Программа курса по выбору "Химические элементы жизни"

Пояснительная записка.

Программа разработана для учащихся девятых классов общеобразовательных школ с ориентацией на естественнонаучный профиль. Данная программа освещает вопросы биологической роли химических элементов в живых организмах.

Цель курса: создание ориентационной и мотивационной основы для осознанного выбора естественнонаучного профиля обучения.

Задачи курса: развитие научного мировоззрения; формирование интеллектуальных умений (анализировать, сравнивать, устанавливать причинно-следственные связи, доказывать свою точку зрения), на основе межпредметных связей с биологией, сообщить дополнительные знания о важнейших химических элементах и их функциях в живых организмах; развитии экологической культуры и пропаганда здорового образа жизни.

Программа рассчитана на 16 ч. - одно полугодие 9-го класса.

Практическим занятиям уделяется значительное время, экспериментальная работа выполняется индивидуально или группами. Предусматривается разработка и защита творческих проектов.

Форма проведения занятий: традиционное урочное, проектная деятельность, лабораторное занятие, учебное исследование.

Учащиеся должны знать: важнейшие химические элементы и их биологические функции в жизненно важных процессах живых организмов.

Учащиеся должны уметь: проводить качественные реакции на ионы: Na⁺¹, Ca²⁺, K⁺¹, Mg²⁺, Fe²⁺, Cl^1-, S^2-, PO₄^3-, NО₃^-_, CO₃^2-

Анализировать состав пищи и вести количественные расчеты по содержанию биоэлементов в продуктах питания. Работать с дополнительными источниками информации, осмысливать и преобразовывать полученную информацию.

Содержание курса.

Тема 1. Биоэлементы. Общий обзор биологических элементов.

Занятие 1. Общая характеристика биоэлементов.

Положение элементов металлов и неметаллов в ПСХЭ Д. И. Менделеева. Особенности строения их атомов, обусловливающие их физические, химические и биологические свойства. Макро - и микроэлементы, их свойства. Содержание биогенных элементов в живых организмах. Сравнение элементарного состава живого вещества и элементарного состава земной коры и морской воды. Дыхание и фотосинтез - основные функции организма растений. Дыхание и питание - основные функции организма животных.

Форма занятия: лекция с элементами беседы.

Образовательный продукт: опорный конспект.

Тема 2. Макроэлементы металлы.

Занятие 1. Биометаллы - натрий и калий.

Содержание натрия и калия в растениях и животных организма. Роль ионов натрия в поддержании осмотического давления плазмы крови. Влияние ионов натрия и калия на процессы нервной деятельности, функции мышц, почек, сердечно-сосудистой системы и др. Влияние солей натрия и калия на ритм сердечной деятельности. Участие ионов калия в биохимических процессах, происходящих в растениях. Признаки калийного голодания: краевой ожог, гофрированность листьев. Источники поступления натрия и калия в организм человека. Суточные нормы макроэлементов.

Тест на содержание калия в организме: “Суточные нормы потребления натрия и калия”

Демонстрации: табл. “Элементы главной подгруппы первой группы” (по Дж. Эмсли) Природные минералы, продукты питания, и медицинские препараты содержащие Nа и К. Образцы растений с признаками калийного голодания. Образцы минеральных калийных удобрений.

Лабораторный опыт: качественные реакции на катионы натрия и калия.

Форма занятия: семинар, работа в парах.

Занятие 2. Биометаллы - магний и кальций (1 час)

Содержание кальция в живых организмах и его опорные функции.

Наличие ионов кальция и магния в составе клеток, плазмы крови и других биологических жидкостей. Роль кальция в свертывании крови. Участие ионов магния и кальция в регуляции сердечной и нервной деятельности. Влияние магния на синтез хлорофилла. Магний — составная часть хлорофилла. Источники поступления в организм человека. Реакция организма на избыток и недостаток магния и кальция. Болезни, связанные с недостатком кальция

Демонстрации: таблица “элементы главной подгруппы II группы (по Дж. Эмсли 1993 г.) Природные минералы, содержащие магний и кальций. Тесты на содержание магния и кальция в организме (по М. Хамм, А. Россмайер). Схема “Фотосинтез”, медицинские препараты и продукты питания, содержащие магний и кальций. Рисунок 1, рисунок 4.

