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对一道生物技能训练题的探究与改进

作者 :李亮清更新时间:2012-11-12

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(广西临桂县会仙中学 广西临桂 541103)

摘 要 对现行人教版生物学七年级下册的一道技能训练题的严谨性进行探究,
提出了一些不同的看法,并给出了相应的改进建议。
关键词 技能训练 看法 改进
现行人教版生物学七年级下册第52页的一道技能训练题[1]:测量和计算(测量肺的容积)。原题内容为:
直接测出肺的容积比较难,不过,我们可以借助其他手段进行大致的测量。
提示
1 可供选择用品有:圆气球、软尺。
2 如果用C代替圆气球的周长,则圆气球的体积═1∕6×C3/3.142
3 如果周长用厘米为单位,上述公式算出的体积单位正好是毫升。
请根据以上提示,测量并算出自己的肺的容积。
对此技能训练题的严谨性,笔者进行了初步探究,提出一些不同的看法,并建议作相应的修改。简要介绍如下:
一 存在的问题
(一) 气球内气体的体积并非肺的容积,二者不能等同 肺的容积是指当人体尽力吸气后,肺内所容纳的气体量(一般用毫升表示)。而当人体尽力呼气时,并不能把所有的气体都呼出,所以生理学上通常把人体尽力吸气后,再尽力呼气,呼出的气体量,叫肺活量。留在肺内不能呼出的气体量,叫余气量(约1500ml[2])。人体尽力吸气后,再尽力吹气球,吹入气球中的气体量,在不考虑压力不同造成的偏差的情况下,也只能相当于肺活量。所以,按此技能训练题测算出的气球体积的大小并不是肺的容积的大小,比肺的容积小得多(约小1500ml以上)。即使是大致测算,也是不科学的。
(二) 气球中的气压与肺内的气压不同,在相同温度下,二者的气体量不能用体积进行比较
当人体尽力吸气结束时,肺内气压与外界空气的气压相等,即等于一个大气压。而人体尽力吹大气球后,气球内的气压远大于大气压。因为气球的橡胶膜本身有一定的张力,会对气球内的气体产生一定的压力,气球内气压应该等于一个大气压再加上由橡胶膜的张力作用产生的气体的压强。由于二者的气压不同,在相同温度下,不能把气球内气体的体积等同于肺内气体的体积(即使是肺活量也如此)。
(三) 气球内气压大于大气压,影响了呼气时肺内气体的充分呼出 气球内的气压会随着吹气的进行而逐渐增大,当吹到一定程度时,气球内的气压会大于大气压,此时会影响肺内气体的进一步呼出,肺呼出的气体量会小于正常的肺活量。
综合1、2、3点,不难看出,用气球来测算肺的容积是不妥的,即使是测算肺活量,也是非常不准确的。
二 改进建议
(一) 将标题中的测算肺的容积改成测算肺活量 因为要把肺内所有的气体都呼出,几乎是不可能的。所以,要根据呼出的气体量来测算肺的容积是不可能的。而测算肺活量则是可行的,可以将标题中的测算肺的容积改成测算肺活量。但由于课本中未涉及到肺活量的相关内容,所以在肺活量的后面需加破折号,对肺活量稍作解释。
(二) 在提示中增加已知条件——余气量 如果一定要测算肺的容积的话,也可以在提示中增设已知条件——一般情况下的余气量。这样测出肺活量后,只要加上余气量即可得肺的容积。计算也不困难。
(三) 改进实验设计方案 不管是测肺的容积,还是测肺活量,都需要对原实验设计方案进行改进。在实践中,笔者对实验方案作了如下改进:
1 制作简易肺活量计
(1)原理:利用化学实验中的排水取气法,收集人体呼出的气体,再根据容器的容积计算出呼出的气体的体积。
(2)材料:普通塑料水桶一只、金龙鱼油瓶(5L)一个、长约0.5m、直径约1cm的软胶管一根、学生用塑料尺一把、食品保鲜膜(用以多人使用同一套装置时,保证卫生)若干。
(3)装置: 简易装置示意图如下:

图1 吹气前 图2吹气后

2 测量和计算 应用前先测出金龙油瓶的底面积(约为14cm×14cm)。应用时,按图1将金龙鱼油瓶灌满水,倒置于水桶里的水中,橡胶管的一端通入瓶内到水桶水位平面的位置,另一端盖上保鲜膜,用硬物将保鲜膜中央部位的一部分插入管内,再用利器将保鲜膜底部捅破,保鲜膜周围部分往下包住胶管的一部分(保鲜膜一次性使用,以确保卫生)。被测者尽力吸气后,用嘴衔住橡胶管套有保鲜膜的一端,尽力吹气,吹毕即测出瓶中水位下降的高度,记下高度值,通过公式V=长×宽×高,计算出瓶中气体的体积,此体积即为被测者的肺活量。肺活量再加上已知条件中的余气量即为肺的容积。
三 改进后的题型
(一) 题型一 测量和计算(测量肺活量——人体尽力吸气后,再尽力呼气,呼出的气体量)
提示:
1 可供选择的用品有:塑料桶、金龙鱼油瓶、橡胶管、水。
2 金龙鱼油瓶的体积=长×宽×高
3 如果长、宽、高用厘米为单位,上述公式算出的体积单位正好是毫升。
请根据以上提示,测量并算出自己的肺活量。
(二) 题型二 测量和计算(测量肺的容积)
直接测出肺的容积比较难,不过,我们可以借助其他手段进行大致的测量。
提示:
1 可供选择的用品有:塑料桶、金龙鱼油瓶、 橡胶管、水。
2 金龙鱼油瓶的体积=长×宽×高
3 如果、宽、高用厘米为单位,上述公式算出的体积单位正好是毫升。
4 人体尽力呼气后,肺内残留的气体量约为1500毫升。
请根据以上提示,测量并算出自己的肺的容积。
四 反思
(一) 改进后的优点
1 科学性更强 原题混淆了肺的容积和肺活量两个不同的概念,会使学生产生误解,以为呼气时,能将肺内所有的气体全部呼出。同时也未考虑橡胶膜对气球内气体产生的压力,将对学生以后学习物理知识埋下隐患。改进后的方案有效地避免了上述情况的发生,理论上更为合理,科学性更强。
2 准确性更高 虽然改进后的方案也不完全准确,如金龙鱼油瓶本身有一定的重量,对瓶内气体会产生一定的压力等。但这属于误差范畴,对实验结果影响不大。相比之下,精确度更高,可靠性更强。
3 材料易寻、组装简单、使用方便 实验中所用的物品均为日常生活用品,非常易得,整个装置也不复杂,且使用起来很方便,即使是一个人也能完成,可操作性很强,只要有心,人人皆可做,具有一定的实用价值。
(二) 改进后的方案的不足 新方案中,要学生根据提示自己设计实验有一定困难。但教师可根据光合作用释放氧气的实验中收集氧气的方法稍加提示,问题也不大。
参考文献
[1] 课程教材研究所生物课程研发中心。义务教育课程标准实验教科书•生物学(七年级,下册)。北京:人民教育出版社,2001。(52)
[2] 课程教材研究所生物课程教材研究开发中心。生物学七年级下册教师教学用书。北京:人民教育出版社,2001。(74)
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