自制血液循環模型用于教學的設計和實踐*

張曉菲 韓 爍 龐 玥

（北京匯文中學 北京 100061）

為了幫助學生觀察到“血液循環”的過程，并理解其中結構與功能的精妙適應，筆者結合自身教學實際制作了以下血液循環模型，并對模型的使用進行了教學設計，希望學生在興趣驅動下進行血液循環模型的自主構建，在運行檢驗模型功能中修正模型結構，在感性體驗中升華理性認識，最終實現學生自主構建血液循環概念。

1 血液循環自制教具的制作

1.1 材料準備及模擬說明（圖1） 兩端開口的吹氣球4 只，分別模擬4 個心腔；塑料單向閥4個，分別模擬2 個動脈瓣和2 個房室瓣；50 cm 長黃色膠皮管2 根，模擬動脈血管；50 cm 長透明塑料管2 根，模擬靜脈血管；透明2 L 裝飲用水塑料瓶2 個，分別代表肺部毛細血管和全身毛細血管；分別添加紅色和藍色可食用色素的水，模擬動脈血和靜脈血；直通連接口，鐵架臺，凡士林，標簽紙，記號筆等。

圖1 血液循環模型組件

1.2 制作方法

組裝心臟模型：將貼有結構名稱的模擬材料，按照心臟結構進行組裝構建心臟模型（圖2）。將2 個吹氣球用單向閥連接，模擬心房、心室之間有房室瓣；其中一個吹氣球與黃色膠皮管用單向閥連接，模擬心室與動脈間有動脈瓣；另一個吹氣球用直通接口連接透明塑料管，模擬心房與靜脈相連。注意單向閥連接的方向保證心房單向通往心室，接口處涂抹凡士林潤滑和密封。

搏動心臟模型：根據血液從靜脈進入心房，從動脈離開心室的過程，將模型中的靜脈（透明塑料管）插入裝有水的容器中，搏動模擬心臟（擠壓吹氣球），觀察血流方向。心臟左、右兩側不相通，因此左側和右側分別搏動泵血。

血液循環模型的組裝：聯系血液的運輸功能及心臟的結構特點，將與模型心臟相連的4 根血管，分別連接至代表肺部毛細血管和全身毛細血管的大塑料瓶中，瓶內裝有代表血液的有色液體（圖3）。連接成封閉的循環后，再次搏動模擬心臟泵血，觀察血液循環。

圖2 組裝的心臟模型

圖3 血液循環模型

2 模型使用教學設計

教學設計流程如圖4。

圖4 教學流程

2.1 復習原型

4.1 改善基礎設施建設 為促進煙臺福山大櫻桃電子商務的發展，需要改善農產品電商的發展環境，推進包括物流在內的基礎設施建設，從供給側的角度進行建設和發展。同時，在城鎮化和你農業現代化背景下，發展物流龍頭企業可更好地改善物流，加強信息化建設可實現信息共享[7]。

1）復習心臟結構。教師展示心臟解剖圖片。學生觀察心臟解剖圖片，回憶心臟結構。

2）導入心臟功能。教師提出問題串。問題1：心臟主要是由什么組織構成？問題2：肌肉組織的功能是什么？問題3：心臟的功能是什么？學生聯系已有知識思考并回答問題，關注心臟功能。

之后，教師提出采用組裝模型的方法研究心臟功能，學生明確研究目標和方法。

2.2 組裝和檢驗心臟模型

1）組裝心臟模型。教師介紹模型的材料，布置活動：組裝心臟模型。學生聆聽并觀察模型材料，小組合作完成心臟模型組裝，小組代表展示并介紹心臟模型。

2）檢驗心臟模型。教師布置活動：觀看人體心臟搏動視頻，運行心臟模型，實現泵血功能。學生搏動心臟模型進行檢驗，發現有成功、有失敗，進而關注到模型結構與功能的關系。

3）分析心臟模型。教師和學生小組代表分別演示幾種不同的模型，教師引導學生比較成功的模型和失敗的模型，并分析失敗是瓣膜結構導致；教師引導學生回憶人體瓣膜的種類、位置、功能，反思模型中的瓣膜。學生在觀察和反思失敗模型之后，理解瓣膜的功能，明確模型中的瓣膜種類、位置、方向和功能。

4）糾正心臟模型。學生進一步糾正模型，再次檢驗，實現心臟模型定向泵血，理解結構與功能的相適應，并收獲探究的樂趣。

2.3 構建和解釋血液循環模型

1）構建血液循環模型。教師布置活動：組裝模型，實現具體任務（使A 和B 瓶中的液體通過心臟模型的搏動從A 瓶流至B 瓶，從B 瓶流至A瓶）。學生小組交流合作，在任務驅動下實現血液循環模型，明確血液循環路徑，根據模型完成血液循環途徑的繪制。

2）解釋血液循環模型。教師提出問題串。問題1：心臟泵出血液，實現血液流動，血液流動運輸什么？問題2：A 和B 代表人體的什么結構？問題3：血液的成分在A 和B 會發生什么變化？問題4：A 和B 究竟誰是肺部毛細血管，誰是全身各處的毛細血管？這個模型可解答該問題嗎？學生小組討論交流，通過問題1～3，分析模型結構的意義，理解血液循環的意義。通過問題4 學生對模型提出質疑，教師再次展示心臟解剖圖，并出示心腔泵血壓力差異的資料，學生由圖片與實物結構差異推測功能差異，由壓力差異（功能）推測血液循環途徑（結構），明確模型A、B 代表的含義，并進一步理解人體結構與功能的相適應。

2.4 對比原型，構建概念 教師出示人體血液循環動態圖，布置學生活動：根據模型和原型，繪制血液循環路徑圖，標出血液成分的變化。學生觀察原型，理解人體原型，歸納總結血液循環筆記，學生代表貼血液循環的板圖。

2.5 應用模型，拓展延伸 教師展示人工心肺機的原理圖，提問：人工心肺機如何接入人體從而發揮作用？學生結合模型和人體血液循環原型，解答問題。

3 教學反思

本節課以“原型-模型-概念”（圖5）為主線，由原型結構構建模型，將學生無法直接觀察的血液循環，變為具體的可實踐的模型；在模型實踐過程中，學生從感性體驗中升華理性認識，形成血液循環概念，形成結構與功能相適應的觀點。顯著增進了學生對心臟結構、功能及血液循環途徑的認識。

圖5 模型和原型的關系

教師自制了一個形象的教學模型，以期幫助學生理解抽象的教學知識。整個教學過程讓學生充分動手體驗、實踐、反思，精心構思模型的使用，使教學過程更好地達成了三維目標。學生實踐得來的知識和經驗是內化的，更具持久性，實踐中體會并認同了結構與功能適應的觀點，在實踐過程中獲取事實證據、進行批判性思維、進行邏輯推理、反思和交流、再實踐并獲得成功、歸納總結出探究結果等，促進了學生理性思維的發展，同時潛移默化地形成合作精神、生命觀念、科學態度，多層次地培養了學生的生物學學科核心素養。