化学元素与人体健康

化学元素与人体健康

一、课标要求

课程内容 1．了解某些元素（如钙、铁、锌等）对人体健康的重要作用。 ②收集有关人体必需的微量元素的资料。 2．初步认识化学科学发展在帮助人类营养保健与战胜疾病方面的重大贡献。 ③收集有关微量元素与人体健康关系的资料。 活动与探究建议 ①查找常见食品的元素组成，并列表说明。 本单元可供选择的学习情景素材： 人体需要的金属元素和非金属元素 二、课标解读

（一）本专题的地位和作用

1．帮助学生进一步认识元素与人类的关系。

本课题前，学生对于元素与人体健康已有一些模糊的认识，如缺钙易患佝偻病、缺碘易得甲状腺肿大、铅含量过高对人体健康有害等。但对于人体中含有哪些元素、元素在人体中的存在形式、不同元素对人体的影响却不清晰。通过本课题的学习，学生认识到不同元素对人体的作用各不相同，元素在人体中的含量是有一定范围的，当超出正常范围时，一些对人体有益的元素也会造成危害，促进学生形成“合理利用化学”的意识。

2．促进学生化学知识的完善。

在前面“物质构成的奥秘”的学习中，学生初步形成“元素”的概念，认识到“化学反应中元素不变”，并从化学反应的发生角度对元素进行了分类，即分为稀有气体元素、非金属元素和金属元素。本课题中，通过学习常量元素、微量元素、必需微量元素等，学生认识到从“化学元素与人体健康”关系的角度，还可对元素进行不同的分类，从而进一步体会分类在化学学习和研究中的重要作用。

3．加深对“化学科学发展在帮助人类营养保健与战胜疾病方面的重大贡献”的理解。 上一个课题的学习，学生已初步形成对“化学科学发展在帮助人类营养保健与战胜疾病

方面的重大贡献”的正确认识，本课题的学习，可以说是对这一内容的拓展和延伸，让“学有用的化学”这一理念更深地扎根于学生心中。

（二）课标要求在新教材中的具体体现

新版教材在编排上除了正文外，还以讨论、表格、资料卡片、调查与研究等多种形式来实现课标要求。教材首先以“讨论”开始，通过几个贴近生活的问题将学生带入“化学元素与人体健康”的学习。紧接着，教材以较丰富的事实、数据等说明化学元素与人体健康的重要关系。中间穿插介绍了一些富含不同元素的食物，加深了学生对均衡饮食的认识。

学生在学习本课题时基本不存在难度，重点应集中在对化学元素作用的辩证认识上。 （三）结合新课标，分析在教学中应注意的问题 1．根据学生已有的学习、生活经验开展教学活动

本课题的一些内容，学生已在前期学习和日常生活中有所接触，对于学生来说，普遍存在的问题：一是不能准确地将“元素”与“物质”区分开，二是仅仅将化学与人体健康的关系停留在口头上、答题时，而不能将其切实落实到日常行动中。实际教学中应尽量避免以教师讲解为主，把课堂变为教师一人的科普讲座。教师应尽量放手让学生自己去寻找与“化学元素与人体健康”相关的知识、资料。让学生在汇报、交流的过程中加深正确认识、修正错误认识，在思维的碰撞中深刻体会化学在保障人体健康方面所起的积极作用，并能用相关知识规范自身行为。

2．通过多媒体展示元素与人体健康的关系

本课题的教学，如果仅仅通过资料交流来实现，教学形式就显得相对单一，不能维持学生的长久兴趣。教学中除鼓励学生多方面搜集资料外，教师也应尽可能地搜集一些图片和视频（如水俣病及痛痛病的视频、人体缺乏某些元素的症状图片）等可视性强的资料，借以激发学生兴趣、加深学生认识。有条件的学校还可以开展网络授课，推荐给学生一些相关的网站，鼓励学生将化学学习延伸至课下。

《化学元素与人体健康》教材变化

变化1．开篇增加了“讨论”栏目和图片“几种营养强化食品”，调整了开篇导入语 【修订前】没有“讨论”栏目和“几种营养强化食品”的图片。

“我们周围世界的物质是由100多种元素组成的，而组成人体自身的元素约有50多种。与其他生物体一样，人总是和外界环境进行着物质和能量的交换，因此，人体中的元素在自然界中都能找到。”

【修订后】增加了该“讨论”栏目和图片。

图12-9 几种营养强化食品

“我们在商场的货架上经常会看到标有“补钙”“补铁”“补锌”“补碘”等字样的食品和保健品，可见有不少化学元素与我们的身体健康密切相关。元素周期表中有一百多种元素，哪些是我们必需的？哪些对健康有害？让我们在本课题的学习中一起寻找答案。

所有的生命都起源于自然，总是与外界环境不断进行着物质和能量的交换。人类也不例外，人体中的50多种元素在自然界中都可以找到。??”

