Данный спецкурс предназначен для учащихся 9-го класса с химико-биологическим уклоном основной школы. Он ориентирован на углубление и расширение знаний, на развитие любознательности, интереса учащихся к химии и биологии, обучению умения успешного решения задач по улучшению качества жизни и иметь представления об "экологическом портрете" каждого человека, группы, контингентов и всего населения в целом.
Экологический портрет - это совокупность генетически обусловленных свойств и наследственных признаков, характеризующих специфическую адаптацию индивидуума к конкретному набору основных факторов среды обитания. Химические элементы являются одним из компонентов экологического портрета человека. Обмен химических элементов между внешней и внутренней средами организма являются системообразующим фактором гомеостаза, что в значительной степени обусловливает актуальность их изучения в медицине, физиологии и экологии человека.
Цель спецкурса: расширение знаний учащихся о применение химических элементов и их соединений в медицине и химической промышленности, повседневной жизни; детального рассмотрения нарушений баланса химических элементов у человека под влиянием внешних и внутренних неблагоприятных факторов; решение сложных вопросов, что помогает учащимся при подготовке к поступлению в 10 классы с углубленным изучением химии и биологии; подготовка учащихся к районным и городским олимпиадам по химии и биологии; оказание помощи в выборе профиля дальнейшего образования.
Задачи спецкурса: предоставить учащимся возможность реализовывать интерес к химии, биологии и экологии, применять свои знания и химических элементах и их соединений в повседневной жизни, совершенствовать экспериментальные умения; развивать познавательные интересы, мыслительные процессы, склонности и способности учащихся самостоятельно добывать знания; закрепление и повторение теоретических знаний по общей и неорганической химии и биологии.
Данный спецкурс затрагивает такие актуальные темы как: важнейшая роль химических элементов в жизнедеятельности человека; изменения в биосфере и нарушения баланса химических элементов в организме человека и животных; заболевания, связанные с дефицитом или избытком макро- и микроэлементов в организме; жизненно важные и токсичные химические элементы.
Спецкурс рассчитан на 60 часов. Режим проведения занятий может быть традиционным - 1 или 2 раза в неделю. Завершается курс сдачей обязательного учебного портфолио учащимися по данному спецкурсу, зачетом или экзаменом по выбору - защитой исследовательской работы (проекта). Защита исследовательской работы учащимися школы рассматривается как одна из приоритетных форм организации промежуточной аттестации.
Исследовательская работа может быть написана учащимися по двум предметным областям из образовательной программы, реализуемой в школе.
Темы и предметные области исследовательских работ определяются обучающимися самостоятельно и утверждаются решением педагогического совета. Наряду с утверждением тем, приказом директора школы назначаются руководители, консультанты и рецензенты по каждой работе.
Одним из способов организации оценочной деятельности по данному спецкурсу - система накопительного балла (СНБ), также данная система направлена на создание ситуации успеха обучающихся и их педагогическую поддержку в случае неудачи.
Целями введения СНБ в данном спецкурсе являются: повышение уровня объективности оценки знаний и умений школьников; развитие познавательной активности обучающихся; использование регулирующей и воспитательной функции оценки знаний и умений школьников; повышение уровня самоорганизации и самоконтроля учащихся; обеспечение психологического комфорта в образовательном учреждении.
Реализация СНБ определяет следующую специфику планирования работы учителя по спецкурсу: тематическое планирование должно включать обозначение цены в баллах каждой из зачетных работ (цена этих работ может быть незначительно изменена педагогом в ходе работы в связи с особенностями обучения в данном классе); информация о запланированном максимальном количестве баллов за каждую пройденную тему и за весь спецкурс доводиться до сведения учащихся в начале курса.
Расчет показателя качества обучения рассчитывается по формуле:
К = Б ? 100% / Т,
где Б - количество баллов, набранное за каждую пройденную тему; Т - максимальное количество баллов за пройденную тему.
Следовательно, устанавливается следующая шкала перевода накопительных баллов в пятибалльную систему оценки:
90-100%- "5"
75-89%- "4"
50- 74%- "3"
до 49%- "2"
Формы и методы работы: лекция, беседа, поисковая деятельность, самостоятельная работа по дифференцированным заданиям, демонстрационный эксперимент, практические работы, участие в районных, городских олимпиадах и конференциях.
