關于初中教學中與呼吸相關的概念辨析獲獎科研報告

關于初中教學中與呼吸相關的概念辨析獲獎科研報告摘

要：在呼吸相關知識的教學中，我們會接觸到許多新的概念，如呼吸、呼吸運動、呼吸作用與細胞呼吸，呼氣與吸氣，有氧呼吸與無氧呼吸，呼吸速率等。本文主要是梳理并比較這些概念的內涵和外延，供師生參考。

關鍵詞：呼吸;呼吸運動;呼氣吸氣;呼吸作用;呼吸代謝;呼吸速率;概念辨析

生物部分的內容相對化學、物理部分難度不是很難，甚至都與我們的生活息息相關，但是失分率往往較高。這其中一個重要的原因，就是學生在生物部分的學習中對一些易混淆的知識概念辨別不清，就很容易出現錯誤，產生無謂的失分。生物學的概念之所以容易出現理解錯誤，這是因為生物學知識與學生自己本身及生活方面都有著密切聯系，學生在平時生活中通過各種途徑積累了對生物現象、概念似是而非、模棱兩可的許多看法，并潛藏在自己的潛意識中。教師又限于教材難度安排及教學時間所限，對有些概念的內涵，外延沒有深入。本文就自己對呼吸這部分的理解，嘗試著對這部分內容出現的相關概念的理解作一些比較，希望能對學生的認識的提高有一定的幫助。

一、呼吸與呼吸運動等概念辨析

呼吸是指機體與外界環(huán)境之間進行氣體交換的整個過程，它由三個連續(xù)且相互聯系的環(huán)節(jié)組成：一是外界與肺泡間的氣體交換（即肺通氣）和肺泡與血液間的氣體交換（即肺換氣），二者合稱內呼吸或肺呼吸;二是氣體在血液中的運輸;三是血液與組織細胞間的氣體交換，稱內呼吸或組織呼吸，它是一個宏觀的過程。

但由于認知習慣與研究領域的不同等原因，對“呼吸”有著許多不同的認識：有的認為呼吸就是外界與肺泡間的氣體交換，有的認為呼吸就是呼吸運動，有的認為呼吸就是呼吸作用。這些認知在生物學角度應該都是不嚴謹的、偏面的，使學生極易混淆。

呼吸運動是指胸廓在呼吸?。ㄖ饕咐唛g肌與膈?。┑膮⑴c下節(jié)律性的擴大和縮小，它包括呼氣與吸氣兩個過程。它的作用是為呼吸的肺通氣提供了動力，從而實現了肺內氣體與外界空氣的交換，另外呼吸的反射性調節(jié)是通過刺激呼吸中樞來調節(jié)呼吸運動而實現的?？梢姡粑c呼吸運動明顯不是同過程，不能對等。

二、呼氣與吸氣的過程辨析

至于呼吸運動的吸氣與呼氣的原理，是教學中的難點，學生一般難以理解各呼吸肌舒縮變化。在教學中我們可以從呼吸運動時胸廓與肋骨變化推導：首先我們向學生介紹胸廓、肋骨及肋間外肌與膈肌的位置

①橫膈膜，它是一塊肌肉薄膜，所以又稱橫膈肌。位于胸腹腔之間，放松（即肌肉處于舒張狀態(tài)）時呈倒置的碗型，膈的外緣緊貼在胸廓內壁上。肋間外肌為聯系上、下肋骨間的骨骼肌。

②課本上錐形罩內氣球的變化模擬活動中，橡皮膜模擬膈肌，但事實上，自然狀態(tài)下（即舒張狀態(tài)）的膈肌成拱形，而不是水平的，這樣在活動中學生向上推和向下拉時都用力了，就不清楚究竟是向上收縮還是向下收縮，所以在活動前介紹膈肌位置時應先強調下膈肌在自然狀態(tài)下是呈拱形的。

