自制血液循環(huán)模型用于教學(xué)的設(shè)計(jì)和實(shí)踐*

張曉菲 韓 爍 龐 玥

（北京匯文中學(xué) 北京 100061）

為了幫助學(xué)生觀察到“血液循環(huán)”的過程，并理解其中結(jié)構(gòu)與功能的精妙適應(yīng)，筆者結(jié)合自身教學(xué)實(shí)際制作了以下血液循環(huán)模型，并對(duì)模型的使用進(jìn)行了教學(xué)設(shè)計(jì)，希望學(xué)生在興趣驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行血液循環(huán)模型的自主構(gòu)建，在運(yùn)行檢驗(yàn)?zāi)Ｐ凸δ苤行拚Ｐ徒Y(jié)構(gòu)，在感性體驗(yàn)中升華理性認(rèn)識(shí)，最終實(shí)現(xiàn)學(xué)生自主構(gòu)建血液循環(huán)概念。

1 血液循環(huán)自制教具的制作

1.1 材料準(zhǔn)備及模擬說明（圖1） 兩端開口的吹氣球4 只，分別模擬4 個(gè)心腔；塑料單向閥4個(gè)，分別模擬2 個(gè)動(dòng)脈瓣和2 個(gè)房室瓣；50 cm 長(zhǎng)黃色膠皮管2 根，模擬動(dòng)脈血管；50 cm 長(zhǎng)透明塑料管2 根，模擬靜脈血管；透明2 L 裝飲用水塑料瓶2 個(gè)，分別代表肺部毛細(xì)血管和全身毛細(xì)血管；分別添加紅色和藍(lán)色可食用色素的水，模擬動(dòng)脈血和靜脈血；直通連接口，鐵架臺(tái)，凡士林，標(biāo)簽紙，記號(hào)筆等。

圖1 血液循環(huán)模型組件

1.2 制作方法

組裝心臟模型：將貼有結(jié)構(gòu)名稱的模擬材料，按照心臟結(jié)構(gòu)進(jìn)行組裝構(gòu)建心臟模型（圖2）。將2 個(gè)吹氣球用單向閥連接，模擬心房、心室之間有房室瓣；其中一個(gè)吹氣球與黃色膠皮管用單向閥連接，模擬心室與動(dòng)脈間有動(dòng)脈瓣；另一個(gè)吹氣球用直通接口連接透明塑料管，模擬心房與靜脈相連。注意單向閥連接的方向保證心房單向通往心室，接口處涂抹凡士林潤(rùn)滑和密封。

搏動(dòng)心臟模型：根據(jù)血液從靜脈進(jìn)入心房，從動(dòng)脈離開心室的過程，將模型中的靜脈（透明塑料管）插入裝有水的容器中，搏動(dòng)模擬心臟（擠壓吹氣球），觀察血流方向。心臟左、右兩側(cè)不相通，因此左側(cè)和右側(cè)分別搏動(dòng)泵血。

血液循環(huán)模型的組裝：聯(lián)系血液的運(yùn)輸功能及心臟的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將與模型心臟相連的4 根血管，分別連接至代表肺部毛細(xì)血管和全身毛細(xì)血管的大塑料瓶中，瓶?jī)?nèi)裝有代表血液的有色液體（圖3）。連接成封閉的循環(huán)后，再次搏動(dòng)模擬心臟泵血，觀察血液循環(huán)。

圖2 組裝的心臟模型

圖3 血液循環(huán)模型

2 模型使用教學(xué)設(shè)計(jì)

教學(xué)設(shè)計(jì)流程如圖4。

圖4 教學(xué)流程

2.1 復(fù)習(xí)原型

4.1 改善基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè) 為促進(jìn)煙臺(tái)福山大櫻桃電子商務(wù)的發(fā)展，需要改善農(nóng)產(chǎn)品電商的發(fā)展環(huán)境，推進(jìn)包括物流在內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，從供給側(cè)的角度進(jìn)行建設(shè)和發(fā)展。同時(shí)，在城鎮(zhèn)化和你農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化背景下，發(fā)展物流龍頭企業(yè)可更好地改善物流，加強(qiáng)信息化建設(shè)可實(shí)現(xiàn)信息共享[7]。

1）復(fù)習(xí)心臟結(jié)構(gòu)。教師展示心臟解剖圖片。學(xué)生觀察心臟解剖圖片，回憶心臟結(jié)構(gòu)。

2）導(dǎo)入心臟功能。教師提出問題串。問題1：心臟主要是由什么組織構(gòu)成？問題2：肌肉組織的功能是什么？問題3：心臟的功能是什么？學(xué)生聯(lián)系已有知識(shí)思考并回答問題，關(guān)注心臟功能。

之后，教師提出采用組裝模型的方法研究心臟功能，學(xué)生明確研究目標(biāo)和方法。

2.2 組裝和檢驗(yàn)心臟模型

1）組裝心臟模型。教師介紹模型的材料，布置活動(dòng)：組裝心臟模型。學(xué)生聆聽并觀察模型材料，小組合作完成心臟模型組裝，小組代表展示并介紹心臟模型。