Форма занятия: лекция с элементами беседы.

Образовательный продукт: сообщения.

Занятие 3.

Практическая работа: ”Обнаружение катионов кальция и магния в костной ткани”

Образовательный продукт: отчет.

Занятие 4. Железо - кроветворный элемент (1 час)

Содержание железа в организме человека, в тканях глазного хрусталика, роговицы, печени, селезенки. Его участие в образовании биологически активных соединений - гемоглобина крови, в осуществлении газообмена организма с окружающей средой. Понятие о функциях гемоглобина и железа в нем содержащегося. Рассеивание техногенного железа. Применение препаратов железа при лечении малокровия, при истощении и упадке сил. Круговорот железа. Влияние избытка и недостатка железа в организме. Железо в медицине.

Демонстрации: таблица “Железо в организме” (% от общей массы железа), “Содержание железа в продуктах питания”. Схема “Круговорот железа в организме”. Медицинские препараты и природные минералы, содержащие железо. Рисунок 3.

Тест “Порядок ли у Вас с железом”.

Лабораторный опыт: Качественные реакции на катионы Fe²⁺ Fe³⁺

Форма занятия: семинар, рабата в группах.

Образовательный продукт: отчет

Тема 3. Макро - и микроэлементы неметаллы.

Занятие 1. Кислород - газ, поддерживающий жизнь.

Кислород в составе всех жизненно важных веществ: белков, жиров, углеводов, воды. Физиологическая роль кислорода: медленного окисления пищи, процессы дыхания, защитные функции организма. Использование свободного кислорода человеком, животными и одноклеточными.

Кислородная недостаточность - причины горной болезни, гибели рыб в водоемах.

Кислород в медицине. Кислородное голодание. Кислородный токсикоз. Фотосинтез. Роль зеленых растений в восполнении атмосферы кислородом. Свойство озона поглощать избыток
ультрафиолетовых лучей. Применение озона в медицине.

Демонстрации: таблицы “Общая характеристика элементов подгруппы кислорода” (по Дж. Эмсли)

Форма занятия: лекция.

Образовательный продукт: опорный конспект.

Занятие 2

Практическая работа. Определение растворенного в воде кислорода.

Образовательный продукт: отчет

Заняти3. Водород, его незаменимость в живой природе.

Водород - обязательный компонент всех органических соединений организма. Водородные связи, лежащие в основе самых тонких явлений жизнедеятельности: способность ферментов распознавать вещества, специфичность действия многих лекарственных препаратов, способность мышц сокращаться. Участие атомарного водорода в процессах метаболизма.

Ион гидроксония, его концентрация в желудочном соке.

Биологическая роль воды, пероксида водорода. Основные функции воды в живом организме. Баланс воды в живом организме: потребление и выделение. Требования к питьевой воде: мутность, микрофауна, химический состав. Очистка воды: коагуляцией, фильтрованием, хлорированием, озонированием. Опреснение воды. Действие минеральных вод на организм: желудочно-кишечный тракт, систему кровообращения. Круговорот воды в природе.

Демонстрации: образцы минеральных вод различных природных источников, бутылки лечебно-столовой воды: “Нарзан”, “Ессентуки”, “Боржоми” и др. Схема: “Круговорот воды в природе”.

Форма занятия: лекция.

Образовательный продукт: опорный конспект.

Занятие 4.

Практическая работа. Определение качества воды методами химического анализа.

Образовательный продукт: отчет

Занятие 5. Сера - составная часть белков живых организмов. (1 час).

Содержание серы в организме человека. Суточная потребность. Сера-составная часть аминокислот в организме человека и животных, компонентов белков волос, шерсти, рогов, копыт, ногтей. Сера - составная часть витамина В1, участвующего в обмене углеводов, жиров и белков. Сероводород и серная кислота - продукты распада белков, их биологическая роль. Сера как агроэлемент. Круговорот серы в природе. Применение серы и ее соединений в медицине. Влияние на организм сероводорода, оксидов серы и охрана окружающей среды

Демонстрации: Медицинские препараты, природные минералы, содержащие серу.

