2.2. Элементы экологии питания в школьном курсе биологии

в теме «Обмен веществ и энергии»

Наиболее широкие возможности включение элементов экологии питания подразумевает курс биологии человека в восьмом классе. Рассмотрим формы методы и приемы, которые целесообразно использовать при изучении основ экологии питания. Обладая определенным опытом, полученным в ходе педагогической практики, будем корректировать содержание учебного материала и по мере возможности включать элементы экологии питания в курс биологии человека в восьмом классе (линии В.В. Пасечника). Основные элементы экологии питания, связанные с разделом рациональное питание, можно отразить в главе «Обмен и веществ и энергии». По аналогии с теоретической частью условно разделим материал на две части. Рациональное питание полноценно рассматривается в курсе биологии человека, вопрос загрязнения продуктов питания не рассматривается, по этому, мы разработаем внеклассное мероприятие для того, что бы компенсировать пробел знаний у детей. Составим поурочное планирование по теме «Обмен веществ и энергии» (см. приложение 3), разработаем конспекты уроков, которые представлены в приложениях.

Рациональное питание как элемент экологии питания в курсе биологии человека в теме «Обмен веществ и энергии». Первый урок в данной теме «Обмен веществ и энергии – основное свойство живых существ» – урок изучения и первичного закрепления новых знаний. Учащиеся должны узнать и запомнить то, что обмен веществ и превращение энергии необходимое условие жизнедеятельности организма, познакомиться с понятиями пластического и энергетического обмена. По рекомендации учителя-предметника в содержание урока вошли частные составляющие обмена веществ: обмен белков, жиров углеводов, жиров, минеральных веществ и воды. Данный материал включает и рациональное питание, характеристику компонентов пищи и их значение для организма, основные понятия, которых были заложены в предыдущей теме «Питание».

Рассмотрим, как вводились интересующие понятия рационального питания экологии питания на уроке «Обмен веществ и энергии – основное свойство живых существ» (см. приложение 4). Само понятие обмена веществ дается индуктивным путем через предоставление его частных характеристик и связь с материалом, пройденным в прошлых курсах биологии.

«Вспомните основные признаки живых организмов» (питание, дыхание, выделение – обмен веществ, раздражимость, подвижность, размножение, рост и развитие).

«Почему питание, дыхание, выделение продуктов жизнедеятельности выделены среди других признаков живого?» (Эти процессы взаимосвязаны и в совокупности представляют единое целое обмен веществ)

«Вспомните, что называется питанием, дыханием, выделением». (Питание – процесс получения питательных веществ из окружающей среды. Дыхание – процесс поглощения кислорода с выделением энергии. Выделение – вывод из организма не нужных опасных веществ образовавшихся в ходе жизнедеятельности.)

«Остаются ли неизменными вещества, поступившие из внешней среды в организм? Если изменяются, тогда какие преобразования они претерпевают?» (Вещества претерпевают изменения, они распадаются до более простых и всасываются в кровь далее часть их превращается в строительный материал для организма а часть их используется для получения энергии.)

Итак, обмен веществ и энергии – одно из основных свойств живого, обмен веществами и энергией с окружающей средой (метаболизм (от греч. μεταβολή – «превращение, изменение»), включающее процессы питания, дыхания и выделения, представляет собой совокупность протекающих в живых организмах биохимических превращений веществ и энергии.

Таким образом, в ходе беседы учащиеся называют ранее изученные признаки и процессы обмена веществ, после чего учитель формулирует определение и после записи в тетради просить прокомментировать его нескольких учеников.

Далее на базе понятия обмен веществ, вводятся понятия энергетического и пластического обмена как его составных частей. Обмен веществ делится на два взаимосвязанных и единовременно протекающих процесса – пластический и энергетический обмена. Используется прием аналогичный проблемной ситуации, когда представляются факты и задается вопрос, и дети, руководствуясь логикой, должны дать ответ на поставленный вопрос.

