一、研究背景

　　生物学是自然科学中一门以实验为基础的学科，是研究生命现象和生命活动规律的科学。很多生物学原理、规律都是通过实验得出的。2016年9月教育部发布的《中国学生发展核心素养》成果报告指出：以科学性、时代性和民族性为基本原则，以培养“全面发展的人”为核心。而随后提出的生物学核心素养，主要包括生命观念、理性思维、科学探究和社会责任。这些都充分说明实验在生物学教学中的重要意义。

　　《人体的呼吸》是《生物学(七年级下册)》中的重要一章。在这一章中，膈肌运动与呼吸的关系的演示实验对学生理解本章的重点起着重要作用。在实验装置中，教材用无底玻璃瓶代表胸廓，三叉玻璃管代表气管和支气管，两个气球代表肺，弹性橡皮膜代表膈肌，制作成膈肌运动与呼吸的关系模型，为很多师生所推崇，也给教学提供了极大的便利。可惜在课堂教学中，由于操作上的错误以及模型上的缺陷，对学生理解其生命活动过程及其原理产生了一些不利影响。

　　张贤阴老师曾在《生物学通报》2002年第4期中指出了此演示实验的不足：由于代表膈肌的橡皮膜是平整地罩在瓶底，不论是向下拉橡皮膜，即“膈肌”舒张;还是橡皮膜回缩，即“膈肌”收缩，都与膈肌的真实生理形态大相径庭。这样，就大大降低了模拟实验的模拟性，甚至因此使模拟实验得出错误的结论。

　　事实上，人体在平和呼吸时，肺内压始终低于大气压，称为胸内负压。胸内负压是在出生以后发展起来的。不论是吸气还是呼气，膈肌穹顶始终是向上凸起的，只不过是向上凸起的程度不同。膈肌收缩时，穹顶变平，下移和稍向前运动。平静吸气时，膈肌收缩，使穹顶下降约1.5 cm，深吸气时，下降可达7 cm，使胸廓的上下径增大。呼气时，膈肌松弛，左右穹顶向上回位，使胸廓的上下径缩小。

　　针对以上问题，张老师提出了非常好的改进措施：一是要让自然状态下的橡皮膜，稍向瓶内突起(笔者建议可使用大一些的气球来代替橡皮膜，利用气球顶部自然向上凸起更好地模拟膈肌穹顶的真实形态)，二是让瓶内处于负压状态(可以先将气球吹得稍大一些，再将代表膈肌的大气球套在瓶底)，并保证其气密性。

　　不过，笔者在实际教学中发现，由于七年级还未开设物理课，学生缺乏相关的物理学知识，对大气压、肺内气压、负压等概念非常模糊、不易理解。怎样才能让学生比较容易地理解膈肌的运动与肺内气压变化的关系呢?笔者在张老师改进的实验装置和操作方法的基础上，又增设了装置，试图通过此装置与原装置的有机结合，帮助学生理解膈肌的运动与肺内气压变化的关系。

　　二、改进实验的材料用品

　　三、实验改进装置的准备

　　四、改进实验的步骤

　　五、结语

　　《生物学(七年级下册)》中的实验装置可以说明膈肌运动与呼吸的关系，但所反映的膈肌形态和位置与真实情况大相径庭。张贤阴老师对此不足做了改进。笔者在实际教学过程中使用张老师的改进装置，也取得了较好的教学效果。不过，由于七年级的学生缺乏大气压、肺内气压、负压等相应的物理学知识，难以理解肺内的气压变化与外界大气压的关系，因此，笔者在张老师改进装置的基础上，根据呼吸运动时肺内外气压变化，增设了装置，用红墨水的移动反映装置内的气压变化。

　　经过改进的实验装置和操作方法可用于膈肌运动与呼吸的关系的实验演示。这样的改进不仅说明了膈肌运动与呼吸的关系，而且较为真实地模拟了膈肌的形态和位置情况。利用增设的装置，可巧妙地将肺内气压变化通过红墨水的移动呈现，直观地揭示出了肺内外气压变化特点，弥补了学生物理学知识欠缺的问题，有利于帮助其更好地理解本节教学内容的重难点。相信这样的改进也能帮助教师取得更好的教学效果。

　　参考文献

　　[1] 义务教育教科书生物学七年级下册[M]北京:人民教育出版社,2012: 45-46.

　　[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(4):50.

　　[3] 王玢,左明雪.人体及动物生理学[M].北京:高等教育出版社,2001:252.

　　赵宏武 陆晓霞　云南省昆明市呈贡区第一中学