Руководство учебной деятельностью учащихся при изучении темы "Опорно-двигательная система"

Строение и функции скелета туловища и конечностей

Цель урока - показать единство строения и функции опорно-двигательной системы, обнаружить сходство в строении скелета млекопитающих животных и человека, раскрыть закон единства строения и функции, подчеркнув качественные отличия человека от животных, связанные с приспособлением ею к труду, прямохождению и социальному образу жизни. Необходимо отметить и признаки, возникшие вследствие развития головного мозга. Поскольку в процессе обучения школьники сталкиваются с дедуктивными построениями, а свои выводы проверяют на препаратах, этот урок может быть использован для развития у учащихся навыков логического мышления и способности к самоконтролю. Однако умению использовать препарат для проверки правильности своих суждений и умозаключений необходимо учить. Поэтому задания лучше выполнять сначала фронтально, под непосредственным контролем учителя и лишь потом переходить к самостоятельным работам, требующим использования этого приема.

Урок может быть построен так: вначале можно рассказать о значении костно-мышечной системы в целом, затем - рассмотреть части скелета. Если учитель на изучение этой темы отведет два часа, как это сделано здесь, то материал о строении черепа, строении и функции сустава, сходстве и различии скелетов человека и млекопитающих лучше дать на следующем уроке. При изучении этой темы целесообразно использовать диафильм "Скелет человека. Соединение костей" (выпуск 1981 г.). Ссылки на соответствующие кадры будут указаны в тексте.

Начать объяснение целесообразно с общего плана скелета: осевой скелет включает череп, позвоночник, грудную клетку; скелет конечностей - кости поясов конечностей и свободных конечностей. Этот материал известен учащимся из курса VII класса. Затем важно показать, что скелет и мышцы работают в тесном единстве. Любое движение и любая поза поддерживаются мышцами. Человек падает, если мышцы прекращают свою работу. Защитную функцию скелета также следует показывать в единстве с мышечной системой. Далее можно перейти к изучению скелета, используя дедуктивные построения. Их цель - раскрыть закон единства строения и функции и установить связь человека с млекопитающими, определить его систематическое положение.

Задание 1. Не обращаясь к скелету человека, доказать, что позвоночник является не цельной костью, а состоит из отдельных костей - позвонков. (Во время этой работы скелет зачехлен.)

Решить эту задачу можно разными способами, например так. Человек произошел от млекопитающих животных. У последних позвоночник состоит из отдельных позвонков,- следовательно, и позвоночник человека имеет такое же строение. Однако чаще школьники прибегают к другому способу и используют такое рассуждение. Если бы позвоночник состоял из одной цельной кости, прогнуться назад, в стороны, вперед было бы невозможно. Между тем такие движения совершаются. Следовательно, позвоночник не может состоять из цельной кости, а состоит из многих, подвижно связанных между собой костей. Это рассуждение можно проиллюстрировать путем наблюдения рельефа позвоночника на фигурах картины А. А. Дейнеки "Будущие летчики" (рис. 6, диафильм "Скелет человека. Соединение костей", кадр 6). Обращаем внимание учащихся на то, что в зависимости от позы рельеф позвоночника может быть и прямым, и изогнутым.

Рис. 6. А. А. Дейнека. 'Будущие летчики' (перерисовка)

Задание 2. Подумать, почему позвонки в нижних отделах позвоночника массивнее, чем в верхних. (Несут большую нагрузку.)

Задание 3. Чтобы позвоночник мог изгибаться, кости позвоночника должны быть подвижны; чтобы он мог служить достаточно прочной осью тела, позвонки должны прочно скрепляться между собой. Подумать, как обеспечивается прочность и подвижность позвоночника.

Дав это задание, учитель выслушивает ответы учащихся, затем расчехляет скелет и начинает работу с препаратом. Ученики видят, что, действительно, позвоночник состоит из отдельных позвонков, что в нижних отделах позвонки более прочны и массивны, чем в верхних, что в крестцовом отделе 5 позвонков срастаются в одну кость - крестец. Видят они и то, что позвонки скреплены друг с другом стержнем, пропущенным через позвоночный канал. Для каждого ясно, что так соединяться позвонки в живом человеческом теле не могут, тем более что в позвоночном канале находится спинной мозг.

