任海芬

摘要：呼吸运动与膈运动是人教版七年级下册第三章第二节《发生在肺内的气体交换》一节中的一个重要知识点，呼吸运动与呼吸肌—肋间肌和膈肌的运动是直接相关的。由于发生在人体内部，看不到摸不着，所以学生理解起来非常困难。于是，教材中设计了一个演示实验，由于该演示模型存在着一些不足的地方，笔者利用身边简易的材料制作演示模型，不仅实现了环保还能使演示实验更加完善。

关键词：呼吸运动；膈运动；肋间肌；膈肌；环保

中图分类号：G633.91文献标识码：A文章编号：1992-7711（2021）25-0085

一、在教材中的地位和作用

呼吸运动与膈运动的关系模型是新人教版七年级生物下册第三章第二节发生在肺内的气体交换中的一个演示实验模型。该模型很直观地展示了肺呼吸与膈肌运动的关系，使抽象的知识更加形象和直观，更好地帮助学生理解膈肌的运动是如何引起呼吸的。

二、实验原装置

三、实验原理

与呼吸有关的肌肉叫呼吸肌，包括肋间肌和膈肌。吸气时，肋间肌收缩，胸廓跟着向外向上移动，导致胸腔的前后径、左右径增大；同时组成胸腔底部膈的肌肉也收缩，使膈顶下降，导致胸腔的上下径增大。通过肋间肌和膈肌的收缩，使胸廓扩张，胸腔容积增大，肺跟着扩张，由于肺里的气体总量没变，但容积增大，因此肺内的气体压力相应降低，外界的气体就被压进肺里，这就实现了吸气。

吸气与呼气正好相反。肋间肌和膈肌舒张，使胸廓的前后径、左右径、上下径增大，导致胸腔的容积变小，肺跟着收缩，肺内的气体压力相应增大，气体就被挤压出肺，这就是呼气。

四、原实验不足之处及改进的重难点

1.携带不便：由于该装置是用大玻璃瓶做的，大且重，因此上课过程中多有不便。

2.存在着安全隐患：七年级学生刚从小学升入初中，好奇心强，教师演示完后他们往往都想亲自尝试。在演示的过程中，该装置有被摔的可能性，而破碎的玻璃片可能会引发安全事故。

3.演示不全面：该装置的底部用有弹性的橡皮膜模拟了膈肌的运动，展示了呼吸与膈运动的关系。用玻璃瓶模拟胸廓，由于不能伸缩，因此不能模拟肋间肌的运动与呼吸的关系。

4.模拟膈肌的膜存在的缺陷：原装置中模拟膈肌的橡胶膜中央有一个按钮，里面用螺丝固定，学生好奇心强，曾把按钮拧掉了，甚至把橡胶膜中间撕裂，由于整个模型是密封的，所以很难修好，影响了以后的使用。

5.本实验改进的重点是：

（1）模拟膈肌的同时还要演示肋间肌对呼吸的影响；

（2）橡胶膜的改进：用塑料袋代替橡胶膜模拟膈肌的运动。

五、实验创新及改进之处

1.安全性：由于原装置是用玻璃做的，存在着安全隐患，因此笔者用废弃的油壶和饮料瓶做实验装置，可以避免安全事故的出现。

2.携带方便：由于改进后的装置基本上都是质地轻的塑料设备，因此上课时来回携带非常轻便。

3.演示比较全面：本次实验仪器的改进，笔者做了两个模型，一个是比较大的油壶，一个是比较小的饮料瓶，而饮料瓶可以很好地演示膈肌、肋间肌两者的运动与呼吸的关系，演示得更全面。

4.膈肌膜改进后更完善：虽然塑料膜容易坏，但取材方便，如果学生弄坏了，就让他们亲自动手修好，让他们爱护实验仪器，更重要的是教育他们要有责任感。

六、实验器材

吸管、废弃的油壶、大可乐瓶、气球、小刀、胶带、塑料袋、圆规、橡皮筋

七、實验主要步骤

1.油壶模拟

（1）实验准备

①取一个质地较硬的5L的油壶，用刀割去底部。

②剪一段大约12cm的吸管用来模拟气管，另剪长短一致，大约4cm的两小段吸管模拟支气管。

③将两小段的一头倾斜靠在一起形成大约100度的夹角，然后附在模拟气管的吸管的一头，用胶带粘好，这样气管相连的支气管就做好了。

④根据吸管的直径，先用圆规在油壶的瓶塞上扎一个小孔，再用小刀尖端旋转把小孔弄大，直到正好穿过吸管。

⑤用橡皮筋把气球缠绕在模拟支气管的吸管上，用来模拟肺。

⑥把做好的模拟气管吸管的一端插进瓶塞中央的洞里，直到穿透为止，调整好气管在外的距离。

⑦把塑料带底部带角的一边按照油壶底部的大小剪好，包在油壶底部，边缘用胶带粘好。

（2）进行实验

左手拿起模型，右手拇指和食指捏紧底部塑料带的一角往下拉，我们会发现气球充满气体，这是模拟吸气；然后往上推塑料袋，会发现气球收缩，模拟了呼气的过程。

该模型比较大，演示起来直观明显，但不太合适模拟肋间肌对呼吸的影响。

2.可乐瓶模拟

实验准备同上，不同之处有两点。

一是吸管模拟支气管方面：用带螺纹的吸管，在螺纹中间挖一个洞，正好可以插进吸管，用胶带粘好连接处，把吸管螺纹处往两侧下方轻轻弯一下，就形成了支气管。二是实验时多了一个操作，那就是模拟膈运动的同时，用左手捏可乐瓶子，模拟肋间肌的运动。具体操作：右手捏紧底部的塑料袋往下拉，模拟膈肌收缩演示吸气过程；然后再往上推塑料袋，同时用手捏紧瓶身，模拟肋间肌舒张，演示呼气过程。

由于该装置轻便，因此一个人便可模拟肋间肌和膈肌对呼吸的影响。

八、实验装置图

九、实验效果以及实验反思

1.实验效果

改良后的实验模型具有以下优点：取材简单，人人都可以制作，携带方便，可以避免模型破碎引发的安全问题，该模型创新的重点是，全面演示了肋间肌和膈肌运动与呼吸的关系，使学生更直观地认识到呼吸是由肋间肌和膈肌共同作用的结果。

2.实验反思

在该实验模型的改进过程中，最难的地方有两个，一个是支气管，一个是模拟膈肌的膈。

最初笔者用带三通的输液管来代替支气管，但它比较软且细，后来用吸管改装后效果很好。模拟膈肌的膈，最初笔者用气球来做，但没有找到合适的。后来笔者就用塑料袋带角的底部，正好可以用手来拉伸，以更好地模拟膈的运动。

经过数次尝试，结果颇丰，在此实验尝试和改进过程中，有值得借鉴的地方也有反思的地方，现做如下总结。

亮点：

（1）取材容易，操作简单，安全；

（2）携带方便，演示效果明显；

（3）全面直观地演示了肋间肌和膈肌协调运动引起呼吸；

（4）实验生动有趣，让学生有了只要动动手就能制作实验仪器的冲动，极大地调动了学习生物的兴趣。

参考文献：

[1]张翠香.模型改进一例[J].中学生物学教学，1998（3）：37-37.

[2]张贤阴.对呼吸运动与膈的运动的关系演示实验操作及其模型的改进[J].生物学通报，2002，37（4）.

[3]课程教材研究所生物课程教材研究开发中心.发生在肺内的气体交换，义务教育教科书[M]，教育部审定2012

（作者单位：河北省邢台市信都区路罗中学054001）