周召路 陳淑香

（1 北京市育才學(xué)校通州分校 北京 101101 2 北京市通州區(qū)教師研修中心 北京 101100）

《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011 版）》[1]指出：要倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生主動參與、勤于動手、積極思考，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力，以及交流與合作的能力等，突出創(chuàng)新精神和實踐能力的培養(yǎng)。本節(jié)課“心臟的結(jié)構(gòu)與功能”位于課程標(biāo)準(zhǔn)中第5 個一級主題“生物圈中的人”。與本節(jié)教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的課程標(biāo)準(zhǔn)要求為“概述人體血液循環(huán)系統(tǒng)的組成”。血液循環(huán)系統(tǒng)在人體的各大系統(tǒng)中位于核心地位，其將人體的消化系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)等有機聯(lián)系，而心臟是血液循環(huán)的動力器官，因此，學(xué)習(xí)心臟的結(jié)構(gòu)與功能，對學(xué)生理解人體血液循環(huán)，進而理解人是一個統(tǒng)一的整體具有重要意義。

心臟的各部結(jié)構(gòu)與功能抽象復(fù)雜，是教師教授、學(xué)生學(xué)習(xí)的難點。在傳統(tǒng)的生物學(xué)教學(xué)中，常以哺乳動物的心臟為例幫助學(xué)生觀察、認(rèn)識心臟的結(jié)構(gòu)、理解其結(jié)構(gòu)與功能是相適應(yīng)的。其中，通過解剖，學(xué)生能觀察心臟內(nèi)部瓣膜的位置、結(jié)構(gòu)；然而，對于瓣膜的功能，多通過心臟注水實驗加以推測。例如，通過分析水流入及流出的位置，理解心臟內(nèi)的瓣膜只能朝固定方向打開，從而確保心臟內(nèi)部的血液只能定向流動而不能倒流。但學(xué)生并未實際觀察到瓣膜的動態(tài)開閉方向，因此，不易理解心臟瓣膜具有“防止血液倒流”的功能。針對這一教學(xué)難點，一些教師進行了教學(xué)優(yōu)化。例如，段玉佩等[2]改進“氣泵式心臟模型”，用氣泵模擬心臟腔室，氣泵閥門模擬心臟瓣膜，以氣泵閥門控制氣流類比心臟瓣膜控制血流方向；張雷[3]用飲料瓶模擬心臟腔室，用硅膠地漏芯模擬瓣膜，通過灌水觀察水的流動和心臟瓣膜的開閉；張曉菲等[4]用吹氣球模擬心臟腔室，單向閥模擬瓣膜，通過演示、對比、分析成功模型與失敗模型，理解瓣膜的功能。

由原型結(jié)構(gòu)構(gòu)建模型，可使學(xué)生從感性體驗中升華理性認(rèn)識，形成重要概念。然而，筆者思考能否依托原型、充分利用實驗材料，真實地觀察到心臟內(nèi)瓣膜的動態(tài)開閉方向？

因此，筆者嘗試改進心臟的注水實驗并創(chuàng)設(shè)心臟瓣膜的動態(tài)演示實驗，使學(xué)生實際觀察到瓣膜的動態(tài)開閉，深入理解心臟內(nèi)部的血液流動方向，進而認(rèn)同結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生命觀念。

1 實驗內(nèi)容

通過觀察哺乳動物的心臟，認(rèn)識心臟的各部分結(jié)構(gòu)及與心臟相連接的血管；通過心臟注水實驗，探究心臟內(nèi)部的血液流動方向；解剖心臟，觀察內(nèi)部結(jié)構(gòu)并進行瓣膜的動態(tài)開閉實驗，理解心臟壁的結(jié)構(gòu)與心臟壁的功能及瓣膜結(jié)構(gòu)與瓣膜功能是相適應(yīng)的。通過實驗觀察，由實物轉(zhuǎn)為示意圖，總結(jié)提升，強化對心臟結(jié)構(gòu)及功能的理解。

2 實驗器材

2.1 實驗材料：新鮮、完整的哺乳動物心臟。

2.2 實驗用具：鑷子、解剖刀、托盤、大燒杯、橡膠管、回形針、標(biāo)簽紙、解剖剪、玻璃干燥器、漏斗、滴管、橡膠手套等。

3 實驗教學(xué)過程

以新鮮、完整的哺乳動物的心臟為實驗材料，4 人一組，采用任務(wù)驅(qū)動的形式探究心臟的各部分結(jié)構(gòu)及功能。

任務(wù)1：實驗觀察——識別心臟的外形及基本結(jié)構(gòu)。學(xué)生觀察哺乳動物的心臟，結(jié)合所學(xué)知識及教材，初步辨識心房、心室的位置并區(qū)分心臟的前后及左右。辨識與心臟相連接的血管，并用回形針將貼有心臟各部分結(jié)構(gòu)名稱的標(biāo)簽紙固定于對應(yīng)位置上。小組內(nèi)合作，明確與心臟相連的血管及其血流方向，并進行小組間交流。引導(dǎo)學(xué)生：1）沿靜脈血管的切口觀察心房壁的厚度并觸摸心房壁與心室壁，對比心壁的厚??；2）沿動脈血管觀察位于心室與動脈之間的動脈瓣結(jié)構(gòu)并推測其功能。