Тематическое планирование спецкурса
60 часов (2 часа в неделю)
Тема 1. Введение. Химические элементы в окружающей среде и их роль в жизнедеятельности человека (10 часов).
1 урок (1): История открытия эссенциальных химических элементов.
2 урок (2): Учение о биосфере.
3 урок (3): Биогеохимические провинции.
4 урок (4): Химические элементы и их биологическая классификация.
5 урок (5): Взаимодействие химических элементов в организме
5.1. Взаимодействия между макро- и микроэлементами.
5.2. Взаимодействие минеральных элементов с другими нутриентами.
6 урок (6): Роль химических элементов в механизмах адаптации человека к воздействиям неблагоприятных факторов.
7 урок (7): Поступление и распределение химических элементов в организме человека.
8 урок (8): Биосфера как источник химических элементов. Роль природных факторов в поддержании элементного гомеостаза в организме.
9 урок (9): Регуляция баланса химических элементов между внутренней и внешней средами организма человека.
10 урок (10): Зачет по теме 1.
Учащиеся должны знать: микро- и макроэлементы, биологические реакции на изменение содержания химических элементов в среде; роль химических элементов в питании животных и человека; биогеохимические пищевые цепи химических элементов; взаимодействие между микро- и макроэлементами, метаболические взаимосвязи жизненно необходимых элементов и их взаимодействие; пути поступления химических элементов в организм человека; физиологические механизмы обмена химических элементов.
Учащиеся должны уметь: объяснять физиологические механизмы обмена химических элементов; объяснять регуляцию баланса химических элементов между внутренней и внешними средами организма человека.
Демонстрации:
Рис.1: Биологические реакции на изменение содержания химических элементов в среде.
Рис.2: Биогеохимические пищевые цепи химических элементов.
Таблица 1: Среднее содержание минеральных элементов в организме млекопитающих.
Таблица 2: Классификация микроэлементов по биологической роли для млекопитающих животных.
Рис.3: Схема классификации элементов тела с учетом их концентрации и биологической роли в организме.
Таблица 3: Приблизительный состав тела человека при весе 70 кг.
Рис.4: Метаболические взаимосвязи жизненно необходимых элементов.
Рис.5: Взаимодействие химических элементов.
Рис.6: Пути поступления химических элементов в организм человека.
Рис.7: Физиологические механизмы обмена химических элементов.
Таблица 4: Содержание химических элементов (мас. доля,: %) в земной коре, почвах, морской воде, растениях, животных.
Тема 2. Химические элементы в современной медицине (6 часов).
1 урок (11): Учение о биотиках. Микроэлементозы.
2 урок (12): Концепция биоэлементов - новое направление в естествознании.
3 урок (13): Современные методы определения химических элементов в биосубстратах человека.
4 урок (14): Клинико-лабораторные методы оценки элементного статуса человека.
5 урок(15): Система мероприятий, направленных на оптимизацию элементного баланса на индивидуальном и популяционном уровнях.
6 урок (16): Зачет по теме 2.
Учащиеся должны знать: все термины данной главы - биосубстраты, биотики, антибиотики, популяции, микроэлементозы, техногенные микроэлементозы; классификацию микроэлементов и методы определения химических элементов.
Учащиеся должны уметь: сравнивать методы определения химических элементов, объяснять термины, объяснять этапность проведения мероприятий по снижению распространенности микроэлементоз в регионах.
Демонстрации:
Таблица 5: рабочая классификация микроэлементозов человека.
Рис.8: классификация гипо- и гипермикроэлементозов и их последствий у человека.
Таблица 6: Распространенность микроэлементозов у детей(5-7 лет) в различных городах России.
Таблица 7: Информативность определения химических элементов в крови, моче и волосах.
Таблица 8: Элементспецифические индикаторные функции.
Рис.9: Этапность проведения мероприятий по снижению распространенности микроэлементозов в регионах.
Экскурсии: в поликлинику
Тема 3. Химические элементы - органогены (4 часа).
1 урок (17): Кислород.
2 урок (18): Углерод.
3 урок (19): Азот.
4 урок (20): Зачет по теме 3.
