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一、區分呼吸、呼吸作用、呼吸運動
這三個概念相互聯系又相互區別。
我們通常所說的呼吸是指氣體呼吸,包括外界與肺的氣體交換和血液與肺泡的氣體交換兩個過程。
呼吸運動特指外界與肺的氣體交換過程,是通過胸廓的有節律的擴張和收縮從而完成吸氣和呼氣的過程。
呼吸作用又稱細胞呼吸,是指有機物在細胞內經過一系列的氧化分解,生成二氧化碳和其他產物,釋放能量的過程。包括有氧呼吸和無氧呼吸。
這三個概念的正確理解可以讓學生對后來線粒體以及細胞呼吸的學習更加清晰明確。
二、呼吸運動的具體過程
肌有收縮和舒張的特性。在神經系統的支配下肌肉的收縮與舒張牽拉骨骼使得運動得以完成。就初中生而言,掌握呼吸運動中肋間肌與膈肌的變化即可。
氣壓這個概念對初一年級學生而言理解比較困難。如果把氣體分子比喻成在一個密閉的空間里學生在各個方向推墻壁從而對外產生壓力。相同的人數在空間大的地方受到了各個墻面的壓力就小,在空間小的地方壓力就大。
呼吸運動分為吸氣與呼氣兩個過程。
簡單記的口訣就是“吸氣收縮大大小,呼氣舒張小小大”即,吸氣時肋間肌和膈肌收縮,胸廓體積變大,肺擴張體積變大,肺內壓小于外界氣壓吸氣;呼氣時肋間肌和膈肌舒張,胸廓體積變小,肺收縮體積變小,肺內壓大于外界氣壓呼氣。
三、例題解析
1.下圖是某人在一次平靜呼吸中肺內氣壓的變化曲線,試分析曲線BC段的變化,胸廓的前后徑和左右徑的變化,正確的是
( )
A.前后徑增大,左右徑縮小
B.前后徑縮小,左右徑增大
C.前后徑和左右徑均增大
D.前后徑和左右徑均減小
2.下圖是人體在平靜呼吸時肺內氣體容量變化曲線,由B到C的過程表示( )
A.吸氣,膈肌收縮,膈頂下降
B.呼氣,膈肌收縮,膈頂下降
C.吸氣,膈肌舒張,膈頂上升
D.呼氣,膈肌舒張,膈頂上升
在解答這類型圖形題時關鍵要看清楚橫坐標與縱坐標的變量,變量不同,結果當然不同。不可以憑借經驗以前做過,不看變量一味沖動,造成錯誤。
在第1題中縱軸為肺內壓與外界氣壓的差,縱軸數值=肺內壓-外界氣壓,在AB段縱軸數值為負值。此時肺內壓<外界氣壓,外界氣體進入肺,此時吸氣,肋間肌和膈肌收縮,胸廓的前后徑和左右徑增大,上下徑增大。在BC段縱軸數值為負值。此時肺內壓>外界氣壓,肺內氣體出肺,此時呼氣,肋間肌和膈肌舒張,胸廓的前后徑和左右徑減小,上下徑減小。同時要注意肋間肌與膈肌的收縮狀態是一致的,胸廓的前后左右上下徑變化也是一致的。本題答案為D。
在第2題中縱軸為肺容量,其中A和C點表示肺容量的最小值,在B和D點表示肺容量最大值。因此有A到B肺容量由小變大,肺體積擴大,肺內壓減小,使得肺內壓小于外界氣壓,而是氣體進入肺,吸氣。因A到B,表示吸氣,膈肌收縮,膈頂處于下降狀態。C到D相同。而在B到C,由最大值到最小值,肺容量由大變小,肺內壓增大,使得肺內壓大于外界氣壓,于是氣體從肺內壓出,呼氣。由B到C,表示呼氣,膈肌舒張,膈頂處于上升狀態。此題答案為D。
四、氣體交換的過程與原理
氣體交換主要是人體獲得氧氣排出二氧化碳的過程。氣體交換分為肺泡與血液的氣體交換和血液與組織細胞的氣體交換。
氣體交換的原理是擴散原理,在這里可以解釋為氧氣由濃度高的地方流向濃度低的地方,二氧化碳由濃度高的地方流向濃度低的地方。同時要注意的是在得到氧氣的同時給出二氧化碳,這兩種氣體的流動同時進行,才可以稱之為交換。
