2025年初中七下生物4.3.2 發(fā)生在肺內(nèi)氣體交換-呼吸運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷母倪M(jìn)與數(shù)字化 實(shí)驗(yàn)說(shuō)課稿

發(fā)生在肺內(nèi)氣體交換——呼吸運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷母倪M(jìn)與數(shù)字化說(shuō)課稿各位評(píng)委老師大家好，今天我說(shuō)課的題目是“呼吸運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷母倪M(jìn)與數(shù)字化”(媒體展示課題)，我將從以下5個(gè)方面進(jìn)行說(shuō)課。教材分析實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)過(guò)程課后思考一、教材分析：1.本實(shí)驗(yàn)在教材中的地位和作用呼吸運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ褪侨私贪嫫吣昙?jí)下冊(cè)《生物學(xué)》第三章第二節(jié)：《發(fā)生在肺內(nèi)氣體交換》中的一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)。本節(jié)是這一章也是這一冊(cè)的教學(xué)難點(diǎn)，尤其是肺與外界氣體交換的原理比較抽象，學(xué)生在理解上有一定的難度，通過(guò)這一模擬實(shí)驗(yàn)，很直觀體現(xiàn)出肺與外界氣體交換時(shí)呼吸肌有規(guī)律的收縮與舒張使氣體通過(guò)氣道進(jìn)入肺部的過(guò)程。教學(xué)目標(biāo)：科學(xué)探究：運(yùn)用已有知識(shí)進(jìn)行跨學(xué)科的探究、設(shè)計(jì)改進(jìn)方案并動(dòng)手實(shí)踐完成實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭谱?。生命觀念：通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究理解肺與外界的氣體交換的過(guò)程，形成生物學(xué)的結(jié)構(gòu)與功能觀?？茖W(xué)思維：學(xué)生通過(guò)思維批判、分析對(duì)比、構(gòu)建模型、總結(jié)規(guī)律，從而歸納出呼吸運(yùn)動(dòng)的原理?？茖W(xué)態(tài)度：學(xué)生在參與模型制作與改進(jìn)的過(guò)程中形成樂(lè)于探索、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、勇于質(zhì)疑的科學(xué)態(tài)度。實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新首先來(lái)看一下實(shí)驗(yàn)原型這是學(xué)校的教具和書(shū)上的圖片實(shí)驗(yàn)原型：（1）玻璃罩模擬胸廓；（2）Y型玻璃管模擬氣管和支氣管；（3）氣球模擬肺；（4）橡皮膜模擬膈肌。在教學(xué)中我們也布置學(xué)生制作呼吸模型，在這個(gè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)各類(lèi)模型存在的問(wèn)題：1.單調(diào)，缺乏創(chuàng)意，不夠逼真2.不能準(zhǔn)確演繹呼吸發(fā)生過(guò)程中，各呼吸結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)變化3.無(wú)法直觀反映出呼吸過(guò)程中胸腔與外界氣壓差的變化氣體進(jìn)入人體后，首先是氣體通過(guò)呼吸道進(jìn)入肺然后是肺泡與血液發(fā)生氣體交換，根據(jù)這兩個(gè)過(guò)程可以將一組演示實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為兩套模型：一個(gè)是呼吸運(yùn)動(dòng)模型另一個(gè)是肺泡與毛細(xì)血管模型。本實(shí)驗(yàn)主要有兩條創(chuàng)新的路徑：1：對(duì)科學(xué)儀器和廢棄物品的利用；2：進(jìn)行跨學(xué)科整合。為了實(shí)現(xiàn)模型的自動(dòng)化操作使用了液壓電機(jī)推桿代替人力；利用3D打印技術(shù)打印的肋骨模型讓實(shí)驗(yàn)更加逼真更貼近呼吸時(shí)肋骨的結(jié)構(gòu)變化；使用壓強(qiáng)傳感器將抽象的氣壓變化以圖形方式可視化的展現(xiàn)；收集各式廢棄的吸管當(dāng)作氣管和支氣管結(jié)構(gòu)即取材方便又減少了環(huán)境污染。本實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)主要運(yùn)用了生物學(xué)中人體呼吸的生理結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，同時(shí)也融合了材料設(shè)計(jì)、信息技術(shù)和物理學(xué)中氣壓變化及力學(xué)的知識(shí)。