动脉血与静脉血相互转化的演示方法

王丽萍　孙丰富

摘 要：在课堂教学中，利用血红蛋白的特性，借助气体发生装置，设置对照组，分别演示在新鲜鸡血中通入氧气和二氧化碳，观察两种情况下鸡血颜色的可逆动态变化，学生直观感受动脉血和静脉血的相互转化，培养学生生物学科素养，提高课堂教学效率.

关键词：动脉血;静脉血;对比演示;可逆动态转化

作者简介：王丽萍（1986-），女，山东淄博人，本科，中学二级教师，研究方向：初中生物教学研究;

孙丰富（1984-），男，山东淄博人，本科，中学二级教师，研究方向：理化生课程整合教学.

义务教育阶段生物学课程标准对实验教学提出了“初步具有生物学实验操作的基本技能、一定的科学探究和实践能力，养成良好的思维习惯”[1]的要求.动脉血与静脉血的转化是鲁科版生物学七年级上册第三单元第四章第三节所涉及的学习内容，动脉血和静脉血的区别是血液循环的重要知识，教材中没有涉及动脉血和静脉血转化的实验探究活动，教师在教学过程中通常借助图片、多媒体动画来演示该过程.由于初中生的思维特点是以形象思维和定向思维为主，且处于由形象思维向抽象思维的转化阶段，加之该知识点较为抽象，致使学生容易混乱且易遗忘，学习效果不佳.

德国教育学家第斯多惠说过：“一个坏的老师奉送真理，一个好的老师则教人发现真理.” 生物科学是一门实验科学，鼓励学生和教师充分利用身边费用低廉的器具和材料，设计富有创造性的实验和实践活动[1].实验教学不但能够帮助学生理解生物学知识与训练实验技能，还有助于学生科学思维习惯的培养.笔者在教学过程中结合课堂教学实际需要和七年级学生的学习特点，设计了一套可以反复再现动脉血与静脉血转化的演示实验装置，实验演示现象明显，把原本抽象的知识点，显而“异”见地展现在学生面前，引起强烈的视觉冲击，改变了以往学生在被动学习气氛中思考不深入，思维不系统，枯燥无乐趣的状况，同时课堂教学变得活起来，教学效果较为理想，现与广大一线教师共同探讨，以期更大的改进.

1 装置的制作

1.1 制作器材

硬纸板（约40cm×20cm附着在牛奶盒外固定），烧杯（100ml）3 个，锥形瓶2个，试管（20 mm×200 mm）3支，分液漏斗（长颈漏斗）2个，玻璃棒1根，双孔胶塞2个，直角玻璃管2根，直玻璃管2根，短橡胶管2段，金属卡2个;柠檬酸钠晶体（少许），新鲜鸡血50ml， 0.75%生理盐水，小石子若干，稀盐酸（10%HCl），二氧化锰，双氧水（H2O2）.

1.2 制作方法

1.2.1 在硬纸板上粘一张白纸，便于观察血液颜色的变化（图1），同时，将其固定在牛奶盒外，用透明胶带将三个试管均匀固定在木工板上，分别标记为A、B、C（图2）.

1.2.2 制取辅助气体

利用双氧水和二氧化锰在锥形瓶中反应，制取氧气（图3），利用稀盐酸和小石子反应制取二氧化碳（图3），注意利用分液漏斗控制双氧水与稀盐酸的流量使化学反应缓慢进行，同时，将两套气体发生装置固定在牛奶盒内（图4）.

2 装置使用

2.1 实验原理

当血液中通入氧气，血红蛋白与氧结合形成氧合血红蛋白，血液里含氧量增多，颜色鲜红，叫做动脉血;当血液里通入二氧化碳，血红蛋白与氧分离，血液里含氧量减少，颜色暗红，叫做静脉血[2].