«В среднем у человека каждые 80 дней меняется половина всех тканевых белков; ферменты печени (в ней идут особенно интенсивные реакции) обновляются через 2-4 часа, а некоторые – через несколько десятков минут. Подумайте, каким образом это возможно, и как, по-вашему, можно назвать такой обмен веществ: пластический или энергетический?» (Поступающие питательные продукты идут на строительство организма, пластический обмен).

Пластический обмен – процесс, в результате которого питательные вещества, поступающие в клетку, идут на «строительство» утраченных частей, на создание новых клеток, происходит рост и развитие не только клеток, но и всего организма. Пластический обмен – совокупность процессов приводящих к усвоению веществ и накоплению энергии. Энергия необходима для протекания всех процессов. Часть поступающих в организм органических веществ распадается с выделением энергии, данный процесс называется энергетическим обменом».

Далее углубляется и расширяется понятия пластического и пластического обмена. Пластический обмен – это процесс усвоения организмом веществ, которые он получает из окружающей среды. Совокупность реакций биосинтеза, протекающих в клетках организма, называется ассимиляцией. Но реакции биосинтеза невозможны без энергии, которая выделяется в реакциях энергетического обмена, основой которого является диссимиляция – совокупность реакций распада и окисления высокомолекулярных веществ, идущих с выделением энергии. В свою очередь диссимиляция невозможна без ферментов, образующихся в ходе ассимиляционных процессов пластического обмена.

Материал, полученный в результате выводов, мыслительной деятельности, запомнится гораздо надежнее нежели, тот который был просто предоставлен ученикам в готовом виде.

Далее рассматриваются основные этапы обмена веществ.

Завершающим звеном изучения обмена веществ и энергии – как основного свойства живых существ является изучение частных обменов веществ: белков, углевод, жиров, воды и минеральных солей. Материал знакомый учащимся из предыдущей темы, требующий систематизации и запоминания частично новых знаний. Наиболее оптимальным считаем самостоятельную работу в группах по заполнению таблицы «Обмен веществ»:

Обмен веществ	Функции веществ в организме	Продукты, содержание вещества	Суточная потребность	Железы, регулирующие обмен веществ	Последствия нарушения обмена веществ
1.Обмен белков 2.Обмен углеводов 3.Обмен жиров

Класс делится на 3 группы, получают информационные карточки с текстом, первая группа с «Обмен белков», вторая – «Обмен углеводов», третья – «Обмен жиров» и заполняют таблицу. После выполнения задания, от каждой группы выходит представитель и заполняет таблицу на доске, остальные учащиеся проверяют и переносят в тетради. Обмен минеральных веществ не вошел в таблицу, так как их число велико и целесообразнее разобрать их вне таблицы. По окончанию урока часть ученических тетрадей выборочно собирается на проверку и оценивается выполнение задания.

Далее, можно провести закрепление в форме фронтального опроса «Определите верно или неверно утверждение» и подведение итогов урока, объяснение домашнего задания (§36 читать, записи в тетради учить; вопросы на стр. 187-188. Приготовить сообщение на тему: витамин С, В_1,В_6,В_12, А, Д, Е, К, в сообщение указать: каковы его функции в обмене веществ, в каких продуктах содержится, последствия недостаточного употребления).

Урок «Витамины» – комбинированный тип. Учащимся необходимо познакомиться с витаминами, их ролью в организме, содержание в пище, суточной потребностью, симптомами гипо- и гипервитаминозов.

Проверка домашнего задания в устной форме – фронтальный опрос и индивидуальные ответы у доски.

Изучение новой темы «Витамины» начинается с изучения истории открытия витаминов, при этом можно поставить проблемный вопрос, ответ на который должны дать учащиеся (см. приложение 5).

«В 1880 году русский ученый Н. И. Лунин в своей диссертационной работе описал следующий опыт: если мышей кормить пищей составленной из казеина, молочного жира, сахарозы и дистиллированной воды, то они быстро гибнут, но продолжают жить при питании молоком. Из этого он сделал вывод, что в молоке помимо казеина, жира, молочного сахара и солей, содержатся и другие вещества, незаменимые для питания.

Какие вещества отсутствовали в питании мышей, которых кормили казеина, молочного жира, сахарозы и воды? (Витамины). В 1912 году польский ученый К. Функ подтвердил существование в продуктах питания жизненного важных веществ и назвал их витаминами»

Таким образом, учащиеся сами называют тему урока.

