Энергетика жизнеобеспечения

(Интегрированный урок – биология, физика, математика. 8-й класс)

Подготовка к уроку. Класс предварительно разбивается на 3 группы, в которых будет проводиться работа на уроке. Двум ученикам – мальчику и девочке из одной группы – дается задание провести хронометраж своей деятельности в течение суток и составить таблицу с указанием энергозатрат при различных видах деятельности (табл. 2). Для получения сведений об энергозатратах используется справочник – Колесов Д.В. «Основы гигиены и санитарии». Представители другой группы знакомятся в столовой с меню и калькуляцией на один из дней и составляют соответствующую таблицу (табл. 3 в тексте). Кроме того, каждому ученику поручается составить суточный набор продуктов для поездки на длительный срок.

Оборудование. Таблицы «Строение органов пищеварения человека», «Витамины». Справочный материал на карточках (см. Приложение) – по одному комплекту на каждую группу.

ХОД УРОКА

Учитель математики. Сегодня у нас урок, объединяющий биологию, физику и математику. Девизом ему пусть послужат слова Гиппократа: «Человек ест, чтобы жить, а не живет, чтобы есть».
Каждый из вас составил список продуктов, которые он хотел бы взять с собой в длительный поход или в поездку, и попробовал определить количество этих продуктов, необходимое ему на каждый день.
Конечно, у каждого получился свой список, в зависимости от его вкуса. Давайте ознакомимся с одним вариантом, содержащим наиболее разнообразный набор. А для сравнения посмотрим список, который несколько лет назад составили наши ребята, готовившиеся к настоящей поездке (табл. 1).

Таблица 1

Учитель биологии. Как видите, списки получились очень похожими. Но прошлый список не был утвержден. Как вы думаете, почему?
(Обдумывание в группах. Время на обдумывание – 2 мин. Ожидаемый ответ – список не соответствовал нормам питания.)
А как определяются нормы питания?
(Ответ – по энергетическим затратам человека).

Учитель математики. На уроках физики вы знакомились с понятиями «работа» и «энергия», с законом сохранения энергии. (Повторяем формулировку закона.) Это один из основных законов природы, которому подчиняются и все процессы, протекающие в живых организмах.
На что же расходуется энергия в организме? Не только на выполнение различной работы. В процессе жизнедеятельности человек тратит энергию постоянно, даже во время сна – ведь при этом продолжает сокращаться сердце, происходят дыхательные движения, осуществляется обмен веществ в каждой клетке. Двое из вас подсчитали, как они распределяют свое время в течение суток, и узнали из литературы, сколько энергии тратится на каждый вид деятельности. Давайте посмотрим, что у них получилось (табл. 2).

Таблица 2

Как вы видите, сведения об энергозатратах приведены из расчета на 1 кг массы тела. Ведь для того, чтобы узнать, сколько потратил энергии конкретный человек, надо еще знать его массу – чем она больше, тем больше расходуется энергии. Если мы возьмем среднее значение – 50 кг, то получим суточный расход энергии около 1900 ккал на одного ученика.
В каких еще единицах измеряется энергия? Какая между ними взаимосвязь? (1 кал = 4,18 Дж)

Учитель биологии. Как расходуют энергию люди разных профессий? Ознакомьтесь с информацией, приведенной на карточке 1 (см. Приложение).
(Работа в группах. Вывод – для людей различных профессий необходимы и различные рационы питания).
Как вы считаете: должен ли человек получать с пищей точно такое же количество энергии, которое он затрачивает в процессе работы, то есть должны ли быть равны величины его суточных энергозатрат на различную деятельность и энергетической ценности съеденной пищи или это не обязательно? Вспомните, на что расходуется энергия в организме человека и попробуйте составить баланс: Е пищи = Е деятельности + Е роста + ... и т.д.
(Работа в группах. Уравнения, составленные в каждой группе, представляются у доски и после обсуждения вырабатывается общее решение:
Е пищи = Е деятельности + Е на рост тканей + Е на дыхание + Е на пищеварение + Е выводимых продуктов (моча, кал) + Е выделяемого тепла.)
Как видим, энергия расходуется и на физиологические потребности организма, поэтому энергетическая ценность пищи должна быть на 20% выше энергозатрат на деятельность.

