Xây dựng chủ đề sinh lý tuần hoàn ở người trong bồi dưỡng thi học sinh giỏi môn sinh học

Trong chương trình sinh học phổ thông, số tiết về sinh lý tuần hoàn rất hạn chế, kiến thức sách giáo khoa ngắn gọn, chưa đi sâu khai thác bản chất vấn đề, các câu hỏi ở mức đơn giản nên

II MÔ TẢ SÁNG KIẾN:

1 Tình trạng các giải pháp đã biết

Trong chương trình sinh học phổ thông, số tiết về sinh lý tuần hoàn rất hạn chế, kiến thức sách giáo khoa ngắn gọn, chưa đi sâu khai thác bản chất vấn đề, các câu hỏi ở mức đơn giản nên học sinh thường gặp lúng túng trong học và ôn thi học sinh giỏi Xuất phát từ thực tế trên, là giáo viên trực tiếp tham gia giảng dạy lớp chuyên Sinh và bồi dưỡng đội tuyển học sinh giỏi, để giúp các em học kiến thức chuyên sâu về nội dung

này và có thể củng cố luyện tập, tôi biên soạn nội dung “ Xây dựng chủ đề sinh lý tuần hoàn ở người trong bồi dưỡng thi học sinh giỏi môn Sinh học” hi vọng làm tài liệu

học tập và ôn luyện cho các em học sinh trong đội tuyển thi học sinh giỏi các cấp môn Sinh học

2 Nội dung giải pháp đề nghị công nhận là sáng kiến

- Mục đích của giải pháp: Giới thiệu lý thuyết chuyên sâu sinh lý tuần hoàn

ở người, xây dựng hệ thống câu hỏi nhằm ôn tập, củng cố kiến thức và các câu hỏi vận dụng mang tính tư duy cao làm tư liệu ôn thi HSG về sinh lý tuần hoàn ở người

- Nội dung giải pháp:

- Trình bày cơ sở lý luận của sáng kiến: các khái niệm cơ bản: hệ tuần hoàn, thành phần của hệ tuần hoàn ở người, sinh lý tuần hoàn ở người

- Xây dựng lý thuyết chuyên sâu về sinh lý tuần hoàn ở người bao gồm các vấn đề chính: sinh lý tim, sinh lý hệ mạch, sinh lý máu, điều hòa hoạt động tim mạch, tuần hoàn bạch huyết và tuần hoàn thai nhi

- Xây dựng hệ thống câu hỏi bồi dưỡng học sinh giỏi phần sinh lý tuần hoàn

ở người theo mạch kiến thức: câu hỏi về sinh lý tim, câu hỏi về các dị tật ở tim, câu hỏi

về sinh lý hệ mạch và câu hỏi về sinh lý máu

3 Khả năng áp dụng của giải pháp

Có thể áp dụng kiến thức lý thuyết chuyên sâu vào phần liên hệ, mở rộng, tìm tòi khám phá trên đối tượng học sinh giảng dạy trên lớp đại trà Tuy nhiên mục đích chính của sáng kiến là bồi dưỡng học sinh giỏi, do đó giáo viên ở tất cả các trường THPT có thể sử dụng nội dung lý thuyết chuyên sâu và hệ thống câu hỏi này khi ôn luyện đội tuyển thi học sinh giỏi về sinh lý tuần hoàn ở người

4 Hiệu quả, lợi ích thu được hoặc dự kiến có thể thu được do áp dụng giải pháp

- Thời gian áp dụng: tháng 9/2021 (với đội tuyển thi học sinh giỏi cấp

tỉnh) và tháng 11 (với đội tuyển thi học sinh giỏi quốc gia) theo kế hoạch bồi

dưỡng học sinh giỏi của nhà trường

- Hiệu quả và lợi ích thu được:

+ Học sinh có kiến thức chuyên sâu về sinh lý tuần hoàn ở người, vận dụng được

lý thuyết để giải quyết các tình huống trong các đề thi cũng như các tình huống trong thực tiễn đời sống

