浅谈通过设计问题链突破教学难题的方法

2020-09-12 14:05:22 考试周刊 2020年76期

周正其 胡筠蕾

摘 要:人的呼吸发生在肺里还是发生在胃里?人的呼吸是吸进氧气呼出二氧化碳吗?植物的光合作用就是它的呼吸作用吗?人会无氧呼吸吗?你会正确地呼吸吗?研读初中生物教材七年级上册第7章,给学生理清有关呼吸的这几个问题,可以突破这一章节的教学难题,提高课堂效率。

关键词:呼吸;呼吸作用;呼吸运动

由匡廷云、曹惠玲主编的苏科版初中生物教材七年级上册第7章的标题为“能量的释放和呼吸”。虽然这个标题看起来比较传统,但仔细分析教材内容后,会发现其中的精妙之处。

这一章节安排了两节内容,第1节为“能量的释放和利用”(重点是呼吸作用),第2节为“人体的呼吸”(重点是人体的呼吸运动),于是第2节标题里出现了呼吸两个字非常合理,因为如果纯粹以呼吸为标题就与前面总的章节标题不合拍了,而且会显得非常地突兀。

第3单元总标题是“生物从环境中获取物质和能量”。在单元章节安排中,第4章为绿色植物是有机物的生产者(告诉学生作为植物它的营养物质中有机物的来源,也为后面动物有机物来源打下伏笔,当然这一章节还说明了植物其他营养物质如水和无机盐的来源),第5章为人体的物质和能量来源于食物(说明了人的营养物质来源以及营养物质中包含的能量来源),第6章为生物之间的食物关系(囊括了所有生物它们的物质和能量的来源),最后是这第7章能量的释放与呼吸。因此总体给予教师的教学思路是十分清晰的,学生的思路也应该是十分清晰的。

但是,根据现有的知识水平,学生对于呼吸的理解还停留于表面(其实就是了解了呼吸运动),甚至会把植物的光合作用当成就是植物的呼吸作用,那么与这个章节的标题安排显然脱节和背离了。因此,教师在这个章节教学安排中是需要做一些功课的。

在初涉及这个章节的教学时,教师应先概述清楚这个章节安排的目的并且把里面包含的知识点列出。这一节课给学生理清以下几个问题,就可以突破本章的教学难点,提高课堂效率。

问题一:人的呼吸是发生在肺里还是在胃里?在具体教学中,早期在讲到人体对食物的消化和吸收时,教师已刻意安排了这么一个问题:说某学生平时十分喜欢喝含碳酸的饮料(雪碧和可乐等),那么碳酸饮料中有着很多的二氧化碳排出,人喝了这么多的二氧化碳為什么没有窒息呢?最后的答案是这些二氧化碳是喝到了胃里而没有喝到肺里,问题到这里学生理解了。但到了这第7章新的问题来了——人的呼吸发生在胃里还是肺里呢?基于前面的知识学生很快给予答案——肺里!对吗?在这里学生已有知识是了解呼吸运动,发生在呼吸系统的呼吸运动最终在人的肺部进行了气体交换,但实际上呼吸作用时发生在细胞中,因此这个问题不能单纯地让学生认为呼吸发生在肺里而不是在胃里,应该说无论是肺部的细胞还是胃部的细胞都发生了呼吸作用。实际上这也为下一学期学生认识呼吸作用发生在细胞质内的细胞器线粒体上打下了一个伏笔,同时也显示出这一章节标题安排的准确性。

问题二:人的呼吸是吸进氧气,呼出二氧化碳,是这样吗?因为光合作用消耗了二氧化碳,而释放的是氧气,所以一般认为光合作用吸入二氧化碳,释放出氧气,那么有着相反的格式的呼吸作用不就是吸入了氧气消耗氧气,而排放的更多的是二氧化碳。甚至学生们就是认为呼出的气体主要就是二氧化碳,真实情况是这样吗?学生对目前空气成分并不是十分了解。所以在这里,教师有必要给学生分析书本第121页的表格——人体吸入气体、呼出气体成分含量比较。表格明确了在目前的空气中最多的不是氧气,而是其他气体(主要是氮气),二氧化碳在目前空气中含量只有0.04%,少的可怜,并不是人们想象中的有这么多排放应该有着相当多的含量。那么呼出是不是氧气没有了,二氧化碳很多呢?其实并不是,呼出的气体中氧气含量16.40%,仍然明显高于二氧化碳的4.10%,其中呼出和吸入的比较中,氧气减少了

4.56%。二氧化碳增加了4.06%,这里其他气体从79.00%增加到了79.50%,增加的0.5%究竟是什么呢?这里也可以点出人在呼吸时还排放出了水蒸气。这张表格设置得非常好,教师一定要利用好。学生也会觉得自己实际上并不只是理解和了解呼吸这么一个内容,有了疑问也就会激发他们的学习兴趣。

问题三:植物的呼吸作用又是怎样的?是不是就是吸进二氧化碳,呼出氧气这个光合作用呢?在学生学习光合作用和呼吸作用这两个知识点后,莫名地他们会错误认为植物的呼吸作用与动物的似乎正好相反,即把植物的光合作用错误地认为就是植物的呼吸作用,如何给学生理清楚,在书本125页的信息库里罗列了一张比较表格,比较了植物的呼吸作用和光合作用。在这里教师必须再次给学生说明呼吸作用的实质,也就是这个章节的中心——能量的释放和呼吸。

