15.5 健康的生活方式 实验教学设计-2023-2024学年京改版生物八年级下册

健康的生活方式 1、 使用教材 本实验使用的教材是北京出版社八年级生物学下册第十五章第五节“健康的生活方式”。 2、 实验器材 实验器材：烟雾收集器：矿泉水瓶、注射器和香烟。 实验材料：贵州爬岩鳅。 3、 实验背景分析 本实验既属于北京版生物学八年级下册第十五章第五节课本实验中的备选方案，也可和《义务教育生物学课程标准（2022年版）》（简称“课标”）案例6探究实验的内容合并形成跨学科实践活动。 图1 本实验在单元教学中的地位 本实验是单元教学的第3课时（如图1）。学生通过活动1认识到吸烟危害呼吸系统的基础上，并基于课本实验“探究酒精对水蚤心率的影响”，进行相关的实验创新。该实验证明吸烟对循环系统的危害，最终引导学生认同吸烟对身体健康的伤害。该实验内容符合课标主题五中的教学策略建议：针对学生的年龄特点创设学习情境，让学生提出探究课题，开展学习活动（如通过调查研究或实验，认识吸烟、酗酒等不良生活习惯和行为对身体健康的伤害），引导学生形成健康的生活习惯”，开展实验探究。 学生已经通过探究“光对鼠妇分布的影响”、“种子萌发需要的环境条件”等实验，初步具备科学探究的能力，对循环系统的结构与功能相适应的生命观念也有一定理解；但学生还需要训练针对具体的问题情境设计与解决问题的能力和当恶劣环境打破稳态时，辩证性理解结构与功能观的能力。因此，教师想利用“吸烟危害心脏”这一情景，引导学生设计并完成探究实验，进一步渗透结构与功能观。 4、 实验设计思路和实验创新要点/改进要点 香烟燃烧产生的有害物质通过呼吸运动和气体交换分别进入呼吸系统和循环系统，最终直达心脏。随着心脏的收缩，有害物质一方面经体循环被运输至组织细胞（包括心肌细胞），另一方面有害物质留存在循环系统中，加重对心脏的伤害。吸烟对心脏有什么影响是本实验要探究的问题。围绕着该问题，本实验的设计思路（图2）经历了实验材料的选择、无关变量的处理、自变量的确定和探究实践的开展，最终得到了实验结果和实验结论。 图2 实验设计思路 本实验的创新要点/改进要点有五个方面，具体说明如下： （一）实验材料的选择 本实验的亮点之一是突破了课本实验材料——水蚤的限制，选择鱼纲的贵州爬岩鳅。贵州爬岩鳅是一种常见并喜贴壁生活的小型观赏鱼类，优点是具有肉眼可见的心脏和心跳，以及心率均值在健康状态下稳定为130次/分。脊椎动物比节肢动物更好地反映吸烟对人体健康的影响。 （二）有害物质的获取方法 为真实地模拟吸烟过程，学生排除烟草浸出液的使用，需获取烟雾。 （三）实验器材的改进 学生开始设计的烟雾收集器是通过水的流出降低瓶内压强而不停的收集烟雾，但该装置不能真实模拟吸烟过程。经过学生的思考和改进，利用注射器的抽吸模拟呼吸运动，灵活地控制瓶内的压强，反映吸烟过程。 （四）定量实验的设计 根据探究实验评价量表，定性实验改进为定量实验。学生开始将“烟雾的有无”作为自变量，学生意识到这无法展现实验动物心率等的变化趋势。学生通过将一根烟进行四等分，实现了收集不同浓度烟雾的效果，自变量更改为“烟雾的浓度”，实现了定量实验，使实验结果更为真实。通过多次重复实验，较真实展现实验动物的心率变化趋势。本实验确定了主题：探究烟雾浓度对贵州爬岩鳅心跳快慢功能（简称“心功能”）的影响。具体实验设计改进方法如图3所示。 图3 实验设计的改进 （五）探究实验的实时评价 学生通过多次利用探究实验评价量表设计并完成探究实验和对该实验进行他评，分别获得科研技能和科学思维能力提高的训练，内化科学逻辑，提高思维层次和理论素养。 5、 实验原理 本实验所涉及的原理有以下两个方面： （一）实验器材的工作原理 基于气压与气体流动的物理学原理和呼吸运动与气体进出的生物学原理，本实验利用注射器的抽吸模拟呼吸运动，灵活的控制瓶内的压强，模拟吸烟过程。 （二）吸烟损害心脏的原理 烟雾中有害物质可以通过呼吸系统经肺静脉进心脏，再由体循环运至组织细胞（包括心肌细胞），甚至有害物质会通过体循环-肺循环存在于循环系统中，最终严重危害心功能。 六、实验教学目标 依据上述的分析，确定实验教学目标有以下四个方面： （1） 探究实践 聚焦“烟雾浓度影响贵州爬岩鳅心功能”这一情境，学生利用探究实验评价量表设计并完成探究实验。 （2） 科学思维 通过对探究实验评价量表的解读，学生能对探究实验进行评价和表述，内化科研逻辑和分析科学研究。 （3） 生命观念（结构与功能观） 通过对不同烟雾浓度降低贵州爬岩鳅心率的分析，说出打破稳态时，功能改变的原因必然是由结构改变导致。 （4） 态度责任 通过对不同烟雾浓度下贵州爬岩鳅活动状态的观察和心率的测定，学生认同吸烟损伤心脏功能，为宣讲“良好的生活习惯是健康保障”提供科学数据支撑。 七、实验教学内容 依据实验教学目标和为了实验结果更为科学，实验