+ Kết quả khảo sát trên đối tượng học sinh ôn bồi dưỡng HSG giai đoạn chuẩn

bị thi cấp quốc gia năm học 2020 - 2021 của trường THPT chuyên Nguyễn Tất Thành trước khi áp dụng sáng kiến:

Điểm bài kiểm tra sau

khi học xong chuyên đề Điểm

5 Điểm 6 – 7,5 Điểm 8-9,5 Điểm 10

Tổng số 6 HS kiểm tra 1/6 = 17% 5/6= 83% 0 0 Kết quả khảo sát trên đối tượng học sinh ôn bồi dưỡng HSG giai đoạn chuẩn bị thi cấp quốc gia năm học 2021 - 2022 của trường THPT chuyên Nguyễn Tất Thành khi

áp dụng sáng kiến:

Điểm bài kiểm tra sau

khi học xong chuyên đề Điểm 5

Điểm 6 – 7,5 Điểm 8-9,5 Điểm 10

Tổng số 6 HS kiểm tra 0/6 = 0% 3/6= 50% 3/6 = 50% 0

Ma trận đề kiểm tra: Thời gian: 50 phút; số câu: 6 câu; hình thức: tự luận

STT Nội

dung

kiến

thức

Nhận biết Thông

hiểu

VD thấp VD cao Số

câu

Thời gian

Điểm

Số câu

Thời gian

Số câu

Thời gian

Số câu

Thời gian

Số câu

Thời gian

1 Sinh

lý

tim

phút

phút

2 15 phút

3 điểm

2 Dị

tật

tim

phút

1 10 phút

2 15 phút

3 điểm

3 Sinh

lý hệ

mạch

phút

1 10 phút

2 điểm

4 Sinh

lý

máu

phút

1 10 phút

2 điểm

phút

1 5 phút

4 40 phút

6 50 phút

10 điểm

Như vậy, sau khi áp dụng sáng kiến, chất lượng học tập của học sinh tăng lên, nguyên nhân do học sinh được học kiến thức chuyên sâu một cách bài bản, khai thác được bản chất vấn đề, kết nối được các kiến thức với nhau, đặc biệt với hệ thống câu hỏi luyện tập đều ở dạng vận dụng, đòi hỏi tư duy, học sinh rèn luyện được cách phân tích

dữ liệu đề bài, phân tích sơ đồ, bảng biểu… rèn được cách viết câu trả lời chặt chẽ, từ

đó học sinh vận dụng được để giải quyết các tình huống mới trong bài kiểm tra

5 Những người tham gia tổ chức áp dụng sáng kiến lần đầu (nếu có): Không

6 Các thông tin cần được bảo mật: không

7 Các điều kiện cần thiết để áp dụng sáng kiến: giáo viên có thể bổ sung thêm

hình ảnh, video trực quan khi giảng dạy từng nội dung lý thuyết trước khi hướng dẫn các em vận dụng lý thuyết vào trả lời câu hỏi ôn tập

8 Tài liệu gửi kèm: Bản thuyết minh chi tiết về sáng kiến kèm theo

III Cam kết không sao chép hoặc vi phạm bản quyền

Tôi xin cam kết sáng kiến “Xây dựng chủ đề sinh lý tuần hoàn ở người trong bồi dưỡng thi học sinh giỏi môn Sinh học” do chính tôi thiết kế, xây dựng, không có

Yên Bái, ngày 18 tháng 1 năm 2022

Người viết báo cáo

XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG

VỀ VIỆC TRIỂN KHAI ÁP DỤNG SÁNG KIẾN TẠI ĐƠN VỊ

(Nhận xét về việc triển khai sáng kiến tại đơn vị, số người đã áp dụng, hiệu quả, ký

tên, đóng dấu xác nhận)

