動脈血與靜脈血相互轉(zhuǎn)化的演示方法

王麗萍　孫豐富

摘 要：在課堂教學中，利用血紅蛋白的特性，借助氣體發(fā)生裝置，設置對照組，分別演示在新鮮雞血中通入氧氣和二氧化碳，觀察兩種情況下雞血顏色的可逆動態(tài)變化，學生直觀感受動脈血和靜脈血的相互轉(zhuǎn)化，培養(yǎng)學生生物學科素養(yǎng)，提高課堂教學效率.

關鍵詞：動脈血;靜脈血;對比演示;可逆動態(tài)轉(zhuǎn)化

作者簡介：王麗萍（1986-），女，山東淄博人，本科，中學二級教師，研究方向：初中生物教學研究;

孫豐富（1984-），男，山東淄博人，本科，中學二級教師，研究方向：理化生課程整合教學.

義務教育階段生物學課程標準對實驗教學提出了“初步具有生物學實驗操作的基本技能、一定的科學探究和實踐能力，養(yǎng)成良好的思維習慣”[1]的要求.動脈血與靜脈血的轉(zhuǎn)化是魯科版生物學七年級上冊第三單元第四章第三節(jié)所涉及的學習內(nèi)容，動脈血和靜脈血的區(qū)別是血液循環(huán)的重要知識，教材中沒有涉及動脈血和靜脈血轉(zhuǎn)化的實驗探究活動，教師在教學過程中通常借助圖片、多媒體動畫來演示該過程.由于初中生的思維特點是以形象思維和定向思維為主，且處于由形象思維向抽象思維的轉(zhuǎn)化階段，加之該知識點較為抽象，致使學生容易混亂且易遺忘，學習效果不佳.

德國教育學家第斯多惠說過：“一個壞的老師奉送真理，一個好的老師則教人發(fā)現(xiàn)真理.” 生物科學是一門實驗科學，鼓勵學生和教師充分利用身邊費用低廉的器具和材料，設計富有創(chuàng)造性的實驗和實踐活動[1].實驗教學不但能夠幫助學生理解生物學知識與訓練實驗技能，還有助于學生科學思維習慣的培養(yǎng).筆者在教學過程中結合課堂教學實際需要和七年級學生的學習特點，設計了一套可以反復再現(xiàn)動脈血與靜脈血轉(zhuǎn)化的演示實驗裝置，實驗演示現(xiàn)象明顯，把原本抽象的知識點，顯而“異”見地展現(xiàn)在學生面前，引起強烈的視覺沖擊，改變了以往學生在被動學習氣氛中思考不深入，思維不系統(tǒng)，枯燥無樂趣的狀況，同時課堂教學變得活起來，教學效果較為理想，現(xiàn)與廣大一線教師共同探討，以期更大的改進.

1 裝置的制作

1.1 制作器材

硬紙板（約40cm×20cm附著在牛奶盒外固定），燒杯（100ml）3 個，錐形瓶2個，試管（20 mm×200 mm）3支，分液漏斗（長頸漏斗）2個，玻璃棒1根，雙孔膠塞2個，直角玻璃管2根，直玻璃管2根，短橡膠管2段，金屬卡2個;檸檬酸鈉晶體（少許），新鮮雞血50ml， 0.75%生理鹽水，小石子若干，稀鹽酸（10%HCl），二氧化錳，雙氧水（H2O2）.

1.2 制作方法

1.2.1 在硬紙板上粘一張白紙，便于觀察血液顏色的變化（圖1），同時，將其固定在牛奶盒外，用透明膠帶將三個試管均勻固定在木工板上，分別標記為A、B、C（圖2）.

1.2.2 制取輔助氣體

利用雙氧水和二氧化錳在錐形瓶中反應，制取氧氣（圖3），利用稀鹽酸和小石子反應制取二氧化碳（圖3），注意利用分液漏斗控制雙氧水與稀鹽酸的流量使化學反應緩慢進行，同時，將兩套氣體發(fā)生裝置固定在牛奶盒內(nèi)（圖4）.

2 裝置使用

2.1 實驗原理

當血液中通入氧氣，血紅蛋白與氧結合形成氧合血紅蛋白，血液里含氧量增多，顏色鮮紅，叫做動脈血;當血液里通入二氧化碳，血紅蛋白與氧分離，血液里含氧量減少，顏色暗紅，叫做靜脈血[2].

