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第十章综合与实践《膳食结构与热量平衡》
一、背景介绍
对每一个人来说,膳食结构至关重要,它直接影响人们的身体健康.你能针对不同人群,设计科学的膳食方案吗
1.人体热量摄入的主要来源
人体热量摄入的主要来源是食物，碳水化合物、蛋白质和脂肪是食物中热量的主要来源，合理搭配这些营养素对维持健康至关重要.
（1）碳水化合物
碳水化合物主要来源于谷物（如米饭、面条、面包）、薯类、水果、蔬菜、糖类等.
根据其化学结构和消化吸收速度，可分为以下几类：
单糖：最简单的碳水化合物，无需消化即可直接吸收.常见类型为葡萄糖（主要能量来源）、果糖（水果中）、半乳糖（乳制品中）.
双糖：由两个单糖分子结合而成，需分解为单糖后才能吸收.常见类型为蔗糖（葡萄糖+果糖，如白糖）、乳糖（葡萄糖+半乳糖，如牛奶）、麦芽糖（两分子葡萄糖，如麦芽）.
多糖：由多个单糖分子组成，消化吸收较慢.常见类型为淀粉（植物储存能量，如米饭、面包）、纤维素（植物细胞壁，不可消化，但促进肠道健康）、糖原（动物储存能量，主要在肝脏和肌肉中）.
每克碳水化合物提供约4千卡能量，是大脑、肌肉等的主要燃料，多余葡萄糖以糖原形式储存在肝脏和肌肉中，膳食纤维有助于调节血糖和胆固醇.碳水化合物是人体重要的能量来源，合理选择复杂碳水化合物并控制精制糖摄入，有助于维持健康.
（2）蛋白质
蛋白质的基本单位是氨基酸，共有20种氨基酸，其中9种为必需氨基酸（人体无法合成，需从食物中获取）.氨基酸通过肽键连接形成肽链，进一步折叠形成具有特定功能的蛋白质.
蛋白质除供能外在人体中起到构建和修复组织（如肌肉、皮肤、骨骼、毛发等）、参与生化反应（如消化酶）和调节生理功能（如胰岛素）、免疫支持、运输和储存（如血红蛋白运输氧气，铁蛋白储存铁）等多种重要功能.
蛋白质分为完全蛋白质和不完全蛋白质，完全蛋白质含所有必需氨基酸，主要来自动物性食物，如肉类、鱼类、蛋类、奶制品；不完全蛋白质缺乏一种或多种必需氨基酸，主要来自植物性食物，如豆类、谷物、坚果.蛋白质在胃和小肠中被分解为氨基酸和小肽，随后被吸收进入血液，用于合成身体所需的蛋白质.
蛋白质是维持生命活动的重要营养素，合理摄入优质蛋白质对健康至关重要.通过多样化饮食，可以满足身体对蛋白质和氨基酸的需求.
（3）脂肪
脂肪由脂肪酸和甘油组成.根据其化学结构和性质可分为饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸、反式脂肪酸.饱和脂肪酸来源于动物脂肪（如黄油、猪油）、椰子油、棕榈油等，过量摄入可能增加心血管疾病风险.不饱和脂肪酸分为单不饱和脂肪酸（如橄榄油、坚果）和多不饱和脂肪酸（如鱼类、亚麻籽油），包括Omega-3和Omega-6脂肪酸，有助于降低坏胆固醇（LDL），保护心血管健康.反式脂肪酸来源于部分加工食品（如人造黄油、油炸食品），会增加心血管疾病风险，应尽量避免.
脂肪每克提供约9千卡能量，是高效的能源储备.脂肪还是人体必需的营养素，缺乏脂肪可能导致能量不足、脂溶性维生素缺乏、皮肤干燥等，过量摄入脂肪可能导致肥胖、心血管疾病、糖尿病等慢性病，合理摄入健康脂肪对维持生理功能和预防疾病至关重要.通过选择优质脂肪来源并控制摄入量，可以促进整体健康.
（4）其他来源
能量还可能来源于，如酒精，每克提供约7千卡能量，但不含必需营养素；膳食纤维虽不直接供能，但对消化健康有益.