BẢN THUYẾT MINH CHI TIẾT SÁNG KIẾN

Phần thứ nhất: MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn sáng kiến

Trong các kì thi lớn, đặc biệt là các kì thi học sinh giỏi các cấp ở trong nước và quốc tế thì những nội dung kiến thức của phần sinh lí học động vật được đề cập đến rất nhiều, trong đó sinh lý tuần hoàn ở người là một chủ đề kiến thức rất quan trọng

Trong chương trình sinh học phổ thông, số tiết về sinh lý tuần hoàn rất hạn chế, kiến thức sách giáo khoa ngắn gọn, chưa đi sâu khai thác bản chất vấn đề, các câu hỏi ở mức đơn giản nên học sinh thường gặp lúng túng trong học và ôn thi học sinh giỏi Xuất phát từ thực tế trên, là giáo viên trực tiếp tham gia giảng dạy lớp chuyên Sinh và bồi dưỡng đội tuyển học sinh giỏi, để giúp các em học kiến thức chuyên sâu về nội dung

này và có thể củng cố luyện tập, tôi biên soạn nội dung “Xây dựng chủ đề sinh lý tuần hoàn ở người trong bồi dưỡng thi học sinh giỏi môn Sinh học” hi vọng làm tài liệu

học tập và ôn luyện cho các em học sinh trong đội tuyển thi học sinh giỏi các cấp môn Sinh học

2 Mục đích của sáng kiến

Giới thiệu lý thuyết chuyên sâu sinh lý tuần hoàn ở người, xây dựng hệ thống câu hỏi nhằm ôn tập, củng cố kiến thức và các câu hỏi vận dụng mang tính tư duy cao làm

tư liệu ôn thi HSG về sinh lý tuần hoàn ở người

3 Giới hạn, phạm vi nội dung nghiên cứu

Nội dung của sáng kiến nằm trong chương trình Sinh học cấp trung học phổ thông, có thể triển khai áp dụng vào việc giảng dạy môn Sinh 11 đối với tất cả các đơn

vị trường học cấp trung học phổ thông khi dạy chủ đề “tuần hoàn ở động vật” đồng thời luyện nâng cao trong ôn thi bồi dưỡng học sinh giỏi các cấp

4 Thời gian nghiên cứu

- Giai đoạn 1 (từ tháng 7/2021): thu thập tài liệu, hình thành ý tưởng

- Giai đoạn 2 (từ tháng 9/2021): giảng dạy thử nghiệm (ôn thi HSG cấp tỉnh và cấp quốc gia)

- Giai đoạn 3 (tháng 1/2022): hoàn thành chuyên đề

Phần thứ hai NỘI DUNG Chương I Cơ sở lý luận của sáng kiến

Sinh lý tuần hoàn ở người là một nội dung quan trọng và khó trong đề thi học sinh giỏi các cấp Để có thể xây dựng kiến thức chuyên sâu và hệ thống câu hỏi luyện tập về phần này, trước tiên cần phải nắm được các khái niệm cơ bản sau đây:

Máu chỉ có thể thực hiện được vai trò của chúng khi máu được vận chuyển khắp

cơ thể, nhờ hoạt động của tim và hệ mạch thuộc các cơ quan tuần hoàn Tim co dãn nhịp nhàng thực hiện chức năng của một bơm hút và đẩy máu, giúp máu được vận chuyển trong toàn hệ mạch, cung cấp máu cho các cơ quan để thực hiện quá trình chuyển hóa nội bào Các sản phẩm của hoạt động chuyển hóa trong tế bào cũng được chuyển đến các cơ quan (sản phẩm tổng hợp trong đồng hóa như kháng thể, hormon đến các cơ quan cần thiết hoặc chuyển các sản phẩm phân hủy trong dị hóa như ure, axit uric, CO2, H+,… đến các cơ quan bài tiết, lọc thải ra ngoài) Như vậy:

1 Hệ tuần hoàn vận chuyển máu đến các cơ quan, giúp máu thực hiện các

chức năng: trao đổi khí, cung cấp chất dinh dưỡng, thải chất bài tiết, bảo vệ cơ thể và điều hòa hoạt động các cơ quan

2 Thành phần của hệ tuần hoàn ở người: gồm dịch tuần hoàn, tim và hệ

thống mạch máu:

- Dịch tuần hoàn: là máu

- Tim: hoạt động như một máy bơm hút và đẩy máu chảy trong mạch máu

- Hệ thống mạch máu: là hệ thống ống dẫn máu, bao gồm động mạch, mao mạch và tĩnh mạch

3 Sinh lý tuần hoàn ở người: sinh lý tim, sinh lý hệ mạch, sinh lý máu, tuần

hoàn bạch huyết và tuần hoàn thai nhi

Chương II Thực trạng của sáng kiến

1 Về phía giáo viên

Sinh lý tuần hoàn là một phần của mảng kiến thức sinh lý động vật được các đề thi chọn học sinh giỏi, đặc biệt là chọn học sinh giỏi quốc gia và lập đội tuyển thi HSG quốc tế đưa vào với nhiều dạng câu hỏi từ dễ đến khó Do vậy, giáo viên phải xây dựng

lý thuyết và hệ thống các dạng câu hỏi, bài tập với những yêu cầu khác nhau về nội dung kiến thức, cách hỏi, mức độ nhận thức… để tiếp cận những đề thi đó

2 Về phía học sinh

Trong chương trình sách giáo khoa Sinh học 11, sinh lý tuần hoàn là phần kiến thức không khó trong thi THPT quốc gia, nhưng là nội dung khó trong thi chọn học sinh giỏi Nội dung kiến thức đó có liên quan nhiều đến thực tiễn cuộc sống, được vận dụng

để giải quyết nhiều vấn đề nảy sinh trong cuộc sống thường ngày

Qua thực tế dạy học tôi nhận thấy để học sinh làm tốt câu hỏi và bài tập về sinh

lý tuần hoàn, các em cần nắm chắc và hiểu sâu, rộng nội dung kiến thức của bài học đồng thời cần phải đọc và liên hệ với kiến thức của các phần đặc biệt là sinh lý hô hấp

và sinh lý bài tiết

3 Quan điểm của bản thân

Xây dựng lý thuyết chuyên sâu và câu hỏi về sinh lý tuần hoàn ở người để đánh

giá khả năng vận dụng kiến thức của học sinh vào các tình huống khác nhau

Chương III Giải quyết vấn đề

A LÝ THUYẾT VỀ SINH LÝ TUẦN HOÀN Ở NGƯỜI

I SINH LÝ TIM

1 Cấu tạo tim của người

Tim người có trọng lượng

khoảng 300gr, là khối cơ rỗng và chia

thành 4 ngăn: 2 tâm thất và 2 tâm nhĩ

Tâm nhĩ giữ vai trò nhận máu từ tĩnh

mạch và đưa xuống tâm thất Tâm thất

đảm nhiệm việc bơm máu nhận được vào

động mạch với áp lực cao

Hình 1 Cấu tạo của tim

Cấu tạo cụ thể như sau: a Các ngăn tim:

- 4 ngăn tim gồm: tâm nhĩ trái, tâm nhĩ phải, tâm thất trái, tâm thất phải

- Phần nửa trên của tim có tâm nhĩ trái và tâm nhĩ phải Hai tâm nhĩ này có đặc điểm chung là đều có thành mỏng, ngăn cách với nhau bởi liên nhĩ và đảm nhiệm chức năng mang máu từ tĩnh mạch đến với tâm thất

- Nửa dưới của tim gồm có tâm thất trái và tâm thất phải Tâm thất được ngăn cách với nhau bởi liên thất và có vai trò bơm máu vào động mạch

b Hệ thống van tim

Khi máu đi ra từ các ngăn tim, chúng cần đi qua van tim Van tim hoạt động đảm bảo giúp cho máu được chảy đi đúng hướng Mỗi loại van có một bộ nắp riêng biệt và hoạt động giống như chiếc van một chiều