通過呼吸運動氣體由外界進入肺,這一步靠的是氣壓。在肺泡與血液的氣體交換中此時肺泡內是剛得到的新鮮空氣,氧氣濃度比較高,而血液為氧氣濃度低的靜脈血,于是氧氣由濃度比較高的肺泡流向血管。在同一時刻,此時的血液二氧化碳濃度高,肺泡內二氧化碳濃度較低,二氧化碳由濃度高的血液流向肺泡,肺泡內的二氧化碳通過呼氣排除。這樣血液得到了氧氣,排除了二氧化碳,完成了氣體交換,含氧量少的靜脈血變成了含氧量豐富的動脈血。
動脈血流向全身的組織細胞完成血液與組織細胞的氣體交換。組織細胞要進行呼吸作用消耗氧氣產生二氧化碳。在組織細胞中氧氣濃度低,二氧化碳濃度高,而此時的血液中氧氣濃度高,二氧化碳濃度低,氧氣由濃度高的血液進入組織細胞,而二氧化碳由濃度高的組織細胞進入血液,血液由含氧量高的動脈血變成含氧量低的靜脈血。
五、擴展知識點
1.細胞進行有氧呼吸產生能量的細胞器是“能量轉化站”――線粒體。
2.植物進行光合作用的細胞器是“動力車間”――葉綠體。
3.無論是植物還是動物都具有線粒體,因為它們都要進行細胞呼吸。
關鍵詞: 初中生物 教學難點 突破策略
在初中生物教材中,每個章節都會有難點,評價課堂是否成功的其中一個方面就是能否有效突破教學難點。教學難點是指學生不易理解的知識或不易掌握的技能技巧。有些內容既是難點又是重點,有些難點則不一定是重點,難點有時又要根據學生的已有的認知水平來定。一般情況下,使大多學生感到困惑的地方,教師要想出有效的策略加以突破,否則會造成學生對這部分內容理解不透徹,還會給相關更深層次的知識和技能的學習和掌握帶來困難。根據初中生物學課程的特點,我結合教學實踐總結了幾種有效突破教學難點的策略。
一、形象直觀法
由于抽象知識造成的難點,要以形象、直觀、實踐的教學加以解決。
1.精選多媒體課件,化靜為動。
“耳與聽覺”一節中,學生很難理解耳蝸內有一種對聲波敏感的細胞(即聽覺感受器),能夠將聲波引起的振動轉變成與聽覺有關的信息。通過播放一段科普紀錄片后,眼見為實,直觀的視頻或動畫使學生更易理解,更易接受,而且很難遺忘。
2.制作簡單模型,形象生動。
想要了解尿液的形成必須要先認識形成尿液的基本結構——“腎單位”。如果能自制一個腎單位的模型(如左下圖),再結合書中模式圖,配以動畫演示尿液形成的動態過程,則形象生動,可輕松解決教學難點。
再比如:模擬胸部呼吸運動的實驗,我也做過右上圖這樣一個模型,學生通過自制的模型,可直接體會胸廓體積的變化與肺體積的變化關系,雖不太明白其中物理學原理,但是很直觀。
3.利用現成模型,直觀介紹。
眼球的結構很復雜,利用現成的“眼球”模型剖析介紹,比直接對著掛圖識別效果要好。而且學生經歷一個拆裝模型的學習過程,能夠達到“做中學”的效果,增長知識的同時又提高了動手能力。
心臟的結構也很復雜,利用“心臟”的模型對照書本圖片,按層次逐一認識,心臟的四個腔,瓣膜的存在,左心室的壁最厚,以及與心臟相連的血管,這些內容都無需多加解釋,一目了然。教師只需多加指導,引導學生觀察,并及時歸納總結。
4.實物接觸,親身體驗。
在“人體的支持與運動”一節中,長骨及關節適于支持與運動的結構特點是本節的難點。課堂上如果能帶些豬的長骨或雞的長骨(要保留長骨兩端或一端的關節軟骨),展示兩骨之間活動的連接(關節),這樣教學會更加生動有趣,學生也會慢慢地留意身邊的生物學,樹立起學習生物的興趣,體會到學習生物的樂趣。
5.圖片對比,清晰可見。
關于“血液”的學習,區別動脈血和靜脈血是本節的難點。對照圖片:明顯發現血液顏色上的差別。然后去分析顏色不同的原因,引出動脈血和靜脈血的概念。在此基礎之上再去分析主要的血管中的血液類型,動脈血與動脈,靜脈血與靜脈之間的關系,層層遞進,逐一解決教學難點。
6.設計板書,歸納總結。