Учащиеся должны знать и уметь объяснять: применение кислорода и его соединений, основные эколого-физиологические данные кислорода, физиологическую роль кислорода; применение углерода и его соединений в промышленности и медицине, физиологическую роль углерода; применение азота и его соединений, физиологическая роль азота, основные эколого-физиологические данные азота, обмен азота в организме человека.
Демонстрация:
Рис.10: Обмен азота в организме человека.
Получение и химические свойства кислорода, углерода, азота. Решение цепочек превращений.
Практическая работа №1: Получение кислорода и изучение его свойств.
Тема 4. Химические элементы - макроэлементы (6 часов).
1 урок (21): Кальций.
2 урок (22): Фосфор.
3 урок (23): Калий.
4 урок (24): Натрий.
5 урок (25): Магний.
6 урок (26): Зачет по теме 4.
Учащиеся должны знать и уметь объяснять: применение кальция и его соединений в промышленности и медицине, основные эколого-физиологические данные кальция, физиологическую роль кальция, обмен кальция в организме человека; применение фосфора и его соединений, физиологическую роль фосфора, обмен фосфора в организме человека; применение калия и его соединений, физиологическую роль калия, эколого-физиологические данные калия, обмен калия в организме человека; применение натрия и его соединений, физиологическая роль натрия, основные эколого-физиологические данные натрия; применение магния и его соединений, физиологическая роль магния, основные эколого-физиологические данные магния.
Демонстрации:
Рис.11: Обмен кальция в организме человека.
Рис.12: Обмен фосфора в организме человека.
Рис.13: Обмен калия в организме человека.
Получение и химические свойства кальция, фосфора, калия, натрия, магния. Решение цепочек превращений.
Практическая работа №2: Ознакомление с образцами оксидов.
Тема 5. Химические элементы - жизненно необходимые элементы
(10 часов).
1 урок (27): Железо.
2 урок (28): Цинк.
3 урок (29): Медь.
4 урок (30): Марганец.
5 урок (31): Молибден.
6 урок (32): Кобальт.
7 урок (33): Хром.
8 урок (34): Селен.
9 урок (35): Йод.
10 урок (36): Зачет по теме 5.
Учащиеся должны знать и уметь: применение железа и его соединений в промышленности, основные эколого-физиологические данные железа, физиологическую роль железа, обмен железа в организме человека; применение цинка и его соединений, физиологическую роль цинка, основные эколого-физиологические данные цинка, обмен цинка в организме человека; применение меди ее соединений, физиологическую роль меди, основные эколого-физиологические данные меди, обмен меди в организме человека; применение марганца и его соединений, физиологическую роль марганца, основные эколого-физиологические данные марганца, обмен марганца в организме человека; применение молибдена и его соединений, физиологическую роль молибдена, основные эколого-физиологические данные молибдена, обмен молибдена в организме человека; применение кобальта и его соединений в промышленности и медицине, физиологическую роль кобальта, основные эколого-физиологические данные кобальта; применение хрома и его соединений в промышленности и медицине, физиологическую роль хрома, основные эколого-физиологические данные хрома, обмен хрома в организме человека; применение селена и его соединений, физиологическую роль селена, основные эколого-физиологические данные селена, обмен селена в организме человека; применение йода и его соединений, физиологическую роль йода, основные эколого-физиологические данные йода, обмен йода в организме человека.
Демонстрации:
Рис.14: Обмен кальция в организме человека.
Рис.15: Обмен фосфора в организме человека.
Рис.16: Обмен калия в организме человека.
Рис.17: Обмен железа в организме человека.
Рис.18: Обмен цинка в организме человека.
Рис.19: Обмен меди в организме человека.
Рис.20: Обмен марганца в организме человека.
Рис.21: Обмен молибдена в организме человека.
Рис.22: Обмен хрома в организме человека.
Рис.23: Обмен селена в организме человека.
Рис.24: Обмен йода в организме человека.
Получение и химические свойства железа, цинка, меди, марганца, хрома, йода, селена, кобальта, молибдена. Решение цепочек превращений.
Тема 6. Химические элементы - условно жизненно необходимые элементы (9 часов).
1 урок (37): Фтор.
