一種血液循環(huán)模型的構(gòu)建與使用

張泓鑫

魯東大學(xué)萊山實(shí)驗(yàn)中學(xué)(264000)

“物質(zhì)運(yùn)輸?shù)耐緩健币还?jié)是魯科版義務(wù)教育教科書《生物學(xué)》7年級(jí)上冊(cè)第4單元第4章第3節(jié)的內(nèi)容。人體內(nèi)物質(zhì)的運(yùn)輸主要依靠體循環(huán)和肺循環(huán)進(jìn)行,教材還特別強(qiáng)調(diào)了因?yàn)檠鯕夂孔兓鴮?dǎo)致血液在動(dòng)脈血和靜脈血之間的轉(zhuǎn)變。教材對(duì)循環(huán)的過(guò)程這一難點(diǎn)采取“觀察模式圖進(jìn)行設(shè)想”的方式來(lái)突破。實(shí)際上學(xué)生對(duì)心臟跳動(dòng)、血液流動(dòng)以及兩個(gè)循環(huán)之間的聯(lián)系并不能直接掌握,需要通過(guò)一些視頻或者模型來(lái)輔助理解。

現(xiàn)有的專業(yè)血液循環(huán)模型大致分兩類:一種是注射器和管道建立的循環(huán)模型,可從形態(tài)上顯示血液循環(huán)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),但心臟跳動(dòng)模擬較差,也無(wú)法演示血液成分變化;另一種是圖片與發(fā)光管結(jié)合的平面結(jié)構(gòu)模型,可演示血液循環(huán)方向,但缺少能夠展示血液流動(dòng)和心臟跳動(dòng)之間的聯(lián)系的功能。兩類模型均無(wú)法完全契合從實(shí)踐獲得理論知識(shí)的認(rèn)知規(guī)律。

為了讓學(xué)生更好地理解心臟跳動(dòng)、血液流動(dòng)和血液中氧氣變化的內(nèi)在聯(lián)系,筆者設(shè)計(jì)制作了人體血液循環(huán)模型。

1 血液循環(huán)模型制作

1.1 原理

本模型在構(gòu)建時(shí)要解決兩個(gè)問(wèn)題:①加強(qiáng)心臟跳動(dòng)引起血液?jiǎn)蜗蛄鲃?dòng)的視覺(jué)體驗(yàn)感;②血液在經(jīng)過(guò)身體各處毛細(xì)血管和肺部毛細(xì)血管時(shí)能體現(xiàn)出靜脈血與動(dòng)脈血的轉(zhuǎn)變。

在解決問(wèn)題1時(shí),可利用虹吸球的擠壓與舒張模擬心跳、用單向止逆閥控制血液流向、用透明塑料軟管觀察血液流動(dòng);在解決問(wèn)題2時(shí),由于兩種不同顏色的液體不能接在同一管道中,所以采取了“各自循環(huán)、視覺(jué)交錯(cuò)”的方法進(jìn)行模擬,即“動(dòng)脈血”和“靜脈血”各自有一套循環(huán)通道。利用好展示板的觀測(cè)面和非觀測(cè)面,將兩套循環(huán)不需要的部分隱藏在非觀測(cè)面,只在觀測(cè)面展示需要的“動(dòng)脈血”的分布和“靜脈血”的分布部分。

構(gòu)建的模式圖如圖1所示。其中，斑點(diǎn)分布為“動(dòng)脈血”通道，黑色陰影為“靜脈血”通道。兩組通道外框?yàn)榇謱?shí)線的是觀測(cè)面部分，外框?yàn)樘摼€的是非觀測(cè)面部分；圖2為分支血管的構(gòu)建方法。

圖1 血液循環(huán)模型的示意圖

圖2 血液循環(huán)展示用模型的A部分放大示意圖

1.2 材料

兩端開(kāi)口、外徑6 mm的虹吸球2個(gè);內(nèi)徑6 mm的透明塑料軟管若干;外徑6 mm的單向止逆閥4個(gè);PVE塑料板40 cm×60 cm;顏色濃度適中的紅墨水和藍(lán)墨水;裁紙刀;肺部毛細(xì)血管網(wǎng)貼紙和身體各處毛細(xì)血管網(wǎng)貼紙;注射器等。