板書的作用有很多,可建立知識框架,突出重點。也可突破難點,起到畫龍點睛的作用。因此設計好每節課的板書也很重要。比如:血液在循環途徑中成分的變化,動脈血與靜脈血之間轉變的原因分析,用板書圖示并用紅藍粉筆標出血液成分的變化,效果非常好。
再如:綠色開花植物的有性生殖中最后一個環節——“果實和種子的形成”是學習的難點。教學中我們往往先復習花的結構,然后引導學生認識花是怎么結出果實的。由于結構名稱特別多,建立起來的往往是瞬時記憶,容易遺忘,學習后可及時以板書形式歸納,幫助學生建立完整的知識框架。在后來的練習中還可作解題參考,通過反復鞏固,形成長期記憶,難點自然不難了。
二、實驗探究法
1.模擬實驗探究教學難點。
“探究近視形成的原因”是學習的一個難點。在模擬實驗中,可以通過物理裝置來探究出近視形成的兩大原因:一是晶狀體的凸度過大,二是眼球的前后徑過長。對于改變其中的某個因素來探究近視的原因,教師一定要指導到位,最好能設計好表格,否則學生操作時目的不明確,很難分析得出最后的結論。
2.演示實驗探究教學難點。
“唾液的消化作用”雖不是重點,但如果沒有實驗的探究,學生的理解也只能停留在理論分析上,沒有事實根據。我們先讓學生自己設計方案,(為節省時間)通過事先準備好的對照實驗,展示最終加碘液后的實驗現象,學生的注意力會立刻集中起來。發現:加了稀釋唾液的淀粉溶液遇碘未變藍,而加等量清水的淀粉溶液遇碘變藍。再通過分析現象,得出最后的結論。
3.分組實驗探究教學難點。
分組實驗時前要指導到位,分工明確,實驗時要適時點撥,實驗后要及時分析現象,得出結果。如“觀察小魚尾鰭的血液流動”,同學們都能看到流動的血液,但要分清流動方向相反的兩條血管哪條是靜脈哪條是動脈就比較困難。教師在分析的時候,就要將前后知識相聯系:顯微鏡下的看到的是倒像;小魚的心臟在頭部下方;你把小魚的頭朝左,其實在顯微鏡下看到的小魚頭是朝右的;如果血流向右,就代表流向頭部,那就是靜脈,相反血流向左,即流向尾部,那就是動脈。
通過實驗獲得感性認識的基礎上,再通過教師誘導啟發講解或思考題引導學生剖析教學難點問題,作出正確的判斷推理,難點可迎刃而解。
三、分解難點法
將內容豐富、涉及面廣的難點分解為幾個難度相對較小的問題,各個擊破,最終引導學生從整體上突破難點,這種方法在生物教學中十分有應用價值。如在講血液循環的途徑時,把它分為心臟的結構;與心臟相連的主要血管;體循環和肺循環具體途徑;毛細血管的功能;在全身的毛細血管網及肺部的毛細血管網這兩處發生的物質交換來分析血液成分的變化,最終明白動脈與動脈血、靜脈與靜脈血的關系等幾個問題來分析研究,最后進行綜合。這樣,通過化整為零,使學生感受不到復雜問題帶來的學習困難和壓力,提高了學生的學習興趣,可以增強學生特別是中差生的自信心,使全體學生得到發展。
四、聯系生活法
生產生活實際是生物學知識的來源,也是生物學知識價值的歸宿。有些生物學知識概念一旦脫離了實際就更顯得深奧玄妙莫測,成為難點。解決這些難點的唯一正確有效的方法就是密切聯系實際,加深對這些知識概念的理解。如:糖拌西紅柿時會流出大量汁液來,為什么?激發進一步探討:在什么情況下細胞失水?在什么情況下,細胞吸水?再聯系生活讓學生理解為什么醫院里用的是0.9%的生理鹽水。通過聯系生活實際中相關的事例,學生能更好地理解細胞失水和吸水的原理。
五、針對性練習法
通過針對性練習能發現學生對知識難點是否理解透徹,是否能靈活運用。比如:針對“幾種常見的人體激素的主要功能”這一難點,利用例題比較剖析,化解難點。
例題:甲、乙兩患者都為成年人,癥狀如下表:
甲患者和乙患者,兩人的病因不同,乙患者是由于幼年時期哪種激素分泌不足引起的?
