陸曉金

摘要通過改進(jìn)并創(chuàng)新膈肌與肋間肌運動的模型，運用跨學(xué)科之間的聯(lián)系，解決是什么原因?qū)е滦乩拇笮∨c肺內(nèi)氣壓的變化，理清呼吸運動的原理，從而理解“是胸廓的擴(kuò)大或縮小，導(dǎo)致吸氣或呼氣”的難點，以此提高學(xué)生的核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞 人體的呼吸 胸廓 呼吸運動 模型建構(gòu)

中圖分類號G633. 91文獻(xiàn)標(biāo)志碼B

1教材分析

“人體的呼吸”一課選自蘇科版初中生物七年級上冊第七章第二節(jié)的內(nèi)容，本節(jié)課位于《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》第五個一級主題“生物圈中的人”下的第二個二級主題“人體生命活動的能量供給”。學(xué)生通過對人體呼吸系統(tǒng)的觀察及學(xué)習(xí)，理解結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)的關(guān)系；通過模型的建構(gòu)與改進(jìn)，理解是胸廓的變化幫助人體完成呼吸，從而更好地理解呼吸運動的原理，進(jìn)一步懂得呼吸系統(tǒng)對生命活動的重要性。

2教學(xué)目標(biāo)

①觀察呼吸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，理解結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的關(guān)系。

②通過觀察、測量、建模，拓展思維的廣度，引導(dǎo)深度學(xué)習(xí)。

③通過模擬呼吸運動的實驗，驗證分析胸廓的變化與呼吸的關(guān)系，體驗科學(xué)探究的一般過程。

④通過對呼吸系統(tǒng)的了解，養(yǎng)成關(guān)注生命與自身健康的生活習(xí)慣。

3教學(xué)過程

3.1活動導(dǎo)入，引出主題

兩位學(xué)生參與“比一比”活動，在30 s內(nèi)比賽吹氣球的大小。教師采訪獲勝者：你現(xiàn)在有什么感受？（有點累，氣喘吁吁）你是怎么把氣球吹這么大的？（不停吸氣，往里吹氣）教師順勢提問：像這樣吸氣與呼氣，就是人們所說的人體的呼吸。那么，空氣中的氧氣又是如何到達(dá)人體內(nèi)部的呢？這樣以此引出本節(jié)課的主題——人體的呼吸。教師利用“比一比吹氣球”的活動，提高課堂的趣味性，能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3.2小組討論，構(gòu)建概念

3.2.1學(xué)習(xí)呼吸系統(tǒng)的組成

學(xué)生以小組為單位，完成拼圖活動，在玩與樂的過程中，了解呼吸系統(tǒng)的組成。

3.2.2學(xué)習(xí)呼吸系統(tǒng)各結(jié)構(gòu)的功能

每個小組選一位代表，描述呼吸系統(tǒng)各結(jié)構(gòu)的功能。教師用實驗演示重點結(jié)構(gòu)的功能，作為補(bǔ)充。（1）模擬鼻的作用：利用紙板、雙面膠、松葉、保鮮袋、橡皮筋、碎紙片等材料，學(xué)生將碎紙片往直筒里吹，觀察效果。（2）演示肺的功能：以新鮮豬肺為實驗材料，找到豬肝的氣管，用打氣筒往里打氣，觀察肺泡隆起與縮小的變化。

3.2.3學(xué)習(xí)胸廓

教師出示胸廓模型，使學(xué)生對胸骨、肋骨、脊柱、膈肌、肋間肌等結(jié)構(gòu)有一定的認(rèn)識。學(xué)生將手放在胸廓兩側(cè)，體驗呼吸時胸廓的變化，再通過測量胸圍，用數(shù)據(jù)驗證吸氣時胸廓擴(kuò)張、呼氣時胸廓縮小。然后，教師提出問題：是吸氣讓胸廓變大？還是胸廓變大導(dǎo)致吸氣呢？為接下來的實驗埋下伏筆。

3.3模擬探究，呼吸運動

3.3.1感受氣壓

學(xué)生體驗推拉針筒的活動：①不堵住針孔，推拉活塞，可以自由拉動。②堵住針孔，往里推活塞。學(xué)生感受到壓力，教師引出氣壓的概念。學(xué)生體驗越往里推活塞，氣壓越大，并得出結(jié)論：氣壓的大小與容積成反比。③堵住針孔，往里推活塞，迅速放手。學(xué)生觀察到活塞向外運動，得出結(jié)論：氣體由氣壓大的一側(cè)流向氣壓小的一側(cè)。教師進(jìn)一步提問：氣體進(jìn)出肺和氣壓有關(guān)系嗎？氣壓的大小與胸廓的擴(kuò)張和縮小有關(guān)系嗎？

3.3.2模擬膈肌對呼吸運動的影響

在學(xué)生感受氣壓的基礎(chǔ)上，本著一材多用的原則，教師對教材上的實驗裝置進(jìn)行了改進(jìn)與創(chuàng)新。在針筒中裝入氣球模擬肺、空筒模擬胸廓、活塞模擬膈肌，如圖1所示。

向下拉活塞（膈肌收縮下降），空筒容積變大（胸廓容積增大），氣球（肺）內(nèi)氣壓減小，空氣進(jìn)入氣球（肺），模擬吸氣過程；向上推活塞，結(jié)果相反，模擬呼氣過程。此裝置的優(yōu)點：可以明顯觀察到膈肌下降，胸廓的上下徑增大，胸廓的容積變大，肺內(nèi)氣壓減小，導(dǎo)致吸氣；反之，導(dǎo)致呼氣。

