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第一章第二节 内环境的稳态
一、教材分析
《内环境的稳态》是人教版普通高中课程标准实验教科书生物选择性必修1第1章第2节的内容。它是在第1节《细胞生活的环境》的基础上，进行了延伸和拓展，是学习后面动物和人体生命活动调节内容的基础。
稳态是选择性必修1的核心概念。理解好这一概念，可以为后续的学习做好铺垫。因此，稳态的概念及稳态的重要性是本节教学内容的重点。稳态的调节机制在本节中仅做了一个简要的概述，因为要在后面的章节中要逐渐深入展开学习。
人体健康与内环境稳态密切相关。发烧、低血糖、腹泻等稳态失调引起的疾病，是我们常见的病症。因此，通过有关内环境稳态内容的学习，可以帮助学生结合生活实际理解生命活动的本质，树立健康的生活理念。
二、学情分析
本课授课对象是高二年级的学生，其在初中阶段已学习过内环境的概念，初步了解了人体八大系统的组成以及如何维持内环境稳定等相关知识，为本节内容的学习打下基础。但是学生对于各系统如何系统协调地维持内环境的相对稳定以及维持稳态的调节机制等内容了解较少，故教学过程中可对这部分内容重点引导。通过必修内容的学习，学生对生物学有了一定的认识，已初步具备结构与功能观、物质与能量观，归纳分析能力等，但稳态与平衡观的建立有待努力，科学探究能力等有待进一步提升。
三、教学目标
生命观念：阐明机体通过调节维持内环境中pH相对稳定的机制，初步建立稳态平衡观。
科学思维：通过分析稳态的维持和模型构建得出稳态的定义。
科学探究：通过PH模拟实验，培养学生的实验探究能力和分析能力。
四、教学重点和难点
1．教学重点
（1）稳态的概念。
（2）稳态的重要意义。
2．教学难点
生物体维持pH稳定机制的实验操作
五、课时安排：2课时
第1课时：讲解本节课知识点
第2课时：复习上节课内容，讲解习题
六、教学法
讲授法、讨论法
教学设计（过程）
【问题探讨】展示血液生化检测的报告单。
观察图片，回答问题：
1.问题：为什么血浆的生化指标能反映机体的健康状况？
答：血浆生化指标指的是血浆中各种化学成分的含量，其中包括机体多种代谢产物的含量。健康机体的生化指标一般都处于正常范围内。当机体某项生理功能出现障碍时，势必影响其代谢产物的含量，因此血浆的生化指标可以反映机体的健康状况，并可以作为诊断疾病的依据。
2.问题：每种成分的参考值（即正常值）都有一个变化范围，这说明什么？
答：①内环境中各种化学成分的含量不是恒定不变的，而是在一定范围内波动，内环境的稳定是一种动态的相对稳定；②不同个体存在一定差异。
3.问题：从化验单上可以看出那几种成分超出正常范围？这可能会对人体造成什么不利影响？
答：①肌酐含量超标，肌酐是有毒的代谢废物，积累过多会影响健康。这表明肾脏的排泄功能有障碍。
②葡萄糖含量超标，血糖含量过高可并发酮症酸中毒、糖尿病的心血管合并症等。
③甘油三脂超标，可引起高脂血症，易并发冠心病、动脉粥样硬化等。
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【引导分析】得出推论：随着外界环境的变化和体内细胞代谢活动的进行，像血浆等内环境的各种化学成分和理化性质在不断发生变化，但每种指标都稳定在一个范围内。
【提问】内环境会因此而剧烈变动吗？
活动1：模拟生物体维持PH 的稳定
【引导】细胞代谢会产生许多酸性物质，人吃的食物代谢后也会产生一些酸性或碱性物质，这些物质进入内环境会使机体的pH发生怎样的变化呢？现请同学仔细阅读教材探究实践部分，分析此部分是如何设计实验来模拟生物体维持pH值稳定的。
【播放视频】播放此实验相关视频，呈现实验设计及进行过程。
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【引导分析】结合教材和实验视频回答以下问题：
1.实验原理是什么？
本实验采用对比实验的方法，通过对比向自来水、缓冲液（在加入酸或碱时，能使pH的变化减弱）、肝匀浆中加入酸或碱溶液引起的pH变化的差异，说明生物体内液体环境与缓冲液相似而不同于自来水，从而说明生物体pH相对稳定的机制。
