Интегрированный урок по биологии в 8-м классе "Мороженое". Тема: "Обмен веществ и энергии. Энергозатраты человека"

Ролевая игра с пpaктической направленностью.

Задачи урока:

Обучающая – Ознакомление учащихся с основными компонентами (углеводы, жиры, белки), входящие в состав питания - мороженое.

Развивающая – Развитие умения и навыков химического эксперимента на уроках   биологической науки – анатомии по определению качественными  реакция углеводов, белков, как основных компонентов продуктов   питания. Закрепить знания по определению рН продуктов питания – мороженого.

Воспитательная - На различных примерах (мороженое ) показать роль продуктов питания в повседневной жизни человеческого организма, выполняющего функции жизнеобеспеченности человека, роль взглядов различных ученых на продукты питания.

Цель урока: Определение жизненноважных компонентов в продукте питания – мороженое.

Межпредметная связь

Химия: Белки. Жиры. Углеводы. Витамины.

Биология: Белки. Жиры. Углеводы. Витамины.

Химия: Правила пользования лабораторным оборудованием и химическими реактивами.

Трудовое обучение /Кулинария/: Общая хаpaктеристика пищевых продуктов.

Оборудование урока.

Высказывания:

"Если чрезмерное и исключительное увлечение едой есть животность, то всякое невнимание к еде есть нeблагоразумие".

И.П.Павлов

"Изучая, экспериментируя, наблюдая старайтесь не оставаться у поверхности фактов. Пытайтесь проникнуть в тайну их возникновения. Настойчиво ищите законы, ими управляющие".

И.П.Павлов

Плакаты. Картины –

“Виды мороженого”;
“Состав мороженого”;
“Энергетическая ценность мороженого”.

На каждой парте должно быть:

Штатив для пробирок;
Пробирки – 10шт.;
Бюретки заполненные 0,1 – нормальным раствором едкого натра;
Водопроводная вода;
Дистиллированная вода;
Универсальная лакмусовая бумага;
Серная кислота (концентрированная);
Сульфат меди;
Едкий натр;
Азотная кислота;
Гидроксид аммония (нашатырный спирт);
Фенолфталеин 1-процентный раствор;
Мороженое (сливочное, пломбир – белого цвета);
Пробиркодержатель – 2шт.
Подставка для сжигания сухого горючего;
Сухое горючее – 1 таблетка;
Химический стакан на 150-200 мл.

Вводное слово учителя

Ребята! Этот урок мы проводим в нестандартной форме – в форме ролевой игры. Здесь вы испытаете себя, свою уверенность, способность в будущем быть ведущими специалистами различных профессий.

Тема нашего урока: "Обмен органических веществ", но мы с вами должны познакомится с узкой частью нашей темы – это органическими соединениями, входящих в основной состав нашей пищи – белками, углеводами, жирами. Объектом нашего знакомства будет один из самых вкусных, сладких, популярнейших продуктов питания, особенно среди детского населения, - мороженое.

Основными задачами нашего урока будут:

Определение качественного состава мороженого.
Определение рН мороженого.
Ознакомление с качественными реакциями на белки и углеводы
Определение сухих веществ мороженого.
Определение кислотности мороженого.
Ознакомление с энергетической ценностью мороженого.
Ознакомление с взглядами ученых на продукты питания.

Также мы должны познакомиться с ролью продуктов питания в повседневной жизни живого организма, выполняющего различные функции жизнеобеспечения человека.

Итак, представим себе, что мы находимся на совещании при директоре ведущих специалистов по производству мороженого, на котором решается вопрос о необходимости выпуска нового вида продукции данного цеха.

Директор завода молочной продукции

- Здравствуйте, дорогие коллеги! Сегодня на экстренное совещание я собрал ведущих специалистов нашего завода. Это главный инженер нашего завода..., заведующий пищевым отделом..., заведующий отделом реализации готовой продукции..., главный экономист..., главный технолог..., заведующий лабораторией контроля за качество выпускаемой продукции..., диетолог..., инженер по технике безопасности..., эколог..., заведующий лабораторией органической химии..., заведующий лабораторией физической и коллоидной химии..., заведующий аналитической химии..., и их непосредственные первые помощники.(называет фамилию, имя, отчество учащегося).