呼吸途径即呼吸底物逐步氧化降解所经过的历程。已发现植物有多条呼吸途径,不同植物或同一植物不同生育时期、不同环境下各条途径所占的比例不同。当一种呼吸途径受阻时,可通过另一呼吸途径,继续维持呼吸作用,这是植物在长期历史发展过程中形成对环境的适应性。植物中主要的呼吸途径有糖酵解、三羧酸循环和戊糖磷酸途径。

问题四:呼吸作用一定需要氧气参与吗?人能够进行无氧呼吸吗?英国化学家法拉第把呼吸比喻为“生命现象的燃烧过程”,因此一般认为呼吸都是需要氧气的参与,有机物通过氧化释放了能量。但实际上,在特殊情况下,如果人所需要的能量不能满足人本身的需要的情况下,人也可以通过其他方式获取能量,而这个其他方式一般就是无氧呼吸。对于学生来说,他们可能知道酵母菌的无氧呼吸,但不清楚人其实也存在无氧呼吸的情况。这里教师可以让他们回忆或者体会剧烈运动后第二天肌肉为什么会发酸?当在剧烈运动时,人需要更多的能量供应,所以呼吸会加快,如果仍不能满足人们的需要,这时人就会出现无氧呼吸,有机物直接分解成乳酸,同时释放少量的能量,而还有相当部分的能量仍然保存在乳酸中,能使人四肢无力和酸胀的就是这个乳酸。

从能量供应角度看,有氧呼吸每分解1摩尔葡萄糖,可以释放2870kJ的能量;而无氧呼吸分解1摩尔葡萄糖,只能释放196.65kJ的能量。所以对于需氧型生物来说,生命活动所需要的能量,大部分由有氧呼吸提供,无氧呼吸所提供的能量无法满足维持生物生命活动的需要。从能量供应角度来说,有氧呼吸要优于无氧呼吸。

从产物的角度看,有氧呼吸的终产物是二氧化碳和水,对生物体是无害的。而无氧呼吸的终产物是乳酸或酒精和二氧化碳。乳酸的形成,会使动物出现一些不良反应,如肌肉酸痛。乳酸过多还可能引起稳态的改变,比如出现乳酸中毒等,另外酒精对植物细胞也有很强的毒害作用。所以,需氧型生物的无氧呼吸,基本上是为了帮助生物度过一些缺氧的不良环境,不能长时间地进行。所以,从终产物有无毒害这一角度看,有氧呼吸要优于无氧呼吸。

问题五:呼吸究竟给人带来了什么?人会正确地呼吸吗?这个问题其实又回到了这个标题——能量的释放与呼吸,标题其实已经给出了答案,那就是呼吸给人带来了生命活动中所需要的能量。因此学会呼吸很重要,可能很多人对这个学会呼吸会不屑一顾,因为谁不会呼吸呢?活人就是一口气啊,但深究还是有很多问题,比如每分钟呼吸的次数,直接决定人得到氧气的数量,呼吸的深度也决定了人得到氧气的数量,而吸气和呼气的时间比例则是决定了氧气吸入以后的利用率,由此教师可以给学生提到:每次呼气的时间是吸气的时间的两倍、肺活量的概念和测量、积极参加体育锻炼可以提升人的肺活量并且加强平时的呼吸深度。

学会正确呼吸最关键的有两点,第一是要缓和吸,也就是吸气的时候,要均匀缓慢,尽量深吸,让气体能充满肺泡;第二是要用力吐,吐的干净,这样才能将废弃全部排出体外,保障交换的气体多一些。最科学的呼吸方法为:吸-停(屏气10-20秒钟)-呼的呼吸形式,可使副交感神经兴奋性增强,也可使肠鸣次数增加,有利于消化吸收,从而有益于健康长寿。

另一种提倡的呼吸法,则是以深长的腹式呼吸为基础,逐步使肺、肋骨、横膈膜等肌肉群在呼吸时运动到最大幅度,让空气充满肺部的全体呼吸法。刚开始虽要刻意练习,最终目标却是融入生活,各种姿势和动作都结合呼吸法去做。如此将更能掌握身体的力量和节奏,提高效率。例如用呼吸法攀登高山时,比较不会出现头痛等高山症状;打高尔夫挥杆能挥得更远。这种呼吸方法,在公车上、走路时、工作间隙,或者对着公园的树都能练习。尤其面对突如其来的负面情境时,呼吸法更能适时调节身心、稳定情绪。

在空气新鲜的户外,也可以有意识地多做深呼吸。呼吸的具体方法是先慢慢地由鼻孔吸气,吸气过程中,胸廓上提,腹部会慢慢鼓起,再继續吸气,使整个肺充满空气,这时肋骨部分会上抬,胸腔会扩大。这个过程一般需要5-10秒,然后屏住呼吸5-10秒,停顿2-3秒钟后,开始新一次的呼吸,反复练习会成为一种正确的呼吸方法。长期坚持体育锻炼,呼吸也能得到改善。例如游泳能让人的肺活量高达5000-7000毫升;远远大于普通人的3000-4000毫升;长跑对最大吸氧量的提高最明显;俯卧撑则可提高胸壁周围的肌肉能力,增加呼吸肌力量。

可见,课堂上设计问题链,给学生理清这些问题,一方面强调了章节的重点知识,另一方面也能体现出章节前后设置和标题设计的精妙。

作者简介:周正其,江苏省昆山市,江苏省昆山市葛江中学;胡筠蕾,江苏省昆山市,江苏省昆山市花桥集善中学。