Химический эксперимент: “Обнаружение сероводорода в тухлом яйце”.

Форма занятия: семинар, рабата в группах.

Образовательный продукт: отчет

Занятие 6.. “Азот и жизнь — понятия неотделимые”.

Содержание азота в животном и растительном организмах. Азот - составная часть белка, нуклеиновых кислот, пептидов, ферментов.

Полноценные и неполноценные белки. Сбалансированная белковая диета, последствия ее нарушения. Процессы трансформации белков в теле человека. Биологическая и промышленная фиксация атмосферного азота. Азот — элемент питания растений. Понятие о круговороте азота.

Влияние на организм азота, его оксидов, аммиака, нитрат и нитрит ионов. Меры защиты. Кессонная болезнь. Нитраты и нитриты. Источники поступления азота с нитратами в организм. Пути снижения нитратов в продуктах питания при приготовлении пищи.
Демонстрации: таблицы “Общая характеристика элементов подгруппы азота” (по Дж. Эмсли). “. Таблица “Накопление нитратов в продукции открытого грунта”. Кодослайды: “Пути снижения содержания нитратов в продуктах питания”, “Факторы, влияющие на уровень содержания нитратов в растениях”, “Допустимые нормы содержания нитратов”, “Симптомы нитратно-нитритных отравлений”. Образцы растений, содержащих недостаточное количество азота.

Коллекция минеральных удобрений.

Лабораторные опыты. Качественная реакция на нитраты и нитриты.

Форма занятия: лекция.

Образовательный продукт: опорный конспект.

Занятие 7.

Практическая работа: Определение содержания нитратов в продуктах питания экспресс-методом.

Форма занятия: семинар, рабата в группах.

Образовательный продукт: отчет

Занятие 8. “Фосфор - элемент жизни и мысли”

Содержание фосфора в организме человека. Фосфор - составная часть костной, мышечной и нервной ткани.

Фосфор в энергетике живых организмов. Фосфатная буферная система крови. Потребность в фосфоре, продукты, содержащие фосфор. Связь фосфора и кальция.

Фосфор - элемент питания растений, способствует созреванию плодов. Понятие о фосфорных удобрениях, совместимость удобрений. Круговорот фосфора в природе. Воздействие человека на круговорот фосфора.

Демонстрации: Природные минералы, содержащие фосфор. Схема “Круговорот фосфора в природе”. Таблица “Признаки фосфорного голодания у растений”. Образцы фосфорных минеральных удобрений.

Лабораторный опыт: качественные реакции на фосфат-ион.

Форма занятия: семинар, рабата в группах.

Образовательный продукт: отчет

Занятие 9. Углерод - основа живой и неживой природы (1 час)

Содержание углерода в организме. Углерод - основа строения органического мира. Многообразие форм соединений углерода. Участие оксида углерода (IV) в процессе фотосинтеза, его функции, круговорот углерода в природе.

Воздействие соединений углерода на организм человека, угольной пыли, оксидов углерода. Меры защиты. Радиоактивный С¹⁴ углерод в живом организме. Радиоактивный метод определения возраста любого предмета растительного и животного происхождения.

Демонстрация: таблица. “Общая характеристика элементов подгруппы углерода” (по Дж. Эмсли). Схема “Фотосинтез”. Схема “Круговорот углерода в природе”. Коллекция минералов карбонатов. Медицинские препараты на основе карбонатов.

Лабораторный опыт. Обнаружение карбонат-иона в яичной скорлупе

Форма занятия: семинар, рабата в группах.

Образовательный продукт: отчет

Занятие 10. Биологическая роль элементов галогенов (2 часа)

Биологические функции фтора и его соединений. Наличие фтора в зубной эмали, в костях человека и животных в виде фторапатита. Участие фтора в обмене веществ и активации некоторых элементов. Продукты содержащие фтор. Фторосодержащие медицинские препараты. Избыток и недостаток фтора в организме. Кариес зубов. Флюороз. Фторосодержащие отравляющие вещества.