2.人体热量的消耗途径
人体热量消耗的主要途径包括基础代谢、体力活动、食物热效应、生长发育和适应性产热，具体如下：
（1） 基础代谢
基础代谢指维持生命基本功能（如呼吸、心跳、体温）所需的能量，约占总热量消耗的60%-75%.受年龄、性别、体重、肌肉量、激素水平等因素影响，一般肌肉量多者基础代谢较高，随着年龄增长，基础代谢逐渐降低.
（2）体力活动
这里的体力活动包括日常活动和运动所消耗的能量，约占总热量消耗的15%-30%.受活动强度、持续时间、体重等因素影响，一般高强度运动（如跑步、游泳）消耗更多热量，日常活动（如走路、做家务）也有助于热量消耗.
（3）食物热效应
食物热效应指消化、吸收和代谢食物所需的能量，约占总热量消耗的10%.受食物种类和组成等因素影响，蛋白质的热效应最高（约20%-30%），脂肪最低（约0%-3%），碳水化合物居中（约5%-10%）.
（4）生长发育
生长发育指儿童、青少年及孕妇等特殊人群因生长发育所需的额外能量，因人而异，普通成年人通常不涉及.存在该项消耗时消耗的能量受年龄、生长速度、生理状态等因素影响.
（5）适应性产热
适应性产热指人体为适应环境变化（如寒冷、压力）而产生的额外热量消耗，占比较小，但对体重调节有一定作用.通常受环境温度、压力水平、饮食模式等因素影响.
在所有消耗中基础代谢占比最大，体力活动是可变性最大的部分.通过增加肌肉量、提高活动强度和优化饮食结构，可以有效调节热量消耗，维持能量平衡.
3.不同人群的膳食方案
（1）航天员的膳食方案
航天员身处特殊环境，对身体素质的要求也较高，因此他们的膳食方案也有特殊的设计原则.
首先要考虑的是膳食的营养均衡.航天员在太空中的活动消耗较大，需摄入高热量食物，通常每日需要约2500-3000千卡，其次需要摄入蛋白质帮助维持肌肉质量，通常占总热量的12-15%.提供快速能量的碳水化合物也必不可少，占总热量的50-55%，提供长效能量的脂肪则占总热量的30-35%.同时，还需补充钙、维生素D等维生素和矿物质，防止骨质流失.
其次，处于特殊的生存环境，他们的食物形式也具有特殊性，常见形式如下：
①脱水食品：加水后即可食用，便于储存和携带.
②即食食品：可直接食用，如能量棒、坚果等.
③热稳定食品：经过灭菌处理，可长期保存.
④新鲜食品：短期任务中可能提供少量新鲜水果和蔬菜.
最后，由于他们长期处于微重力环境，食物需避免产生碎屑，液体食物需用特制容器包装.同时，提供多样化的食物选择，满足心理需求，避免单调影响食欲.另外，需要考虑航天员的饮食习惯，提供符合其文化的食物.
典型膳食示例：
早餐：燕麦粥、脱水水果、坚果、咖啡或茶.
午餐：脱水汤、鸡肉米饭、能量棒、果汁.
晚餐：意大利面、牛肉酱、蔬菜、甜点.
零食：坚果、巧克力、饼干.
（2）运动员的膳食方案
运动员的膳食方案需要根据运动类型、强度、训练周期和个体需求进行个性化设计，核心目标是提供充足能量、促进恢复并维持健康.
在营养需求方面，运动员需要高强度训练，营养需求高于普通人，每日需摄入3000-6000千卡，具体取决于运动类型和体重，一般以碳水化合物（55-65%）、蛋白质（15-20%）、脂肪（20-30%）为主.
碳水化合物作为主要能量来源，对维持运动表现有着不小的作用，每日摄入5-12克/公斤体重（耐力运动员需更高），可从全谷物、米饭、面条、土豆、水果等获取.蛋白质用于修复肌肉组织，促进恢复，每日摄入1.2-2.0克/公斤体重（力量型运动员需更高），来源于瘦肉、鱼、蛋、豆类、乳制品等.脂肪提供长效能量的同时支持激素合成，来源于坚果、种子、橄榄油、鱼类（富含Omega-3）.其次，还需从蔬菜、水果、乳制品、瘦肉、全谷物等食物中选取重点补充钙、铁、锌、维生素D、B族维生素等维生素和矿物质的食物来源.另外，运动前中后均需补水，每小时补充500-1000毫升.