Дело в том, что наш центр предлагает нам осваивать новые виды мороженого. И мы все здесь собравшиеся должны обсудить, сможем ли мы это сделать, при наших минимальных затратах, да и нужно ли нам это делать при нашем и так большом ассортименте, не только мороженого, но и всей кисломолочной продукции.

Прошу вас всех принять активное участие в этом совещании.

Главный инженер

- Я также считаю нужным обсудить проблему освоения выпуска новых видов мороженого. У нас в целом производство работает стабильно, налажено, без потерь человеко/дней, то есть простоев по линиям нет, они исключены при нашем дружном, налаженном коллективе. Но, если делать переход на новый ассортимент, это повлечет, конечно же, экономические расходы и не малые. Здесь нужно, я так думаю, да и считаю, выслушать мнение нашего главного экономиста.

Экономист

- Ну какие я могу высказать свои соображения? Вы все здесь присутствующие, люди с высшим специальным образованием должны быть развитыми в экономическом отношении и должны понимать, что переход на новое всегда затрагивает экономическую сторону любого предприятия. Также и у нас.

Первое – реконструкция старого оборудования, а быть может и закупка всего нового.

Второе – растраты на различные комaндировки, с целью повышения квалификации наших специалистов.

Третье – рекламная сторона нашего предприятия и в частности нового ассортимента продукции.

Это все выльется в затрату огромных средств денежной массы.

Директор молзавода

- Не надо опускаться в меланхолическое состояние. Давайте как-то пересчитаем все экономические показатели, наши возможности и прийдем к общему мнению коллектива. Я так считаю, что в конечном итоге, нам необходимо когда-нибудь переходить на новый ассортимент мороженого да и другой продукции, расширим свои рынки сбыта. И я думаю, что это всё экономически оправдается.

Экономист

- Ну, в общем можно все просчитать и попробовать новое начинание.

Директор

- Это хорошо. Но прежде всего послушаем мнение наших других специалистов.

Технолог

- Я как технолог могу сказать, что в принципе, по технологической карте, мало что должно изменится. Ну, кое-что может отойти на второстепенный план, или убраться вообще, а кое-что прибавится. Но в принципе все останется на своих местах. Вкратце могу заметить,что технологический процесс получения мороженого состоит в сепарировании основных компонентов и затем сгущенная масса в определённом количестве замораживается с различными наполнителями и упаковывается.

Главный инженер

- Я так думаю, (обращается к директору), что в связи с переходом на новый вид продукции стоит послушать мнение нашего, так сказать главного отдела, отдела реализации. Без него не может, да и не обходится ни одно предприятие, какое бы оно не было. Пожалуйста, прошу высказаться главного специалиста этого отдела.

Отдел реализации и сбыта

- Так как мне предоставили слово, я хочу вкратце так сказать "окунуться" в историю появления этого продукта.

Первое мороженое в мире появилось как не странно не в античной Греции или Риме, а в Древнем Китае – пять тысяч лет тому назад "Фруктовый лёд" "приплыл" в Италию из Китая в ХIII веке. Затем оно перекочевало в США, оттуда в Англию. В XVIII веке первое оптовое производство мороженого было организованно в США американцем Джоном Расселом. И в том же веке мороженое появляется и в России, где быстро нашло своих почитателей за тонкий вкус и быстроту изготовления. В 1937 году в СССР производили 20 тонн мороженого, а уже к концу ХХ века в России производили в несколько сот тонн раз больше, чем к середине ХХ века. Этот продукт нашел широкий круг покупателей, как среди взрослого населения, так и в большей мере детского.

Сотрудники моего отдела,бывали в комaндировках, привозили различный упаковочный материал этого продукта из Пензы, Кемерово, Клина, Ставрополя, Владимира, Таганрога и других городов России. Вы сами можете убедиться (показывает на плакат, где помещен упаковочный материал) в красоте упаковочного материала этого лакомого продукта питания. В нашем городе производят, шоколадное мороженое, сливочное, пломбир.