【变化意图】修订后教材从生活中熟悉的“补钙”“补铁”“补锌”“补碘”等食品和保健品引领学生进入“化学元素与人体健康”一课的学习，“几种营养强化食品”图片的展示拉近了化学与生活的距离，同时，为后续系统的学习“钙”“铁”“锌”“碘”等元素与人体健康的关系做好铺垫。讨论问题的设置，引领学生从化学角度思考和认识身边的食品，接着教材正文中指出“可见有不少化学元素与我们的身体健康密切相关”。进而把问题引向更深的层次，即“元素周期表中有一百多种元素，哪些是我们必需的？哪些对健康有害？”然后从人与自然的关系角度揭示出人体中的50多种元素在自然界中都可以找到。体现了从生活走进化学的理念。

变化2．调整了常量元素和微量元素介绍段落的部分文字，删去“资料”栏目，增加了图片“人体中元素的含量”

【修订前】“??在人体中，除氧、碳、氢、氮几种元素以水、糖类、油脂、蛋白质和维生素的形式存在外，其余的元素主要以无机盐的形式存在于水溶液中。??”

【修订后】“??含量较多的四种元素是氧、碳、氢、氮，其余的元素主要以无机盐的形式存在于水溶液中。??”

图12-10 人体中元素的含量

【变化意图】在人类重要的营养物质一课中，学生对水、糖类、油脂、蛋白质和维生素的元素组成已经有所认识，在这里没必要再重复说明，故只简单的表述为“含量较多的四种元素是氧、碳、氢、氮，其余的元素主要以无机盐的形式存在于水溶液中”，使问题直接指向本课题的重点──无机盐。为了能够更明确的呈现人体中常量元素与微量元素含量的差异，修订后教材将表格“人体中含量较多的化学元素”和“一些人体必需的微量元素”，调换为柱状图的形式。另外修订前表格中只呈现了各种常量元素在人体中的含量，没能体现出微量元素含量“微”的意义，而在柱状图中的最右端以放大的箭头引出人体中的微量元素，学生能够直观、清晰地体会到人体中常量元素与微量元素含量的差异。增加了学生的可读性。

变化3．调整了“钙”“钾和钠”作用的部分文字，增设了“讨论”栏目，删去“佝偻

病患者”的图片，增加了“运动饮料中含有钠、钾、钙等元素”的图片和“讨论”栏目

【修订前】“??成人每千克体重含钾约2g，主要以K+的形式存在于细胞内液中。细胞内液和细胞外液中的K+和Na+各自保持一定的浓度，??”

图12-11 佝偻病患者

【修订后】“钙是人体内含量最高的金属元素，是构成人体的重要组分。??奶、奶制品、豆类、虾皮等食物中含钙丰富，是日常饮食中钙的较好来源。因缺钙而导致骨质疏松、佝偻病等的患者应在医生的指导下服用钙片等补钙药品。

??主要以K+的形式存在于细胞内液中。细胞外液和细胞内液中的Na+和K+各自保持一定的浓度，??”

图12-11 运动饮料中含有钠、钾、钙等元素

【变化意图】“人类重要的营养物质”和“化学元素与人体健康”两个课题，编写的思路都是先阐述了营养物质、元素对人体健康的影响，再介绍一些富含或获取相应营养物质、元素的食品，以此指导学生进行科学的饮食，促进身体的健康。修订后教材对于钙元素与人体健康关系这部分内容也沿用了上述编写思路。在原教材的基础上修订后教材对该部分内容进行了三个方面的补充。1．补充了钙元素在人体中的含量，以其是“人体内含量最高的金

属元素，是构成人体的重要组分”来提示学生，要注意日常生活中钙元素的摄取问题。2．补充了日常饮食中钙的来源，告诉学生“奶、奶制品、豆类、虾皮等食物中含钙丰富”，以此更有选择性的从食品中获取丰富的钙元素。3．补充了“因缺钙而导致骨质疏松、佝偻病等的患者应在医生的指导下服用钙片等补钙药品。”意在告诫学生对那些已经有病理反应的人群，仅从食物中摄取钙元素是不能满足需要的，要借助相应的药物进行补充，以此有针对性的指导提高了学生解决实际问题的能力。