3.3.3模擬肋間肌對呼吸運動的影響

（1）由于針筒的外壁不能運動，不能模擬肋間肌的作用，于是，再次選材構(gòu)建模型。如圖2所示，塑料環(huán)模擬肋骨，前木條模擬胸骨，后木條模擬脊柱，橡皮筋模擬肋間肌，整個裝置模擬胸廓。

拉動橡皮筋（肋間肌收縮），前木條上升（胸骨上升），塑料環(huán)上升（肋骨上升），胸廓容積增大，肺內(nèi)氣壓減小，氣體進(jìn)入肺內(nèi)；反之，結(jié)果則相反。此裝置的優(yōu)點：能清楚觀察到塑料環(huán)（胸廓）的前后徑在變大，從而增大胸廓的容積。

（2）肋骨與肋骨之間類似于平行四邊形。因此為了更清楚地向?qū)W生展示胸廓前后徑的變化，教師聯(lián)系數(shù)學(xué)等學(xué)科，用“平行四邊形的運動”來說明。

（3）通過觀看視頻，學(xué)生了解呼吸的時候胸廓的左右徑也是在變化的，只是沒有那么明顯。最后，學(xué)生利用表格，鞏固新知，解決實驗開始前的疑問，走出學(xué)習(xí)的誤區(qū)，并得出結(jié)論：胸廓的擴(kuò)張導(dǎo)致吸氣，胸廓的縮小導(dǎo)致呼氣。

3.4課堂小結(jié)

教師采用流程圖（圖3）將重難點知識串聯(lián)起來，呈現(xiàn)在黑板上。學(xué)生一目了然，對新知的鞏固有積極推動作用，提高了課堂的有效性。

3.5情感升華

在課堂的結(jié)尾，教師提問吹氣球落敗的一方，引導(dǎo)學(xué)生從呼吸肌角度思考：學(xué)完本節(jié)課，你該怎么做下次才能戰(zhàn)勝他？學(xué)生分析后，了解要經(jīng)常進(jìn)行體育鍛煉，參加戶外運動，養(yǎng)成良好的生活習(xí)慣。最后，教師播放課前錄制好的將氣球中的氣體通入澄清石灰水中使溶液變渾濁的視頻，提出問題：外界的氣體進(jìn)入肺內(nèi)以后，氣體的成分發(fā)生了變化。那么，肺內(nèi)氣體交換的過程又是如何實現(xiàn)的呢？以此為下一節(jié)課的學(xué)習(xí)作好鋪墊。

4教學(xué)反思

本節(jié)課的難點在于如何讓學(xué)生走出認(rèn)識誤區(qū)：是胸廓的擴(kuò)張或縮小導(dǎo)致吸氣或呼氣，還是吸氣或呼氣導(dǎo)致胸廓的擴(kuò)張或縮小。于是，教師通過建構(gòu)、改進(jìn)模型、播放視頻、聯(lián)系其他學(xué)科等手段，把抽象的、無形的知識，呈現(xiàn)在學(xué)生面前，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)。

本節(jié)課雖有可取之處，但還是有不足之處需要改進(jìn)與提升。例如，用針筒來感受氣壓的實驗，教師首先應(yīng)用物理知識作為小資料補(bǔ)充，讓學(xué)生明確：當(dāng)環(huán)境相對穩(wěn)定時，氣壓也會保持相對穩(wěn)定；當(dāng)環(huán)境改變時，氣壓也會隨之改變。但正常情況下，人們所處的海拔高度、溫度、空間大小等環(huán)境因素幾乎不變，因此空氣中的大氣壓基本保持不變。其次，為了方便觀察氣體的運動，教師可以在針筒中通入帶有白煙或紅煙的氣體，推拉針筒可以明顯察覺到氣體的運動與流向，對“氣壓的大小與容積成反比”這一結(jié)論有更進(jìn)一步的理解。再次，在推拉活塞之前，用橡皮筋或記號筆將活塞原處的位置標(biāo)記好，有助于實驗前后作對比，使結(jié)果與現(xiàn)象直觀明了。最后，教師還應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生完善得出的結(jié)論：要給出一定的前提，是在當(dāng)溫度和氣體的量等因素不變的情況下，氣壓的大小與容積成反比；在溫度和氣體的量等不變的情況下，氣體由氣壓大的一側(cè)流向氣壓小的一側(cè)。這樣可以樹立學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、求真的實驗態(tài)度。

又如，用推拉針筒來模擬膈肌對呼吸運動的影響實驗，針筒的外壁不能運動，不能模擬肋間肌、肋骨的變化；再如，模擬肋間肌對呼吸運動的影響實驗，不能很清晰地呈現(xiàn)胸廓左右徑的變化，需通過視頻演示來補(bǔ)充。如果，教師能將吸氣與呼氣的模擬實驗放在一個裝置中進(jìn)行，對學(xué)生的理解更有幫助。因此在教學(xué)過程中，教師還需發(fā)現(xiàn)與探索，創(chuàng)新與完善。結(jié)課前，教師要求學(xué)生課后探究：你能設(shè)計一個把呼吸運動同時呈現(xiàn)出來的模型嗎？經(jīng)過課堂的學(xué)習(xí)、課后的研究，學(xué)生做了以下模型（圖4），對呼吸運動的理解起到了一定的促進(jìn)作用。

其實，學(xué)生的思維并沒有那么局限。只要學(xué)生熱愛生活，善于發(fā)現(xiàn)，勤于思考，樂于探索，確實會有許多意想不到的效果，最終找到解決問題的辦法。