Мастерская проводится в курсе “Организм человека” классе, при изучении темы “Сердце”.
Задача мастерской – в творческом поиске выяснить источники неутомимости работы сердца.
ЭТАПЫ МАСТЕРСКОЙ
1. При входе в кабинет учащимся предлагается жребий. Это разрезанные на части 5 сердец, вырезанные из картона (количество сердец может быть большим или меньшим, в зависимости от общего числа участников и необходимого количества формируемых групп). Эти сердца разного цвета – красного, синего, фиолетового, белого, голубого. Ребята должны собрать своё сердце из частей. В результате восстановления целостности каждого сердца получаем необходимое нам количество групп с необходимым количеством человек.
2. Ребятам предлагается объяснить, почему сердца были именно этих цветов. Тут следуют разнообразные версии, учащиеся предполагают, что это как-то связано с цветом крови, в результате обсуждений версии сводятся к тому, что дыхательные пигменты окрашивают кровь в разные цвета. Тут же возможно провести работу с дыхательными пигментами. На карточках поочерёдно предъявить учащимся названия основных дыхательных пигментов и задать вопрос: Какой группе соответствует тот или иной пигмент (гемэритрин, гемоглобин, гемоцианин и т. д.)? Ребята должны вспомнить названия пигментов, их окраску и то, почему на таблицах кровь изображается именно такими цветами. Также задание с пигментами можно оставить и для домашнего задания: это и повторение, и дополнительная информация. Нередко на следующий урок ребята сдавали прекрасно выполненные, оформленные работы на тему “Дыхательные пигменты животных”. Необходимо пояснить возможность выполнения такой работы и, конечно, выполнение этого задания нужно отдельно оценить.
3. Каждая группа путем случайного выбора получает конверт, внутри которого находится набор букв, написанный на отдельных маленьких карточках (взято 12 букв, но можно взять и другое число, кроме того, в каждом конверте находится только 5 букв, среди которых есть буквы, повторяющиеся и в других конвертах): 1конверт – А, Л, И, С, П. 2 конверт – А, Д, П, Ж, В. 3 конверт – А, В, К, Т, М. 4 конверт – А, Д, Н, К, С. 5 конверт – А, М, П, Ж, Л. Работая всей группой, ребята должны вспомнить какие либо слова, связанные с сердцем, которые начинались бы с этих букв. На выполнение задания даётся 1 минута, после чего каждая группа вслух высказывается о своём решении, другие же участники записывают все предложенные варианты, дополняют свои списки.
Обычно решения школьников таковы:
А – артерии, аорта, аритмия, автоматия, адреналин
В – вены, венечные сосуды
Д – давление, диастола
Ж – желудочек
И – инфаркт, ишемическая болезнь сердца
К– клапаны, кардиология, коронарные сосуды, капилляры
Л – лёгочные вены, лёгочные артерии
М – миокард, малый круг кровообращения
Н – насос, нервная регуляция
П – предсердие, перикард, полулунные клапаны, пульс
С – систола, стенокардия, створчатые клапаны, сердечный цикл
Т – тромб, темп, тонометр
Таким образом, выясняется поле знаний школьников по теме “Сердце”, ведь кровеносные системы животных изучались ранее, кроме того, организм человека включён в программу начальной школы. На эти прошлые знания можно будет опираться при дальнейшей работе. Это задание можно дать выполнить на дом, причём варьируя выполнение по вариантам. Например: 1 вариант выполняет поиск всех слов, связанных с сердцем на первые 6 букв из предложенных, а 2 вариант – на оставшиеся шесть букв. Или можно ещё модифицировать домашнее задание: 1 вариант выполняет задание с дыхательными пигментами, а 2 вариант – задание с буквами.
4. Следующим шагом является выдача каждому участнику мастерской индивидуальной ксерокопии “Схема строения сердца” со сделанными около рисунка обозначениями под цифрами. Схема должна быть очень подробной, включающей не менее 20 обозначений.
Рисунок 1
Перед учащимися ставится задача – обозначить компоненты сердца. Индивидуальную работу можно усилить вначале парной, а затем и групповой. В результате можно поощрить оценками ту группу, у которой будет большее число правильных ответов. Абсолютно верно не удаётся ответить обычно никому. Правильность выполнения задания проверяется устно, или можно сделать эту проверку, спроецировав на доску этот же рисунок через эпидиаскоп, или мультимедийный проектор, также можно, при отсутствии технических средств, попросить школьников заранее нарисовать эту же схему на листе ватмана и по ней проводить проверку. Кстати эта схема может вам пригодиться и в дальнейшем, при проверке знаний учащихся на последующих уроках. Нет нужды долго и подробно останавливаться на разъяснении всех обозначений, так как тут важно, чтобы дети почувствовали неполноту собственных знаний, и у них возник информационный запрос. Неясные пункты необходимо оставить в качестве домашнего задания, так как эту схему учащиеся самостоятельно дома вклеят в свои рабочие тетради и сдадут на следующем уроке с полными обозначениями на проверку.