同時(shí)也是對(duì)2022年新課標(biāo)中倡導(dǎo)的跨學(xué)科主題教學(xué)的一次嘗試。實(shí)驗(yàn)過(guò)程首先是實(shí)驗(yàn)器材介紹，核心器材有3D肋骨模型、玻璃罩、液壓推桿電機(jī)、壓強(qiáng)傳感器、亞克力箱、自制膈肌模型；輔助器材有橡皮繃帶、大小氣球、Y型玻璃管、強(qiáng)力膠水、橡膠塞、各類(lèi)吸管等。實(shí)驗(yàn)的第一步是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)材料設(shè)計(jì)制作，學(xué)生配合信息老師利用“3Done軟件”設(shè)計(jì)肋骨的3D圖形，繪制完成后運(yùn)用3D打印機(jī)打印出肋骨模型。在此過(guò)程中學(xué)生借助信息技術(shù)手段對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生了實(shí)際的幫助，為后續(xù)探究奠定基礎(chǔ)。接下來(lái)是一些小零件的設(shè)計(jì)制作，先請(qǐng)學(xué)生繪制出設(shè)計(jì)好的零件草圖，標(biāo)清零件大小，再請(qǐng)廠家?guī)煾涤脕喛肆Π遄鳛椴牧系窨坛鏊枇慵?，零件到位后根?jù)材料和設(shè)計(jì)要求再由學(xué)生對(duì)細(xì)節(jié)之處進(jìn)行打磨，做成的這一部件是可以牽拉肋骨的裝置，有一些材料為了符合實(shí)驗(yàn)要求還需要進(jìn)行重構(gòu)和調(diào)整，比如打印出的肋骨模型材料比較堅(jiān)硬，不具備良好的伸縮性，這就需要將肋骨鋸開(kāi)連上一節(jié)彈性好的橡膠材料，這節(jié)橡膠管同時(shí)起到模擬肋軟骨的作用，使得裝置更貼近實(shí)際器官。學(xué)生通過(guò)設(shè)計(jì)改進(jìn)方案并動(dòng)手實(shí)踐，培養(yǎng)了樂(lè)于探索、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、勇于質(zhì)疑的科學(xué)態(tài)度。實(shí)驗(yàn)的第二步是對(duì)器材進(jìn)行拼裝與演示，在拼裝過(guò)程中膈肌的自動(dòng)推升裝置一開(kāi)始采用的是學(xué)?！盨tem創(chuàng)新社團(tuán)“課上學(xué)生們組裝的升降機(jī)，后來(lái)發(fā)現(xiàn)它的推升馬力遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到要求，在咨詢(xún)了物理老師后，建議我們使用大推力的液壓裝置，最終在機(jī)電市場(chǎng)找到了這種最大可推升20公斤重物的液壓推桿電機(jī)，這就解決了實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭须跫∽詣?dòng)化升降的問(wèn)題，這也很好的模擬了膈肌在實(shí)際情況中自主收縮的生理特點(diǎn)。下面請(qǐng)看模型拼裝好后的視頻演示。在視頻演示的過(guò)程中可以看到膈肌升降的同時(shí)肺和肋骨以及氣壓差的變化，因?yàn)闆](méi)有物理學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)生對(duì)于氣壓的變化是最難理解的，本實(shí)驗(yàn)通過(guò)壓強(qiáng)傳感器把肺內(nèi)氣壓的變化以數(shù)字化的方式呈現(xiàn)在學(xué)生面前，幫助學(xué)生理解氣壓差在呼吸中的重要作用。這是在多次演示過(guò)程中一張氣壓變化比較均勻的曲線圖。從圖中可以明顯的看到在呼氣和吸氣時(shí)胸腔內(nèi)氣壓從正值變?yōu)樨?fù)值的往復(fù)過(guò)程。第二個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置的制作相對(duì)簡(jiǎn)單一些，將收集來(lái)的一些吸管按照粗細(xì)程度拼裝成氣管分支的形態(tài)，最末端用小氣球模擬肺泡，肺泡周?chē)拿?xì)血管可以用細(xì)的橡皮管圖上顏料來(lái)模擬。固定密封后就完成了一套在呼吸過(guò)程中肺泡與毛細(xì)血管變化的模型。請(qǐng)看模型演示：接下來(lái)是實(shí)驗(yàn)結(jié)論，紅色字是本實(shí)驗(yàn)裝置模擬呼吸時(shí)各個(gè)結(jié)構(gòu)的變化，這里將常用的模型中無(wú)法實(shí)現(xiàn)的肋骨、氣壓和肺泡的變化都呈現(xiàn)了出來(lái)，力爭(zhēng)做到讓學(xué)生更加清晰明了的看到呼吸發(fā)生時(shí)各個(gè)組織器官的變化。課后思考在本次實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛣?chuàng)新的過(guò)程中，學(xué)生做到用跨學(xué)科整合的眼光去解決問(wèn)題，通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)探究本質(zhì)，培養(yǎng)了思維的深刻性。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)研究方面得到了一定