Понятие «витамины» переводим с латинского языка (с латинского vita - «жизнь»). «Витамины – это поступающие с пищей органические вещества, необходимые для регуляции обмена веществ и нормального течения процессов жизнедеятельности».

Далее рассматриваем классификацию витаминов. Все витамины делятся на две группы:

Витамины.

Водорастворимые Жирорастворимые

- группа витаминов В - витамин А

- витамин С - витамин D

- витамин РР - витамин Е

- витамин К

После фиксирования в тетрадях классификации витаминов, приступаем к выслушиванию сообщений по основным представителям водоростворимых и жирорастворимых витаминов и краткому конспектированию под контролем учителя.

Далее дается понятие о гипо- и гипервитаминозе: «Витамины требуются в небольших количествах, но их недостаток или отсутствие в пищи нарушает образование соответствующих ферментов, что приводит к гиповитаминозу. Но если употреблять большое количество витаминов, то развивается гипервитаминоз – переизбыток витаминов в организме».

Урок заканчивается закреплением в форме «верно или неверно утверждение», подведение итогов урока.

Домашнее задание – выполнение анкеты «Ваше полезное и безопасное питание», выполнение которого позволит оценить достаточность в рационе микроэлементов и витаминов (см. приложение 6). Анкета, на основании самоанализа рациона и симптомов, вызванных недостаточностью витаминов и микроэлементов, выявляет полноту рациона и конкретно не достающие элементы. Оценка обеспеченности рациона школьников витаминами и микроэлементами, строилась на основе ответов на вопросы анкеты "Ваше здоровое и безопасное питание". Каждый блок включает вопросы на соматическое состояние недостаточности того или микроэлемента и витамина, на состав рациона, и на употребление продуктов мешающих усвоение микроэлементов и витаминов. Каждый смысловой блок подразумевает рассмотрение обеспеченности одним элементом питания, и вывод по обеспеченности им делается на основе количественного большинства положительных либо отрицательных ответов.

Анализ заполненных анкет выявил интерес к заполнению анкеты и успешное и верное его выполнение заданий связанных с анализом полученных результатов. Данная анкета, самостоятельным заполнением, в вместе с выполнением практической работы «Анализ собственного рациона питания» представляют систему анализа и коррекции собственного рациона, который учащиеся делают индивидуально, самостоятельно, опираясь на полученные знания и умения. Навык анализа и коррекции собственного рациона является очень важным и полезным навыком для формирующейся личности и развивающегося организма.

Урок «Нормы питания. Энерготраты человека и пищевой рацион» не запланирован в программе, но после рекомендации преподавателя-наставника было принято решение урок посветить вопросам энерготрат человека, норм питания и рациона. В ходе урока рассматриваются такие понятия как основной и рабочий обмен (см. приложение 7). Введение понятия основной обмен осуществляется через понятие диссимиляция, прослеживается связь с ранее изученным материалом. Предоставляется информация о методах измерения количества выделяемой теплоты человеческим организмом, что делает изучаемый материал менее абстрактным и более понятным.

«В основе жизнедеятельности любого организма лежит обмен веществ, который всегда связан с затратой энергии. Она выделяется в ходе диссимиляции, и, в конечном счете, превращается в тепловую энергию. Этим воспользовались для измерения расхода энергии организмом, так как об интенсивности обмена энергии можно судить по количеству тепла выделенного организмом в единицу времени.

Единица измерения тепла – джоуль. В медицине и физиологии используются иную единицу – калорию или килокалорию (1 ккал = 4,19 Дж). Под килокалорией понимается количество тепла необходимое для того что бы нагреть 1 литр воды на 1⁰С. Выделение тепла человеком можно выяснить на прямую – в специальных камерах, либо косвенно при измерении поглощаемого кислорода из воздуха. Установлено, что при полном покое натощак при температуре 18-20^о С на 1 кг веса у взрослого расходуется 1 ккал.

