SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG THPT DIỄN CHÂU 2 SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM MÔN SINH HỌC Đề tài PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TỰ HỌC CÁC CHUYÊN ĐỀ SINH LÝ ĐỘNG VẬT, MÔN SINH HỌC LỚP 11 THÔNG QUA DẠY HỌC CHUYÊN ĐỀ TIM[.]
NỘI DUNG
THỰC TRẠNG DẠY HỌC SINH HỌC
Giáo viên môn Sinh học lớp 11 gặp nhiều khó khăn khi dạy chuyên đề sinh lý động vật, bao gồm việc phải xử lý một lượng kiến thức lớn trong thời gian hạn chế Họ cần phải lựa chọn những nội dung quan trọng nhất để giảng dạy, đồng thời áp dụng phương pháp dạy học hiệu quả nhằm giúp học sinh tiếp thu kiến thức nhanh chóng và đạt kết quả tốt.
Học sinh lớp 11 gặp nhiều khó khăn khi tự học chuyên đề sinh lý động vật trong môn Sinh học, bao gồm việc chưa biết cách lựa chọn thông tin phù hợp từ sách, hệ thống hóa kiến thức và trả lời câu hỏi một cách thiếu trọng tâm Để đảm bảo không bỏ sót kiến thức, học sinh cần phân phối thời gian làm bài một cách hợp lý hơn.
Mặc dù có nhiều tài liệu tham khảo về Tim Mạch, nhưng tính hệ thống của chúng còn hạn chế, và phần lớn thiếu các câu hỏi ôn tập chuyên sâu Trong các đề thi học sinh giỏi, nội dung này thường được khai thác sâu để phân hóa điểm số, dẫn đến khó khăn cho cả giáo viên và học sinh trong việc ôn tập.
HỆ THỐNG KIẾN THỨC CỐT LÕI VỀ TIM MẠCH
I CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA TIM
Tim có chức năng như một cái bơm hút và đẩy máu chảy trong hệ tuần hoàn. Tim là động lực chính vận chuyển máu trong hệ tuần hoàn.
Hình 1 Cấu tạo tim người
Tim là một khối cơ rỗng, gồm hai bơm riêng biệt ở hai nửa trái và phải, được ngăn cách bởi một vách dọc Nằm trong lồng ngực, tim người được bao bọc bởi bao tim Gốc tim nằm ở phía trên, giữa xương ức, trong khi mỏm tim thon lại nằm phía dưới, lệch khoảng 40 độ sang trái so với trục cơ thể.
Mỗi nửa tim bao gồm hai ngăn: tâm nhĩ phía trên và tâm thất phía dưới Thành tim được cấu tạo từ ba lớp: lớp ngoài cùng là màng liên kết, lớp giữa là cơ tim dày, và lớp trong cùng là nội mô với các tế bào dẹt.
Thành tâm nhĩ mỏng hơn nhiều so với thành tâm thất, và thành của hai tâm thất cũng không hoàn toàn giống nhau Đặc biệt, thành tâm thất trái dày hơn so với thành của tâm thất phải.
Giữa tâm nhĩ và tâm thất có hai loại van nhĩ thất, bao gồm van hai lá bên trái và van ba lá bên phải Ngoài ra, giữa tâm thất và động mạch chủ, động mạch phổi có van tổ chim, hay còn gọi là van bán nguyệt Chức năng chính của các van này là đảm bảo cho máu lưu thông theo một chiều nhất định.
Hình 2 Các loại van tim trong của tâm thất bằng các dây chằng, một đầu gắn với bờ ngăn tâm nhĩ với tâm thất của tim.
Tim được bao bọc bởi màng tim (màng bao tim) Trong màng có một ít dịch giúp giảm ma sát khi tim co bóp.
Tim có hệ thống các mạch máu cung cấp oxi và các chất dinh dưỡng đến nuôi các tế bào cơ tim.
