自制血液循环模型用于教学的设计和实践*

张晓菲 韩 烁 庞 玥

（北京汇文中学 北京 100061）

为了帮助学生观察到“血液循环”的过程，并理解其中结构与功能的精妙适应，笔者结合自身教学实际制作了以下血液循环模型，并对模型的使用进行了教学设计，希望学生在兴趣驱动下进行血液循环模型的自主构建，在运行检验模型功能中修正模型结构，在感性体验中升华理性认识，最终实现学生自主构建血液循环概念。

1 血液循环自制教具的制作

1.1 材料准备及模拟说明（图1） 两端开口的吹气球4 只，分别模拟4 个心腔；塑料单向阀4个，分别模拟2 个动脉瓣和2 个房室瓣；50 cm 长黄色胶皮管2 根，模拟动脉血管；50 cm 长透明塑料管2 根，模拟静脉血管；透明2 L 装饮用水塑料瓶2 个，分别代表肺部毛细血管和全身毛细血管；分别添加红色和蓝色可食用色素的水，模拟动脉血和静脉血；直通连接口，铁架台，凡士林，标签纸，记号笔等。

图1 血液循环模型组件

1.2 制作方法

组装心脏模型：将贴有结构名称的模拟材料，按照心脏结构进行组装构建心脏模型（图2）。将2 个吹气球用单向阀连接，模拟心房、心室之间有房室瓣；其中一个吹气球与黄色胶皮管用单向阀连接，模拟心室与动脉间有动脉瓣；另一个吹气球用直通接口连接透明塑料管，模拟心房与静脉相连。注意单向阀连接的方向保证心房单向通往心室，接口处涂抹凡士林润滑和密封。

搏动心脏模型：根据血液从静脉进入心房，从动脉离开心室的过程，将模型中的静脉（透明塑料管）插入装有水的容器中，搏动模拟心脏（挤压吹气球），观察血流方向。心脏左、右两侧不相通，因此左侧和右侧分别搏动泵血。

血液循环模型的组装：联系血液的运输功能及心脏的结构特点，将与模型心脏相连的4 根血管，分别连接至代表肺部毛细血管和全身毛细血管的大塑料瓶中，瓶内装有代表血液的有色液体（图3）。连接成封闭的循环后，再次搏动模拟心脏泵血，观察血液循环。

图2 组装的心脏模型

图3 血液循环模型

2 模型使用教学设计

教学设计流程如图4。

图4 教学流程

2.1 复习原型

4.1 改善基础设施建设 为促进烟台福山大樱桃电子商务的发展，需要改善农产品电商的发展环境，推进包括物流在内的基础设施建设，从供给侧的角度进行建设和发展。同时，在城镇化和你农业现代化背景下，发展物流龙头企业可更好地改善物流，加强信息化建设可实现信息共享[7]。

1）复习心脏结构。教师展示心脏解剖图片。学生观察心脏解剖图片，回忆心脏结构。

2）导入心脏功能。教师提出问题串。问题1：心脏主要是由什么组织构成？问题2：肌肉组织的功能是什么？问题3：心脏的功能是什么？学生联系已有知识思考并回答问题，关注心脏功能。

之后，教师提出采用组装模型的方法研究心脏功能，学生明确研究目标和方法。

2.2 组装和检验心脏模型

1）组装心脏模型。教师介绍模型的材料，布置活动：组装心脏模型。学生聆听并观察模型材料，小组合作完成心脏模型组装，小组代表展示并介绍心脏模型。

2）检验心脏模型。教师布置活动：观看人体心脏搏动视频，运行心脏模型，实现泵血功能。学生搏动心脏模型进行检验，发现有成功、有失败，进而关注到模型结构与功能的关系。

3）分析心脏模型。教师和学生小组代表分别演示几种不同的模型，教师引导学生比较成功的模型和失败的模型，并分析失败是瓣膜结构导致；教师引导学生回忆人体瓣膜的种类、位置、功能，反思模型中的瓣膜。学生在观察和反思失败模型之后，理解瓣膜的功能，明确模型中的瓣膜种类、位置、方向和功能。

4）纠正心脏模型。学生进一步纠正模型，再次检验，实现心脏模型定向泵血，理解结构与功能的相适应，并收获探究的乐趣。

2.3 构建和解释血液循环模型

1）构建血液循环模型。教师布置活动：组装模型，实现具体任务（使A 和B 瓶中的液体通过心脏模型的搏动从A 瓶流至B 瓶，从B 瓶流至A瓶）。学生小组交流合作，在任务驱动下实现血液循环模型，明确血液循环路径，根据模型完成血液循环途径的绘制。

2）解释血液循环模型。教师提出问题串。问题1：心脏泵出血液，实现血液流动，血液流动运输什么？问题2：A 和B 代表人体的什么结构？问题3：血液的成分在A 和B 会发生什么变化？问题4：A 和B 究竟谁是肺部毛细血管，谁是全身各处的毛细血管？这个模型可解答该问题吗？学生小组讨论交流，通过问题1～3，分析模型结构的意义，理解血液循环的意义。通过问题4 学生对模型提出质疑，教师再次展示心脏解剖图，并出示心腔泵血压力差异的资料，学生由图片与实物结构差异推测功能差异，由压力差异（功能）推测血液循环途径（结构），明确模型A、B 代表的含义，并进一步理解人体结构与功能的相适应。

2.4 对比原型，构建概念 教师出示人体血液循环动态图，布置学生活动：根据模型和原型，绘制血液循环路径图，标出血液成分的变化。学生观察原型，理解人体原型，归纳总结血液循环笔记，学生代表贴血液循环的板图。

2.5 应用模型，拓展延伸 教师展示人工心肺机的原理图，提问：人工心肺机如何接入人体从而发挥作用？学生结合模型和人体血液循环原型，解答问题。

3 教学反思

本节课以“原型-模型-概念”（图5）为主线，由原型结构构建模型，将学生无法直接观察的血液循环，变为具体的可实践的模型；在模型实践过程中，学生从感性体验中升华理性认识，形成血液循环概念，形成结构与功能相适应的观点。显著增进了学生对心脏结构、功能及血液循环途径的认识。

图5 模型和原型的关系

教师自制了一个形象的教学模型，以期帮助学生理解抽象的教学知识。整个教学过程让学生充分动手体验、实践、反思，精心构思模型的使用，使教学过程更好地达成了三维目标。学生实践得来的知识和经验是内化的，更具持久性，实践中体会并认同了结构与功能适应的观点，在实践过程中获取事实证据、进行批判性思维、进行逻辑推理、反思和交流、再实践并获得成功、归纳总结出探究结果等，促进了学生理性思维的发展，同时潜移默化地形成合作精神、生命观念、科学态度，多层次地培养了学生的生物学学科核心素养。