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2.实验步骤如何进行，有何需要注意的地方？
①画记录表：设计一表格来记录实验结果
②测自来水pH的变化
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③充分冲洗烧杯，用缓冲液代替自来水，重复②步骤，记录结果。
④充分冲洗烧杯，用肝匀浆代替自来水，重复②步骤，记录结果。
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⑤根据所得数据，以酸或碱的滴数为横坐标，以pH为纵坐标，画出各次实验中pH变化的曲线。
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⑥尝试用不同生物材料（如动物血浆、用2～5倍水稀释的鸡蛋清）代替肝匀浆完成实验。3.观察实验结果，分析上述过程绘制的曲线图。就加入HCl或NaOH后的pH的变化来说，肝匀浆更像自来水还是更像缓冲液？(肝匀浆)尝试对机体维持pH稳定的机制进行解释。
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4.人体内环境如何保持pH相对稳定的？图片
引导学生得出结论：人体内环境中也有很多缓冲对，其中最重要的是HCO3-和 H2CO3，其次还有HPO42-和H2PO4-等，当一定量的酸性（如乳酸）或碱性物质进入后，内环境的pH仍能维持在一定范围内。
【提问】内环境的其他化学成分和理化性质也维持在一定范围内吗？
活动2：分析体温的日变化规律
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结合P12体温的日变化规律表（学生提前完成此表并绘制曲线图），引导学生认识到：
机体健康情况下，人的体温不会随着外界气温大幅度的波动而发生 较大变化，而只是略有变化； 一日内体温温差一般不超过１。C，始终接近３７。C 。不同人的体温会因为年龄、性别等 不同而存在微小差异。
【小结】不仅是pH、体温的变化如此，健康人内环境的每一种成分如血糖、血脂，以及渗透压等理化性质都是不断变化的，但都处于一定的范围内。内环境的这种动态平衡是通过机体的调节作用实现
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【分析引导】进一步指导学生总结，明确稳态的概念。
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1.稳态：正常机体通过调节作用，使各个器官、系统协调活动，共同维持内环境的相对稳定状态叫做稳态。
2.稳态的实质：内环境的化学成分和理化性质保持相对稳定的状态。
3.特点：稳态不是恒定不变，而是相对恒定的一种动态变化；这种动态变化保持在一定范围内
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【指导阅读】组织学生阅读P 10上半页内容，关注以下问题：
（1）贝尔纳提出的观点是什么？
（2）坎农对贝尔纳的观点做了什么修正？
（3）现代分子生物学研究说明稳态调节的机制是什么？
（4）科学家对内环境稳态调节机制的认知经历了哪几个阶段并逐步完善的？
活动4：分析稳态失调实例
【思考讨论】通过生活实例的图示，引导学生讨论。
[思考与讨论1]你阳过？高热是新冠肺炎的典型症状，谈谈高热最严重时的感受。体温过高时为什么要采取物理降温或药物降温的措施?
感觉头晕、厌食、恶心，发热时机体处于一种明显的分解代谢过旺的状态，高烧时酶活性改变→代谢紊乱（过于旺盛）→机体功能异常，持续高热必定引起器官的功能负荷加重，有可能诱发器官功能不全或引起组织损伤。对于6个月至4岁的幼儿来说，持续高热容易发生惊厥，相当数量的患儿由此出现脑损伤，如智力落后、甚至癫痫，因此应注意及时采用物理方法或服用药物来退烧降温。应采用物理方法或药物来退烧
[思考与讨论2]严重腹泻后，如果只喝水，不补充盐，内环境的渗透压可能会出现什么变化?