Я за расширения ассортимента нашего производства, и не только за то, но и за красоту материала в котором оно будет находится. И могу заметить экономисту, что все новое быстро окупается, и приносит большие и весомые доходы нашему производству. А уже за рынок сбыта можно не переживать, в таком и даже лучше упаковочном материале нашу продукцию будут буквально "отрывать с руками и ногами".

Директор

- Вот это я считаю оптимист своего дела. Спасибо за сообщение. Пойдем дальше. Хочу послушать заведующего пищевым отделом. Пожалуйста.

Заведующий пищевым отделом.

- Меня вы все хорошо знаете. Я здесь работаю не один десяток лет. И хочу заметить, что пища – это сложный фармакологический комплекс. Он воздействует на человеческий организм и зависит от взаимодействия различных отдельно взятых пищевых веществ. Главным условием жизнедеятельности является соблюдение кислотно-– щелочного равновесия внутренней среды организма человека. В процессе пищеварения огромное участие принимают ферменты слюны, желудочного сока, поджелудочной железы, желчи и кишечного сока. Органы пищеварения обеспечивают расщепление при помощи этих ферментов огромного числа веществ – до ограниченного числа соединений которые будут пригодны в последующем всасывании и клеточном питании. Так, например, почти во все виды мороженого входит коровье молоко. И соотношение минеральных веществ в процентах щелочного хаpaктера будут преобладать над веществами кислотного хаpaктера 53,4 % к 46,6 %. Так, когда попадает в желудок молоко, мороженое на них изливается желудочный сок наиболее бедный ферментами.

Сотрудник пищевого отдела

- Я хочу напомнить коллегам рекомендации Г.Шелтона, который советует есть т. е. употрeбллять в пищу каждое из пищевых веществ отдельно: “Ешьте только белковую пищу в один прием, а остальные продукты ешьте не смешивая и в разное время – белки и углеводы, белки и жиры, белки и сахара, принимайте молоко в отдельности.Свое высказывание он строит на аутоинтосикацию,(самоотравление) организма ядовитыми веществами, поступающими из кишечника и необходимости отказа от смешивания пищевых продуктов.

Да, я вот вспомнила, что профессор К.С. Петровский не поддерживает взглядов Шелтона. Он сводит аутоинтосикацию тремя условиями:

а) малоподвижный образ жизни

б) питание рафинированной, преимущественно мясной пищи

в) нервноэмоциональная перегрузка

В последнее время стало встречаться непереносимость организмом человека различных веществ. Об этом, я думаю, позже выскажется наш ведущий диетолог.

Главный инженер

- Остановитесь, остановитесь, пожалуйста (называет имя, отчество ученика-сотрудника пищевого отдела). Вы уже начали отклонятся от темы. У вас есть еще что сказать?

Сотрудник пищевого отдела

- А еще вот о чем я хочу сказать. Я уже говорил о том, что белки, углеводы жиры, сахара да и молоко в целом нужно принимать отдельно друг от друга. А ведь эти компоненты и входят как раз-то в состав мороженого они же содержатся в цельном молоке, сгущенном, сахарном сиропе, сливочном масле. Я себе здесь отдельно выписал содержание и состав некоторых видов мороженого на 100 г продукта. Например, /показывает по таблице/

а) мороженое с изюмом сливочное:
белка-4 г; углеводов- 22,8 г; жира -7,3 г.

б) "Крепкий орешек" пломбир с орехом
белка 4,4 г; углеводов-20,7 г; жира – 15,6 г.

в) "Малмеладные дольки"
белка-5,2г; углеводов-22,3 г;жира-12г.

г) "Зимняя вишня" пломбир
белка – 4г; углеводов – 22,3г;жира – 12г.

И так далее.

И мне хотелось бы продегустировать и наши новые виды мороженого, с более высокой калорийностью. Так что я только за внедрение технологий, которые будут осваивать новый ассортимент нашей продукции.

Директор

- Здесь наш заведующий пищевым отделом хотел было услышать мнение диетолога. Я присоединяюсь к его мнению, пожалуйста, слушаем диетолога.

Диетолог

- Я, как диетолог, могу заметить то, что: "Если отец болезни неизвестен, то мать ее всегда питание". Можно заметить иронично: "Почти все, что мы едим, вызывает какую-то болезнь, или как-то вредит здоровью". Дня не проходит, чтобы ученые не открывали связь между продуктом питания и каким-либо заболеванием.