Основной обмен – количество энергии, расходуемое организмом на поддержание жизни, на процессы происходящие в состоянии полного покоя (работа сердца, сокращение дыхательных мышц, мочевыделение)».

Понятие рабочий обмен дает учитель под запись. Далее рассматривается диапазон возможных затрат энергии людьми в зависимости от характера их деятельности.

«Лица умственного труда, не занимающиеся спортом, тратят в сутки от 2700 до 3100 ккал, поэтому за среднюю норму для них принято 3000 ккал. Лица физического труда, работающие на механизированных производствах, как, например, токари, фрезеровщики, аппаратчики-химики, тратят 3500 ккал; при немеханизированной работе, например лесоруба, землекопа, эти траты могут возрастать до 4000 и даже до 5000 ккал в сутки».

Энерготраты человеческого организма рассматриваются для того, чтобы оценить соразмерность интенсивности деятельности человека и необходимого количества и качества пищи компенсирующего затраты энергии.

«Итак, мы с вами уже знаем, что энергию организм получает при окислении и распаде белков, жиров, углеводов. Сколько энергии выделяется при окислении одного грамма этих веществ и сколько их нужно для того что бы удовлетворить потребности организма в энергии? Установлено, что при распаде 1 г жира выделяется – 9,3 ккал, при распаде 1 г белка или углеводов – 4,1 ккал.

Опираясь на данные цифры можно рассчитать необходимую калорийность питания.

Средние потребности для здорового человека занятого средней тяжести работой составляют 110 г белка, 60-80 г жира, 400-500 г углеводов. Людям занятых тяжелым физическим трудом в полтора раза больше, подросткам на 30% больше, в связи с большой активностью процессов роста и развития».

Далее делается общий вывод по тому, каким должно быть рациональное питание, информация дается обзорно, так как она знакома учащимся из ранее пройденной темы.

«Пища является не только источником энергии, но и материалом пластического обмена и в ней должны присутствовать незаменимые аминокислоты, содержащиеся в животной пище, минеральные вещества, витамины – содержащиеся преимущественно в растительной пище. Из этого следует, то, что пища должна быть разнообразной, так как одна треть белков человеческий организм должен получать из животной пищи и оду треть жиров из растительной пищи. Расход энергии зависит от величины физической и умственной нагрузки. Поэтому для взрослых здоровых людей рекомендовано трехразовое питание. Завтрак должен содержать 30-35 % суточного рациона, обед 40-45 %, ужин 30-35 %».

После ознакомления с теоретическим материалом, переходим к выполнению практической работы «Анализ собственного рациона питания» (см. приложение 7). Практическая работа подразумевает самостоятельный анализ рациона питания за предыдущий день. Все расчеты производятся по инструкции, которая предоставлена в ходе работы. Расчеты достаточно сложные, но работа, которая носит практическую направленность, стимулирует учащихся к выполнению работы. После выполнения расчетов учащиеся знакомятся с нормами питания людей разных возрастов. Главным считаем то, что учащиеся получают возможность анализировать собственный рацион питания. Предложенный комплекс, включающий анкету «Ваше полезное и безопасное питание» и практическая работа «Анализ собственного рациона питания» позволит каждому учащемуся провести всесторонний анализ собственного рациона питания. Данный комплекс выступает, как способ актуализации знаний и придает им особое значение в глазах учащихся. Важным так же является формирование самостоятельный аспект составления и коррекции рациона питания, что является важным умением в жизни каждого человека.

Итак, уроки темы «Обмен веществ и энергии» раскрывают основные понятия экологии питания, если рассматривать ее с позиции рационального питания, в которой пища трактуется как фактор, воздействующий на человеческий организм.

Сложнее ситуация обстоит с включением в изучение курса биологии человека материала «Загрязнители продуктов питания». Программой не предусмотрено учебного времени на изучение данного материала, хотя в настоящий момент актуальность данных знаний возрастает. По этому, на наш взгляд, стоит провести мероприятие, включающее основные моменты рассмотренного теоретического материала по теме загрязнители продуктов питания. В данное мероприятие должно входить обзорное знакомство с понятием загрязнитель, пищевая добавка и их основными представителями. В зависимости от возможностей школы проведение лабораторной работы по обнаружению загрязнителей в продуктах питания, а именно солонина в картофеле и щавельной кислоты в меде. В последнее время приобретают актуальность знания в области влияния на организм пищевых добавок, решим эту проблему творчески – конкурсом проектов «Антиреклама суррогатных продуктов питания» (см. приложение 8).

