“То не досточки, то косточки трещат”.
С.Я.Маршак
Цель урока
- Обобщить знания учащихся об основных функциях системы опоры и движения, раскрыть особенности строения и свойства костей, обеспечивающие выполнение опорной и защитной функций.
Оборудование
- Кости скелета, листы бумаги, опоры для конструкций, груз для опыта, декальцинированная и прокаленная кость.
Ход урока
Учитель. Мы с вами начали изучение темы “Система опоры и движения”. Рассмотрели строение скелета и его функции. Я предлагаю вам вспомнить части скелета, названия костей. Проведем зрительный диктант, взаимопроверку, выставим оценку (Учитель показывает кости, части скелета, дети записывают их названия в тетрадях, проверяют друг у друга и выставляют оценки).
Учитель. Занимательные вопросы.
1. Сколько костей входит в состав скелета? (218)
2. Названия каких костей скелета связаны с предметами хозяйственного обихода? (лопатка, ключица, таз)
3. Назовите самую длинную кость скелета человека. (Бедренная)
4. Почему части кисти имеют названия – запястье, пястье? (основа “пять”)
5. Самая маленькая кость в скелете человека? (Стремечко)
6. Подвижная кость черепа. (Нижняя челюсть)
Скелет человека в цифрах [2]
- Самая длинная кость составляет 27,5% от роста человека (при росте 183 см.=50см.)
- Самая маленькая кость – слуховая в ухе – стремечко – до 3 мм в длину и массой до 4 мг.
- Весь скелет человека весит около 8 кг.
- Большая берцовая кость выдерживает груз 1600-1800кг.
Учитель. Назовите функции скелета
Проблема урока
Учитель. Что обеспечивает выполнение функций скелета. Обратите внимание на эпиграф урока. Трещат косточки, но выполняют свои функции. Запишите тему урока.
Природа миллионы лет экспериментировала, прежде чем сделать нас такими, какие мы сейчас. Можем ли мы объективно судить о результатах этого эксперимента? Вряд ли. Но судить с точки зрения инженера - конструктора мы можем. В эпоху возрождения Леонардо да Винчи (Джоконда), который был не только художником но инженером интересовавшимся строением человеческого тела, задумался: “Какой принцип использовала природа, строя тело?” Ответить в то время он не смог на этот вопрос. Позже в 1679 году итальянский физик Боррели также задумался над этим вопросом, наблюдая за птицами (Фрегат 2 м при размахе крыльев, скелет 110г) Ему было трудно ответить на этот вопрос. Сейчас же каждый школьник может ответить. [1]
Используемый способ – уменьшение массы при сохранении прочности.
Опыт
Возьмем два одинаковых по размеру листа бумаги. Один свернем трубкой, другой в виде узкой пластинки. Поместим оба листа концами на опору и будем к каждой конструкции подвешивать груз. Мы видим, что конструкция внутри полая, выдерживает больший груз. Где мы наблюдаем такие конструкции в нашем скелете?
Ответ. Большие кости конечностей.
Учитель. Наиболее отчетливо это проявилось, у какой группы организмов?
Ответ. У птиц, для приспособления к полету.
Учитель. Правильно, у птиц, на это и обратил внимание Боррели: “...тело птицы непропорционально легче, чем у человека или у любого четвероногого...”[1]
Обратим внимание на микроскопическое строение костной ткани, которая является разновидностью соединительной ткани. [3]
Рисунок 1. микроскопическое строение костной ткани
Костная ткань представлена клетками костной ткани — остеоцитами и межклеточным веществом. Структурным элементом является остеон — система костных пластинок, концентрическими кругами располагающиеся вокруг каналов, содержащих нервы и сосуды. Между ними — вставочные пластинки. Что доказывает, что кость – живой орган?
Ответ. Наличие в кости нервов и кровеносных сосудов.
Учитель. Различают костное вещество:
Губчатое вещество – совокупность пластинок, расположенных перпендикулярно нагрузкам. Этот принцип строения используется в архитектуре, например, Эйфелева башня в Париже. Что дает такое расположение пластинок?
Плотное компактное вещество, название которого говорит само за себя – пластинки располагаются плотно.
Классификация костей по строению
Учащимся предложено найти в учебнике информацию по данному вопросу. Группы костей демонстрируются на скелете.