Человек по своему нeблагоразумию в еде и питье умирает, не прожив и половины той жизни, которую мог бы прожить. Он употрeбляет самую трудноперевариваемую пищу, запивая ее ядовитыми напитками, и после этого поражается, почему не живет до ста лет и более. А срок жизни каждого человека от 150 до 250 лет. И очень легко можно подсчитать сколько мы не доживаем, пpaктически по своей вине. Можно вспомнить, что использовали молочно-растительную диету Вальтер, Руссо, Линней, Павлов, Толстой и другие знаменитые люди, которые сумели сохранить здоровье до глубокой старости, и это не пустые разговоры, а разумное направление. Искусство продлить жизнь – это искусство не сокращать её.

Заведующий пищевым отделом указал на состав ингредиентов, входящих в этот вкусный продукт питания – мороженое.И я могу отметить, что систематическое нарушение сбалансированного питания, недостаток или избыток потрeбления какого-либо ингредиента пищи (белков, жиров, углеводов, микроэлементов, витаминов) вызывает так называемые алиментарные заболевания. Так недостаток в белках отражается на обмене жиров, углеводов, витаминов, что в значительной степени связано с изменением активности ферментов. Избыток же белков ведет к ожирению, перенапряжению нервной системы. Избыток жиров способствует развитию ожирения, желчнокаменной болезни. При избытке или недостатке углеводов возникает нарушение обмена веществ. Известно, что после достижения человеком пoлoвoй зрелости гипофиз начинает выделять "гормоны старения", а умеренная диета приводит к резкому сокращению производства таких гормонов и человек стареет очень медленно.

Сотрудник главного диетолога.

- Мне хотелось бы остановиться на энергоценности мороженого и потрeбление белков, жиров, сахара человеком в сутки.

Норма потрeбления белка в сутки – 80-100г, общее количество жиров должно составлять 0,6-1г на 1кг веса человека в сутки, а сахара до 50г в день. Каждые 25г лишнего сахара способствуют образованию 10г жира.

Количество необходимой человеку пищи подсчитывается в зависимости от энергетических затрат организма и составляет приблизительно 1ккал/час. на каждый килограмм веса (при среднем весе – 70кг примерно 1700ккал в день). Мороженое можно отнести к ценным продуктам питания, но как бы там ни было, его есть нужно тоже в меру. Так, например, энергетическая ценность

мороженое с изюмом 173 ккал;
"Крепкий орешек" 210 ккал;
"Мармеладные дольки" 210 ккал;
"Зимняя вишня" 210 ккал;
"Ладушка" 204 ккал.

Количество килокалорий в разных видах мороженого держится пpaктически на одном уровне. И мы так думаем, что в новом виде нашего мороженого доля килокалорий не должна превышать 210.

Наш отдел считает, что можно попробовать выпуск новых видов этого продукта питания.

Эколог

- Если мне позволят, я тоже хочу высказать свою точку зрения.

Директор

- Пожалуйста, слушаем вас.

Эколог

- Моя служба очень внимательно следит за экологическим состоянием этого продукта питания. И я хочу отметить тот факт, что мы берем все компоненты смеси для производства мороженого экологически чистые, то есть не с загрязненных районов. Так что выпуск нового ассортимента этого продукта питания будет положительным результатом работы нашего предприятия.

Директор

- Все ясно. А что скажет служба контроля за качество выпускаемой продукции.

Отдел контроля за качество выпускаемой продукции

- Наш отдел очень внимательно следит за качеством выпускаемой продукции. Все составные вещества вносятся в строго регламентируемых параметрах. Отклонение от них уже произвольно будут влиять на вкусовые качества мороженого. Так наше мороженое содержит в отличии от других марок: белка – 2,9г; жира – 9,7г; углеводов – 23,8г. Энергетическая ценность продукта питания составляет всего137,6 ккал, что говорит о низкокалорийности мороженого. И в тоже время оно питательно. Жители нашего города были бы очень рады за расширения ассортимента мороженого. Наш цех выпустил новый вид этого продукта питания, но его необходимо еще иследовать на содержание компонентов смеси.

