榮婉婷 劉楊

摘要 針對(duì)教材中“肌肉牽動(dòng)骨運(yùn)動(dòng)”模型中存在的不足，結(jié)合氣動(dòng)人工肌肉的制作原理，用簡(jiǎn)單易獲的材料進(jìn)行改進(jìn)，從而使模型更加真實(shí)直觀，便于學(xué)生理解。

關(guān)鍵詞 肌肉模型 實(shí)驗(yàn)裝置改進(jìn) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)

中圖分類號(hào) G633.91

文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

“動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)”是人教版生物學(xué)八年級(jí)上冊(cè)第五單元第二章第一節(jié)內(nèi)容，本節(jié)內(nèi)容包括兩部分：1運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的組成;2骨、關(guān)節(jié)和肌肉的協(xié)調(diào)配合?！凹∪鉅縿?dòng)骨運(yùn)動(dòng)”模型是幫助學(xué)生理解骨、關(guān)節(jié)和肌肉的協(xié)調(diào)配合完成運(yùn)動(dòng)過(guò)程的重要裝置。氣動(dòng)人工肌肉是應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外機(jī)器人的一種外形柔軟，輸出力與生物肌肉有著很強(qiáng)相似性的新型執(zhí)行器，且其制造和使用既簡(jiǎn)單又方便。下面擬針對(duì)教材中“肌肉牽動(dòng)骨運(yùn)動(dòng)”模型中存在的不足，結(jié)合氣動(dòng)人工肌肉的制作原理，用簡(jiǎn)單易獲的材料進(jìn)行改進(jìn)，從而使模型更加真實(shí)直觀，便于學(xué)生理解。

1教材中模型的制作方法及存在的問(wèn)題

1.1教材中制作模型的方法

教材給出的材料用具為薄的硬紙板、圖釘、橡皮筋等。用硬紙板剪出“上臂骨”和“前臂骨”（圖1），橡皮筋代表“肌肉”，圖釘連接“上臂骨”和“前臂骨”代表“關(guān)節(jié)”。在模擬屈肘時(shí)，捏住代表“肱二頭肌”的皮筋，輕輕拉動(dòng);慢慢放開(kāi)皮筋，但不能使前臂位置完全復(fù)原，再捏住代表“肱三頭肌”的皮筋，輕輕拉動(dòng)，模擬伸肘（圖2）。

1.2教材中模型制作的不足及學(xué)生理解上的偏差教材第44頁(yè)分別呈現(xiàn)了進(jìn)行屈肘動(dòng)作和伸肘動(dòng)作時(shí)，肱二頭肌和肱三頭肌的狀態(tài)（圖3）。通過(guò)比較可以發(fā)現(xiàn)：肌肉收縮時(shí)會(huì)變短變粗，舒張時(shí)會(huì)變細(xì)變長(zhǎng)?；诮滩慕ㄗh制作的模型，在演示時(shí)，橡皮筋模擬的肌肉有效地展示了肌肉收縮變短和舒張變長(zhǎng)的事實(shí)，但未直觀地表現(xiàn)肌肉收縮時(shí)變粗和舒張時(shí)變細(xì)的現(xiàn)象。同時(shí)，學(xué)生普遍認(rèn)為橡皮筋繃緊在模擬肌肉的收縮狀態(tài)。

2對(duì)教參及教材中模型的改進(jìn)

2.1實(shí)驗(yàn)材料

尼龍編織網(wǎng)（直徑8mm）、乳膠管（外徑6mm）、長(zhǎng)條氣球2個(gè)、硬紙板、注射器2個(gè)（50mL）、細(xì)鐵絲、鋼絲鉗、雙面膠、圖釘。

2.2制作方法及使用

用硬紙板分別剪出大小相同的2個(gè)“上臂骨”和2個(gè)“前臂骨”，再剪7～10條小段硬紙板卷成柱狀，用雙面膠將其分別固定在大小相同的“上臂骨”和“前臂骨”之間，制作出立體的骨模型，再用細(xì)鐵絲將骨連接，模擬可活動(dòng)的“關(guān)節(jié)”（圖4）。

用尼龍編織網(wǎng)、乳膠管、長(zhǎng)條氣球制作模擬的“肱二頭肌”和“肱三頭肌”。從氣球的盲端起始測(cè)量，剪取稍長(zhǎng)于“肱骨”模型的長(zhǎng)度，再剪取約為氣球長(zhǎng)度1/3的乳膠管和長(zhǎng)于氣球約2～3cm的尼龍編織網(wǎng)。將乳膠管的1/2置于氣球內(nèi)，另一段暴露在外。這時(shí)，將可伸縮的尼龍編織網(wǎng)縮短2～3cm，套在氣球外（圖5）。在氣球盲端用細(xì)鐵絲緊緊固定，開(kāi)口端固定較松，確保用注射器注入氣體時(shí)可順暢通過(guò)三個(gè)材料而不會(huì)松動(dòng)脫離。

將做好的“肱二頭肌”和“肱三頭肌”用圖釘固定在兩個(gè)相同骨骼模型之間的柱狀硬紙卷上，至此模型制作完成（圖6）。

用1號(hào)注射器向代表“肱二頭肌”的長(zhǎng)條氣球注入氣體，觀察“前臂骨”的位置變化;慢慢松開(kāi)被按壓的1號(hào)注射器，同時(shí)推動(dòng)連接“肱三頭肌”的2號(hào)注射器，觀察現(xiàn)象。

2.3實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論

推動(dòng)1號(hào)注射器時(shí)，模擬“肱二頭肌”的長(zhǎng)條氣球變短變粗，模擬“肱三頭肌”的長(zhǎng)條氣球變細(xì)變長(zhǎng)。即肱二頭肌收縮，肱三頭肌舒張，生動(dòng)地模擬了屈肘（圖7）。慢慢松開(kāi)1號(hào)注射器，同時(shí)用2號(hào)注射器向模擬“肱三頭肌”的長(zhǎng)條氣球注氣，可以觀察到“肱二頭肌”變細(xì)變長(zhǎng)，肌肉舒張，“肱三頭肌”縮短變粗，肌肉收縮，生動(dòng)地模擬了伸肘（圖8）。

3改進(jìn)模型后的優(yōu)勢(shì)

1本模型正確模擬肌肉收縮時(shí)變短變粗，舒張時(shí)變細(xì)變長(zhǎng)，更加直觀地模擬肌肉真實(shí)狀態(tài)，從而避免學(xué)生出現(xiàn)前述錯(cuò)誤認(rèn)知。

2此模型可同時(shí)操作兩個(gè)注射器，更加真實(shí)地還原伸肘時(shí)，肱三頭肌收縮的同時(shí)肱二頭肌舒張的過(guò)程，更好地體現(xiàn)了產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)至少是由兩組肌肉相互配合完成的。

3分別剪出相同的兩個(gè)“上臂骨”和兩個(gè)“前臂骨”，并在相同的兩個(gè)骨模型之間用柱狀硬紙卷進(jìn)行粘連，使模擬骨的紙板具有立體感。

參考文獻(xiàn)：

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