簡述如下：

動脈血（含氧量多鮮紅色） 血紅蛋白與氧結合血紅蛋白與氧分離 靜脈血（含氧量少暗紅色）

2.2 使用方法

2.2.1 配制抗凝雞血

先在燒杯中配制少許質(zhì)量分數(shù)約3%～5%的檸檬酸鈉溶液作為抗凝劑，0.75%生理鹽水作為稀釋溶液.將新鮮的雞血約20mL倒入盛有檸檬酸鈉溶液的燒杯中，滴入配制的生理鹽水進行稀釋，同時，用玻璃棒不斷地攪拌使其充分混合，完成后向A、B、C三個試管中分別倒入約5mL配置好的抗凝雞血.（注意：所取雞血必須保證新鮮且及時做抗凝和稀釋處理）

2.2.2 開啟二氧化碳發(fā)生裝置，將通有二氧化碳的玻璃管通入裝有抗凝雞血的試管C中，觀察其顏色的變化，如圖5所示.（注意：待氣體發(fā)生裝置產(chǎn)生氣體穩(wěn)定后進行操作，且通氣時間至少1分鐘）

2.2.3 開啟氧氣發(fā)生裝置，將通有氧氣的玻璃管通入裝有抗凝雞血的試管A中，觀察其顏色的變化，如圖6所示.

2.2.4 把試管A中再次通入二氧化碳、C再次通入氧氣，觀察血液顏色的變化.

2.2.5 現(xiàn)象分析

在A試管中通入足量的氧氣，血液顏色變?yōu)轷r紅色，為動脈血;在C試管中通入足量二氧化碳，則血液顏色變?yōu)榘导t色，稱為靜脈血.

當試管A中再次通入二氧化碳后，血液由原來的鮮紅色變?yōu)榘导t色，既由原來的動脈血變?yōu)殪o脈血，模擬了組織細胞處的氣體交換過程;當試管C中再次通入氧氣后，血液由原來的暗紅色變?yōu)轷r紅色，既由原來的靜脈血變?yōu)閯用}血，模擬了肺泡的氣體交換過程.

通過實驗，學生直觀、形象的觀察了靜脈血、動脈血之間的區(qū)別及可逆轉(zhuǎn)化，不僅清晰地區(qū)別動脈血、靜脈血，同時，體驗了肺泡處和組織細胞處的氣體交換過程.

3 注意事項

（1）氧氣和二氧化碳的通入不易太快、太強，避免產(chǎn)生過多的血液泡沫導致實驗效果不佳.

（2）雞血要即采即用，越新鮮效果越好，且及時做抗凝處理.

4 創(chuàng)新點

創(chuàng)新點1.演示實驗與分組實驗可同步進行，如圖7、圖8.

創(chuàng)新點2.學生動手配置抗凝雞血，能直觀認識凝固血和抗凝血的區(qū)別，如圖9、圖10.

創(chuàng)新點3.通過通入的氣體和顏色變化區(qū)別動脈血、靜脈血并能模擬動脈血、靜脈血的相互轉(zhuǎn)化過程，如圖11.

創(chuàng)新點4.該裝置還可演示一氧化碳與血紅蛋白結合能力遠高于氧和二氧化碳與血紅蛋白結合的能力，可用于對煤氣中毒原理的理解.

在演示過程中，氣體發(fā)生裝置隱藏在盒內(nèi)，教師通過展示兩種血液變化的現(xiàn)象，給學生造成疑惑，進而提出問題：“發(fā)生這一變化的原因是什么？”在教師問題的引領下完成知識點的互動理解.通過對比實驗，強化了學生對靜脈血和動脈血的認識以及對動脈血、靜脈血相互轉(zhuǎn)化過程的直觀理解.學生在此過程中通過對比新鮮雞血顏色的變化，總結得出血紅蛋白在氧濃度高時易與氧結合，顏色轉(zhuǎn)變?yōu)轷r紅色;反之，在氧濃度低時易與氧分離，顏色轉(zhuǎn)變?yōu)榘导t色.依據(jù)兩種情況下顏色的變化讓學生體驗動脈血和靜脈血變化的原因，從而真正學會區(qū)分兩種血液.

學科教學應基于真實的情景任務、問題引領，重視教學知識內(nèi)容的構建設計，在學生個人或團隊開展實踐學習[4].通過演示“動脈血與靜脈血反復轉(zhuǎn)化”的裝置，讓學生在參與體驗的過程中更加直觀地感受實驗現(xiàn)象的變化，深入理解并掌握知識點，學會通過分析現(xiàn)象，深入事物的本質(zhì)，在這一思維過程中逐漸掌握科學思考的方法，培養(yǎng)學生科學思維習慣.同時，鍛煉了學生的實驗操作和學科整合的能力，提高了課堂學習效率，這也正是生物學學科核心素養(yǎng)的基本要求.

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.義務教育生物學課程標準（2011年版）[M].北京：北京師范大學出版社，2012.

[2]吳海莉.讓動脈血·靜脈血的轉(zhuǎn)化看得見[J].中學生物教學，2006（08）：35.

[3]周建湘.用對比實驗促進學生對動脈血和靜脈血概念的理解[J].生物學教學，2002（09）：21.

[4]吳海燕，茆慶東.初中生科學核心素養(yǎng)培育的“現(xiàn)象教學”實踐[J].中學生物教學，2018（21）：29-31.

（收稿日期：2019-08-03）