2 урок (38): Бор.
3 урок (39): Кремний.
4 урок (40): Никель.
5 урок (41): Ванадий.
6 урок (42): Бром.
7 урок (43): Мышьяк.
8 урок (44): Литий.
9 урок (45): Зачет по главе 6.
Учащиеся должны знать и уметь: физиологическую роль фтора, основные эколого-физиологические данные фтора, обмен фтора в организме человека; применение бора и его соединений, физиологическую роль бора, основные эколого-физиологические данные бора; применение кремния и его соединений, физиологическую роль кремния, основные эколого-физиологические данные кремния; применение никеля и его соединений, физиологическую роль никеля, основные эколого-физиологические данные никеля; применение ванадия и его соединений, физиологическую роль ванадия, основные эколого-физиологические данные ванадия; применение брома и его соединений в промышленности и медицине, физиологическую роль брома, основные эколого-физиологические данные брома; применение мышьяка и его соединений в промышленности и медицине, физиологическую роль мышьяка, основные эколого-физиологические данные мышьяка; применение лития и его соединений, физиологическую роль лития, основные эколого-физиологические данные лития.
Демонстрации:
Рис.25: Обмен фтора в организме человека.
Получение и химические свойства фтора, бора, кремния, никеля, ванадия, брома, мышьяка, лития. Решение цепочек превращений.
Тема 7. Химические элементы - токсичные микроэлементы (12 часов).
1 урок (46): Олово.
2 урок (47): Серебро.
3 урок (48): Стронций.
4 урок (49): Титан.
5 урок (50): Алюминий.
6 урок (51): Свинец.
7 урок (52): Кадмий.
8 урок (53): Ртуть.
9 урок (54): Таллий.
10 урок (55): Висмут.
11 урок (56): Бериллий.
12 урок (57): Зачет по теме 7.
Учащиеся должны знать и уметь: применение олова и его соединений, физиологическую роль олова, основные эколого-физиологические данные олова; применение серебра и его соединений, физиологическую роль серебра, основные эколого-физиологические данные серебра; применение стронция и его соединений, физиологическую роль стронция, основные эколого-физиологические данные стронция; применение титана и его соединений, основные эколого-физиологические данные титана; применение алюминия и его соединений, физиологическую роль алюминия, основные эколого-физиологические данные алюминия; применение свинца и его соединений, физиологическую роль свинца, основные эколого-физиологические данные свинца; применение кадмия и его соединений в промышленности и медицине, физиологическую роль кадмия, основные эколого-физиологические данные кадмия; применение ртути и ее соединений, физиологическую роль ртути, основные эколого-физиологические данные ртути; применение таллия и его соединений, физиологическую роль таллия, основные эколого-физиологические данные таллия; применение висмута и его соединений в промышленности и медицине, физиологическую роль висмута, основные эколого-физиологические данные висмута; применение бериллия и его соединений в промышленности и медицине, физиологическую роль бериллия, основные эколого-физиологические данные бериллия.
Демонстрации:
Получение и химические свойства олова, серебра, стронция, титана, алюминия, свинца, кадмия, ртути, таллия, висмута, бериллия. Решение цепочек превращений.
Тема 8. Подведение итогов спецкурса (3 часа)
1 урок (58): Выводы по пройденному спецкурсу. Подготовка к зачету и защите исследовательских работ.
2 урок (59): Зачет.
3 урок (60): Защита исследовательских работ.
Список литературы для учащихся:
- Ардашникова Е.И., Казеннова Н.Б., Тамм М.Е. Общая и неорганическая химия. - М.: Аквариум, 1998.
- Бердосов С.С., Жиров А.И. Справочник школьника по неорганической химии. - М.: аквариум, 1997.
- Глинка Н.Л. Общая химия. - Л.: Химия, 1983.
- Химия. Пособие-репетитор для поступающих в вузы / Под ред. А.С.
- Егорова. - Ростов-на-Дону: Феникс, 2003.
- Злотников Э.Г. краткий справочник по химии. 2-ое издание. - Спб.: Питер, 2003.
- Левкин А.Н. Общая и неорганическая химия. Материалы к экзаменам. - Спб.: Паритет, 2003.
