Статья: Эффективность авторских кейсов по теме Углеводы в формировании предметных и здоровьесберегающих компетенций обучающихся

2 НОСН2 - (СНОН)4) - СН=О + Cu(OH)2 = 2НОСН2 - (СНОН)4) - СООН + Cu2Ov + 2 H2O

Данная реакция является качественной реакцией глюкозы с гидроксидом меди на альдегидную группу.

Документ 2.

Использование глюкозы в качестве подсластителя связано с тем, что во время Наполеоновских войн были заблокированы поставки тростникового сахара из Вест- Индии. К концу 18 в. В Европе было известно, что крахмал можно обработать кислотой и получить сладкое вещество. Именно это позволило К.С. Кирхгофу нагреванием картофельного крахмала с серной кислотой получить сладкое сиропообразное вещество. В результате оптимизации процесса он получил сироп, который кристаллизовался при стоянии.

Задания:

1. Как образуется глюкоза в природе? Напишите уравнения реакций получения глюкозы в природе и промышленности.

2. Напишите роль глюкозы в природе и ее применение.

3. Оформленные ответы на задания.

3.1. Глюкоза в природе образуется в различных растениях в процессе фотосинтеза:

6CO2+6H2O=C6H12O6+6O2

В промышленности глюкоза образуется путем гидролиза крахмала:

(C6Hi0Os)n + nH2O ^tH+^ nC6Hi2O6

крахмал глюкоза

3.2. В организме человека и животных глюкоза является основным и наиболее универсальным источником энергии для обеспечения метаболических процессов.

В медицине глюкозу используют при интоксикации, она является универсальным антитоксическим средством; используют для целей регидратации организма, как источник углеводов; препараты на основе глюкозы и сама глюкоза используются эндокринологами при определении наличия и типа сахарного диабета у человека.

В пищевой промышленности глюкоза применяется при выпечке хлеба, а также при производстве сгущенного молока и мороженого.

В сельском хозяйстве глюкозу обычно используют для подкормки пчел.

Кейс «Загадочная глюкоза» направлен на закрепление у обучающихся старших классов первичных знаний о глюкозе. В данном кейсе раскрывается «загадочность» глюкозы, ее свойства и то, что это вещество из себя представляет. Отвечая на вопросы заданий по кейсу, обучающийся повторяет и закрепляет в памяти знания о глюкозе, о ее применении и роли в природе.

Содержание кейса «Сахароза»

Кейс№4. «Сахароза»

Документ 1.

Многолетнее травянистое растение рода Saccharum культивировалось в Индии еще за 3000 лет до н.э. Греческий историк Онесикрит поведал, что воинов, вступивших в 327 г. до н.э. на индийскую землю, удивило неведомо более твердое вещество, они были поражены тем фактом, что «в Индии тростник дает мед без пчел».

Задания:

1. Напишите строение и химическую формулу сахара.

2. Назовите самый распространенный способ добывания сахара.

3. Напишите полезные свойства сахара.

Оформленные ответы на задания.

3.1. Сахароза (сукроза, тростниковый сахар) C12H22O11, в быту просто сахар, -- дисахарид из группы олигосахаридов, состоящий из двух моносахаридов: а-глюкозы и Р-фруктозы.

3.2. Самым распространенным способом добывания сахара является его получение главным образом из сахарного тростника и сахарной свеклы. Выпускается в виде сахарного песка и сахара рафинада.

3.3. При попадании в кишечник сахароза распадается на фруктозу и глюкозу, которые, попадая в кровь, возмещают большую часть энергетических потерь. Энергия глюкозы

обеспечивает метаболические процессы, как человека, так и животных. В печени при участии глюкозы формируются особые кислоты - глюкороновые и парные серые кислоты, обеспечивающие обезвреживание органом токсических веществ, поэтому при отравлениях или болезнях печени принимают внутрь сахар или вводят в кровь глюкозу. Функционирование нашего мозга также полностью зависит от метаболизма глюкозы. Если принимаемая пища не дает организму нужное количество углеводов, он вынужден получать их, используя для их синтеза белок мышц человека, или белки других органов. При недостатке сахара (глюкозы) тонус центральной нервной системы ухудшается, способность к концентрации внимания падает, ухудшается противостояние низким температурам. Белый сахар, будучи очень чистым продуктом, не влияет на микрофлору желудка и кишечника, не оказывает негативного воздействия на метаболизм.

