呼吸運(yùn)動(dòng)與膈運(yùn)動(dòng)關(guān)系實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷膭?chuàng)新設(shè)計(jì)

任海芬

摘要：呼吸運(yùn)動(dòng)與膈運(yùn)動(dòng)是人教版七年級下冊第三章第二節(jié)《發(fā)生在肺內(nèi)的氣體交換》一節(jié)中的一個(gè)重要知識(shí)點(diǎn)，呼吸運(yùn)動(dòng)與呼吸肌—肋間肌和膈肌的運(yùn)動(dòng)是直接相關(guān)的。由于發(fā)生在人體內(nèi)部，看不到摸不著，所以學(xué)生理解起來非常困難。于是，教材中設(shè)計(jì)了一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)，由于該演示模型存在著一些不足的地方，筆者利用身邊簡易的材料制作演示模型，不僅實(shí)現(xiàn)了環(huán)保還能使演示實(shí)驗(yàn)更加完善。

關(guān)鍵詞：呼吸運(yùn)動(dòng)；膈運(yùn)動(dòng)；肋間??；膈??；環(huán)保

中圖分類號：G633.91文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號：1992-7711（2021）25-0085

一、在教材中的地位和作用

呼吸運(yùn)動(dòng)與膈運(yùn)動(dòng)的關(guān)系模型是新人教版七年級生物下冊第三章第二節(jié)發(fā)生在肺內(nèi)的氣體交換中的一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀Ｔ撃Ｐ秃苤庇^地展示了肺呼吸與膈肌運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，使抽象的知識(shí)更加形象和直觀，更好地幫助學(xué)生理解膈肌的運(yùn)動(dòng)是如何引起呼吸的。

二、實(shí)驗(yàn)原裝置

三、實(shí)驗(yàn)原理

與呼吸有關(guān)的肌肉叫呼吸肌，包括肋間肌和膈肌。吸氣時(shí)，肋間肌收縮，胸廓跟著向外向上移動(dòng)，導(dǎo)致胸腔的前后徑、左右徑增大；同時(shí)組成胸腔底部膈的肌肉也收縮，使膈頂下降，導(dǎo)致胸腔的上下徑增大。通過肋間肌和膈肌的收縮，使胸廓擴(kuò)張，胸腔容積增大，肺跟著擴(kuò)張，由于肺里的氣體總量沒變，但容積增大，因此肺內(nèi)的氣體壓力相應(yīng)降低，外界的氣體就被壓進(jìn)肺里，這就實(shí)現(xiàn)了吸氣。

吸氣與呼氣正好相反。肋間肌和膈肌舒張，使胸廓的前后徑、左右徑、上下徑增大，導(dǎo)致胸腔的容積變小，肺跟著收縮，肺內(nèi)的氣體壓力相應(yīng)增大，氣體就被擠壓出肺，這就是呼氣。

四、原實(shí)驗(yàn)不足之處及改進(jìn)的重難點(diǎn)

1.攜帶不便：由于該裝置是用大玻璃瓶做的，大且重，因此上課過程中多有不便。

2.存在著安全隱患：七年級學(xué)生剛從小學(xué)升入初中，好奇心強(qiáng)，教師演示完后他們往往都想親自嘗試。在演示的過程中，該裝置有被摔的可能性，而破碎的玻璃片可能會(huì)引發(fā)安全事故。

3.演示不全面：該裝置的底部用有彈性的橡皮膜模擬了膈肌的運(yùn)動(dòng)，展示了呼吸與膈運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。用玻璃瓶模擬胸廓，由于不能伸縮，因此不能模擬肋間肌的運(yùn)動(dòng)與呼吸的關(guān)系。

4.模擬膈肌的膜存在的缺陷：原裝置中模擬膈肌的橡膠膜中央有一個(gè)按鈕，里面用螺絲固定，學(xué)生好奇心強(qiáng)，曾把按鈕擰掉了，甚至把橡膠膜中間撕裂，由于整個(gè)模型是密封的，所以很難修好，影響了以后的使用。

5.本實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的重點(diǎn)是：

（1）模擬膈肌的同時(shí)還要演示肋間肌對呼吸的影響；

（2）橡膠膜的改進(jìn)：用塑料袋代替橡膠膜模擬膈肌的運(yùn)動(dòng)。

五、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新及改進(jìn)之處

1.安全性：由于原裝置是用玻璃做的，存在著安全隱患，因此筆者用廢棄的油壺和飲料瓶做實(shí)驗(yàn)裝置，可以避免安全事故的出現(xiàn)。

2.攜帶方便：由于改進(jìn)后的裝置基本上都是質(zhì)地輕的塑料設(shè)備，因此上課時(shí)來回?cái)y帶非常輕便。

3.演示比較全面：本次實(shí)驗(yàn)儀器的改進(jìn)，筆者做了兩個(gè)模型，一個(gè)是比較大的油壺，一個(gè)是比較小的飲料瓶，而飲料瓶可以很好地演示膈肌、肋間肌兩者的運(yùn)動(dòng)與呼吸的關(guān)系，演示得更全面。

4.膈肌膜改進(jìn)后更完善：雖然塑料膜容易壞，但取材方便，如果學(xué)生弄壞了，就讓他們親自動(dòng)手修好，讓他們愛護(hù)實(shí)驗(yàn)儀器，更重要的是教育他們要有責(zé)任感。