训练日膳食早餐适合高碳水化合物+适量蛋白质（如燕麦+鸡蛋+水果），午餐需要均衡膳食（如糙米+鸡胸肉+蔬菜），晚餐则适合高蛋白质+适量碳水化合物（如鱼+红薯+绿叶蔬菜）.训练前后可适当加餐补充能量（如酸奶+坚果、香蕉）.
赛前3-4小时宜食用高碳水化合物、低脂肪、适量蛋白质（如面条+瘦肉+蔬菜），赛前1小时补充易消化碳水化合物（如香蕉、能量棒），赛中需要补充水分和电解质，必要时补充能量胶或运动饮料，赛后30分钟内快速补充碳水化合物和蛋白质（如蛋白质奶昔+水果）.
二、活动目标
通过具体实例（如教材中探究健美运动员的膳食计划、为自己制订一个合理的膳食计划），理解方程与热量平衡之间的联系，知道如何利用二元一次方程组等数学知识和营养学、体育与健康等知识解决问题，培养应用意识，学会用数学的思维思考现实世界.
三、活动准备
在教学前初步了解膳食宝塔、膳食结构与人体热量摄入的关系，引导学生完成热量平衡与身体健康的关系等的知识储备.收集不同的人群（如运动员、航天员等）需要不同的膳食方案，了解任务中的问题背景.
四、活动设计
制定健美运动员的膳食计划
任务1 为健美运动员配制早餐.
某健美运动员在赛前第10周至赛前第3周训练早餐的饮食计划为蛋清、燕麦、500mL水和其他营养补充剂.他的早餐蛋白质需求为45g,碳水化合物需求为100g.请你根据蛋清和燕麦的营养成分表 (表1),确定他的早餐中蛋清和燕麦的质量.
表1 蛋清和燕麦的营养成分
食物 蛋白质 碳水化合物
100g蛋清 11.6g 3.1g
100g燕麦 14.4g 65.3g
任务2 为健美运动员配制午餐和晚餐
某健美运动员在赛前第10周至赛前第3周的午餐、晚餐的营养摄入要求 (表2)和食物的营养成分表 (表3)如下：
表2 某健美运动员午餐、晚餐的营养摄入要求
用餐 蛋白质 碳水化合物 脂肪
午餐 50g 60g 8g
晚餐 60g 140g 10g
表3 食物的营养成分
食物 蛋白质 碳水化合物 脂肪
100g米饭 3.0g 24.0g 0.3g
100g馒头 7.0g 45.0g 1.0g
100g蔬菜 1.0g 4.0g 0.4g
100g鸡胸肉 19.4g 2.5g 5.0g
100g牛肉 19.4g 2.0g 4.2g
100g蛋清 11.6g 3.1g 0.1g
　　以小组为单位,根据营养摄入及食物的营养成分表为他配制午餐和晚餐.
任务3以小组为单位组织进行方案评比，每组选派代表阐述膳食方案的优势.
综合与实践活动研究报告 年级 班 组
活动任务工作单
活动名称 活动时间
组长 组员
任务分工
活动意义
研究方案
研究过程
研究成果
活动中遇到的问题与处理方法
收获与体会
师生评价
了解自己一天的膳食信息
任务1 记录自己一天的饮食情况并完成下表.
表5 一日膳食记录表
组号： 姓名：
每餐摄入的食物 总质量/g
用餐 食物名称 包含食材
早餐
午餐
晚餐
加餐
任务2 通过查阅相关资料（如食物营养成分表）,估计自己一天摄入多少能量、蛋白质、碳水化合物和脂肪.
推荐书目：
1.《中国居民膳食指南(2022)》，中国营养学会，人民卫生出版社，2022.
2.《图说食物热量与运动健康》，沙怡梅，中国科学技术出版社，2013.
3.《健美运动员的合理膳食营养研究》，赵天宇，王君，食品安全导刊，2023.
任务3 结合组员一天的饮食情况,提出数学问题并与同学交流.