A.甲狀腺激素 B.生長激素 C.胰島素 D.性激素
1 幫助學生突破生活經驗上的認知困難
由生活經驗引起的負遷移從唯物主義哲學角度來講就是“形而上學”,學生過分依賴感性認識來片面地構建物理規律.針對上述情形,教師要在教學設計中,充分考慮學生實際,預設學生的認識誤區,多方位搜集素材,以視頻、圖片等形式呈現給學生,豐富學生的感性認識,更可以引導學生進行實驗,深刻地分析自己所獲取的感性信息,進而總結歸納上升到正確的理性認識.
例如將牛頓管拿進課堂,讓學生直接觀察羽毛和金屬片在真空環境下的運動就能幫助學生認識到真實的自由落體是怎樣的,現實的落體運動為什么不一樣.
2 幫助學生突破數學技能上的困難
高中物理學習中,學生開始區分物理量是標量還是矢量時,物理量的數值就已經和數學上數字不是一個概念.最典型就是正負數的含義,數學上負數只是說明比零小,而物理量正負的內涵就非常豐富,例如某些標量的正負,它的含義確實和數學是類似的.比如某點的電勢為負數,說明該位置電勢比電勢零點來得小,而同樣是標量,功的正負卻不表示大小,它指代是力在運動過程起到動力或阻力的作用;而對于矢量,在直線坐標系中,它所對應是方向上的差別,比如物體碰撞后,速度由之前的4 m/s變成后來的-5 m/s,速度是變小了嗎?由譬如數學上的0就是沒有,而溫度為0 ℃,卻不能說沒有溫度,電場里的零勢能位置更有其特殊的含義.
3 幫助學生突破解法上的困難
很多學生在解題過程中容易出現思維定勢的問題,往往在解決了一題總結出多種方法,但是如果問題情景變化了,可能這幾種方法中就有幾種不適用了.
例如,速度關聯問題大體上有四種常規求解方法,有些物理問題四種方法都能求解,有些不能,因此,需要反思四種方法的長處和短處,熟悉每種方法所需的特定條件,做好此類習題的教學.
例1 如圖1所示,在一光滑水平面上放一個物體,人通過細繩跨過高處的定滑輪拉物體,使物體在水平面上運動,人以大小不變的速度v運動.當繩子與水平方向成θ角時,物體前進的瞬時速度是多大?
評析 這個例題的解決可以用4種解法.
第一種,作出如圖2的微小變化過程,選擇微元法從速度的定義出發,不需要用運動的合成與分解,屬于基本方法,數學要求比較高,受限于學生的數學水平.
第二種,作出如圖3所示的速度分解圖,運用運動的合成與分解法,實際速度方向(通常以物體的實際速度為合速度)始終不變的合速度比較容易確定.分運動方向的確定是難點.一物體同時參與幾個分運動時,各分運動獨立進行,各自產生效果(v分、s分)互不干擾,即:獨立性.它是運動的合成與分解的依據.“運動效果”如何確定呢?
解法三 應用微元法,數學要求較高,超出高中數學要求.
解法四 應用能量轉化及守恒定律法,水平推力F 不是恒力,瞬時功率不確定,而且同時存在重力、摩擦力、彈力的瞬時功率,無法求解.