制作气管动态模型辅助学习“呼吸道对空气的处理”

张会娟 张杏蕾

（洛阳市洛龙区第三初级中学 河南洛阳 471021）

“呼吸道对空气的处理”位于人教版第4单元“生物圈中的人”第3章“人体的呼吸”第1节，其教材地位相对较为重要，本章节为下一章“人体的物质运输”作准备，同时，为后续学习“人体内的能量供应”作预设。

当人类伴随第一声啼哭降临到世界上，即开始从外界摄取氧气。洁净的空气对于人体至关重要。能否从外界摄取到相对洁净的空气，呼吸道起着关键性作用。

在以往的教学中，通常用视频进行讲解，能清晰地将内容讲解清楚。但在一定程度上，学生难以深入理解和掌握自身身体的基本结构，基于“教、学、做合一”的基本理念，为了培养学生的主动探究能力及科学核心素养，在教学中尝试通过制作气管动态模型，提高学生学习的积极性及对学习内容的关注度，培养学生的动手能力和科学思维能力[1]，以真正提高学习效率，取得教学成效。

1 材料

空调下水管、压水器、双面粘胶、废弃大油壶、假睫毛等（图1～图5）。

图1 空调下水管

图2 压水器

图3 双面胶

图4 油壶等材料

图5 假睫毛

2 制作步骤

2.1 气管模型的制作

1）取3根空调下水管，分别截取45 cm。

2）将其中一根，用剪刀从中间剪开。

3）将图3胶带截取适量，粘在空调下水管的内壁。

4）将假睫毛依次贴于粘胶上。

5）用透明胶带将剪开的口封好。

在此模型中，空调下水管模拟气管的C型软骨，内壁贴的黏胶模拟呼吸道黏膜，假睫毛模拟呼吸道纤毛（图6）。

图6 气管模型

2.2 肺模型的制作 肺位于人体的胸腔，由肺泡组成，肺泡是肺结构和功能的基本单位，人体通过呼吸运动从外界获取氧气，并将人体产生的二氧化碳排出体外。由于肺泡外部由大量的毛细血管和弹性纤维组成，因此，肺具备一定的弹性，能随胸廓的收缩和舒张产生相应的运动。采用饮水机的压水器（图7）模拟肺，可通过手动按压的方法使其收缩和舒张，模拟人体的呼吸运动。压水器的一端连接空调下水管，模拟肺与呼吸道的连接（图8）。

图7 模拟“肺”

图8 模拟肺与呼吸道连接

2.3 模拟外界空气

1）用废弃的大油壶，截取其上1/3，保留剩余部分。在相对应的两壁下端1/4处的中间各凿出2个洞，洞的直径要保证空调下水管恰好通过。

2）将废旧的泡沫塑料揉碎，放至其中，同时可用一些红色的粉笔沫增强视觉效果。

3）用压水器连接一根完好的的空调下水管（连接方法参考图8），通过手动挤压将气体压入油桶内，制造污浊空气。

3 操作步骤

1）甲、乙、丙3位学生各拿一个已连接好的压水器（图9）。

图9 装置侧视图

2）学生甲首先压气，制造污浊空气。

3）学生乙、学生丙随后开始挤压压水器，模拟呼吸运动，30 s后同时停止（图10）。

图10 实验后装置府视图

4）学生乙、学生丙对比手中的压水器（肺）A和C，观察其中颗粒物的多少（图11）。

5）溯源：将模拟呼吸道的空调下水管上的胶带打开，能观察到很多颗粒物粘在“呼吸道”上（图12）。

实验过程说明：A、C分别代表2个肺，操作压水器B可使壶内气体变得污浊；A连接已处理过的空调下水管（模拟气管），C连接一个未经处理的空调下水管，作为对照。甲、乙、丙3位学生同时操作B、A、C，学生甲操作B桶使空气变污浊，学生乙、学生丙分别操作A、C压水器，使气体分别进入“肺”中。

通过以上操作，分别对2个“肺”（A、C压水器）进行对照（图11），学生可直观地观察到2个“肺”内空气的洁净程度。为追根溯源，打开经过处理的“气管”，发现很多颗粒状泡沫粘浮在“呼吸道”壁的纤毛（假睫毛）和粘膜（黏胶）上（图12），这使学生更加明确，外部空气经呼吸道处理后，可获取到较为清洁的空气，从而更有利于人体健康。

图11 实验后肺部对比图

图12 实验后气管内壁图

3 教学反思

在本节课的教学中，笔者运用生活中最常见的材料模拟了呼吸道对空气的处理，让学生直观地观察到呼吸道的结构，使学生对呼吸道的认识更具层次感；同时，模拟了呼吸运动中肺的运动，使学生更深刻地了解呼吸道的工作原理，使抽象的概念变得更为直观、立体。

实验操作过程中的各个环节，皆由学生和教师共同配合完成。让学生真正参与到学习活动中去，理解基本概念，增强动手能力，手脑并用，做学合一。师生共同学习，共同进步，实现教与学的双边互赢。在理论上有利于完善学生对“结构与功能相适应”的生物学原理的积极构建，也有利于培养学生科学的思维方式与探究能力[2]。同时，通过教师的努力，为学生营造一个主动学习生物学知识的生活化环境，让科学生活化。