Возникает проблемная ситуация, которую разрешает учитель, рассказывая о хрящевых межпозвоночных дисках, обеспечивающих полуподвижное соединение позвонков, сочетающее и подвижность (правда ограниченную!), и прочность. Учитель рассказывает о полуподвижных соединениях, строении позвонков, их отростках, отверстиях в позвонках, образующих канал позвоночника. После этого учитель снова обращается к картине А. А. Дейнеки, предлагая учащимся определить, какие части позвонков образуют хребет спины. (Задние отростки позвонков.)

Затем можно перейти к изучению отделов позвоночника.

Задание 4. Нагнуть голову и нащупать кость в месте, где шея и туловище образуют угол. Какую кость вы нащупали? (Задний отросток позвонка.)

Учитель сообщает, что это последний, седьмой позвонок шейного отдела, далее идут позвонки грудного и поясничного отделов, крестец и, наконец, копчик. У человека 7 шейных позвонков, у млекопитающих животных тоже 7 шейных позвонков. Какой вывод из этого можно сделать? (Человека можно отнести к классу млекопитающих.) В краткой беседе учащиеся приводят другие доказательства принадлежности человека к этому классу.

Задание 5. Подумать, почему кости крестца и копчика срастаются в одну кость.

Здесь важно разъяснить, что одно и то же строение вызвано совершенно различными физиологическими причинами. Крестец несет основную тяжесть тела. К нему прикрепляются кости таза, поддерживающие туловище. Срастание крестцовых позвонков обеспечивает прочность такого соединения. Срастание же копчиковых костей вызвано тем, что они неподвижны. У животных с развитым хвостом такого срастания не происходит. У человека копчик является всего лишь рудиментом, показывающим связь человека с животными-предками.

Далее учитель сравнивает позвоночник человека с позвоночником животных, разъясняет значение изгибов позвоночника, благодаря которым позвоночник человека может пружинить при ходьбе, беге, прыжках (рис. 7). S-образная форма позвоночника характерна только для человека и связана с прямохождением.

Рис. 7. Скелет бегущего человека

Далее можно перейти к изучению строения грудной клетки и выяснить, как учащиеся поняли роль полуподвижных соединений.

Задание 6. Определить значение реберного хряща.

Учитель предлагает учащимся сделать вдох и проследить за смещением грудной клетки вперед и вверх, сделать выдох и убедиться, что грудина и ребра смещаются назад и вниз. Этих наблюдений бывает достаточно, чтобы восьмиклассники установили связь между подвижностью грудины и деформацией реберного хряща при вдохе и выдохе, обеспечивающего полу- подвижное соединение костей грудной клетки.

После изучения осевого скелета можно перейти к рассмотрению поясов конечностей и свободных конечностей.

Наблюдения и опыты используют для того, чтобы показать приспособление костей плечевого пояса и рук к трудовой деятельности, а костей тазового пояса и ног - к передвижению, при котором корпус занимает вертикальное положение.

Такой дифференциации между передними и задними конечностями нет ни у одного животного.

Необходимо показать значение плечевого пояса в увеличении амплитуды движения рук, что важно для совершения многих трудовых операций.

Задание 7. Доказать, что в подъеме руки вверх принимают участие кости плечевого пояса.

Учитель предлагает учащимся нащупать левой рукой нижний угол правой лопатки и медленно отводить правую руку в сторону и вверх. Для разъяснения опыта можно использовать диафильм (кадр 17). Лопатка неподвижна, пока правая рука поднимается до горизонтального уровня, но она приходит в движение, как только рука из горизонтального положения переходит в верхнее вертикальное (рис. 8). Нетрудно убедиться, что при этом приходит в движение и ключица, она поворачивается вверх, так как движенйе происходит вначале в плечевом, а затем в грудино-ключичном суставе. Проделав опыт, учащиеся делают вывод, что в становлении руки как органа труда функция плечевого пояса играла важную роль, так как обеспечивала большую подвижность руки.

Рис. 8. Опыт, раскрывающий участие костей плечевого пояса при подъеме руки вверх: А - неподвижное положение лопатки при подъеме руки до горизонтального положения; Б - изменение положения лопатки при подъеме руки вертикально вверх

Задание 8. Доказать, что вращение кисти осуществляется за счет движения лучевой кости вокруг локтевой.

О том, что предплечье состоит из двух костей, учащиеся знают, но что такое строение способствовало овладению трудовыми действиями, так как давало возможность вращать зажатые в руке предметы, учащимся, как правило, неизвестно. Поэтому прежде всего им надо разъяснить роль костей предплечья во вращательных движениях кисти.