综合与实践活动研究报告 年级 班 组
活动任务工作单
活动名称 活动时间
组长 组员
任务分工
活动意义
研究方案
研究过程
研究成果
活动中遇到的问题与处理方法
收获与体会
师生评价
制定一份健康的膳食及运动计划
任务1 仿照上一活动，设计类似表格，记录自己一天的运动情况.
任务2 查阅资料,了解各种运动每小时大约消耗多少热量,并根据自己的运动时间,估计每天所消耗的热量.
任务3 进一步了解膳食结构与热量平衡的知识，选定一名成员，结合成员运动及饮食习惯为她/他制订一个.
任务4 结合自身饮食及运动喜好，为自己制定一份健康的膳食和运动计划，与组员进行交流，并结合数据解释其科学性.
综合与实践活动研究报告 年级 班 组
活动任务工作单
活动名称 活动时间
组长 组员
任务分工
活动意义
研究方案
研究过程
研究成果
活动中遇到的问题与处理方法
收获与体会
师生评价
五、实施建议
任务部署
1.组建合作团队
本次综合与实践活动需要团队协作，在班级中组成5~7人一组的研究小每位同学参加其中一个小组，每个小组确定一名负责人组
2.方案构思
小组成员进行充分的讨论与交流，集思广益，形成解决任务的方案
3.方案实施
按照小组设计的方案进行任务分工，使每位成员都有明确的任务，根据规划的研究步骤实施，完成活动任务，形成研究报告
4.展示交流
制作向全班汇报的演示文稿，选出代表向全班同学展示本组的研究成果分享实践过程中的活动经验、遇到的困难及其解决方法，反思活动中的不足.
时间计划
第一周 开题：老师简单介绍项目背景，部署相关任务分小组.
第二周 构思：学生在小组负责人的带领下，通过查阅资料或其它方式，搜集素材，并在小组内讨论交流，形成初步解决方案
第三周 实施：按任务研究实施步骤，完成活动任务，形成研究报告
第四周 展示：小组选派代表向全班展示汇报研究成果
六、成果展示
请各小组选出代表向全班同学展示本组的研究成果分享实践过程中的活动经验、遇到的困难及其解决方法，反思活动中的不足.
七、评价标准
评价内容 自我评价 小组评价 教师评价
项目过程评价 能主动积极参与项目活动
具有一定的信息收集和处理能力
能正确表达自己的想法，并进行有效沟通
项目成果评价 活动过程记录清晰完整
汇报时表达流畅，解决问题的过程清楚
具有创造性思维，设计合理有创意
说明：打分范围1-10分（程度低/差→高/好）
八、拓展延伸
1健康的膳食习惯
健康的膳食习惯是维持身体健康的关键，健康的膳食习惯包括均衡饮食、多吃蔬菜水果、选择全谷物和优质蛋白质、控制脂肪和糖盐摄入、多喝水、定时定量进餐以及注意食品安全.通过长期坚持这些习惯，可以有效预防慢性疾病，维持身体健康具体如下：
（1）均衡饮食
每天摄入多种食物，确保食物多样化，营养全面.合理分配食物摄入能量的比例，建议碳水化合物50%-65%，蛋白质10%-15%，脂肪20%-30%.
（2）多吃蔬菜和水果
每日至少400克（约5份）蔬菜和水果，不同颜色的蔬菜和水果提供不同的维生素、矿物质和抗氧化剂，种类保证多样性.优先选择新鲜食材，避免过多食用加工果蔬制品（如果汁、果干）.
（3）选择全谷物
谷物来源推荐全麦面包、糙米、燕麦、藜麦等富含膳食纤维、有助于消化健康和利用控制血糖的食品，减少精制谷物如白米、白面等的摄入.
（4）适量摄入优质蛋白质
适宜摄入如鱼类、瘦肉、禽类、蛋类、奶制品动物性蛋白质，豆类、坚果、种子、豆腐等植物性蛋白质，减少红肉和加工肉类，如香肠、培根等.
（5）控制脂肪摄入
优先选择健康脂肪，如橄榄油、坚果、鱼类中的不饱和脂肪酸，减少不健康脂肪，如饱和脂肪（黄油、肥肉）和反式脂肪（加工食品、油炸食品），每日脂肪摄入量不超过总能量的30%.
