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在某版本初中生物教材“发生在肺中的气体交换”一节中,“肺与外界的气体交换”的部分内容如下。
肺与外界的气体交换
肺是呼吸系统的主要器官,它位于胸腔内,左右各一个,左肺有两叶,右肺有三叶。在你不知不觉中,你的肺在有节奏地呼气和吸气,一分钟大约呼吸16次。
用手按在胸部两侧,深深地吸气,你可以感觉到肋骨在向上向外运动,胸廓扩大;再深深地呼气,你可以感觉到肋骨在向下向内运动,胸廓缩小。你所感觉到的胸廓的扩张和收缩,是肋骨间的肌肉收缩和舒张的结果。
胸廓容积的扩大和缩小,还与膈的运动有关。膈位于胸腔的底部(即腹腔的顶部),是将胸腔和腹腔分隔开的结构,主要由肌肉组织构成。在吸气时,膈肌收缩,膈顶部下降,使胸廓的上下径增大;呼气时正好相反,膈肌舒张,膈顶部回升,胸廓的上下径缩小。
肺富有弹性,当肋骨间的肌肉和膈肌收缩使得胸腔容积扩大时,肺便扩张,肺内的气体压力相应降低,于是外界气体就被吸入。当肋骨间的肌肉和膈肌舒张使得胸腔容积缩小时,肺便收缩,肺内的气体压力相应增大,于是气体就被呼出。这就是肺与外界的气体交换。
要求:
(1)选择合适的材料,设计“膈肌的运动”模型,画出模型简图,并标注结构名称。(10分)
(2)设计利用模型进行探究性学习的过程。(20分)
(1)“膈肌的运动”模型简图如下:
(2)教学过程:
①引言:提出问题,引起学生思考
复习呼吸系统的组成。演示猪肺的通气,提出问题:肺是怎样实现与外界的气体交换的?
②亲身体验:组织学生用双手轻触自己胸侧的肋骨处,做深呼吸,感受自己在吸气和呼气时胸廓的变化问题:呼吸运动中胸廓是否发生变化?
讨论:在吸气和呼气时,你感受到胸廓容积发生了怎样的变化?
明确:吸气时肋骨在向上向外运动,胸廓扩大。深呼气时肋骨在向下向内运动,胸廓缩小
③探究呼吸运动时胸廓容积变化的原因
假设:根据你的感受,对胸廓容积变化的原因做出假设。教师做吸气、呼气动作,启发学生讨论、交流以做出假设——胸廓容积变化的原因是有关肌肉的收缩和舒张。
演示动画:呼吸运动。
④继续探究:肺容积的变化与吸气和呼气的关系
演示:用模型模拟膈的运动实验。
讨论题:a.橡皮膜、两个气球、玻璃钟罩分别代表什么?b.手向下拉橡皮膜时,气体进入还是排出气球?C.橡皮膜回缩时,气体进入还是排出气球?d.是肺容积的扩大导致吸气,还是因为吸气后使肺的容积扩大?
⑤进一步探究:肺客积的变化会导致吸气和呼气的原因
演示模拟实验:模拟肺容积的变化引起肺内气压的改变。
学生观察实验,思考、讨论问题,得出结论:肺容积的变化导致了吸气和呼气。吸气时,膈肌收缩,膈顶部下降,使胸廓的上下径都增大,这样胸廓的容积就增大,肺也随着扩张,导致肺内的容积增大,肺内的气压低于外界大气压,外界空气通过呼吸道进入肺,完成吸气的过程。呼气过程和吸气过程正好相反。
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