然后讓學生把手輕放在胸前，感知深吸氣與深呼氣時胸廓與肋骨的移動情況。這時我們就可以這樣去解釋呼吸運動吸氣和呼氣的過程：

1、關于肋間外肌的舒縮變化理解：吸氣時，可以感受到胸廓擴大，肋骨向上向外移動（肋間外肌對肋骨產生了力，使肋骨向上向外移動，所以肋間外肌收縮）。

2、關于膈肌的舒縮變化：當吸氣時，胸廓擴大，同時膈肌收縮（向下用力），使原來拱起的橫膈膜逐漸變扁，胸腔內體積變大，導致腔內氣壓變小，肺被動擴張（因肺內氣壓大于胸腔內氣壓），此時肺內壓也降低且小于大氣壓，大氣壓就把空氣壓入肺內，肺吸氣。此時肋間外肌和橫膈肌的作用是一樣的，都使胸腔體積變大。同時它們也都處于收縮狀態(tài)，可以關聯記憶。

三、呼吸與呼吸作用的關系辨析

對于呼吸作用的理解，我們也從概念出發(fā)，呼吸作用是指生物體在細胞內將有機物氧化分解并產生能量的過程，也稱為細胞呼吸。所以細胞呼吸就是呼吸作用，它包括有氧呼吸與無氧呼吸，有氧呼吸指細胞在氧氣的參與下，把葡萄糖等有機物徹底分解生成二氧化碳和水，同時放出大量能量的過程;而無氧呼吸是指細胞在無氧條件下，把葡萄糖等有機物分解成不徹底的氧化產物，同時釋放出少量能量的過程。另外初三科學把微生物的無氧呼吸稱為發(fā)酵。但在不同的研究領域，發(fā)酵的定義也會不同。

呼吸與呼吸作用在不同的研究領域、它們的關系也不同。

對于單細胞生物的呼吸，我們就可以理解為細胞呼吸。

對于植物的呼吸，我們通常也可以理解為就是植物的呼吸作用，這是因為植物沒有專門的呼吸器官，植物主要通過氣孔和細胞間隙作為氣體交換與運輸的通道。但從呼吸的定義即廣義層面來看，植物的呼吸是指植物體與外界環(huán)境之間進行氣體交換的整個過程。由于植物光合作用的反應產物與植物有氧呼吸剛好相反，所以植物吸收的氣體和釋放氣體的量肯定會與單純的呼吸作用不同。

對于沒有演化出呼吸器官的低等水生動物來說，依靠水中氣體的擴散和滲透進行氣體交換，所以呼吸也可以理解為呼吸作用。

對于已經演化出呼吸器官（鰓）的水生動物、陸生無脊椎動物（氣管或書肺）及陸生脊椎動物（肺）來說，呼吸與呼吸作用就有明顯的不同。這時，呼吸是呼吸作用的前提，沒有呼吸過程吸收氧氣和排出二氧化碳，就沒有呼吸作用;同時呼吸作用為呼吸提供能量。

此外，還要補充兩點平時非常容易忽視的內容，第一點：呼吸作用產生二氧化碳，但呼吸時呼出的氣體主要成份卻不是二氧化碳，而是氮氣（75%）、氧氣（16%）、水蒸氣（4.06%），然后才是二氧化碳（4%）。第二點：呼吸作用產生二氧化碳，從化學平衡角度分析，二氧化碳濃度增加，呼吸速率也會下降。實驗表明，在二氧化碳的體積分數升高到1%-10%以上時，呼吸作用明顯受到抑制。但一定濃度的二氧化碳卻是調節(jié)呼吸運動最重要的體液因素，所以臨床上給病人輸氧時，往往采用含5%左右的二氧化碳的混合氣體，以達到刺激呼吸中樞的目的，但過高的二氧化碳也會對呼吸中樞產生毒害作用。

另外，在許多專業(yè)的文獻和高等教育課本中，經常會出現呼吸代謝這一名詞，查閱相關的資料使用情況，可以知道呼吸代謝內涵與呼吸作用相同，就像分解代謝即指異化作用。只是呼吸作用側重于整體性，講述時往往比較粗略、簡單，呼吸代謝則更細化，強調的是細胞呼吸的生物化學變化過程及代謝過程中酶的調控。

四、呼吸速率與呼吸頻率

呼吸速率（即呼吸強度）是指單位重量的的活細胞（組織）在單位時間內所釋放的二氧化碳或吸收氧氣的量，它能夠反映呼吸作用的強弱，是呼吸作用最常用的生理指標，反映某生物體或生物體內某部分的代謝活動的強弱，同時它也受外界條件的影響，主要受溫度、氧氣和二氧化碳影響。而呼吸頻率則是反映動物呼吸的快慢，它指每分鐘呼吸的次數。它