Документ 2.

В настоящее время среднестатистический житель России съедает примерно 100- 140г.сахара в течении одного дня (1 кг. сахара в неделю), что превышает норму в 1,5 раза. По данным многочисленных исследований, направленных на выявление пользы и вреда сахара, было доказано, что из-за избыточного потребления сахара может нарушиться обмен веществ и ослабнуть иммунная система. По статистике, в России ожирением страдают около 57% населения, из них 6% болеют сахарным диабетом. Задания:

1. Напишите 3 продукта, богатых содержанием сахара.

2. Предложите полезный продукт, которым можно заменить сахар.

3. Что вы можете сказать о биологической роли сахарозы?

Оформленные ответы на задания

3.1. Сухофрукты - в 50 г кураги скрывается 17 г. сахара, в инжире -- 20 г, а в изюме -- целых 26 г.; бобовые: в 100 г готовой чечевицы и черных бобов может содержаться до 18 г сахара, а в нуте и того больше -- примерно 20 г.; йогурт: в одной порции йогурта (150 г) содержится 16 г. сахара.

3.2. Полезная альтернатива обычному сахарному песку -- это патока. По сути, она представляет собой побочный продукт рафинирования тростникового сахара. Благодаря входящим в ее состав микроэлементам -- железу, магнию, кальцию, калию, цинку и меди -- патока очень полезна при малокровии и болезнях костей.

3.3. Важная транспортная форма углевода в растениях, может превращаться в крахмал и инсулин. Используется в микробиологической и пищевой промышленностях. Источник глюкозы для организма человека, важный источник углеводов.

Документ 3.

Врачи утверждают, что сахар необходим организму, в частности мозгу, для неустанной работы в течении дня. Но можно ли прожить без сахара аж целый год? Такую цель поставила перед собой Ева Шауб, которая решила провести эксперимент, отказавшись от сахара на целый год, и привлекла к этому свою семью. Она пояснила, что причиной этому послужил тот факт, что сахар для нашего организма является токсином и чрезмерное его употребление способствует появлению сердечнососудистых заболеваний, рака и ожирения.

Задания: Напишите из чего состоит молекула сахара.

1. Что происходит с глюкозой при попадании в организм сахара?

2. Полный отказ от сахара на целый год: принесет пользу для организма человека или скорее навредит? Обоснуйте свой ответ.

Оформленные ответы на задания

2.1. Сахар состоит из двух звеньев -- остатка молекулы глюкозы и остатка другого моносахарида, сходного с ней по строению,-- фруктозы (фруктового сахара).

Молекула сахарозы (C12H22O11) состоит из углерода, водорода, кислорода.

2.2. При попадании в организм сахароза расщепляется в пищеварительном тракте на составные части - глюкозу и фруктозу, которые всасываются в кровь. В поджелудочной железе выделяется гормон инсулин - он помогает клеткам использовать глюкозу как источник энергии; уровень глюкозы в крови при этом снижается.

В процессе окисления (гликолиза), которое дает организму энергию, сахар глюкоза превращается в пируват, который в свою очередь может быть превращен в Ацетил-Ко-А - своеобразный «универсальный кирпичик клеточного метаболизма». В зависимости от ситуации он может либо использоваться для постройки новых соединений, либо «сгорать» с высвобождением энергии в цикле трикарбоновых кислот.

2.3. Чрезмерное потребление сладкого вредит здоровью. Однако нехватка сахара в организме может привести к печальным последствиям. Научно доказано, что полное исключение сахара приводит к заболеваниям печени и селезенки, ухудшению работы головного мозга, у отказавшихся от сахара людей с возрастом появляются проблемы с памятью. Кроме того, сладости влияют на настроение человека. Продукты, в составе которых есть сахар, способствуют выработке гормона радости, поэтому тот, кто питается исключительно «здоровой едой», более склонен к стрессам и депрессиям.