- Giữa tâm nhĩ trái và tâm thất trái có các van nhĩ thất (van 2 lá); giữa tâm nhĩ phải và tâm thất phải có van 3 lá (van bán nguyệt)

- Giữa tâm thất trái và động mạch chủ, giữa tâm thất phải và động mạch phổi có van tổ chim (van bán nguyệt – 3 lá)

c Sợi cơ tim

Cơ tim có ba loại chính: cơ tâm nhĩ, cơ tâm thất và các sợi chuyên biệt hưng phấn

và dẫn truyền Loại cơ tâm nhĩ và cơ tâm thất có hoạt động co rút giống cơ vân Tuy nhiên, các sợi chuyên biệt hưng phấn - dẫn truyền của tim co rất yếu do chúng chứa ít sợi co cơ; thay vào đó, chúng có thể tự phát xung điện

Các tế bào cơ tim có tính chất

trung gian giữa tế bào cơ vân và tế bào

cơ trơn Đó là những tế bào nhỏ, có vân,

chia nhánh và chỉ một nhân Khác với

cơ vân, các tế bào cơ tim có các cầu nối,

kết với nhau thành một khối vững chắc,

có những đoạn màng tế bào hòa với

nhau (đĩa liên đốt)

Hình 2 Cấu tạo cơ tim

Như vậy, cơ tim là một hợp bào của nhiều tế bào cơ tim, trong đó các tế bào cơ tim liên kết rất chặt chẽ, hoạt động như một đơn vị duy nhất khi đáp ứng với kích thích,

lan truyền điện thế giữa các sợi cơ tim nhanh chóng qua các cầu nối

d Hệ dẫn truyền tim

Gồm các tế bào có khả năng phát nhịp

cho toàn bộ tim, chúng tạo thành hệ thống dẫn

truyền, dẫn truyền điện thế qua cơ tim Hệ thống

dẫn truyền này đảm bảo cho các ngăn tim co rút

đồng bộ, gồm :

- Nút xoang nhĩ: nằm ở cơ tâm nhĩ,

chỗ tĩnh mạch chủ trên đổ vào tâm nhĩ phải, là

nút dẫn nhịp cho tim

- Nút nhĩ-thất: ở phía sau bên phải

vách

liên nhĩ, cạnh lỗ xoang tĩnh mạch vành, và ngay trên chỗ chèn của lá vách van ba lá

Hình 3 Hệ dẫn truyền tim

- Bó His: đi từ nút nhĩ-thất tới vách liên thất, chạy dưới nội tâm mạc xuống phía phải của vách liên thất khoảng 1cm, còn gọi là bộ nối nhĩ-thất, dẫn truyền điện thế giữa nhĩ và thất, rồi chia làm hai nhánh phải và trái

+ Nhánh phải tiếp tục đi xuống phía phải vách liên thất, chia thành những nhánh nhỏ chạy giữa các sợi cơ tim thất phải gọi là sợi Purkinje

+ Nhánh trái chui qua vách liên thất, chia một nhánh phía trước mỏng, nhỏ và một nhánh phía sau, dày, rồi cũng chia thành sợi Purkinje để đến nội tâm mạc thất trái

2 Các đặc tính sinh lý của cơ tim

Tính hưng

phấn

- Là khả năng đáp ứng với các kích thích của cơ tim

- Cơ tim co tuân theo quy luật “tất cả hoặc không”, tức là:

+ Nếu kích thích có cường độ dưới ngưỡng thì các cơ tim không co

+ Nếu kích thích có cường độ ngưỡng hoặc trên ngưỡng thì tất cả các cơ tim đều co mạnh

Do cấu tạo của sợi cơ tim (mục I.1.c): các

tế bào cơ tim liên kết chặt chẽ với nhau qua đĩa liên đốt, hoạt động như một đơn

vị duy nhất khi đáp ứng với kích thích, lan truyền điện thế giữa các sợi cơ tim nhanh chóng qua các cầu nối