Необходимо провести подготовку мероприятия и помочь учащимся в подготовке, так как внеклассное мероприятие включает отчеты по групповой и индивидуальной исследовательской работе. Рассмотрим более детально ход мероприятия.

Мероприятие начинает ведущий с вступительного слова, в котором отражает актуальность рассматриваемой темы. Далее даются понятия пищевой добавки, чужеродных веществ и их классификация.

«Пищевые добавки – природные или синтезированные вещества, преднамеренно вводимые в пищевые продукты с целью придания им заданных свойств и не употребляемые сами по себе в качестве пищевых продуктов или обычных компонентов пищи».

«Чужеродными веществами называют такие вещества, которые по своим свойствам и количеству, а также по своей природе или вследствие способов физической обработки продуктов не свойственны этим продуктам, но употребляются вместе с ними в качестве их составной части во время еды, питья.

Чужеродные вещества, подразделяются на специально добавленные и случайно содержащиеся в продуктах питания. Специально добавленные вещества. Они являются составными частями пищевых продуктов и предназначены для употребления …. Случайно содержащиеся в продуктах соединения. Они попадают в продукты в виде загрязнений из сырья, тары или в результате обработки, и присутствие их в пищевых продуктах не является обязательным».

Далее рассматривается классификация основных загрязнителей, после чего группа учащихся, заблаговременно подготовивших доклады по наиболее важным группам загрязнителей – «эксперты» выступают перед одноклассниками. Именно такая форма, близкая к конференции, с одной стороны позволит привлечь учеников к самостоятельной исследовательской деятельности при изучении достаточно сложного материала. Запланировано 5 выступлений «экспертов» с докладами продолжительностью 2 минуты. Логическим продолжением теории, которую учащиеся изучают при самостоятельной исследовательской работы, представляют результаты лабораторной работы «Обнаружение загрязнителей в продуктах питания» (см. приложение 8), которая была подготовлена и проведена группой учащихся под руководством преподавателя химии. Результаты представлены в форме электронной презентации. Защита результатов по следующему план: тема, цель, ход работы и полученный результат.

Практическую направленность и значимость имеет следующий проект «Антиреклама суррогатного продукта питания».

Общая цель проекта – изучить влияние для организма некоторых химических компонентов, наиболее привлекательных для школьников продуктов питания и дать критическую оценку рекламным роликам наиболее часто транслируемые телевиденьем.

Проект – исследовательский, межпредметный (в рамках трех областей знаний: биологии, химии, экологии), по времени средней продолжительности, по числу участников – групповой.

Цели проекта:

1) образовательная – раскрыть значение некоторых пищевых добавок, определить их потенциальную опасность для здоровья человека, а так же степень экологического риска их употребления;

2) развивающая – развивать коммуникативные и исследовательские умения, познавательный интерес учащихся к биологии, химии, экологии, расширять кругозор учащихся;

3) воспитательная – воспитывать внимательное и бережное отношение к своему здоровью, активную гражданскую позицию.

Учебно-педагогические задачи проекта:

• формирование умения сбора и обработки информации по заданной теме;

• развитие критического мышления (умения анализировать и оценивать факты);

• формирование умений и навыков работы с компьютером (работы в Интернете, выполнения слайдовой презентации в «Microsoft PowerPoint» и др.);

• формирование опыта общественной презентации результатов работы.

Участники проекта: команда из учеников VIII-X классов и учителей биологии и химии.

Материально-техническое оснащение проекта: видеозаписи рекламных роликов продуктов питания, компьютер, Интернет-ресурсы, мультимедийный проектор, экран, микрофоны, магнитофон для музыкального сопровождения презентации.

Этапы реализации проекта:

Этап 1. Подготовительный. Выбор темы и целей проекта, определение количества участников проекта, состава рабочей группы; знакомство с сутью проектной технологии, вербальное и иллюстративное представление того, что должно получиться в итоге проектной деятельности.