Учитель математики. Итак, ваши энергозатраты в среднем составляют 1900 ккал, а энергетическая ценность рациона должна быть на 20% больше, т.е. примерно 2300 ккал. Величина, приведенная на карточке 1, немного больше – 2500 ккал. А какова же энергетическая ценность вашего реального рациона?
Участники одной из групп изучили меню и калькуляцию, имеющиеся в нашей столовой, и подсчитали энергетическую ценность вашего рациона (табл. 3).

Таблица 3

Как видим, меню, которое вам предлагает наша столовая, не только полностью покрывает энергозатраты школьника, но и обеспечивает запас энергии даже больше необходимого.

Учитель биологии. А как же определить, сколько и каких продуктов нужно съесть, чтобы обеспечить поступление в организм необходимого количества энергии? Для этого нужно иметь сведения об энергетической ценности продуктов. Эти сведения приведены на карточке 2. Кроме того, рацион должен отвечать еще ряду требований, которые изложены на карточке 3. Имея необходимую информацию, можно приступить к составлению суточного набора продуктов. Как это сделать, показано на карточке 4.
(Учащиеся знакомятся с карточками 2–4.)

Учитель математики. Но прежде чем начать работу, давайте обсудим принципы рационального питания более подробно. Например, как правильно распределить пищу по ее приемам в течение дня?

Физиологи считают, что калорийность завтрака и ужина должна быть одинаковой и в сумме составлять половину, или 10/20 калорийности суточного рациона. Калорийность обеда должна составлять 7/20, а полдника – 3/20 от калорийности суточного рациона. Давайте запишем это условие в процентном выражении и подсчитаем, как должна распределяться калорийность завтрака, обеда, ужина и полдника при энергетической ценности суточного рациона 3000 ккал.
(По мере выполнения расчетов учащиеся заполняют в тетрадях таблицу 4.)

Таблица 4

Учитель биологии. А теперь проверим, как вы умеете выбирать необходимые продукты для своего рациона. Пользуясь сведениями, приведенными на карточке 5, выберите из списка продуктов (карточка 2) те, которые богаты:

– разнообразными витаминами (учащиеся 1-й группы);
– белками (учащиеся 2-й группы);
– углеводами (учащиеся 3-й группы).

(Самостоятельная работа в группах).
Следует помнить, что при тепловой обработке пищевая ценность продуктов изменяется. При жарке в растительных продуктах теряется 5% белков, 10% жиров, 20% углеводов, 20% минеральных веществ, а в животных – 10% белков, 25% жиров, 30% витаминов группы B, 50% витамина A, 70% витамина C.

Учитель математики. Теперь вы можете ответить на вопрос, который стоял перед вами в начале урока: почему суточный набор продуктов, составленный учащимися, не был утвержден? Используя карточку 2, подсчитайте калорийность сходного набора продуктов, составленного вами.
(Самостоятельная работа в группах с заполнением таблицы 5 – на основе таблицы 1.)

Таблица 5

Как видите, калорийность составленного вами набора в 14 раз превышает норму. Но многих необходимых продуктов в нем нет. Попробуйте теперь, с учетом того, что вы узнали на нашем уроке, снова составить суточный набор продуктов для поездки. Используйте карточки 2–4.

Учитель биологии. Существует суточная норма питания на одного воспитанника любой школы-интерната, утвержденная правительством. Этот набор обеспечивает оптимальное содержание всех основных питательных веществ. Его можно взять за основу (табл. 6). И помните, что большинство продуктов взаимозаменяемы. Например, рыбу можно включать 2 раза в неделю вместо мяса.
(Самостоятельная работа в группах. Составляемые списки записываются на доске.)

Таблица 6. Суточная норма питания на 1 воспитанника школы-интерната

Таблица 6

Заключительный этап урока – подведение итогов. Повторение основных понятий: энергозатраты, баланс энергии, энергетическая ценность рациона, основные принципы здорового питания, физиологическая роль основных питательных веществ, потребность в них, правила составления рационов. Оценка работы групп и отдельных учеников.