“人体的呼吸”一课教学设计

2022-04-27陆晓金

中学生物学 2022年2期

关键词：模型建构胸廓

陆晓金

摘要通过改进并创新膈肌与肋间肌运动的模型，运用跨学科之间的联系，解决是什么原因导致胸廓的大小与肺内气压的变化，理清呼吸运动的原理，从而理解“是胸廓的扩大或缩小，导致吸气或呼气”的难点，以此提高学生的核心素养。

关键词人体的呼吸胸廓呼吸运动模型建构

中图分类号G633. 91文献标志码B

1教材分析

“人体的呼吸”一课选自苏科版初中生物七年级上册第七章第二节的内容，本节课位于《义务教育生物学课程标准（2011年版）》第五个一级主题“生物圈中的人”下的第二个二级主题“人体生命活动的能量供给”。学生通过对人体呼吸系统的观察及学习，理解结构和功能相适应的关系；通过模型的建构与改进，理解是胸廓的变化帮助人体完成呼吸，从而更好地理解呼吸运动的原理，进一步懂得呼吸系统对生命活动的重要性。

2教学目标

①观察呼吸系统的结构，理解结构与功能相适应的关系。

②通过观察、测量、建模，拓展思维的广度，引导深度学习。

③通过模拟呼吸运动的实验，验证分析胸廓的变化与呼吸的关系，体验科学探究的一般过程。

④通过对呼吸系统的了解，养成关注生命与自身健康的生活习惯。

3教学过程

3.1活动导入，引出主题

两位学生参与“比一比”活动，在30 s内比赛吹气球的大小。教师采访获胜者：你现在有什么感受？（有点累，气喘吁吁）你是怎么把气球吹这么大的？（不停吸气，往里吹气）教师顺势提问：像这样吸气与呼气，就是人们所说的人体的呼吸。那么，空气中的氧气又是如何到达人体内部的呢？这样以此引出本节课的主题——人体的呼吸。教师利用“比一比吹气球”的活动，提高课堂的趣味性，能激发学生的学习兴趣。

3.2小组讨论，构建概念

3.2.1学习呼吸系统的组成

学生以小组为单位，完成拼图活动，在玩与乐的过程中，了解呼吸系统的组成。

3.2.2学习呼吸系统各结构的功能

每个小组选一位代表，描述呼吸系统各结构的功能。教师用实验演示重点结构的功能，作为补充。（1）模拟鼻的作用：利用纸板、双面胶、松叶、保鲜袋、橡皮筋、碎纸片等材料，学生将碎纸片往直筒里吹，观察效果。（2）演示肺的功能：以新鲜猪肺为实验材料，找到猪肝的气管，用打气筒往里打气，观察肺泡隆起与缩小的变化。

3.2.3学习胸廓

教师出示胸廓模型，使学生对胸骨、肋骨、脊柱、膈肌、肋间肌等结构有一定的认识。学生将手放在胸廓两侧，体验呼吸时胸廓的变化，再通过测量胸围，用数据验证吸气时胸廓扩张、呼气时胸廓缩小。然后，教师提出问题：是吸气让胸廓变大？还是胸廓变大导致吸气呢？为接下来的实验埋下伏笔。

3.3模拟探究，呼吸运动

3.3.1感受气压

学生体验推拉针筒的活动：①不堵住针孔，推拉活塞，可以自由拉动。②堵住针孔，往里推活塞。学生感受到压力，教师引出气压的概念。学生体验越往里推活塞，气压越大，并得出结论：气压的大小与容积成反比。③堵住针孔，往里推活塞，迅速放手。学生观察到活塞向外运动，得出结论：气体由气压大的一侧流向气压小的一侧。教师进一步提问：气体进出肺和气压有关系吗？气压的大小与胸廓的扩张和缩小有关系吗？

3.3.2模拟膈肌对呼吸运动的影响

在学生感受气压的基础上，本着一材多用的原则，教师对教材上的实验装置进行了改进与创新。在针筒中装入气球模拟肺、空筒模拟胸廓、活塞模拟膈肌，如图1所示。

向下拉活塞（膈肌收缩下降），空筒容积变大（胸廓容积增大），气球（肺）内气压减小，空气进入气球（肺），模拟吸气过程；向上推活塞，结果相反，模拟呼气过程。此装置的优点：可以明显观察到膈肌下降，胸廓的上下径增大，胸廓的容积变大，肺内气压减小，导致吸气；反之，导致呼气。