1.3 制作方法

1.3.1 基礎(chǔ)雙循環(huán)組裝

如圖1所示,展示板上開(kāi)有第一通孔和第二通孔,左心臟模型頂部連通有透明結(jié)構(gòu)的第一血管,第一血管穿出第一通孔從展示板背面穿入第二通孔與左心臟模型底部連通;右心臟模型底部連通有透明結(jié)構(gòu)的第二血管,第二血管穿出第二通孔從展示板背面穿入第一通孔與右心臟模型頂部連通,第一血管和第二血管用于模擬人體的血管血液流通管路,第一血管和第二血管上均設(shè)有用于模擬心臟瓣膜的單向止逆閥。組裝后,可依據(jù)心臟各個(gè)血管的位置,彎折血管,在對(duì)應(yīng)位置貼上毛細(xì)血管網(wǎng)貼紙,使學(xué)生更加容易識(shí)別。

1.3.2 血管分支的模擬

如圖2所示,展示板還設(shè)有位于第二通孔下方的第三通孔,位于展示板正面的第一血管上連通有第一分支血管,第一分支血管穿出第三通孔與展示板背面的第一血管連通;位于展示板正面的第二血管連通有第二分支血管,第二分支血管穿出第三通孔與展示板背面的第二血管連通,第一血管與第一分支血管、第二血管與第二分支血管的連接處均通過(guò)三通閥連接。

1.3.3 模擬血液的填充

左心臟模型、第一血管和第一分支血管填充有藍(lán)色溶液,模擬靜脈血;右心臟模型、第二血管和第二分支血管填充有紅色溶液,模擬動(dòng)脈血。

2 血液循環(huán)模型使用方法

2.1 識(shí)別主要血管名稱

教學(xué)時(shí),可先讓學(xué)生對(duì)照課本中展示的圖例,將模型中各部分結(jié)構(gòu)的名稱對(duì)應(yīng)起來(lái),并貼上標(biāo)簽,讓學(xué)生初步記憶心臟結(jié)構(gòu)和連接血管名稱,為接下來(lái)的動(dòng)態(tài)過(guò)程作鋪墊。

2.2 說(shuō)出血液依次經(jīng)過(guò)的結(jié)構(gòu)

通過(guò)擠壓2個(gè)虹吸球，模型中的液體會(huì)隨著單向止逆閥控制的方向流動(dòng)，在觀測(cè)面讓學(xué)生依據(jù)標(biāo)記的結(jié)構(gòu)依次說(shuō)出從一處出發(fā)的血液，依次經(jīng)過(guò)哪些結(jié)構(gòu)，并帶領(lǐng)學(xué)生區(qū)分好體循環(huán)和肺循環(huán)的范圍。在此過(guò)程中，學(xué)生能更加直觀地觀察到心臟跳動(dòng)引起的血液流動(dòng)、兩個(gè)循環(huán)同時(shí)進(jìn)行的現(xiàn)象。

2.3 描述血液中氧氣的變化

通過(guò)觀察模型和課本圖例,說(shuō)出動(dòng)脈血和靜脈血發(fā)生變化的位置,并分析原因,說(shuō)明體循環(huán)和肺循環(huán)在生命活動(dòng)中的意義。

3 分析與反思

新課程標(biāo)準(zhǔn)提倡模型和建模的教學(xué)思想,而教具本身就是一種物理模型。在教學(xué)實(shí)踐中恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用教具輔助教學(xué),不僅能夠活躍課堂氛圍,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,還能幫助學(xué)生領(lǐng)會(huì)、理解問(wèn)題,突破重難點(diǎn),發(fā)展思維能力[1]。通過(guò)血液循環(huán)模型的構(gòu)建,學(xué)生能通過(guò)切身體驗(yàn),對(duì)血液循環(huán)形成更深層次的印象。