制作氣管動態模型輔助學習“呼吸道對空氣的處理”

張會娟 張杏蕾

（洛陽市洛龍區第三初級中學 河南洛陽 471021）

“呼吸道對空氣的處理”位于人教版第4單元“生物圈中的人”第3章“人體的呼吸”第1節，其教材地位相對較為重要，本章節為下一章“人體的物質運輸”作準備，同時，為后續學習“人體內的能量供應”作預設。

當人類伴隨第一聲啼哭降臨到世界上，即開始從外界攝取氧氣。潔凈的空氣對于人體至關重要。能否從外界攝取到相對潔凈的空氣，呼吸道起著關鍵性作用。

在以往的教學中，通常用視頻進行講解，能清晰地將內容講解清楚。但在一定程度上，學生難以深入理解和掌握自身身體的基本結構，基于“教、學、做合一”的基本理念，為了培養學生的主動探究能力及科學核心素養，在教學中嘗試通過制作氣管動態模型，提高學生學習的積極性及對學習內容的關注度，培養學生的動手能力和科學思維能力[1]，以真正提高學習效率，取得教學成效。

1 材料

空調下水管、壓水器、雙面粘膠、廢棄大油壺、假睫毛等（圖1～圖5）。

圖1 空調下水管

圖2 壓水器

圖3 雙面膠

圖4 油壺等材料

圖5 假睫毛

2 制作步驟

2.1 氣管模型的制作

1）取3根空調下水管，分別截取45 cm。

2）將其中一根，用剪刀從中間剪開。

3）將圖3膠帶截取適量，粘在空調下水管的內壁。

4）將假睫毛依次貼于粘膠上。

5）用透明膠帶將剪開的口封好。

在此模型中，空調下水管模擬氣管的C型軟骨，內壁貼的黏膠模擬呼吸道黏膜，假睫毛模擬呼吸道纖毛（圖6）。

圖6 氣管模型

2.2 肺模型的制作 肺位于人體的胸腔，由肺泡組成，肺泡是肺結構和功能的基本單位，人體通過呼吸運動從外界獲取氧氣，并將人體產生的二氧化碳排出體外。由于肺泡外部由大量的毛細血管和彈性纖維組成，因此，肺具備一定的彈性，能隨胸廓的收縮和舒張產生相應的運動。采用飲水機的壓水器（圖7）模擬肺，可通過手動按壓的方法使其收縮和舒張，模擬人體的呼吸運動。壓水器的一端連接空調下水管，模擬肺與呼吸道的連接（圖8）。

圖7 模擬“肺”

圖8 模擬肺與呼吸道連接

2.3 模擬外界空氣

1）用廢棄的大油壺，截取其上1/3，保留剩余部分。在相對應的兩壁下端1/4處的中間各鑿出2個洞，洞的直徑要保證空調下水管恰好通過。

2）將廢舊的泡沫塑料揉碎，放至其中，同時可用一些紅色的粉筆沫增強視覺效果。

3）用壓水器連接一根完好的的空調下水管（連接方法參考圖8），通過手動擠壓將氣體壓入油桶內，制造污濁空氣。

3 操作步驟

1）甲、乙、丙3位學生各拿一個已連接好的壓水器（圖9）。

圖9 裝置側視圖

2）學生甲首先壓氣，制造污濁空氣。

3）學生乙、學生丙隨后開始擠壓壓水器，模擬呼吸運動，30 s后同時停止（圖10）。

圖10 實驗后裝置府視圖

4）學生乙、學生丙對比手中的壓水器（肺）A和C，觀察其中顆粒物的多少（圖11）。

5）溯源：將模擬呼吸道的空調下水管上的膠帶打開，能觀察到很多顆粒物粘在“呼吸道”上（圖12）。

實驗過程說明：A、C分別代表2個肺，操作壓水器B可使壺內氣體變得污濁；A連接已處理過的空調下水管（模擬氣管），C連接一個未經處理的空調下水管，作為對照。甲、乙、丙3位學生同時操作B、A、C，學生甲操作B桶使空氣變污濁，學生乙、學生丙分別操作A、C壓水器，使氣體分別進入“肺”中。

通過以上操作，分別對2個“肺”（A、C壓水器）進行對照（圖11），學生可直觀地觀察到2個“肺”內空氣的潔凈程度。為追根溯源，打開經過處理的“氣管”，發現很多顆粒狀泡沫粘浮在“呼吸道”壁的纖毛（假睫毛）和粘膜（黏膠）上（圖12），這使學生更加明確，外部空氣經呼吸道處理后，可獲取到較為清潔的空氣，從而更有利于人體健康。

圖11 實驗后肺部對比圖

圖12 實驗后氣管內壁圖

3 教學反思

在本節課的教學中，筆者運用生活中最常見的材料模擬了呼吸道對空氣的處理，讓學生直觀地觀察到呼吸道的結構，使學生對呼吸道的認識更具層次感；同時，模擬了呼吸運動中肺的運動，使學生更深刻地了解呼吸道的工作原理，使抽象的概念變得更為直觀、立體。

實驗操作過程中的各個環節，皆由學生和教師共同配合完成。讓學生真正參與到學習活動中去，理解基本概念，增強動手能力，手腦并用，做學合一。師生共同學習，共同進步，實現教與學的雙邊互贏。在理論上有利于完善學生對“結構與功能相適應”的生物學原理的積極構建，也有利于培養學生科學的思維方式與探究能力[2]。同時，通過教師的努力，為學生營造一個主動學習生物學知識的生活化環境，讓科學生活化。