Кейс «Сахароза» направлен на выработку у обучащихся старших классов знаний о сахаре, о его свойствах, о вреде злоупотребления продуктами, содержащими сахар, и его 34

полного исключения из рациона, также о пользе, который он оказывает на организм и на благосостояние человека. В процессе решения кейса у обучающихся закрепляются знания о правильном употреблении сахара, о том, что полный отказ от сахара может скорее навредить организму человека, чем принести пользу. Утешением для больных, страдающих сахарным диабетом и заболеваниями, в которых появляется необходимость отказа от сахара, является тот факт, что существуют полезные сахарозаменители, которые не оказывают вреда для организма и которых можно употреблять в пищу вместо сахара.

Содержание кейса «Лактоза или молочный сахар»

Кейс№5. «Лактоза или молочный сахар»

Документ 1.

У новорожденного ребенка после кормления молоком наблюдались диспепсические расстройства (рвота, понос). После перевода на искусственное кормление раствором, содержащим глюкозу, наблюдаемые явления проходили. Возможной причиной заболевания является недостаточность активности одного из ферментов, участвующего в переваривании углеводов.

Задания:

1. Назовите фермент, участвующий в переваривании углеводов.

2. Напишите схему реакции, которую этот фермент катализирует.

Оформленные ответы на задания.

2.1. Лактаза-- это фермент из семейства в-галактозидаз, который гидролизует гликозидные связи и принимает участие в гидролизе дисахарида лактозы. В результате гидролиза одной молекулы лактозы образуется молекула галактозы и глюкозы.

Под воздействием фермента лактазы лактоза распадается на глюкозу и галактозу.

Документ 2.

Специалисты центра Genotek в рамках ДНК-теста «Диета и фитнес» обследовали 2000 человек - мужчин (59%) и женщин (41%) в возрасте от 20 до 45 лет. По результатам исследований выяснилось, что 48% испытуемых россиян обладают лактазной недостаточностью, т.е. у них дефицит фермента, расщепляющего лактозу.

Задания:

1. Напишите что из себя представляет лактазная недостаточность.

2. Есть ли пути решения данной проблемы? Поясните какие.

Оформленные ответы на задания

2.1. Лактазная недостаточность (непереносимость лактозы) - это состояние, при котором организм ребенка или взрослого не способен переваривать (усваивать) молочный сахар (лактозу).

2.2. Если лактазная недостаточность имеется у ребенка, который находится на грудном вскармливании, то помочь ему можно, добавив в грудное молоко недостающий фермент лактазу. У ребенка, который находится на искусственном вскармливании, решить проблему лактазной недостаточности можно при помощи добавления к основной смеси лечебной безлактозной смеси. Взрослым с лактазной недостаточностью необходимо ограничить продукты, содержащие лактозу - заменить обычное молоко кисломолочными продуктами.

Документ 3.

Вопрос о том, почему некоторые люди пьют молоко без особых проблем, а у других оно вызывает проблемы с пищеварением и как появилось такое различие в переваривании молока не давал ученым покоя. Исследования показали, что способность переваривать молоко развита по-разному у тех, чьи далекие предки занимались скотоводством и у «обычных» людей.

Задания:

І.Что из себя представляет лактоза? Напишите формулу лактозы.

2. Как вы понимаете выражение «Выработать толерантность к лактозе»?

Оформленные ответы на задания

2.1. Лактоза или молочный сахар -- углевод группы дисахаридов, содержится в молоке и молочных продуктах, ее молекула состоит из остатков молекул глюкозы и галактозы. Формула лактозы - C12H22O11.

2.2. Выражение «Выработать толерантность к лактозе» - возможность корректирования способности переваривания лактозы. К примеру, непереносимость лактозы бывает двух видов -- врождённая (иполактазия) и приобретённая (гиполактазия). Гиполактазия успешно корректируется лекарственными препаратами, содержащими специальные ферменты для переваривания лактозы.

Кейс «Лактоза или молочный сахар» направлен на формирование и закрепление у учащихся знаний о лактозе (молочном сахаре), о том, что представляет из себя это вещество и о его свойствах. В кейсе раскрывается изучение актуальной проблемы - лактазной недостаточности, рассматриваются способы и пути ее решения.

Для изучения эффективности использования кейс-метода в процессе обучения было проведено тестирование на тему «Углеводы» среди обучающихся старших классов по химии до и после использования кейс-метода. Полученные результаты представлены в таблице 6.

Таблица 6. Эффективность использования кейс-метода при тестировании обучающихся старших классов на тему «Углеводы» по химии.