Дыхательные движения

Цель урока - раскрыть механизм дыхания. Учащиеся должны понять, что поступление воздуха в легкие и его удаление происходит по физическим законам: расширение грудной полости приводит к расширению легких и к засасыванию воздуха, а уменьшение объема грудной полости - к сдавливанию легких снаружи и к выталкиванию из них воздуха. Но поскольку объем грудной полости изменяется благодаря работе дыхательных мышц, деятельность которых регулируется центральной нервной системой, дыхание в конечном итоге целиком и полностью контролируется ею. Механизм дыхания удобно показать на модели. С ее сборки и целесообразно начать занятие.

Задание 1. Сконструировать модель грудной клетки и легких из воронки, двух резиновых шариков и ниток (рис. 26). Материалы лучше раздать до урока. Воронка должна быть прозрачной и иметь короткую выводную трубку. Порядок работы следующий:

1. Поместив шарик а внутрь воронки, протолкнуть его клапан через выводную трубку наружу (рис. 26, А).

2. Вывернуть клапан наизнанку и с наружной стороны натянуть его на выводную трубку. Снаружи нитками плотно прикрепить клапан к трубке так, чтобы воздух не проникал в щели между резиной и наружной поверхностью трубки. Большая часть шарика а должна остаться внутри воронки (рис. 26, Б).

3. Раструб воронки затянуть резиновым дном. С этой целью отрезать клапан у шарика б, оставшуюся часть натянуть на раструб воронки. Чтобы резиновое дно держалось прочнее, края шарика б целесообразно скатать валиком и прикрепить его к стеклу лейкопластырем или липкой лентой (рис. 26, В). На этом сборка модели заканчивается.

Рис. 26. Изготовление модели грудной клетки и легких из прозрачной воронки и двух резиновых шариков: а и б - резиновые шарики; А - проталкивание клапана шарика а через выводное отверстие воронки наружу; Б - закрепление выведенного клапана шарика а на наружной поверхности выводной трубки воронки; В - затягивание широкой части воронки шариком б, у которого отрезан клапан; Г - модель со вставленной в горловину воронки трубкой в действии

Вначале надо повторить материал о строении органов дыхания, сопоставляя натуру с моделью. Учащимся разъясняют, что полость, отграниченная внутренними стенками воронки и резиновым дном, моделирует грудную полость, выводная трубка воронки - трахею с бронхом, а шарик внутри воронки - легкое, резиновое дно изображает диафрагму. Учитель отмечает, что у человека два легких, каждое легкое находится , в герметически замкнутом пространстве. Далее разъясняют роль дыхательных мышц, в частности диафрагмы. Учащимся предлагают оттянуть резиновое дно вниз и пронаблюдать, что происходит. На некоторых моделях при этом в шарик а засасывается воздух, на некоторых - нет, потому что резина в выводной трубке воронки смыкается и преграждает путь воздуху. Это дает возможность еще раз разъяснить значение хрящевых полуколец трахеи и колец бронхов. После этой беседы в клапан шарика а, находящийся в выводной трубке воронки, вставляют стеклянную трубочку или пружинку, вынутую из шариковой ручки с убирающимся стержнем. Теперь "дыхательные ходы" не спадаются. Учащиеся наблюдают раздувание "легкого" при оттягивании вниз резиновой диафрагмы и спадение легкого при движении диафрагмы вверх.

Механизм дыхания на модели объясняют так. При оттягивании "диафрагмы" плевральная полость расширяется (на модели это пространство между стенками воронки и шариком а). Образуется отрицательное давление, за счет которого происходит растягивание шарика а и всасывание в него воздуха. При вдавливании диафрагмы внутрь воронки давление в "плевральной полости" возрастает, шарик а, изображающий легкое, сдавливается снаружи, и находящийся в нем воздух выходит.

Разобрав механизм дыхания на модели, учащиеся записывают в тетрадь два следствия:

1. Легкие могут осуществлять дыхательные движения только благодаря работе мышц диафрагмы и грудной клетки.

2. Работа легких может происходить нормально только в том случае, если грудная полость герметически замкнута.

Задание 2. Доказать, что при нарушении герметичности грудной полости функции легких нарушаются.

Для того чтобы нарушить герметичность модели, можно развязать нитки, прижимающие клапан шарика а к наружной поверхности выводной трубки, и в щель между резиной и стеклом ввести спичку. При нарушении герметичности модель перестает действовать.

После этого, опираясь на первое следствие, следует сделать вывод: поскольку грудную полость расширяют и сжимают дыхательные мышцы, а их работа регулируется нервной системой, процесс дыхания определяется деятельностью нервной системы.

Рассмотрение дыхательных движений на модели дает представление только о принципах поступления воздуха в легкие и выведении воздуха из них. Чтобы учащиеся могли представить себе работу легких человеческого организма, необходимо модельные опыты сочетать с топографическими таблицами, кинокольцовками, самонаблюдениями. Последнее очень убедительно показано в статье учителя спецшколы № 20 Москвы Г. Н. Штеренго^*. Разобрав дыхательные движения на статической таблице, учитель предлагает учащимся измерить сантиметровой линейкой окружность грудной клетки при вдохе и выдохе, выяснить, за счет чего происходит ее расширение, и только после этого приступает к демонстрации кинокольцовки "Кинорентгенограмма грудной клетки при вдохе и выдохе", используя отснятый в ней материал для закрепления только что полученных знаний.

^* (Штеренго Г. Н. Применение кинокольцовок в теме "Дыхание" (VIII кл.) - Биология в школе, 1975, № 1, с. 36.)

Усовершенствованная программа не требует подробного знакомства учащихся со всеми дыхательными объемами и мышцами, участвующими в глубоком вдохе и выдохе. Вполне достаточно, если учащиеся усвоят функцию межреберных мышц и диафрагмы, будут знать, что спокойный выдох осуществляется пассивно, благодаря опусканию грудной клетки под действием силы тяжести. Из многочисленных дыхательных объемов вполне достаточно дать представление лишь о жизненной емкости легких. Учащимся должна быть понятна связь высокой жизненной емкости легких со степенью тренированности человека, но при этом восьмиклассники должны твердо знать, что процесс дыхания связан прежде всего с функцией дыхательных мышц, с их выносливостью и работоспособностью.