简述如下：

动脉血（含氧量多鲜红色） 血红蛋白与氧结合血红蛋白与氧分离 静脉血（含氧量少暗红色）

2.2 使用方法

2.2.1 配制抗凝鸡血

先在烧杯中配制少许质量分数约3%～5%的柠檬酸钠溶液作为抗凝剂，0.75%生理盐水作为稀释溶液.将新鲜的鸡血约20mL倒入盛有柠檬酸钠溶液的烧杯中，滴入配制的生理盐水进行稀释，同时，用玻璃棒不断地搅拌使其充分混合，完成后向A、B、C三个试管中分别倒入约5mL配置好的抗凝鸡血.（注意：所取鸡血必须保证新鲜且及时做抗凝和稀释处理）

2.2.2 开启二氧化碳发生装置，将通有二氧化碳的玻璃管通入装有抗凝鸡血的试管C中，观察其颜色的变化，如图5所示.（注意：待气体发生装置产生气体稳定后进行操作，且通气时间至少1分钟）

2.2.3 开启氧气发生装置，将通有氧气的玻璃管通入装有抗凝鸡血的试管A中，观察其颜色的变化，如图6所示.

2.2.4 把试管A中再次通入二氧化碳、C再次通入氧气，观察血液颜色的变化.

2.2.5 现象分析

在A试管中通入足量的氧气，血液颜色变为鲜红色，为动脉血;在C试管中通入足量二氧化碳，则血液颜色变为暗红色，称为静脉血.

当试管A中再次通入二氧化碳后，血液由原来的鲜红色变为暗红色，既由原来的动脉血变为静脉血，模拟了组织细胞处的气体交换过程;当试管C中再次通入氧气后，血液由原来的暗红色变为鲜红色，既由原来的静脉血变为動脉血，模拟了肺泡的气体交换过程.

通过实验，学生直观、形象的观察了静脉血、动脉血之间的区别及可逆转化，不仅清晰地区别动脉血、静脉血，同时，体验了肺泡处和组织细胞处的气体交换过程.

3 注意事项

（1）氧气和二氧化碳的通入不易太快、太强，避免产生过多的血液泡沫导致实验效果不佳.

（2）鸡血要即采即用，越新鲜效果越好，且及时做抗凝处理.

4 创新点

创新点1.演示实验与分组实验可同步进行，如图7、图8.

创新点2.学生动手配置抗凝鸡血，能直观认识凝固血和抗凝血的区别，如图9、图10.

创新点3.通过通入的气体和颜色变化区别动脉血、静脉血并能模拟动脉血、静脉血的相互转化过程，如图11.

创新点4.该装置还可演示一氧化碳与血红蛋白结合能力远高于氧和二氧化碳与血红蛋白结合的能力，可用于对煤气中毒原理的理解.

在演示过程中，气体发生装置隐藏在盒内，教师通过展示两种血液变化的现象，给学生造成疑惑，进而提出问题：“发生这一变化的原因是什么？”在教师问题的引领下完成知识点的互动理解.通过对比实验，强化了学生对静脉血和动脉血的认识以及对动脉血、静脉血相互转化过程的直观理解.学生在此过程中通过对比新鲜鸡血颜色的变化，总结得出血红蛋白在氧浓度高时易与氧结合，颜色转变为鲜红色;反之，在氧浓度低时易与氧分离，颜色转变为暗红色.依据两种情况下颜色的变化让学生体验动脉血和静脉血变化的原因，从而真正学会区分两种血液.

学科教学应基于真实的情景任务、问题引领，重视教学知识内容的构建设计，在学生个人或团队开展实践学习[4].通过演示“动脉血与静脉血反复转化”的装置，让学生在参与体验的过程中更加直观地感受实验现象的变化，深入理解并掌握知识点，学会通过分析现象，深入事物的本质，在这一思维过程中逐渐掌握科学思考的方法，培养学生科学思维习惯.同时，锻炼了学生的实验操作和学科整合的能力，提高了课堂学习效率，这也正是生物学学科核心素养的基本要求.

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.义务教育生物学课程标准（2011年版）[M].北京：北京师范大学出版社，2012.

[2]吴海莉.让动脉血·静脉血的转化看得见[J].中学生物教学，2006（08）：35.

[3]周建湘.用对比实验促进学生对动脉血和静脉血概念的理解[J].生物学教学，2002（09）：21.

[4]吴海燕，茆庆东.初中生科学核心素养培育的“现象教学”实践[J].中学生物教学，2018（21）：29-31.

（收稿日期：2019-08-03）