Различают четыре группы костей:
- трубчатые (длинные — плечевая, короткие — фаланги пальцев);
- губчатые (длинные — ребра, короткие — кости запястья, предплюсны);
- плоские (лопатки);
- смешанные (основание черепа, позвонки).
Учитель. Рассмотрим макроскопическое строение кости. Поможет нам разобраться в этом вопросе рисунок, который я буду рисовать на доске, а вы в тетради. Мы нарисуем строение трубчатой кости. Вы работаете в тетради аккуратно и внимательно.
Рисунок 2. Строение трубчатой кости
Надкостница (Н) – плотная соединительная ткань (функция – защитная, трофическая, костеобразующая). Был проведен опыт: у молодого петуха удалили всю бедренную кость, но сохранили надкостницу. Через некоторое время кость восстановилась. Какие выводы делаем? Заживление костей при переломах.
Компактное вещество (КВ) – прочность.
Губчатое вещество (ГВ) – легкость при прочности. Костные пластинки расположены соответственно направлению сил сжатия и растяжения, действующих на кость.
Красный костный мозг (ККМ) заполняет ячейки губчатого вещества, функция кроветворения.
Желтый костный мозг (ЖКМ) заполняет полость кости, содержит клетки, разрушающие кости – остекласты. Они необходимы для правильного формирования скелета, а также они активизируются при снижении нагрузок. Где нагрузка на кость, там она растет. Где нет - там рассасывается. Без движения – в день теряется около 0,5 г. кальция, космонавты, находясь в состоянии невесомости – 3 г. В течение всей жизни клетки обновляются. С помощью меченых атомов установили, что в течение года у человека дважды совершается замена вещества кости: снаружи костное вещество нарастает, изнутри разрушается. Качественный состав кости зависит от состава пищи: прочные, крупные, тяжелые – у питающихся молоком, мясом; мягкие, слаборазвитые – у питающихся растительной пищей.
Рост кости в длину происходит за счет зон роста, находящихся недалеко от концевых участков костей. Это хрящевая ткань (Хр), которая по мере роста кости, замещается костной тканью. Завершается рост костей к 20 – 25 годам.
РРР – рост, развитие, регенерация.
Итак: кости легки и прочны, но они также упруги и эластичны. Почему? Это объясняется их химическим строением. Кость – композиционный материал и состоит из двух разных веществ.
Химический состав костей
| 1/3 | 2/3 |
| Органическое вещество | Неорганическое вещество |
| Оссеин | соли кальция |
| Эластичность | прочность |
Искусственные материалы: стекло – неорганическое вещество – обладает твердостью, но хрупкое.
Стеклопластик – композиционный материал – очень прочный. Кость тверже кирпича в 30 раз, гранита – в 2,5 раза, прочнее дуба и почти также прочна, как чугун.
Доказать состав опытным путем. Для этого демонстрируется декальцинированная и прокаленная кости. Декальцинированная кость приготовлена детьми заранее в домашних условиях.
Учитель. Содержание в костях оссеина и солей кальция с возрастом меняется. Вспомните, когда и как часто ломают кости люди разного возраста?
Ответ. Взрослые люди ломают чаще, чем дети.
Учитель. Почему? Как это связано с составом костей?
Ответ. Чем моложе, тем оссеина больше и кости эластичнее.
Учитель. А теперь сделаем вывод, что обеспечивает функциональность костей?
Кости человека прочны, легки и упруги из-за полости, строения костной ткани, сочетания твердости неорганических соединений с упругостью органических веществ.
Закрепление. Выполнить задания.
Показать плотное вещество, губчатое вещество, костную полость.
Ответить на вопросы.
- Где находится красный костный мозг?
- Где находится желтый костный мозг?
- В каких участках кости происходит формирование кровяных клеток?
- Какую функцию выполняет надкостница?
- За счет чего растет кость в толщину?
- У детей или стариков кости чаще прогибаются под тяжестью тела? Объясните.
- У кого из них чаще ломаются кости?
Итог урока.
Домашнее задание.
- Прочитать текст учебника и записи в тетрадях.
- В Египте возникло учение о пропорциях тела, что это за учение? Найти информацию, подготовить презентацию.
Литература.
- Богданов К.Ю. Физик в гостях у биолога. – М: Наука, 1986.
- Зверев И.Д. Книга для чтения по анатомии, физиологии и гигиене человека. – М6 Просвещение, 1983.
- Колесов Д.В., Маш Р.Д., Беляев И.Н. Биология 8 класс. – М: Дрофа, 2006.