钾和钠元素与人体健康这部分内容中，主要是让学生了解Na+和K+在细胞外液和细胞内液的平衡，对维持人体内的水分和维持体液恒定的pH的重要作用。对于成人每千克体重含钾元素的质量没有介绍的必要，故修订后教材删去相关内容。另外，学生的已有经验对体液中含钠元素了解更多一些，故修订后教材调整了钾和钠的呈现顺序，由修订前的“细胞内液和细胞外液中的K+和Na+各自保持一定的浓度”，调整为“细胞外液和细胞内液中的Na+和K+各自保持一定的浓度”。

图片“运动饮料中含有钠、钾、钙等元素”的展示，和“讨论”栏目“运动员在剧烈运动、大量出汗之后，常会饮用一些含无机盐的运动饮料。为什么？”的设置，意在通过分析生活中的一个具体问题，加深对化学元素对人体健康作用的认识。体现了从化学走向社会的理念。

变化4．调整了“必需微量元素、非必需元素和有害元素”段落的部分编写顺序，修正了表格“几种必需微量元素对人体的作用及14～18岁人群每天的适宜摄入量（或推荐摄入量）”中的部分数据

【修订前】“除了常量元素和一些必需微量元素外，还有一些微量元素是人体的非必需元素，如铝、钡（Ba）、钛（Ti）等；另一些则为有害元素，如汞（Hg）、铅（Pb）、镉（Cd）等。即使是必需元素，也有一个合理摄入量的问题，因为摄入量不足或摄入过量均不利于人体健康。”

【修订后】“除了常量元素外，不少微量元素也是人体必需的。必需元素摄入量不足或摄入过量均不利于人体健康。表12-1列出了几种必需微量元素对人体的作用及14～18岁人群每天的适宜摄入量（或推荐摄入量）。此外，一些微量元素是人体的非必需元素，如铝、钡（Ba）、钛（Ti）等；另一些则为有害元素，如汞（Hg）、铅（Pb）、镉（Cd）等。”

【变化意图】修订前教材这部分内容的编写顺序是：非必需元素→有害元素→必需微量元素，修订后教材这部分内容的编写顺序是：必需微量元素→有害元素→非必需元素。在这三部分内容中必需微量元素应是本课题的教学重点，所以修订后教材将其放在最前面进行介绍。又由于相关元素在人体内含量和适宜摄入量的变化，导致修订后教材表格中“几种必需微量元素对人体的作用及14～18岁人群每天的适宜摄入量（或推荐摄入量）”数据进行了相应的调整。

变化5．调整了”资料卡片”中的部分内容和课下注解

【修订前】

“①食品添加剂是用于改善食品品质、延长食品保存期、增加食品营养成分的一类化学合成的或天然的物质。”

【修订后】

“①1μg=10-6g。

②食品添加剂是用于改善食品品质、延长食品保存期、增加食品营养成分的一类化学合成的或天然的物质，包括甜味剂、鲜味剂、防腐剂、抗氧化剂、营养强化剂等。”

【变化意图】由于富含钙元素的食品在教材正文中已经呈现，所以在“几种元素的主要食物来源”的表格中删去了钙元素及其主要食物来源的内容。在“资料卡片”文本部分补充

了说明了人体为什么会出现必需的元素含量过高或缺乏的问题，并指明人体保证一些元素的合理摄入量的根本目的是保证人体的健康。又由于日常生活中很少使用微克来衡量物体的质量，故课下注解中增添了微克和克的单位换算关系。此外，学生虽然对食品添加剂这一名词接触较多，但了解不够，尤其是食品添加剂有哪些类型和功能更是知之甚少，为了让学生对食品添加剂有一个简单而明了的认识，在修订后教材的课下注解中增添了“包括甜味剂、鲜味剂、防腐剂、抗氧化剂、营养强化剂等”这部分内容。

变化6．调整了“调查与研究”栏目中的部分内容 【修订前】

【修订后】

【变化意图】修订后教材“调查与研究”栏目第2部分内容在问题表述时更委婉，由修订前的“上网查找产生这些公害的‘元凶’”，调整为“上网查找这些公害是怎样产生的”。另外，追加了问题“思考如何避免有害元素对人体健康和环境产生影响”。因为，人类的进步是以解决和避免新问题的发生为根本目的的，教给学生树立解决问题的意识才是该问题设置的根本意图，同时该问题也充分体现了“从化学走向社会”的思想。