Mô cơ tim được biệt hóa một cách rất đặc biệt để phù hợp với chức năng co bóp của tim và chiếm gần 50% khối lượng của tim.
Cơ tim kết hợp đặc điểm của cả cơ vân và cơ trơn, với các sợi cơ tim có vân ngang giống như sợi cơ vân Đặc biệt, nhân của các sợi cơ tim nằm ở giữa sợi, không gần màng.
Hình 3 Cấu tạo của cơ tim
Sợi cơ tim ngắn, có chiều dài từ 50-100μm và đường kính từ 10-20μm, có cấu trúc phân nhánh và dày đặc Đặc điểm này giúp chúng chịu được áp lực cao khi thực hiện chức năng bơm máu trong cơ thể.
Sợi cơ tim chứa nhiều ti thể để cung cấp năng lượng cần thiết cho hoạt động, cùng với Mioglobin để dự trữ oxi Màng của hai tế bào tim áp sát nhau tạo thành điểm liên hệ (nexuc), nơi có điện trở chỉ bằng 1/444 so với các vùng khác của màng Qua các nexuc, hưng phấn được truyền theo con đường điện học và hóa học giữa các sợi cơ, giúp cơ tim hoạt động như một liên bào cả về cơ học lẫn điện học.
1.2 Hệ dẫn truyền hưng phấn của tim
Hình 4 Hệ dẫn truyền tim
Nút xoang nằm ở vị trí nơi tĩnh mạch chủ đổ vào tâm nhĩ phải, bao gồm các tế bào phát nhịp ở trung tâm và tế bào chuyển tiếp ở ngoại vi Các sợi của nút xoang kết nối với các sợi cơ của hai tâm nhĩ và nút nhĩ-thất, cho phép điện thế hoạt động được dẫn truyền trực tiếp đến tâm nhĩ và nút nhĩ-thất.
Nút nhĩ-thất nằm dưới thành tâm nhĩ và trên nền vách nhĩ thất, bao gồm các tế bào phát nhịp và tế bào chuyển tiếp Số lượng tế bào tại nút nhĩ-thất ít hơn so với nút xoang.
Bó His bắt nguồn từ nút nhĩ - thất, sau đó đi tới vách liên thất và chia thành hai nhánh phải và trái, dẫn đến hai tâm thất Tại mỗi tâm thất, các nhánh lại phân chia thành nhiều nhánh nhỏ, tạo thành mạng lưới Puốc – kin giữa các sợi cơ tim.
Nút xoang nhĩ và nút nhĩ thất được cung cấp bởi các sợi thần kinh từ dây giao cảm và dây mê tẩu, trong khi bó His chỉ nhận sợi thần kinh từ dây giao cảm.
2 Các đặc tính sinh lí của cơ tim
Khả năng đáp ứng của cơ tim với kích thích là quá trình khi hạch tự động phát ra xung điện, từ đó các xung điện này lan truyền đến cơ tim, khiến tim co lại.
Cơ tim hoạt động theo nguyên tắc "tất cả hoặc không", có nghĩa là khi nhận được kích thích dưới ngưỡng, các tế bào cơ tim không co lại Ngược lại, khi kích thích đạt hoặc vượt ngưỡng, mỗi tế bào sẽ phản ứng tối đa, tạo ra sự co bóp cực đại.
Khi cường độ kích thích cơ vân yếu, số lượng sợi cơ tham gia vào quá trình co lại sẽ ít Ngược lại, khi cường độ kích thích tăng lên, số lượng sợi cơ tham gia co lại cũng sẽ tăng dần.
2.2 Tính tự động của tim
Tim có thể co dãn nhịp nhàng ngay cả khi bị cắt rời khỏi cơ thể, miễn là nó được nuôi trong dung dịch sinh lý có đủ oxy và nhiệt độ thích hợp Tính tự động co dãn theo chu kỳ của tim được gọi là tính tự động của tim.
PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TỰ HỌC TỪ HỆ THỐNG KIẾN THỨC CỐT LÕI VỀ TIM MẠCH
I TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC THEO HƯỚNG TRIỂN NĂNG LỰC TỰ HỌC
1 Hoạt động dạy học 1: Cấu tạo và hoạt động của tim
HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH Bước 1: Trình chiếu hình 7
Tim được cấu tạo từ nhiều bộ phận chính, bao gồm tâm nhĩ, tâm thất, van tim và mạch máu Tâm nhĩ có chức năng nhận máu từ cơ thể và phổi, trong khi tâm thất bơm máu ra khỏi tim Van tim đóng vai trò quan trọng trong việc ngăn chặn máu chảy ngược, đảm bảo lưu thông máu hiệu quả Mạch máu kết nối tim với các cơ quan khác, giúp cung cấp oxy và dưỡng chất cần thiết cho cơ thể.
Bước 3: tổ chức cho học sinh tìm hiểu, thảo luận Tùy vào đối tượng học sinh
Bước 1: Quan sát hình 7 Bước 2:
Nhóm 1: quan sát và trình bày các thành phần cấu tạo của tim. Nhóm 2: quan sát và trình bày hoạt động và chức năng của các van tim.
Nhóm 3: quan sát và trình bày hoạt động và chức năng của các bộ phận khác của tim.
Nhóm 4: quan sát và nhận xét và đánh giá kết quả của các nhóm trên.
Bước 3: Học sinh trình bày giáo viên có thể nêu các câu hỏi mang tính định hướng và gợi mở.
Bước 4: nhận xét, đánh giá và điều chỉnh
(nếu có) kết quả học tập của học sinh.
Hệ thống câu hỏi gợi mở của họat động 1 Giáo viên: Phân tích cấu tạo của cơ tim phù hợp với chức năng?
Cơ tim có cấu tạo giống cơ vân nên co bóp khoẻ à đẩy máu vào động mạch.
Mô cơ tim là loại mô chuyên biệt, bao gồm các tế bào cơ tim phân nhánh và liên kết với nhau qua các đĩa nối, tạo thành một mạng lưới dày đặc Điều này cho phép xung thần kinh truyền qua tế bào một cách nhanh chóng, giúp tim hoạt động theo quy luật "tất cả hoặc không có gì".
Các tế bào cơ tim có giai đoạn trơ tuyệt đối dài, giúp đảm bảo thời gian nghỉ ngơi cần thiết để phục hồi sức co cho nhịp co tiếp theo, từ đó duy trì hoạt động liên tục của tim suốt đời.
- Trong tế bào cơ tim có sắc tố miôglôbin có khả năng dự trữ O2 cung cấp cho hoạt động của tim khi lượng O2 do máu cung cấp bị thiếu.
Giáo viên: Hãy giải thích tại sao hai nửa quả tim của người có cấu tạo không giống nhau ở các buồng tim làm mất sự đối xứng?
Cấu tạo của hai nửa quả tim không đối xứng do:
Vòng tuần hoàn nhỏ bắt đầu từ tâm thất phải, đi qua hai lá phổi và trở lại tâm nhĩ trái Do đoạn đường ngắn, áp lực đẩy máu của tâm thất phải chỉ khoảng 30mmHg, dẫn đến thành tâm thất phải tương đối mỏng Ngược lại, đoạn đường dài hơn từ tâm thất trái yêu cầu áp lực đẩy máu cao lên đến khoảng 120mmHg, vì vậy thành tâm thất trái rất dày.
Do sự không cân xứng trong cấu tạo giữa hai nửa quả tim, đặc biệt là giữa hai tâm thất, khi tâm thất phải co lại sẽ khiến tim vặn sang bên trái, dẫn đến mất cân bằng giữa hai nửa tim.