（6）减少糖和盐的摄入
糖每日添加糖摄入量不超过总能量的10%（最好控制在5%以下），避免含糖饮料（如碳酸饮料、果汁）.盐每日盐摄入量不超过5克（约一茶匙），减少高盐食品（如腌制食品、酱料）.
（7）多喝水
每日推荐饮水量约1.5-2升（根据个人需求调整），避免含糖饮料，如碳酸饮料、能量饮料，适量饮用茶和咖啡，避免添加过多糖和奶油.
（8）定时定量进餐
规律饮食，每日三餐定时，避免暴饮暴食.控制食量，每餐吃到七分饱，避免过量进食.
（9）烹饪方式健康
烹饪方式推荐蒸、煮、烤、炖，减少油炸和煎炸，避免产生有害物质和过多脂肪.
（10）注意食品安全
选择新鲜食材，避免过期或变质的食物.正确储存和烹饪，防止食物污染和细菌滋生.
（11）适量饮酒（如饮酒）
男性每日不超过2标准杯（约20克酒精），女性不超过1标准杯（约10克酒精）.
（12）保持健康体重
控制热量摄入，根据自身活动水平调整饮食，每周至少150分钟中等强度运动（如快走、游泳）.
2.青少年的膳食安排
青少年的膳食安排需要特别关注，因为这一时期是身体发育、智力发展和健康习惯养成的关键阶段.青少年的膳食安排应注重能量充足、营养均衡，特别是优质蛋白质、钙、铁和维生素的摄入.通过合理搭配食物结合运动，可以支持青少年的健康成长和发育，具体建议如下：
（1）保证充足的能量摄入
青少年处于快速生长期，能量需求较高.男生所需能量摄入每日约2500-3000千卡，女生所需能量摄入每日约2000-2500千卡.以碳水化合物为主（如全谷物、薯类），辅以适量蛋白质和健康脂肪.
（2）增加优质蛋白质摄入
蛋白质促进肌肉、骨骼和器官发育，为保证青少年时期身体发育、智力发展，因增加优质蛋白质摄入.推荐食物鱼类、瘦肉、禽类、蛋类、奶制品、豆类、坚果、豆腐等，每日摄入量约1-1.5克/公斤体重.
（3）多吃富含钙和维生素D的食物
钙和维生素D促进骨骼发育，预防骨质疏松.奶制品，如牛奶、酸奶、奶酪，又或深绿色蔬菜，如菠菜、羽衣甘蓝，以及鱼类、蛋黄等都富含钙和维生素D.每日钙摄入量约1300毫克.
（4）增加铁和维生素C的摄入
铁和维生素C有助于预防贫血，促进免疫系统健康.红肉、动物肝脏、豆类、深绿色蔬菜富含铁元素，柑橘类水果、草莓、番茄、青椒则富含维生素C促进铁吸收，都是适宜食用的食物.每日铁摄入量男生约11毫克，女生约15毫克（月经期需额外补充）.
（5）多吃蔬菜和水果
蔬菜和水果提供维生素、矿物质和膳食纤维.青少年每日至少400克（约5份）.
（6）选择健康脂肪
脂肪支持大脑发育和激素合成，但需要选择健康脂肪.如鱼类（如三文鱼）、坚果、种子、橄榄油都含有不饱和脂肪酸，适宜食用，乳制品、瘦肉含有饱和脂肪酸也可适当食用，减少含有反式脂肪的加工食品、油炸食品的摄入.
（7）规律进餐，避免暴饮暴食
每日三餐应定时定量，避免跳过早餐.为保障青少年生长发育需要，可适量加餐，选择水果、坚果、酸奶等健康零食.
（8）适当运动，保持健康体重
每日运动至少60分钟中等强度运动（如跑步、游泳、打球），避免久坐减少长时间使用电子设备.
（9）培养健康的饮食习惯
避免盲目节食，尤其是女生，防止营养不良或饮食失调.
膳食安排可以选择，如早餐：全麦面包 + 鸡蛋 + 牛奶 + 苹果，午餐：糙米饭 + 清蒸鱼 + 西兰花 + 番茄蛋汤，晚餐：红薯 + 鸡胸肉 + 菠菜 + 酸奶，加餐：坚果 + 香蕉.

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