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1、探究生物体维持pH稳定的机制西宁市第四高级中学 汪凤婷一、使用教材人教版高中生物必修三第一章第二节内环境稳态的重要性。二、 实验器材数字化实验系统：包括pH传感器、CO2传感器便携式数据终端。50毫升的小烧杯、100毫升的量筒、磁力搅拌器、磷酸缓冲液、0.1mol/L NaOH、0.1mol/L HCl、黄瓜匀浆、用5倍水稀释的蛋清稀释液、蒸馏水、自来水、。三、 实验创新与改进要点1.新增化学分析方法明确生物组织中含有碳酸和碳酸氢钠，增强实验说服力。2.检测技术和实验材料的改进：使用数字化实验系统、磁力搅拌器使用pH试纸，每个人读数的时候会存在差异，并且不够精确。改用数字化实验系统获取了更加可
2、靠的数据。3.分析失误数据以及在探究的基础上再探究，锻炼了学生的科学思维。4.额外的收获新鲜的蛋清，非常清澈。稀释之后变得混浊。而加入了30滴碱之后变得澄清，加入酸之后变得非常混浊。对此学生感到了疑问，他们虽然能够提出蛋白质变性的说法，但是对于蛋清为什么变得澄清一时不能解释。通过引导学生分析蛋清被稀释后pH降低，加碱后pH升高，使学生理解了这一现象。同时也通过这样直观的现象，理解了蛋白质在过酸或过碱的条件下会变性的特点。四、 实验原理细胞代谢会产生许多酸性物质,如碳酸等,人和动物的组织细胞在无氧呼吸时产生乳酸,人和动物吃的食物中也常常会含有酸性或碱性物质,这些酸性物质或碱性物质进入内环境,会使
3、pH发生偏移,但内环境pH的改变会影响酶的活性,从而影响机体正常的新陈代谢.五、实验教学目标生命观念：通过实验探究，阐明生物体维持pH稳定的机制（教学重点）科学探究：完成实验，体会技术对于科学发展的推动作用。（教学难点）科学思维：基于实验数据，认同“稳态”概念的科学性社会责任：运用生物学知识解释社会现象，关注健康。六、实验教学内容比较自来水、磷酸缓冲液、生物组织在加入盐酸或氢氧化钠之后的ph变化，从而探究生物体维持ph稳定的机制。比较自来水和蛋清稀释液在加入酸或碱之后的二氧化碳浓度变化。七、 实验教学过程1.提出问题通过生活中对酸性体质、碱性体质对健康影响的争议来提出食物中或代谢中有酸性或碱性
4、物质是否会对内环境的pH造成太大的影响？2.作出假设根据所学的知识做出假设：生物组织中含有缓冲物质，加入一定浓度的酸或碱时pH变化不大，与磷酸缓冲液类似。3.设计实验实验原理：细胞代谢会产生许多酸性物质,如碳酸等,人和动物的组织细胞在无氧呼吸时产生乳酸,人和动物吃的食物中也常常会含有酸性或碱性物质,这些酸性物质或碱性物质进入内环境,会使pH发生偏移,但内环境pH的改变会影响酶的活性,从而影响机体正常的新陈代谢.实验目的：通过比较自来水、缓冲液和生物材料在加入酸或碱后pH的变化，推测生物体是如何维持pH稳定的。确定自变量与因变量 自变量：溶液种类、加入0.1mol/LNaOH或HCl的滴数因变量
5、：各种溶液的pH值实验仪器与试剂数字化实验系统：包括ph电极、传感器、数据显示器、便携式数据终端。50毫升的小烧杯、100毫升的量筒、磁力搅拌器、磷酸缓冲液、0.1mol/L NaOH、0.1mol/L HCl、黄瓜匀浆、用5倍水稀释的蛋清稀释液、蒸馏水、自来水、。实验过程播放实验视频：首先连接好实验装置，将pH电极、传感器、便携式数据终端连接在一起。将清洗后的pH电极放入到盛有25毫升自来水的小烧杯中，将小烧杯至于磁力搅拌器上。开启磁力搅拌器，可以看到砖子在小烧杯中转动。将便携式数据终端的页面平铺，可以看到上半部分显示了pH变化，待数值稳定后，点击记录，数据终端便将这一数值记录下来。再向小烧
6、杯中滴加5滴氢氧化钠溶液，可以看到便携式数据终端上的pH值正在慢慢的变化。待数据稳定后，将这一数值记录下来。重复上面的步骤直到加30滴氢氧化钠溶液。记录数据并生成曲线、锁定曲线。接着另取一只烧杯将氢氧化钠溶液换成0.1摩尔每升的盐酸溶液重复上面的步骤。按照这样的方法，在依次测量磷酸缓冲、液蛋清稀释液和黄瓜原浆在分别加入氢氧化钠和盐酸之后的pH值变化，记录数据生成曲线。最后得到了这样的八条曲线，其中蓝色表示自来水的变化、红色表示蛋清稀释液的变化、绿色表示磷酸缓冲液的变化、黑色表示黄瓜原浆的变化。数据分析与实验结论最后通过回答三个问题：就加入HCl或NaOH后pH的变化来说，生物材料是更像缓冲液还
7、是更像自来水？分析缓冲液的PH变化情况为什么与自来水的不同？尝试对生物材料维持pH稳定的机制进行解释。实验再探究使用CO2传感器分别测量蛋清稀释液和自来水在加入酸或碱之后的CO2的浓度变化，实时记录结果生成曲线。得出：蛋清稀释液中含有碳酸和碳酸氢根，是其维持pH相对稳定的原因之一。八、实验效果评价1.通过通过实验探究，学生探明了生物体维持pH稳定的机制，初步构建了“稳态”的概念。科学探究：完成实验，体会技术对于科学发展的推动作用。（教学难点）2.通过实验，锻炼了学生的实验操作能力。尽管是高二的学生，在一些基本操作方面，仍然有很多不规范之处。这是他们高中阶段最后一个在实验室完成的实验，学生十分珍
8、惜实验的机会，认真实验，不放过任何一个细节，在实验操作方面有了很大的收获。3.通过实验，锻炼了学生的科学思维。对记录方法的讨论：实验过程中，学生对记录动态曲线还是梯度计数进行了讨论，认为动态曲线不易计算平均值，且难以保证各组加入酸碱试剂的速度相同，最终确定了计数后做曲线的记录方法。对实验材料的讨论：动物血浆是该实验的最佳材料，因为血浆是内环境的重要组成部分。但存在本地取血路途太远，住校制的一些限制等方面的困难，最终遗憾放弃。蛋清，也算是一种细胞外液，可以起到说明问题的作用，加之材料易得、价格低廉，成为了我们实验的选择。对实验数据的分析：实验开始对两组自来水的初始pH测定出现了很大的差异，讨论推测是没有将pH电极清洗干净，通过实验证实。对蛋清稀释液的测试，有一组不小心把盐酸加多了，其pH出现了较大的波动，学生体会到机体对pH的调节能力是有限的。对社会现象的分析：运用生物学知识解释社会中酸碱体质的争议，识破谣言。第 页