任務(wù)2：改進心臟注水實驗——探究并推測心臟內(nèi)部的血流方向。在認(rèn)識并正確粘貼心臟各部分結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，學(xué)生連接如圖1所示的實驗裝置，探究心臟內(nèi)部的血液流動方向。小組內(nèi)合作，依次從肺靜脈、上（下）腔靜脈、主動脈、肺動脈注水，觀察并記錄水流出的位置（圖2），嘗試推測心臟內(nèi)部的血液流動方向。

圖1 心臟注水裝置圖

圖2 心臟注水實驗結(jié)果記錄圖

以從肺靜脈注水為例，具體流程如下：1）將滴管的出水口放入肺靜脈中，緩慢打開水流，觀察并記錄水流出的位置；2）加大水流，觀察實驗現(xiàn)象；3）將心臟中的水倒出，更換入水位置重復(fù)實驗操作。

依據(jù)實驗現(xiàn)象推測心臟內(nèi)部的血流方向。

任務(wù)3：解剖觀察——分析心臟壁的結(jié)構(gòu)及功能特點。沿圖3中虛線方向解剖心臟（圖4），觀察心臟的內(nèi)部結(jié)構(gòu)并結(jié)合問題串引導(dǎo)學(xué)生分析心臟壁的結(jié)構(gòu)及功能。

圖3 心臟解剖參考線

圖4 心臟解剖圖

問題1：觀察解剖后的心臟，心臟主要由什么組織構(gòu)成，由此可見，心臟具有什么重要功能？

問題2：心房與心室相比，哪個心臟壁更厚？

問題3：結(jié)合任務(wù)1 中與心臟相連接的血管，分析心室壁比心房壁厚對應(yīng)其功能有什么不同？

問題4：2 個心室中，哪個心臟壁最厚？

問題5：聯(lián)系與左、右心室連接的血管，分析左心室壁比右心室壁厚對應(yīng)其功能有什么不同？

通過對以上問題的思考與探討，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力，引導(dǎo)學(xué)生運用已有知識自主構(gòu)建心臟壁結(jié)構(gòu)與功能的相適應(yīng)。

任務(wù)4：創(chuàng)設(shè)瓣膜的動態(tài)演示實驗——通過心臟內(nèi)的瓣膜及其動態(tài)開閉方向驗證心臟內(nèi)部的血液流動。在任務(wù)3 解剖觀察的基礎(chǔ)上進行心臟內(nèi)瓣膜的動態(tài)演示實驗。

具體流程如下：①學(xué)生觀察解剖開的心臟并識別位于心房與心室之間的房室瓣結(jié)構(gòu)；②將解剖開的心臟放入盛有清水的大燒杯中，從壁較薄的右心室方向觀察心房與心室之間的房室瓣及心室與動脈之間的動脈瓣結(jié)構(gòu)；③觀看教師演示實驗，判斷心臟內(nèi)瓣膜的動態(tài)開閉方向（圖5）。④進行學(xué)生分組實驗：用鑷子夾住右心室壁，在水中前、后晃動，直至能觀察到房室瓣及動脈瓣的開閉，聯(lián)系心臟注水實驗中推測出的心臟內(nèi)部的血流方向，分析心臟內(nèi)瓣膜的結(jié)構(gòu)及其功能。

圖5 心臟內(nèi)瓣膜的動態(tài)開閉

總結(jié)，瓣膜結(jié)構(gòu)與瓣膜功能是相適應(yīng)的，即房室瓣只能朝心室開；動脈瓣只能朝動脈開，從而確保心臟內(nèi)的血液只能由靜脈→心房→心室→動脈而不能倒流。

任務(wù)5：識圖自測——心臟結(jié)構(gòu)及功能的內(nèi)化。結(jié)合實驗觀察，由實物轉(zhuǎn)為示意圖，進行識圖自測，學(xué)生在心臟結(jié)構(gòu)示意圖上標(biāo)出心臟的各部分結(jié)構(gòu)名稱、與心臟相連接的血管及心臟內(nèi)部的血流方向。

結(jié)合本節(jié)課學(xué)習(xí)內(nèi)容，學(xué)生自主歸納出心臟的結(jié)構(gòu)與其功能相適應(yīng)的特點，實現(xiàn)知識的內(nèi)化（圖6）。

圖6 心臟結(jié)構(gòu)示意圖

4 討論

本文主要通過改進心臟注水實驗和創(chuàng)設(shè)心臟瓣膜的動態(tài)演示實驗，幫助學(xué)生通過實驗觀察與結(jié)果分析，進行觀察、推測、驗證一體化的探究活動，即觀察心臟注水實驗—推測內(nèi)部的血流方向—通過瓣膜的動態(tài)開閉方向驗證推測。通過一系列的實驗觀察與探究，強化心臟結(jié)構(gòu)與功能的相適應(yīng)，即心臟壁的結(jié)構(gòu)與心臟壁的功能相適應(yīng)；瓣膜結(jié)構(gòu)與瓣膜功能相適應(yīng)。在探究過程中以任務(wù)驅(qū)動為引領(lǐng)，提升學(xué)生的實驗探究能力和邏輯思維能力的同時滲透結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生命觀念。