- Хомченко Г.П. Пособие по химии для поступающих в вузы. - М.: Новая Волна, 1997.
- Янклович А.И. Химия. - Спб.: Паритет, 2000.
Список литературы для учителя:
- Авцын А.П., Жаворонков А.А., Риш М.А., Строчкова Л.С. Микроэлементозы человека: этиология, классификация, органопатология.- М.: Медицина.
- Агаджанян Н.А., Скальный А.В. Химические элементы с среде обитания и экологический портрет человека. - М.: КМК.
- Агаджанян Н.А., Сусликов В.Л., Ермакова Н.В., Капланова А.Ш. Эколого - биогеохимические факторы и здоровье человека // Экология человека. 2000.- №1.
- Барье М. Введение в биологическую экологию. - М.: Мир.
- Бондарев Л.Г. Микроэлементы - благо и зло. - М.: Знание.
- Беспамятнов Г.П., Кротов Ю.А. Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде. - Л.: Химия
- Буденко М.И. Глобальная экология. - М.: Наука.
- Биккулова А.Т., Ишмуратова Г.М. биоэлементология s-, p-, d- элементов. - Спб.: "Наука".
- Васнецов А.Л. Экологическая и биофизическая химия. - М.: Металлургия.
- Вернадский В.И. Химическое строение биосферы Земли и ее окружения. - М.: Наука, 1965.
- Габрусева Н.И. Химия 8 - 11 классы // Програмно- методический материал. - М.
- Гигичев Ю.П. современные проблемы экологической медицины. - Новосибирск: СО РАМН.
- Давыдова С.Л. О токсичности ионов металлов. - М.: Знание.
- Ершов Ю.А., Плетенева Т.В. механизмы токсического действия неорганических соединений. - М.: Медицина.
- Ершов Ю.А., Попков В.А., Берлянд А.З., Книжник А.З. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов. - М.: Высшая школа.
- Иванов В.В. Экологическая геохимия элементов. Справочник в 6 кн. М.: Недра.
- Киселев В.Н. Основы экологии. - Минск.
- Кузьменко Н.М., Стрельцов Е.А., Кумачев А.И. Экология на уроках химии. - Минск.
- Макаров К.А. Химия и медицина. - М.: Просвещение.
- Монин А.С., Шишков Ю.А. Глобальные экологические проблемы. - М.: Знание.
- Мусил Я. Биохимические основы патологических процессов. - М.: Медицина, 1982.Образовательные стандарты Петербургской школы: Естественно- научные дисциплины / Под ред. И.Ю. Алексашиной. - СПб.
- Остроумов С.А. Введение в биохимическую экологию. - М.: Издательство МГУ.
- Охрана окружающей среды / Под ред. С.В. Белова. - М.: Высшая школа.
- Пономарева И.Н. Основные направления экологического образования в школах России. - СПб.
- Путилов А.В., Копреев А.А., Петрухин Н.В. Охрана окружающей среды. - М.: Химия, 1991.
- Региональная программа непрерывного экологического образования / Сост. Н.Ф. Винокурова, В.А. Глуздов, Г.С., Камерилова и др. - Н.Новгород.
- Рейли К. Металлические загрязнения пищевых продуктов. - М.: Мир.
- Руттен М.Я Три триады и шесть неведимок. - М.: Просвещение.
- Скальный А.В. Микроэлементы для вашего здоровья - М.: Оникс ХХI в.
- Скальный А.В., Быклв А.Т. Эколого- физиологический аспект применения макро- и микроэлементов в восстановительной медицине. - Оренбург: РИК ГОУ ОГУ.
- Скальный А.В., Рудаков И.А. Биоэлементы в медицине. - М.: Мир.
- Телитченко М.М., Отроумов С.А. Введение в проблемы биохимической экологии. - М.: Наука.
- Тинсли И. Поведение химических загрязнителей в окружающей среде. - М.: Мир.
- Уорк К., Уорнер С. Загрязнение воздуха: источники и контроль. - М.: Мир.
- Человек. Медико-биологические данные. Публ. 23. МКРЗ. М: Медицина.
- Шустов С.Б., Шустова А.В. Химические основы экологии. - М.
- Эпштейн Д.А. Химия в промышленности. - М.: Просвещение.