《化学元素与人体健康》重难点分析

一、教材分析

本课题包括两部分内容：一是人体的元素组成、分类和存在形式；二是某些元素对人体

健康的影响。

第一部分是人体的元素组成、分类和存在形式。教材以几种常见的营养强化食品的图片，配合讨论栏目引入课题──化学元素与人体健康。通过人体中元素含量的柱状图，形象地展现了人体中各种元素含量的差别，配合文字叙述介绍了常量元素和微量元素的概念，这种形式灵活的知识呈现方式，不仅可以培养学生对单一文字文本信息的分析能力，还可以让学生感受图表信息表达形式对知识挖掘和感受直观生动的重要作用。对于人体内元素的存在形式，教材用很简洁的语言进行了交代，虽然不是教学重点，但若授课中教师没有结合本单元课题1的内容帮助学生形成清晰的概念，学生就很容易就此形成认知盲点。因此，该内容应该是人体所需营养物质和化学元素从学科角度进行联系的节点。

第二部分是某些元素对人体健康的影响。教材中重点介绍了钙、钠、钾等常量元素，简要介绍了铁、锌、硒、碘、氟等微量元素的生理功能。为了帮助学生全面、深入地理解微量元素对人体健康的影响，教材指出微量元素可分为必需元素、非必需元素和有害元素，而必需元素也有一个合理摄入量的问题。然后通过资料卡片和讨论的形式让学生了解部分元素的食物来源，使学生正确认识营养补剂的作用，进而达到对本课题所学知识能够自觉进行正确应用的目的。

本课题的教学重点是某些元素与人体健康的关系，教学难点是使学生正确认识微量元素的最佳摄入量问题以及从心理上唤起学生对于化学元素与人体健康关系的关注。

二、重难点分析

（一）某些元素与人体健康的关系 1．突破建议

学生在本单元课题1的学习中，已经认识到了各种营养素作为物质对于人类生命活动的重要意义，并通过一氧化碳、甲醛和黄曲霉素等这些对人体有害的物质，初步认识到了掌握化学知识对于帮助人们提高自我保护意识的价值所在。本课题的教学应该从与课题1密切相关，而又区别于课题1的角度着眼进行设计，即从元素角度开展教学。学生对于元素的概念并不陌生，但在头脑中却缺乏元素与人体健康的联系。因此，可以借助于学生熟悉的营养补剂和营养强化食品帮助学生形成对人体健康与所需化学元素关系的正确认识。

2．突破样例

教师在课前布置调查研究作业，要求学生通过网络、报刊、调查访问等途径完成下列任务：

【任务一】查阅资料找出答案：组成人体的化学元素约有多少种？

自制表格完成以下内容的填写：钙、钠、钾、铁、锌、硒、碘、氟等八种元素分别在人体内的含量、功能和主要的食物来源等。

【任务二】调查市场上有哪些补钙、补锌、补碘、补硒和补铁的营养补剂或营养强化食品，收集并查看它们的标签或说明书，了解其主要成分。并思考人类为什么要生产营养强化食品？

活动要求：将学生分成四个小组，每组选组长一名，各组分别命名为钙铁组、钠钾组、锌硒组、碘氟组，组名代表课前准备时相关内容的重点收集者。由组长统筹安排自己的组员，分工协作完成以上任务，以备课上交流。

课堂授课中，充分发挥学生的主观能动性，以学生搜集整理的资料为载体，进行小组间 的交流和学习。交流时，教师要强调各组之间应该首先做到认真倾听，互相尊重；同时教师还要注意控制好课堂节奏，根据学生的反应情况灵活把握活动形式，比如各组间的互相补充、质疑以及教师的实时补充、扩展和评价等，确保活动的实效性，促进学生积极思考，激发学生的参与热情。该活动过程中，师生要一起总结出人体内元素的分类。

（二）微量元素的最佳摄入量问题以及从心理上唤起学生对元素与人体健康关系的关注

1．突破建议

在学生已经有了化学元素与人体健康关系的初步认识基础上，引领学生对相关问题──微量元素的最佳摄入量问题进行更深入的思考，也便水到渠成。只是在这里应该特别强调知识学习与应用的价值评判，帮助学生认识化学科学发展在帮助人类营养保健与战胜疾病等方面的重大贡献。而要唤起学生对于化学元素与人体健康关系问题的关注，需要结合学生的生活实际和已有化学知识，开展形式多样的活动，让学生参与到学习中来。

2．突破样例

课前教师对学生提出以下要求：通过查阅资料总结人体内某些常量元素（如钙、钠、钾

等）和微量元素（如铁、锌、硒、碘、氟等）的适宜摄入量以及摄入量过高或过低对人体的影响情况。同时搜集各种营养补剂或营养强化食品的广告词，并对这些广告词做出自己的评价（评价视角可以多样化，如化学的视角、文学的视角或商业的视角等）。