Вначале следует рассмотреть скелет руки и установить, что лучевая кость лежит со стороны большого пальца, а локтевая - со стороны мизинца. Далее на скелете нужно показать, что локтевая кость сочленена с плечевой, а лучевая - с кистью. Благодаря этому лучевая кость может перемещаться около локтевой и вращать кисть. (Головка лучевой кости в локтевом суставе похожа на небольшое колесико, которое при поворотах кисти катится по поверхности локтевой кости.) В том, что при вращении кисти движется лучевая кость, можно убедиться на следующих фактах:

1. Предложить учащимся зажать локтевую кость второй рукой и попытаться зажатую руку вращать. При вращении пальпируется движение лучевой кости.

2. Попросить учащихся положить предплечье на парты ладонной стороной вверх (локоть не должен свисать!) и вращать кисть. Учащиеся убеждаются, что дугу описывает большой палец, так как движется лучевая кость и тянет кисть за собой. После этого учитель предлагает учащимся вращать рукой так, чтобы двигалась локтевая кость, при этом дугу должен описывать мизинец, а большой палец должен стать осью вращения. Отрывать предплечье от стола нельзя, рука должна быть согнута под углом 90°. Это исключает движение руки за счет плечевого сустава. В этом положении при соблюдении описанных условий вращать кисть нельзя. (Инструктивный рисунок дан в диафильме, кадры 20 и 21.)

В заключение обзора строения верхних конечностей следует подробнее поговорить о строении кисти. Большой палец на руке человека противопоставлен всем остальным пальцам, благодаря чему возможен не только силовой захват, при котором предмет зажимается в кулаке, но и точный захват. Пояснить это можно таким примером. Держать предметы в кулаке умеет и человек, и обезьяна с момента рождения. Это безусловный рефлекс схватывания. Вот почему маленький ребенок держит столовую ложку так же, как обезьяна. Только в процессе обучения вырабатывается навык точного захвата, и ребенок держит ложку правильно, тремя пальцами (рис. 9).

Рис. 9. Силовой захват у обезьяны (А) и ребенка (Б); точный захват, характерный лишь для человека (В)

При изучении строения тазового пояса и нижних конечностей нужно выделить признаки, связанные с прямохождением. Следует обратить внимание на прочность скелета и его способность пружинить при движениях. Учитель разъясняет, почему таз человека более широк, чем таз животных, почему тазовые кости срастаются с крестцом позвоночника, образуя прочную опору. Можно обратить внимание и на то, что большая берцовая кость сочленяется и с бедром, и со стопой, а малая берцовая находится в стороне, выдерживая меньшую нагрузку. Это ограничивает подвижность ноги, но зато увеличивает ее прочность.

Очень подробно нужно рассказать о строении стопы, о ее приспособленности к прямохождению.

Задание 9. Объяснить, почему основная нагрузка приходится на три точки стопы: пяточную кость и крайние кости плюсны.

Учитель демонстрирует препарат скелета стопы, располагая его в разных плоскостях, и показывает, что три точки могут быть совмещены с любой плоскостью. Кроме того, повышенное давление, которое приходится на эти точки, обеспечивает сцепление стопы с опорой. Все эти сведения важны для формирования понятия о факторах, содействующих прямохождению.

Далее можно рассмотреть своды стопы и разъяснить ее рессорную функцию. При ходьбе, беге стопа пружинит (рис. 7). Учащимся можно напомнить о неприятном чувстве сотрясения, когда при неправильном прыжке случается приземлиться на пятки. Своды стопы поддерживаются мышцами и связками. Восьмиклассникам можно предложить подумать, что будет, если эти мышцы и связки перестанут выполнять свою функцию. В ходе беседы учитель разъясняет, что появление дополнительных точек опоры приводит к неправильному положению стопы относительно голени и костей стопы относительно друг друга. Большой палец смещается в сторону мизинца. Это приводит к деформации пальцев и нарушению функций стопы. Ее рессорная способность снижается. Появляются боли при ходьбе и стоянии.

Для того чтобы предупредить плоскостопие, надо укреплять мышцы и связки, поддерживающие стопу. Известно, что раздражение подошвы стопы приводит к рефлекторному сокращению этих мышц. Они укрепляются и делаются сильнее. Ходьба босиком, особенно по песку, плавание, сгребание босыми ногами песка в кучки, стояние и баланс на мячике способствуют предупреждению плоскостопия, так как благодаря раздражению подошвы возникают рефлексы, заставляющие работать мышцы, поддерживающие своды стопы.