)
|
|
Zn
|
Задержка роста, развитие воспалительных процессов на коже, нарушение поведения (от раздражительности до депрессии), медленно заживают раны
|
- Хорошо усваивается из мяса, печени, яиц
- В овощах, фруктах практически нет. Поэтому вегетарианские диеты и голодание опасны для детей и подростков
|
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