在课堂上，针对学生的课前资料准备先进行小组交流，然后采用知识抢答的形式进行相关内容的学习（计分方法：答对一题得10分，答错扣10分）。

教师根据学生的交流内容设计以下题目： 1．人体内含量最多的元素是什么？

2．主要以水、糖类、油脂、蛋白质和维生素的形式存在的元素有哪几种？ 3．钙是微量元素吗？

4．人体缺钙可能会造成哪些后果？ 5．你了解的钙片的主要成分是什么？ 6．钙片进入人体内可能发生哪些变化？

7．请列举两种人体必需的微量元素，并简单描述摄入量不足时对人体健康的影响。 8．请列举两种人体必需的微量元素，并简单描述摄入量过高时对人体健康的影响（注意：元素种类不能与上一题相同）。

9．某些化学元素为人体非必需元素或有害元素，请各举一例。

为了突出化学的学科特点，请学生展示自己收集的某一种营养补剂或营养强化食品的标签（如下图中的低钠盐），根据标签上的信息，自编一道化学试题进行同伴互测。（本题计分方法：试题的编制和解答分别由不同组的学生完成，编制出一道合理的试题得10分，答对一道试题得10分，不管是编制或解答错误，均扣10分。最后将本环节分数与上一环节分数累加。）

最后，结合本单元课题1和课题2的内容，给学生布置课后作业──请以“为了健康，我应该这样做”为主题，写一篇文章，题目自拟，文体不限。以此促使学生反思自己的饮食习惯和头脑中的错误观念，帮助学生对营养物质和化学元素与人体健康的关系有更深刻的认识，

《化学元素与人体健康》教材习题解答

【教材P97讨论】

1．这些食品都添加了某种元素，如“碘”“铁”“钙”等。加锌白糖、高钙牛奶等。 2．补充人体所需的常量元素或微量元素，以维持人体正常的生命活动。 【教材P98讨论】

运动员在剧烈运动时，大量出汗会从体内随汗液排出大量无机盐，需要及时补充。 【教材P100讨论】

引导学生从书上找出一些摄入过量的微量元素危害人体健康的实例，如摄入过多的硒，会使人中毒；摄入过量的碘，会引起甲状腺肿大；摄入过量的氟，会引起氟斑牙和氟骨病。最终帮助学生树立一种健康的理念：药补不如食补，不挑食，均衡摄取身体所需的各种元素，保证身体健康。

【P100练习与应用】 1．

分析：缺铁会引起贫血，能够获取铁元素的食物有：肝脏、瘦肉、蛋、鱼、豆类、芹菜等；幼儿及少年缺钙会患佝偻病和发育不良，老年人缺钙会发生骨质疏松，容易骨折，获取钙元素的食品有：奶、奶制品、豆类、虾皮等；缺碘会引起甲状腺肿大，获取碘元素的食品有：海产品、加碘盐等；缺锌引起食欲不振，生长迟缓，发育不良，获取锌元素的食品有：海产品、瘦肉、肝脏、奶类、豆类、小米等。

2．（1）4 C、H、O Zn

分析：由葡萄糖酸锌的化学式C12H22O14Zn可知，葡萄糖酸锌是由4种元素组成，在C、H、O、Zn四种元素中C、H、O为常量元素。Zn是微量元素。

（2）455 14.3% 6.4

分析：根据葡萄糖酸锌的化学式C12H22O14Zn计算其相对分子质量为： 12×12+22+16×14+65=455。

锌元素的质量分数为：。

葡萄糖酸锌45mg，那么这支口服液中锌的质量是：45mg×14.3%=6.4g。

3．人体内铅含量过高危害很大，对儿童生长发育的影响更大。呼吸道、消化道和皮肤是铅进入人体的主要途径。通过查阅资料，举例说明哪些活动容易引起儿童铅中毒，进一步了解对人体有害的元素还有哪些，怎样才能避免这些有害元素对人体健康的危害。

分析：呼吸道、消化道和皮肤是铅进入儿童体内的主要途径。例如，由于经常接触各种颜色玩具、颜色鲜艳的衣服和铅笔外皮等，含铅的颜料可能会被儿童吞食，引起体内铅含量超标；再如，如果使用含铅汽油，汽车尾气中的铅很容易被儿童吸入并积累下来，长此以往易造成体内铅含量超标或中毒。

4．收集有关微量元素与人体健康关系的资料，并了解人体是如何摄取这些微量元素的。 分析：如，爱吃的鸡肉、牛肉、羊肉、猪肝、鸭肝含有较丰富的铁元素和锌元素；海带中富含碘元素；市场上有富硒鸡蛋、富硒大米，可以补充微量元素硒；牙齿“涂氟”，使用含氟牙膏可以预防龋齿；等等。

进一步感受化学的学科价值和学科魅力。

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