2）檢驗(yàn)心臟模型。教師布置活動(dòng)：觀看人體心臟搏動(dòng)視頻，運(yùn)行心臟模型，實(shí)現(xiàn)泵血功能。學(xué)生搏動(dòng)心臟模型進(jìn)行檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)有成功、有失敗，進(jìn)而關(guān)注到模型結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系。

3）分析心臟模型。教師和學(xué)生小組代表分別演示幾種不同的模型，教師引導(dǎo)學(xué)生比較成功的模型和失敗的模型，并分析失敗是瓣膜結(jié)構(gòu)導(dǎo)致；教師引導(dǎo)學(xué)生回憶人體瓣膜的種類、位置、功能，反思模型中的瓣膜。學(xué)生在觀察和反思失敗模型之后，理解瓣膜的功能，明確模型中的瓣膜種類、位置、方向和功能。

4）糾正心臟模型。學(xué)生進(jìn)一步糾正模型，再次檢驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)心臟模型定向泵血，理解結(jié)構(gòu)與功能的相適應(yīng)，并收獲探究的樂趣。

2.3 構(gòu)建和解釋血液循環(huán)模型

1）構(gòu)建血液循環(huán)模型。教師布置活動(dòng)：組裝模型，實(shí)現(xiàn)具體任務(wù)（使A 和B 瓶中的液體通過心臟模型的搏動(dòng)從A 瓶流至B 瓶，從B 瓶流至A瓶）。學(xué)生小組交流合作，在任務(wù)驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)血液循環(huán)模型，明確血液循環(huán)路徑，根據(jù)模型完成血液循環(huán)途徑的繪制。

2）解釋血液循環(huán)模型。教師提出問題串。問題1：心臟泵出血液，實(shí)現(xiàn)血液流動(dòng)，血液流動(dòng)運(yùn)輸什么？問題2：A 和B 代表人體的什么結(jié)構(gòu)？問題3：血液的成分在A 和B 會(huì)發(fā)生什么變化？問題4：A 和B 究竟誰是肺部毛細(xì)血管，誰是全身各處的毛細(xì)血管？這個(gè)模型可解答該問題嗎？學(xué)生小組討論交流，通過問題1～3，分析模型結(jié)構(gòu)的意義，理解血液循環(huán)的意義。通過問題4 學(xué)生對(duì)模型提出質(zhì)疑，教師再次展示心臟解剖圖，并出示心腔泵血壓力差異的資料，學(xué)生由圖片與實(shí)物結(jié)構(gòu)差異推測(cè)功能差異，由壓力差異（功能）推測(cè)血液循環(huán)途徑（結(jié)構(gòu)），明確模型A、B 代表的含義，并進(jìn)一步理解人體結(jié)構(gòu)與功能的相適應(yīng)。

2.4 對(duì)比原型，構(gòu)建概念 教師出示人體血液循環(huán)動(dòng)態(tài)圖，布置學(xué)生活動(dòng)：根據(jù)模型和原型，繪制血液循環(huán)路徑圖，標(biāo)出血液成分的變化。學(xué)生觀察原型，理解人體原型，歸納總結(jié)血液循環(huán)筆記，學(xué)生代表貼血液循環(huán)的板圖。

2.5 應(yīng)用模型，拓展延伸 教師展示人工心肺機(jī)的原理圖，提問：人工心肺機(jī)如何接入人體從而發(fā)揮作用？學(xué)生結(jié)合模型和人體血液循環(huán)原型，解答問題。

3 教學(xué)反思

本節(jié)課以“原型-模型-概念”（圖5）為主線，由原型結(jié)構(gòu)構(gòu)建模型，將學(xué)生無法直接觀察的血液循環(huán)，變?yōu)榫唧w的可實(shí)踐的模型；在模型實(shí)踐過程中，學(xué)生從感性體驗(yàn)中升華理性認(rèn)識(shí)，形成血液循環(huán)概念，形成結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)。顯著增進(jìn)了學(xué)生對(duì)心臟結(jié)構(gòu)、功能及血液循環(huán)途徑的認(rèn)識(shí)。

圖5 模型和原型的關(guān)系

教師自制了一個(gè)形象的教學(xué)模型，以期幫助學(xué)生理解抽象的教學(xué)知識(shí)。整個(gè)教學(xué)過程讓學(xué)生充分動(dòng)手體驗(yàn)、實(shí)踐、反思，精心構(gòu)思模型的使用，使教學(xué)過程更好地達(dá)成了三維目標(biāo)。學(xué)生實(shí)踐得來的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)是內(nèi)化的，更具持久性，實(shí)踐中體會(huì)并認(rèn)同了結(jié)構(gòu)與功能適應(yīng)的觀點(diǎn)，在實(shí)踐過程中獲取事實(shí)證據(jù)、進(jìn)行批判性思維、進(jìn)行邏輯推理、反思和交流、再實(shí)踐并獲得成功、歸納總結(jié)出探究結(jié)果等，促進(jìn)了學(xué)生理性思維的發(fā)展，同時(shí)潛移默化地形成合作精神、生命觀念、科學(xué)態(tài)度，多層次地培養(yǎng)了學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。