Директор

- Я так думаю, что отдел главного технолога отдаёт комaнду химической лаборатории на исследования компонентов новой смеси.

Технолог

- Считаю, что не только химикам, но и всем отделам было бы интересно определить состав компонентов нового вида мороженого, учитывая вкусовые качества и то, что состав этого продукта питания будет стабильным по технологическим картам.

Директор

- Прошу всех приступить к анализу смеси, да и я тоже подключусь к испытаниям вместе с одной из химических лабораторий. Да, кстати, инженер по технике безопасности просит слово.

Инженер по технике безопасности

- Я хочу всех вас еще раз предупредить о правилах проведения эксперимента. Обращаю ваше внимание на аккуратное пользование кислотами, в данном случае азотной и особенно серной, чтобы они не попали вам на кожу, одежду и слизистые оболочки глаз, рта, носа. При попадании, срочно смыть проточной водой. От азотной кислоты у вас на коже могут появится желтые пятна, не пугайтесь, они через некоторое время (имею в виду дней) пройдут. Этим вы еще раз убедитесь в процессе ксантопротеиновой реакции на белок. А вы знаете уже, что живой организм состоит именно из белка. Обращайтесь аккруратно со щелочью-гидроксидом натрия или едким натром. Во время нагревания пробирки с химическими реагентами не наклоняйтесь над ней. Пробирку в начале прогрейте круговым движением над пламенем огня. Тушить сухое горючие можно лишь стеклянными или железными колпачками. Если сухое горючее во время горения треснет, срочно затушите эти осколки тем же образом, что я уже говорил. В общем вы уже неоднакратно знакомились и повторяли общие правила по технике безопасности при работе с химическими реактивами и химической посудой. Теперь я разрешаю приступить к химическим исследованиям нашего исследуемого продукта питания по инструкции, которые находятся при каждом отделе и лабораториях.

Учащиеся выполняют пpaктическую часть.

Можно использовать музыкальное оформление.При необходимости учитель и лаборант могут давать учащимся краткие консультации (на пpaктическую часть отводится 10-15 минут).

Директор

- Все отделы провели исследования или нет?

<Все отделы докладывают о готовности проведенных исследований >

Директор (обращается к технологу по имени и отчеству)

- Итак, кому дадим слово первому?

Технолог

- Я бы первым выслушал лабораторию физколлоидной химии.

Директор

- Возражений нет. Слушаем сообщения лаборатории физколлоидной химии.

Лаборатория физколлоидной химии

- Наша лаборатория в основном уделяла внимание на физические свойства исследуемого продукта. Мы пришли к выводу, что исследуемый объект есть смесь химических соединений. Он относится к однородной смеси, тонкодисперсионной эмульсии (можно не упоминать – размер частиц менее 0,1 мк (микрон)- определяется по дисперсионной воронке). Растворимость в водной среде сравнительно хорошая. Имеет сладковатый вкус, что указывает видимо на содержание в объекте полисахаридов- мальтозу, сахарозу, моносахаридов-глюкозу, но это в окончательном аспекте, слово за органиками. Цвет белый, но в других случаях он может зависить от разных пищевых добавок. Запаха не имеет, по крайне мере мы его не ощутили.

Технолог.

- Хорошо, благодарю вас за проделанную работу. Следующее слово аналитикам.

Лаборатория аналитической химии.

- Свои исследования данного продукта мы проводили по нескольким параметрам: определяли кислотность данной смеси, рН и наличие сухого остатка.

Наши исследования показали наличие сухого остатка в составе мороженого, среда щелочная, то есть слабощелочная, рН=8, кислотность в норме – 40.

Технолог.

- Теперь слушаем сообщения сотрудников лаборатории органической химии.

Лаборатория органической химии.

- Нашей лабораторией было исследовано мороженое нового вида.Мы определили наличие глюкозы как представителя моносахаридов качественной реакцией, то есть, в данном случае, реакцией медного зеркала.

Мы добавили в раствор мороженого немного гидроксида меди и вели слабое нагревание. По красной окраске оксида меди (I) Cu₂O можно доказать наличие моносахаридов-глюкозу. Наличие белков определяли качественными реакциями: биуретовая реакция-фиолетовое окрашивание, ксантопротеиновая реакция- окраска оранжевая (азотная кислота + белок - нагревание, затем приливаем гидроксид аммония).