Cấu tạo của tim có ảnh hưởng lớn đến chất lượng máu cung cấp cho cơ thể, vì tim là cơ quan bơm máu, đảm bảo máu giàu oxy đến các mô Ở thai nhi, tim có một lỗ giữa tâm thất trái và tâm thất phải, và nếu lỗ này không khép kín hoàn toàn trước khi sinh, có thể dẫn đến tình trạng giảm nồng độ O2 trong máu khi lưu thông qua hệ thống tim mà không được phẫu thuật sửa chữa Câu nói “Khớp đớp tim” phản ánh sự liên kết chặt chẽ giữa cấu trúc và chức năng của tim, cho thấy tầm quan trọng của việc duy trì sự toàn vẹn của tim để đảm bảo sức khỏe tim mạch và chất lượng máu trong cơ thể.
Cấu tạo của tim ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng máu, với tim 3 ngăn ở lưỡng cư dẫn đến máu pha nhiều, tim 3 ngăn có vách hụt ở bò sát cho máu pha ít hơn, và tim 4 ngăn ở chim và thú giúp máu không bị pha trộn Nếu không được phẫu thuật, em bé có lỗ giữa tâm thất trái và tâm thất phải sẽ có nồng độ O2 trong máu thấp hơn bình thường, do máu thiếu O2 từ tĩnh mạch pha trộn với máu giàu O2 ở tâm thất trái.
- Vi khuẩn gây bệnh khớp có bản chất là mucoprotein.
- Chất bao ngoài van tim cũng có bản chất là mucosprotein.
Ở những người mắc bệnh khớp, sự sản xuất kháng thể tấn công vi khuẩn có thể ảnh hưởng đến van tim, dẫn đến suy yếu chức năng tim và gây ra bệnh tự miễn.
Giáo viên: Trình bày sự hoạt động của của các van tim và chiều dịch chuyển của dòng máu qua tim trong một chu kỳ tim?
Tâm nhĩ co Tâm nhĩ giãn Tâm thất co Tâm thất giãn
2 Van nhĩ thất (cả van
2 van) Đóng Đóng Mở Mở
- Máu từ tâm nhĩ trái chuyển xuống tấm thất trái
- Máu từ tâm nhĩ phải chuyển xuống tấm thất phải
- Máu từ xoang tĩnh mạch chảy vào tâm nhĩ phải
- Máu từ tĩnh mạch phổi chảy vào tâm nhĩ trái
- Máu từ tâm thất trái được tống vào động mạch chủ.
- Máu từ tâm thất phải được tống vào động mạch phổi.
- Máu từ tâm nhĩ trái chuyển xuống tấm thất trái
- Máu từ tâm nhĩ phải chuyển xuống tấm thất phải
Van nhĩ thất hở có thể gây ra sự rối loạn trong hoạt động tuần hoàn, dẫn đến tình trạng suy tim và giảm khả năng bơm máu hiệu quả của tim Nút nhĩ-thất đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh tốc độ truyền xung điện từ nút xoang nhĩ đến các tâm thất, giúp đảm bảo nhịp tim ổn định và hiệu suất bơm máu tối ưu Việc chậm trễ trong quá trình này có thể dẫn đến các vấn đề nghiêm trọng về sức khỏe tim mạch.
Van nhĩ thất là van nằm giữa tâm nhĩ và tâm thất, có vai trò quan trọng trong việc ngăn chặn sự rò rỉ máu Khi van này bị hở, trong quá trình co bóp của tim, một lượng máu nhỏ có thể tràn ngược trở lại tâm nhĩ Điều này dẫn đến áp lực tim yếu, làm giảm áp lực máu trong động mạch, từ đó làm giảm lưu lượng và tốc độ của máu.
Nghiên cứu hoạt động tim của một người thanh niên cho thấy các thông số quan trọng: thời gian tâm nhĩ co là 0,1 giây, thời gian tâm thất co là 0,3 giây, và kỳ giãn chung là 0,4 giây Với thể tích tâm thu đạt 70ml, chúng ta có thể tính lưu lượng tim của người thanh niên này.