3.3.3模拟肋间肌对呼吸运动的影响

（1）由于针筒的外壁不能运动，不能模拟肋间肌的作用，于是，再次选材构建模型。如图2所示，塑料环模拟肋骨，前木条模拟胸骨，后木条模拟脊柱，橡皮筋模拟肋间肌，整个装置模拟胸廓。

拉动橡皮筋（肋间肌收缩），前木条上升（胸骨上升），塑料环上升（肋骨上升），胸廓容积增大，肺内气压减小，气体进入肺内；反之，结果则相反。此装置的优点：能清楚观察到塑料环（胸廓）的前后径在变大，从而增大胸廓的容积。

（2）肋骨与肋骨之间类似于平行四边形。因此为了更清楚地向学生展示胸廓前后径的变化，教师联系数学等学科，用“平行四边形的运动”来说明。

（3）通过观看视频，学生了解呼吸的时候胸廓的左右径也是在变化的，只是没有那么明显。最后，学生利用表格，巩固新知，解决实验开始前的疑问，走出学习的误区，并得出结论：胸廓的扩张导致吸气，胸廓的缩小导致呼气。

3.4课堂小结

教师采用流程图（图3）将重难点知识串联起来，呈现在黑板上。学生一目了然，对新知的巩固有積极推动作用，提高了课堂的有效性。

3.5情感升华

在课堂的结尾，教师提问吹气球落败的一方，引导学生从呼吸肌角度思考：学完本节课，你该怎么做下次才能战胜他？学生分析后，了解要经常进行体育锻炼，参加户外运动，养成良好的生活习惯。最后，教师播放课前录制好的将气球中的气体通入澄清石灰水中使溶液变浑浊的视频，提出问题：外界的气体进入肺内以后，气体的成分发生了变化。那么，肺内气体交换的过程又是如何实现的呢？以此为下一节课的学习作好铺垫。

4教学反思

本节课的难点在于如何让学生走出认识误区：是胸廓的扩张或缩小导致吸气或呼气，还是吸气或呼气导致胸廓的扩张或缩小。于是，教师通过建构、改进模型、播放视频、联系其他学科等手段，把抽象的、无形的知识，呈现在学生面前，帮助学生学习。

本节课虽有可取之处，但还是有不足之处需要改进与提升。例如，用针筒来感受气压的实验，教师首先应用物理知识作为小资料补充，让学生明确：当环境相对稳定时，气压也会保持相对稳定；当环境改变时，气压也会随之改变。但正常情况下，人们所处的海拔高度、温度、空间大小等环境因素几乎不变，因此空气中的大气压基本保持不变。其次，为了方便观察气体的运动，教师可以在针筒中通入带有白烟或红烟的气体，推拉针筒可以明显察觉到气体的运动与流向，对“气压的大小与容积成反比”这一结论有更进一步的理解。再次，在推拉活塞之前，用橡皮筋或记号笔将活塞原处的位置标记好，有助于实验前后作对比，使结果与现象直观明了。最后，教师还应该引导学生完善得出的结论：要给出一定的前提，是在当温度和气体的量等因素不变的情况下，气压的大小与容积成反比；在温度和气体的量等不变的情况下，气体由气压大的一侧流向气压小的一侧。这样可以树立学生严谨、求真的实验态度。

又如，用推拉针筒来模拟膈肌对呼吸运动的影响实验，针筒的外壁不能运动，不能模拟肋间肌、肋骨的变化；再如，模拟肋间肌对呼吸运动的影响实验，不能很清晰地呈现胸廓左右径的变化，需通过视频演示来补充。如果，教师能将吸气与呼气的模拟实验放在一个装置中进行，对学生的理解更有帮助。因此在教学过程中，教师还需发现与探索，创新与完善。结课前，教师要求学生课后探究：你能设计一个把呼吸运动同时呈现出来的模型吗？经过课堂的学习、课后的研究，学生做了以下模型（图4），对呼吸运动的理解起到了一定的促进作用。