六、實(shí)驗(yàn)器材

吸管、廢棄的油壺、大可樂瓶、氣球、小刀、膠帶、塑料袋、圓規(guī)、橡皮筋

七、實(shí)驗(yàn)主要步驟

1.油壺模擬

（1）實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

①取一個(gè)質(zhì)地較硬的5L的油壺，用刀割去底部。

②剪一段大約12cm的吸管用來模擬氣管，另剪長短一致，大約4cm的兩小段吸管模擬支氣管。

③將兩小段的一頭傾斜靠在一起形成大約100度的夾角，然后附在模擬氣管的吸管的一頭，用膠帶粘好，這樣氣管相連的支氣管就做好了。

④根據(jù)吸管的直徑，先用圓規(guī)在油壺的瓶塞上扎一個(gè)小孔，再用小刀尖端旋轉(zhuǎn)把小孔弄大，直到正好穿過吸管。

⑤用橡皮筋把氣球纏繞在模擬支氣管的吸管上，用來模擬肺。

⑥把做好的模擬氣管吸管的一端插進(jìn)瓶塞中央的洞里，直到穿透為止，調(diào)整好氣管在外的距離。

⑦把塑料帶底部帶角的一邊按照油壺底部的大小剪好，包在油壺底部，邊緣用膠帶粘好。

（2）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

左手拿起模型，右手拇指和食指捏緊底部塑料帶的一角往下拉，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)氣球充滿氣體，這是模擬吸氣；然后往上推塑料袋，會(huì)發(fā)現(xiàn)氣球收縮，模擬了呼氣的過程。

該模型比較大，演示起來直觀明顯，但不太合適模擬肋間肌對呼吸的影響。

2.可樂瓶模擬

實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備同上，不同之處有兩點(diǎn)。

一是吸管模擬支氣管方面：用帶螺紋的吸管，在螺紋中間挖一個(gè)洞，正好可以插進(jìn)吸管，用膠帶粘好連接處，把吸管螺紋處往兩側(cè)下方輕輕彎一下，就形成了支氣管。二是實(shí)驗(yàn)時(shí)多了一個(gè)操作，那就是模擬膈運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，用左手捏可樂瓶子，模擬肋間肌的運(yùn)動(dòng)。具體操作：右手捏緊底部的塑料袋往下拉，模擬膈肌收縮演示吸氣過程；然后再往上推塑料袋，同時(shí)用手捏緊瓶身，模擬肋間肌舒張，演示呼氣過程。

由于該裝置輕便，因此一個(gè)人便可模擬肋間肌和膈肌對呼吸的影響。

八、實(shí)驗(yàn)裝置圖

九、實(shí)驗(yàn)效果以及實(shí)驗(yàn)反思

1.實(shí)驗(yàn)效果

改良后的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ途哂幸韵聝?yōu)點(diǎn)：取材簡單，人人都可以制作，攜帶方便，可以避免模型破碎引發(fā)的安全問題，該模型創(chuàng)新的重點(diǎn)是，全面演示了肋間肌和膈肌運(yùn)動(dòng)與呼吸的關(guān)系，使學(xué)生更直觀地認(rèn)識(shí)到呼吸是由肋間肌和膈肌共同作用的結(jié)果。

2.實(shí)驗(yàn)反思

在該實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷母倪M(jìn)過程中，最難的地方有兩個(gè)，一個(gè)是支氣管，一個(gè)是模擬膈肌的膈。

最初筆者用帶三通的輸液管來代替支氣管，但它比較軟且細(xì)，后來用吸管改裝后效果很好。模擬膈肌的膈，最初筆者用氣球來做，但沒有找到合適的。后來筆者就用塑料袋帶角的底部，正好可以用手來拉伸，以更好地模擬膈的運(yùn)動(dòng)。

經(jīng)過數(shù)次嘗試，結(jié)果頗豐，在此實(shí)驗(yàn)嘗試和改進(jìn)過程中，有值得借鑒的地方也有反思的地方，現(xiàn)做如下總結(jié)。

亮點(diǎn)：

（1）取材容易，操作簡單，安全；

（2）攜帶方便，演示效果明顯；

（3）全面直觀地演示了肋間肌和膈肌協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)引起呼吸；

（4）實(shí)驗(yàn)生動(dòng)有趣，讓學(xué)生有了只要?jiǎng)觿?dòng)手就能制作實(shí)驗(yàn)儀器的沖動(dòng)，極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)習(xí)生物的興趣。

參考文獻(xiàn)：

[1]張翠香.模型改進(jìn)一例[J].中學(xué)生物學(xué)教學(xué)，1998（3）：37-37.

[2]張賢陰.對呼吸運(yùn)動(dòng)與膈的運(yùn)動(dòng)的關(guān)系演示實(shí)驗(yàn)操作及其模型的改進(jìn)[J].生物學(xué)通報(bào)，2002，37（4）.

[3]課程教材研究所生物課程教材研究開發(fā)中心.發(fā)生在肺內(nèi)的氣體交換，義務(wù)教育教科書[M]，教育部審定2012

（作者單位：河北省邢臺(tái)市信都區(qū)路羅中學(xué)054001）