5. Показывается фрагмент видеофильма “Рождение мозга”, где показано начало биения сердца эмбриона на 21 день внутриутробного развития. Учитель констатирует, что сердце неутомимо работает без отдыха до конца жизни человека. Ставится основной вопрос мастерской “В чем источник неутомимости работы сердца?”. Этот вопрос поставлен для групп, после 2–3 минутного обсуждения, группы предлагают варианты различных гипотез, объясняющих причины удивительной неутомимости сердца. Мастер записывает предложенные гипотезы на доске, исключая повторяющиеся, и ставит задачу – выяснить конкретные причины неутомимости сердца. С целью подробной проработки этого вопроса предлагается выделить наиболее значительные причины неутомимости из тех, которые предложили школьники, и оформить дальнейшую работу в табличном варианте.
6. Ребята в тетрадях готовят таблицу “Источники неутомимости работы сердца”
| Автоматия | Сердечный цикл | Особое кровоснабжение |
Особые мышцы |
Регуляция нервная и гуморальная |
|---|---|---|---|---|
7. После того, как таблица готова, следует детальная проработка каждой части таблицы. По ходу последующей работы каждый учащийся заполняет таблицу в своей тетради. Учитель последовательно предлагает школьникам материал для заполнения всех колонок таблицы.
АВТОМАТИЯ – предлагается информация, раздаточный материал – иллюстрации и тексты о проводящей системе сердца. Участникам необходимо записать все узлы и водитель ритма.
Рисунок 2
Рисунок 3
Автоматия – 1
Способность сердца ритмически сокращаться независимо от внешних воздействий, а лишь благодаря импульсам, возникающим в самом сердце, получила название автоматии. Автоматия сердца связана с особенностями сердечной мышцы. В сердце имеются мышечные волокна двух типов. Основная масса сердечной мышцы представлена типичными для сердца волокнами, которые обеспечивают сокращения отделов сердца. Их основная функция—сократимость. Это типическая, рабочая мускулатура сердца. Кроме того, в сердечной мышце имеются атипические волокна. С деятельностью атипических волокон связано возникновение возбуждения в сердце и проведение его от предсердий к желудочкам. Волокна атипической мускулатуры отличаются от сократительных волокон сердца, как по строению, так и по физиологическим свойствам. В них слабее выражена поперечная исчерченность, зато они обладают способностью легко возбуждаться и большей устойчивостью к вредящим влияниям. За способность волокон атипической мускулатуры проводить возникшее возбуждение по сердцу, ее называют еще проводящей системой сердца.
Атипическая мускулатура занимает по объему очень небольшую часть сердца. Скопление клеток атипической мускулатуры называют узлами
Один из таких узлов расположен в правом предсердии вблизи места впадения (синуса) верхней полой вены. Это так называемый синусный узел. Здесь в сердце здорового человека возникают импульсы возбуждения, определяющие ритм сокращений сердца. Второй узел расположен на границе между предсердиями и желудочками в перегородке сердца – предсердно–желудочковый узел. В этой области сердца возбуждение распространяется с предсердий на желудочки сердца. В верхней части узла возбуждение распространяется более медленно, чем по остальным отделам проводящей системы сердца. Это очень важно: сократившиеся предсердия должны успеть перекачать кровь в желудочки сердца до того, как последние начнут сокращаться. Из предсердно-желудочкового узла возбуждение направляется по пучку волокон проводящей системы (пучок Гиса), который расположен в перегородке между желудочками. Пучок Гиса разделяется на две ножки, одна из них направляется в правый желудочек, а другая — в левый.
Процесс возбуждения в сердце первоначально возникает в синусном узле, затем распространяется на другие части проводящей системы, и, наконец, возбуждение с атипической мускулатуры передается на сократительную мускулатуру сердца. Возбудившись, типическая '(сократительная) мускулатура сердца сокращается, развивая напряжение для нагнетания крови в аорту и легочную артерию.