Этап 2. Аналитический. На этом этапе были проанализированы имеющаяся информация, а также те возможности, которые можно использовать для реализации проекта.

Этап 3. Плановый. Планирование осуществлялось согласно основным задачам, которые стояли перед проектной командой:

• подготовить видеофрагменты рекламных роликов продуктов питания, пользующихся популярностью у ребят;

• собрать и систематизировать информацию о составе продуктов питания, который обычно размещается на упаковке;

• проанализировать и оценить биологическую роль компонентов продуктов питания, их влияние на состояние организма человека;

• подготовить общественную презентацию результатов работы.

Согласно этим задачам были определены источники информации; спланированы способы сбора и анализа информации; спланирован итоговый продукт (форма представления результата); распределены обязанности среди членов команды.

Этап 4. Рабочее проектирование. На этом этапе концентрировались усилия на активном самостоятельном поиске недостающей информации и ее усвоении, решались промежуточные задачи, по мере обработки собранной информации корректировался начальный план и содержание проекта. Анализировалась и систематизировалась собранная информация. Формулировались выводы. Оформлялись результаты.

Этап 5. Общественная презентация проекта. Самый яркий и волнующий этап проекта – его защита или презентация: ознакомление коллектива школы с полученными результатами и готовым учебным продуктом.

В результате работы над проектом содержание презентации получилось следующим.

Записанные на видеомагнитофон рекламные ролики переводились в цифровой формат и во время презентации выводились на большой экран.

После демонстрации очередного видеоролика участники проекта комментировали выведенный крупным планом на экран список ингредиентов, составляющих предлагаемый в рекламе продукт. Используя собранную информацию из разных источников, ребята рассказывали о тех вредных веществах-добавках, которые содержатся в рекламируемых товарах.

Примеры возможных выступлений приведены в приложении 6.

Подводя итог внеклассного мероприятия, делается общий вывод о мерах препятствования попаданию загрязняющих веществ в продукты питания и пропаганды наименьшего употребления пищевых добавок.

«Сейчас в пище содержится мало полезных нам веществ, тогда как вредных – хоть отбавляй! Используя психологические возможности рекламы, производители часто предлагают нам сплошную «химию» и заставляют поверить, что это вкусно и приносит здоровье организму и счастье в дом. Но полученные искусственным путем питательные вещества, разного рода добавки и улучшители вместо натуральных питательных веществ могут сыграть с нами злую шутку.

Получается, что единственный путь заполучить на наш стол здоровую полноценную пищу – развитие в нашей стране сельскохозяйственного производства, основанного на современных достижениях селекции, биотехнологии».

В теме «Обмен веществ и энергии» курса «Биология. Человек» возможно, раскрыть успешно основные вопросы экологии питания человека. Содержание рационального питания достаточно полно раскрываются на уроках: «Обмен веществ и энергии – основное свойство живых существ», «Витамины», «Нормы питания. Энерготраты человека и пищевой рацион». Материал в школьном курсе изложен доступно и полно, что способствует формирование теоретических знаний. Для более успешного формирования практических умений анализа и коррекции собственного рациона питания целесообразно использовать комплекс состоящий из анкеты «Наше полезное и безопасное питание» и выполнениние практической работы №5 «Анализ собственного рациона питания». Выполнение практической работы, заполнение анкеты, и работа с ее результатами заложат навык построения сбалансированного рациона питания. Так как на изучение проблемы вопроса загрязнителей продуктов питания в данной теме не отводится уместно данный материал поместить во внеклассное мероприятие. Внеклассное мероприятие включает обзорное знакомство с некоторыми представителями загрязнителей пищи – в ходе самостоятельной научно исследовательской работы, выполнение лабораторной работы по обнаружению загрязнителей – направлена на осуществление межпредметных связей, и презентация результатов проектов «Антиреклама суррогатных продуктов питания». Внеклассное мероприятие направлено на ознакомление с загрязнителями продуктов питания в ходе научно- исследовательской деятельности и формирования потребительской культуры.