内环境渗透压会降低。当内环境渗透压降低时，内环境中的水将较多地通过渗透作用进入细胞内，造成细胞吸水肿胀，进一步导致细胞代谢和功能紊乱。严重时人体会出现疲倦、全身不适、恶心、食欲减退、皮下组织肿胀等症状。
[思考与讨论3]援藏的技术人员到青藏高原后常会出现头痛、乏力、心跳加快甚至血压升高等症状，为什么？这说明外界环境与内环境稳态之间有什么关系？
到高原后出现头痛、乏力、心跳加快、血压升高等症状。原因：高原空气稀薄，氧分压低，易造成体内缺氧。高原空气稀薄，大气压和氧分压低，易造成体内缺氧。这说明外界环境的变化会影响内环境的稳态。若外界环境变化不剧烈，并且机体代偿机制良好，内环境的波动较小，仍能维持稳态；若外界环境变化剧烈，机体代偿机制不好，内环境稳态将受到破坏，就会影响身体健康。
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人体维持稳态的调节能力是有一定限度的。当外界环境的变化过于剧烈，或人体自身的调节能力出现障碍时，内环境的稳态就会遭到破坏，危机机体健康。
【教师】拓展与归纳——内环境稳态失调归纳
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1.理化性质失调：①pH失调——酸中毒、碱中毒。酸碱度的偏高或偏低，会影响酶的活性，使细胞代谢紊乱；
②渗透压失调(如呕吐等)——细胞形态、功能异常；
③体温失调——温度偏高或偏低，会影响酶的活性，使细胞代谢紊乱。
2.内环境中的化学成分含量失衡：
①失水过多，可导致血浆渗透压升高；
②血浆中蛋白质含量降低，可出现组织水肿；
③代谢废物含量升高，可导致尿毒症；
④O2缺乏，如缺铁性贫血，可导致乳酸中毒；
⑤血浆中Ca2＋过低，可出现抽搐现象；
⑥血糖平衡失调——低血糖、糖尿病等。
3.几种常见失调病：
①糖尿病——血糖含量过高所致；
②高原反应——血氧过低；
③感冒发烧——体温过高；
④严重腹泻——机体水、无机盐丢失过多；
⑤血液中甘油三酯超标，导致高血脂。
【设计意图】
联系生活实际通过讨论和分析理解内环境稳态的重要内环境稳态与人体健康密切相关，稳态失调会导致各种健康问题，在这些问题中有的是自己亲身经历的，有的是从家人朋友那里间接了解到的，通过发掘生活经验，启发思考，将理论知识与生活实际联系起来，理解稳态是机体进行生命活动的必要条件以及如何在生活中加强锻炼、注重保健等问题，有助于养成自我保健意识和健康的生活习惯。
活动4：分析内环境稳态的意义
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【引导分析】结合课本P11提出一系列相关联的问题，引导学生分析内环境稳态与细胞代谢的关系：（1）细胞代谢与能量有什么关系？（2）血糖浓度、血液含氧量对细胞代谢有什么影响？（3）细胞代谢与酶的关系是什么？（4）酶的活性与pH 和温度有什么关系？
细胞代谢需要依靠氧化分解葡萄糖来提供能量，只有血糖浓度和血液中的含氧量保持在正常范围内，才能为这一反应提供充足的反应物。只有温度、pH等都在适宜的范围内，酶才能正常地发挥催化作用。
【引导总结 】内环境稳态与机体正常生命活动的关系。
意义：内环境稳态是机体进行正常生命活动的必要条件。
【引导阅读】除了内环境稳态，还存在哪些稳态现象？尝试构建思维导图。
（四）稳态概念的发展
不同层次的生命系统都存在着类似内环境稳态的特性。
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（1）分子水平：基因表达的稳态、激素分泌的稳态、酶活性的稳态等。
例如：①在正常生长和分裂的细胞中，原癌基因和抑癌基因的表达存在着稳态。如果这个稳态被破坏，正常细胞就可能会变成癌细胞。
②正常人体内调节血糖的胰岛素和胰高血糖素等激素是处于动态平衡的。如果他们的分泌紊乱，人体血糖的稳态就会受到破坏。
（2）细胞水平：细胞的分裂和分化的稳态等。
（3）器官水平：心脏活动的稳态（血压、心率）、消化腺分泌消化液的稳态等。
（4）群体水平：种群数量的变化存在稳态、生态系统的结构和功能存在稳态等。
在生态系统的各个层次上，都普遍存在着稳态。稳态已成为生命科学的一大基本概念。
教学反思
这节课通过“内环境稳态与消化、呼吸、循环、泌尿系统的功能联系示意图”引导学生温故知新，小肠绒毛、肺泡、肾小球等微观结构是初中阶段学生重点学习的内容，在这里呈现一来可以引导学生复习，二来有利于学生形成对人体是一个有机统一整体的认识，进一步渗透了结构与功能观，形成对稳态调节机制的一般认识。
通过稳态失调实例分析，引导学生分析发烧、腹泻、高原反应等常见病例的病因和危害，从反面来阐述稳态的调节能力具有一定的限度。这一活动充分利用学生经验，促进学生积极思考，利于增强学生的健康意识。从分析细胞代谢所需条件的角度，正面说明内环境稳态的重要意义，促进学生认识从感性水平提升到理性高度。
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