- Công thức tính lưu lượng tim là: Q = Qs × fc
Trong đó: Q là lưu lượng tim Qs là thể tích tâm thu fc là tần số co tim (số chu kỳ/phút)
- Chu kỳ tim (fc) = 60 : 0,8 = 75 nhịp/phút
- Lưu lượng tim là: Q = 70 × 75 = 5250 ml/phút.
Để xác định lưu lượng tim của bệnh nhân, trước tiên ta cần tính lượng oxy được tiêu thụ trong một phút, là 250 ml Hàm lượng oxy trong máu động mạch là 19 ml/100 ml máu, trong khi hàm lượng oxy trong máu tĩnh mạch là 14,5 ml/100 ml máu Sự chênh lệch giữa hai giá trị này cho phép ta tính toán lưu lượng tim bằng công thức: Lưu lượng tim = Oxy tiêu thụ / (Hàm lượng oxy động mạch - Hàm lượng oxy tĩnh mạch) Áp dụng công thức, ta có thể tìm ra lưu lượng tim của bệnh nhân.
Lưu lượng tim của người đó = (250ml x 100ml)/(19ml - 14,5ml) x 1000 5.555l/phút.
Ở một người khỏe mạnh, thể tích tâm thu là 70 ml và nhịp tim là 75 lần/phút, có nghĩa là tim bơm khoảng 5.250 ml máu mỗi phút Với khả năng vận chuyển 20 ml oxy cho mỗi 100 ml máu, người này sẽ cung cấp khoảng 1.050 ml oxy mỗi phút Trong 5 phút, tổng lượng oxy được cung cấp cho các cơ quan trong cơ thể sẽ là 5.250 ml.
Lượng oxi bơm được trong 5 phút = [(70 x 75 x 20)/100] x 5 = 5,25 lít.
Giáo viên: So với người bình thường, khi nghỉ ngơi vận động viên thể thao có nhịp tim và lưu lượng tim như thế nào? Tại sao?
Gợi ý trả lời: Nhịp tim giảm, lưu lượng tim vẫn như bình thường.
Cơ tim của vận động viên khỏe hơn, dẫn đến việc tăng thể tích tâm thu Sự gia tăng này cho phép nhịp tim giảm mà vẫn duy trì được lưu lượng tim, đảm bảo cung cấp đủ lượng máu cho các cơ quan.
Van nhĩ thất trong tim chỉ cho máu đi theo một chiều để đảm bảo lưu thông máu hiệu quả và ngăn ngừa tình trạng trào ngược Vị trí của van 2 lá và 3 lá ở tim thú có mối liên hệ chặt chẽ với chức năng của chúng, giúp điều chỉnh dòng chảy máu từ nhĩ xuống thất và ngăn không cho máu chảy ngược lại, từ đó duy trì hoạt động tuần hoàn ổn định.
Gợi ý trả lời: a Van nhĩ thất trong tim chỉ cho máu đi theo một chiều vì:
KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
Việc xây dựng hệ thống kiến thức cốt lõi về "Tim Mạch" đã giúp việc dạy học cho học sinh khá giỏi trở nên dễ dàng hơn, đồng thời tăng cường hứng thú và đam mê môn sinh học Công tác bồi dưỡng học sinh thi học sinh giỏi môn Sinh học cấp THPT tại các trường đã đạt được nhiều kết quả tích cực, với sự hứng thú của các em trong việc nghiên cứu và tự chiếm lĩnh kiến thức ở các phân môn như di truyền, sinh lý thực vật, sinh lý động vật, vi sinh và tế bào Các em còn tìm ra mối liên hệ giữa các phân môn, áp dụng kiến thức lý thuyết vào việc giải thích các quá trình sinh lý của cơ thể sống, đồng thời phát triển khả năng tự đặt câu hỏi và tìm kiếm câu trả lời cho các vấn đề trong Sinh học Học sinh đội tuyển đã có khả năng tham gia tốt vào các kỳ thi học sinh giỏi môn Sinh học cấp THPT.