Доказательством того, что в синусном узле первоначально возникают импульсы возбуждения, является тот факт, что нагревание сердца в области синусного узла ведет к учащению сокращений сердца, а охлаждение узла — к замедлению сердечного ритма.
Автоматия – 2
Удалось показать, что сердце человека, извлеченное из трупа и помешенное в теплый физиологический раствор, в результате массажа восстанавливает сократительную активность. Доказано, что автоматизм сердца имеет миогенную природу и обусловлен спонтанной активностью части клеток его атипической ткани. Указанные клетки образуют скопления в определенных участках миокарда. Наиболее важным в функциональном отношении из них является синусный или синоатриальный узел, расположенный между местом впадения верхней полой вены и ушком правого предсердия. В нижней части межпредсердной перегородки, непосредственно над местом прикрепления септальной створки трехстворчатого клапана, располагается атриовентрикулярный узел. От него отходит пучок атипических мышечных волокон, который пронизывает фиброзную перегородку между предсердиями и переходит в узкий длинный мышечный тяж, заключенный в межжелудочковую перегородку. Он называется атриовентрикулярным пучком или пучком Гиса. Пучок Гиса разветвляется, образуя две ножки, от которых приблизительно на уровне середины перегородки отходят волокна Пуркинье, также образованные атипической тканью и формирующие субэндокардиальную сеть в стенках обоих желудочков. Возбуждение миокарда зарождается в синоатриальном узле, который называют водителем ритма, или пейсмекером первого порядка, и далее распространяется на мускулатуру предсердий с последующим возбуждением атриовентрикулярного узла, который является водителем ритма второго порядка.
Скорость распространения возбуждения в предсердиях составляет в среднем 1 м/с.
СЕРДЕЧНЫЙ ЦИКЛ – используется грамзапись “Уроки Радионяни – СЕРДЦЕ”, где в весёлой форме поясняется сердечный цикл, а также звучит оригинальная песня про сердце. Также выдаются и наглядные раздаточные материалы – сердечный цикл.
ОСОБОЕ КРОВОСНАБЖЕНИЕ – применяется фрагмент видеофильма “СЕРДЦЕ” из передачи “Здоровье” о коронарном кровоснабжении (записанная телепередача). По ходу ребята делают записи в своих тетрадях.
ОСОБЫЕ МЫШЩЫ – материал изучался в теме “Ткани” – поэтому этот раздел ребята могут заполнить самостоятельно. Возможен также устный ответ у доски, желающих рассказать этот материал по таблицам, ещё возможна организация работы по учебнику “Биология” Н.Грин, У.Стаут, Д.Тейлор (том 1).В этом пособии весьма наглядно и подробно описываются все три типа мышечной ткани, даётся их сравнительная таблица.
РЕГУЛЯЦИЯ
Регуляция сердечной деятельности
Центральная регуляция сердечной деятельности осуществляется симпатическим и парасимпатическим отделами нервной системы.
Симпатические влияния стимулируют сердечную функцию, повышая мощность сокращения сердца (положительный инотропный эффект), увеличивая возбудимость и скорость проведения возбуждения (положительный батмо- и дромотропный эффект). Частота сокращений сердца при этом возрастает (положительный хронотропный эффект).
Парасимпатические нервы (ветви блуждающего нерва) оказывают на сердце противоположное влияние: они понижают возбудимость и проводимость, силу и частоту сердечных сокращений. Расслабление сердца в диастоле становится более полным. Это явление может быть охарактеризовано как отрицательный тонусотропный эффект в отличие от вызываемого симпатическими влияниями положительного тонусотропного эффекта.
Резкое учащение сердцебиений" наблюдается при эмоциональном возбуждении, а также при действии условнорефлекторных раздражителей, сигнализирующих о предстоящей напряженной работе. Ионы плазмы крови оказывают на сердце как ваготропное (тормозное), так и симпатикотропное (возбуждающее) действие. Ионы К+ оказывают ваготропный эффект, ионы Са2+ действуют возбуждающе, усиливая деятельность сердца.
8. Итоговым заданием будет вопрос – размышление “Хотя неутомимость сердца обеспечивается таким большим количеством факторов, сердце, тем не менее, даёт сбои. Сердечно – сосудистые заболевания занимают первое место среди других болезней. КАК ПОМОЧЬ СЕРДЦУ?”
Ответы на этот вопрос, который включает гигиенические аспекты, ребята готовят дома. Проверяется это задание, вместе с предыдущими, на следующих уроках. Стимулировать ребят можно тем, что первым трём, давшим большее количество разнообразных объяснений, будут поставлены дополнительные оценки.