Также определяли наличие сахара концентрированной серной кислоты. При слабом нагревании исследуемый продукт обугливался до черной окраски.

Отсюда мы делаем вывод, что в состав мороженого входят почти все одинаковые компоненты за исключением их различия по массе.

Директор.

- Все прослушали сообщения ведущих лабораторий. Каковы будут мнения сотрудников?

Технолог.

- Вы, (обращается к директору по имени и отчеству), уже слышали мнения наших сотрудников.

Директор завода молочной продукции

- Хорошо,ставлю вопрос о выпуске нового вида мороженого на голосование. Кто за, против?? Единогласны, все "за". Итак, будем приступать в выпуску нового мороженого под названием ……..

Благодарю всех за участие в совещании. Предоставляю слово нашему учителю химии и биологии (фамилия, имя отчество).

Заключительное слово учителя.

Итак, дорогие ребята, мы провели наш урок по изучению качественного состава мороженого, как продукта нашего питания, в нестандартной форме ролевой игры. Вы здесь почувствовали себя в роли директора, заведующих лабораторий и т. д. Вы также прочувствовали всю ответственность своих специальностей в реальной жизни предприятия. Возможно кому-то из вас пригодятся навыки руководящего состава в своей личной жизни.

На этом уроке вы узнали много нового о самом популярном продукте питания- мороженого, это и его краткая история, и химический состав, и качественный состав, и энергоценность. Все это пригодится вам при дальнейшем изучении курса биологии и химии в старших классах. Вы научились проводить реакции в области органической химии на белки и углеводы, закрепили знания проведения реакции рН растворов, полученные впервые при исследовании слюны, в опережающем плане при изучении в 9-м классе основ общей биологии, а также основ органической химии в том же классе и в 10-м классе.

Инструкция
по проведению химического эксперимента
"Определение углерода"

В пробирку поместить небольшое количество мороженого и прилить 2-3 мл концентрированной серной кислоты. Если изменение окраски не происходит, необходимо нагреть содержимое пробирки.

Какую окраску содержимого пробирки вы наблюдаете?

Какой из этого следует вывод?

"Определение глюкозы"
(моносахариды)

В пробирку с небольшим количеством мороженого прилить 1-2 мл свежеприготовленного раствора гидроксида меди. Содержимое пробирки нагреть.

Что вы наблюдаете? Как изменилась окраска?

Какой можно сделать вывод?

"Определение белка"
"Ксантопротеиновая реакция"

К небольшому количеству мороженого в пробирке, прилить несколько капель азотной кислоты. Содержимое пробирки нагреть. По остыванию раствора прилить немного нашатырного спирта(аммиак) Как изменяется окраска содержимого пробирки? Какой может сделать вывод?

"Определение кислотности"
(производственный анализ)

Взять 5 г мороженого прилить к нему 30 мл дистиллированной воды и 3 капли 1% раствора фенолфталина.Содержимое перемешиваем и помещаем в химический стакан. Провести титрование этой смеси 0,1 н р-ром едкого натра до слабо-розовой окраски, не исчезающей в течении 3-5 сек. Результат отределяют по количеству щелочи затраченной на титрование и умноженное на 10 .

"Определение сухих веществ"

В выпарительную чашку помещают небольшое количество мороженого и нагревают его. Образуется остаток светло-коричневого цвета.

Какой можно сделать вывод?

"Определение сухих веществ"
(производственный количественный анализ)

Взвешиваем высушенную пустую бюксу. Затем взвешиваем в нем 1г мороженого, добавляют 1 мл дистиллированной воды. Содержимое перемешивают и выпаривают до остатка светло-коричневого цвета. Выпаренную бюксу охлаждают и взвешивают.

Результат расчитывают по формуле m=(m_H-m_n)х100 (от массы бюкса с навеской отнять"вычитаем" массу пустого бюкса х100)

“Определение рН мороженого”

Взять один листик лакмусовой универсальной бумаги и смочить его мороженым. По цвету на листовой пластинке найти окраску с исходной и определить рН раствора.