Hình 4: Đường ghi co cơ tim và co cơ vân

theo cường độ kích thích

Tính tự

động

- Tim bị cắt rời khỏi cơ thể, nuôi dưỡng trong dung dịch sinh lý đủ O2 và nhiệt độ thích hợp thì tim vẫn co dãn nhịp nhàng

- Khả năng co dãn tự động theo chu kì của tim gọi

là tính tự động của tim

Do hoạt động của hệ dẫn truyền tim: Nút xoang nhĩ có khả năng tự phát xung điện (trung bình 70-80 lần/phút) Xung điện lan ra khắp cơ tâm nhĩ làm tâm nhĩ co, sau đó lan đến nút nhĩ thất, bó His rồi theo mạng Purkinje lan khắp cơ tâm thất làm tâm thất co

Tính trơ có

chu kì

- là tính không đáp ứng với kích thích có chu kì:

+ Tim đang co, nếu kích thích thì tim không đáp ứng, gọi là giai đoạn trơ tuyệt đối của tim

+ Nếu kích thích vào lúc tim đang dãn thì tim đáp ứng bằng 1 lần co bóp phụ gọi là ngoại tâm thu Sau ngoại

Hình 5: Đường ghi hoạt động của tim với nhịp ngoại tâm thu và giai đoạn nghỉ bù Nghỉ bù là do: nút xoang nhĩ phát xung lan đến tâm thất rơi đúng vào giai đoạn trơ tuyệt đối của ngoại tâm thu nên không

co cơ tim, phải đợi đến đợt xung

Hình 6: Diễn biến trong chu kì tim đối với tim trái, thể hiện sự thay đổi trong áp suất nhĩ trái, áp suất thất trái, áp suất động mạch chủ, thể tích tâm thất, điện tâm đồ và tâm

thanh đồ, A-V: Nhĩ – Thất

Tim co dãn nhịp nhàng theo chu kì Mỗi chu kì hoạt động của tim bắt đầu từ pha tâm nhĩ co, tiếp đến là pha tâm thất co và cuối cùng là pha dãn chung Trong mỗi chu kì tim, máu được vận chuyển qua các ngăn tim theo các giai đoạn sau:

- Pha tâm nhĩ thu (tâm nhĩ co): kéo dài khoảng 0,1s: Khi tâm nhĩ co áp

suất tâm nhĩ tăng cao hơn tâm thất, lúc này van nhĩ thất đang mở, máu từ tâm nhĩ xuống tâm thất (khoảng 40 ml); sau thời gian co thì tâm nhĩ dãn (0,7s)

- Pha tâm thất thu (tâm thất co): kéo dài khoảng 0,3s, tiếp ngay sau pha

tâm nhĩ co Pha này có thể chia thành 2 giai đoạn:

+ giai đoạn co đẳng tích (giai đoạn tăng áp): tâm thất co, áp suất tâm thất tăng cao hơn tâm nhĩ làm van A-V (nhĩ – thất) đóng lại, nhưng van thất – động vẫn đóng do

áp suất trong tâm thất vẫn thấp hơn áp suất trong động mạch

+ giai đoạn tống máu: Giai đoạn tăng áp kéo dài cho tới khi tâm thất tiếp tục co làm cho áp suất trong tâm thất vượt xa huyết áp tối thiểu trong các động mạch chủ và động mạch phổi làm van tổ chim ( van thất – động) mở ra  máu từ tâm thất vào động mạch (thể tích máu tống vào động mạch khoảng 70ml)

tâm thu thì tim dãn nghỉ, thời gian dài hơn bình

thường gọi nghỉ bù

điện tiếp theo từ nút xoang nhĩ lan

truyền đến thì tim lại co bình thường

3 Chu kì hoạt động của tim

Đóng van A - V