Хлор, его содержание в организме. Биологическая роль хлора в образовании желудочного сока, формировании плазмы крови, в переваривании белков, поддержании осмотического давления. Образование ферментов при участии соляной кислоты. Дезинфицирующе действие молекулярного хлора, хлорной воды, хлорной извести. Хлорид - ионы - основа физраствора. Отравляющее действие хлора. Использование соединений хлора в медицине.

Бром, его биологическая роль. Бром - составная часть гормона гипофиза. Соли брома в медицине.

Йод, его содержание в щитовидной железе. Гормоны - тироксины, их влияние на обмен веществ и нервную систему. Потребность человека в йоде и его поступление в организм. Йодная профилактика - введение йодида натрия в столовую соль. Содержание йода в продуктах питания: морская капуста, рыбий жир, бобы, шпинат, яйцо и др.

Схемы: “Биологическая роль галогенов”, “Источники поступления йода”, коллекция природных галогенсодержащих минералов, фторосодержащие зубные пасты, медицинские препараты: желудочный сок, спиртовый раствор йода, “Иодактив”, минеральная вода “Нижнее-Сергиенская”. Рисунок 2.

Форма занятия: семинар, работа в парах.

Образовательный продукт: сообщения.

Занятие 11. Защита проектов и творческих заданий.

Литература.

1. А. Ф. Аспицкая “Химические элементы жизни”, Пермь изд. , 1993 г.
2. В. И. Воробьев, Р. И. Воробьев “Живая химия”, 1985, №2 с. 52.
3. М. М. Гуревич ”Железная диета”. Журнал. ”Химия и жизнь”, 1985, №4с22-23.
4. А. Х. Гусаков, А. А. Лазаренко. ”Кружки по химии в школе” М. ”Просвещение”1978 г. с. 45-48.
5. Ф. Егоркина, Д. М. Кирюшкин, В. С. Полосин “Внеклассные практические занятия по химии” с. 134-136.
6. Г. Куликовская “Хлеб вам да йод”. Огонек, 1996, №5.
7. Макро и микроэлементы и их роль в организме. Журнал “Крестьянка”, 1993, №11, с. 21.
8. Малышкина В. , “Занимательная химия” с. 233, 237.
9. А. А. Макареня, Л. А. Ивченко, “Валеология на уроках неорганической химии” (пособие для учителя) 2000г. , №10-26. Газета ”Химия”.
10. Неумывакин И. “Действие основных продуктов питания”. Здоровье 1995, №2.
11. П. А. Оржековский, В. Н. Давыдов, Н. А. Титов “Экспериментальные творческие задачи по неорганической химии”.
12. Г. В. Пичугина “Химия в технологиях сельского хозяйства”. М. Просвещение. 1981г. с. 34-38, 45-47, 109-11.
13. К. С. Петровский. “Минеральные вещества внутри нас”. Химия и жизнь, 1981, №2 с. 47-48.
14. А. А. Сударкина, И. Евсеева, А. Н. Орлова “Химия в сельском хозяйстве”.
15. Химия в школе” 2004, №8, 2004 №3, 2004, №6, 1998, №3, 1994, №2, 2000 №3.
16. П. Р. Таубе, Е. И. Руденко, “От водорода до Нобелия”.

Темы проектов и творческих заданий.

1. Железо и процессы дыхания в живых организмах.
2. Фотосинтез глазами химика.
3. Металлы: когда их много или мало.
4. Еще раз о злополучных солях-нитратах и нитритах.
5. Дефицит йода-голод скрытый и коварный.
6. Поваренная соль и ее роль в организме.
7. Зачем нужны удобрения.
8. Угольный элемент.
9. Красная и желтая кровяные соли.
10. Составить меню калиевой и магниевой диеты на один день.
11. Изобразить в картинках “Источники поступления биогенных элементов в организм человека”.