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今天我们要和大家分享的是优秀的国外STEM课程《制作模型肺》。本课程旨在让学生通过生活中常见的工具去制作模型肺，探索呼吸过程中肺部吸入和呼出空气的过程。

课程基本信息

年级：3-5年级

课时：2课时

团队规模：2-3人

学科领域：生物、工程

课程目标

1.学生能够描述呼吸系统的功能。

2.学生创建一个肺部模型，能够解释当吸气和呼气时肺部的现象。

3.学生能够举例说明有助于呼吸系统的最新工程进展。

材料清单

2升带盖的空塑料瓶；2个塑料吸管；2个9英寸气球；1个较大的气球；橡皮筋；胶带；剪刀；学习单。

你去过拥挤的地铁或公共汽车吗？你可能迫不及待地想走出没有那么多人的地方，并且可以自由走动。这样的方式类似于空气流入和流出肺部的过程：空气分子在外面环境中拥挤着，想进入空气分子较少的肺部（吸入），要么由于空气在肺部（呼气）太拥挤而想要进入外面环境。吸气时，隔肌向下收缩，肋骨肌肉向上拉，降低了肺部的压力，使空气充满肺部。当呼气时，情况恰恰相反。

由于新冠肺炎（Covid-19）的影响，人们的日常生活受到一定的影响。随着科研工作的研究深入，我们可以知道新冠病毒在入侵人体后会对肺部产生一定的影响。通过研究呼吸系统，工程师们创造了诸如心肺机之类的技术，这项技术在心脏移植过程中能够使患者保持生命。目前，工程师正在努力创建可植入的人工肺，以帮助患有严重肺部疾病的人。在这个活动中，大家可以像工程师一样通过建立肺部模型来研究呼吸过程以及呼吸时的发生情况。

相关知识补充

支气管：连接至气管的两根大管，它们将空气输送至肺部或从肺部输送出空气。在本实验中用吸管代替。

隔膜：延伸至肋骨底部的一些肌肉。在本实验中用大气球代替。

肺：与心脏一起占据胸腔的海绵状、囊状呼吸器官，为血液提供氧气，并从血液中除去二氧化碳。在本实验中用两个9英寸的小气球代替。

教师准备

1.收集材料制作学习单；

2.在每个2升瓶子的瓶盖中，钻2个孔，这些孔刚好足以穿过吸管。（提示：确保将孔钻得足够远，以使孔不会成为一个大孔！）

3.用剪刀剪下每个2升瓶子的底部。

学生活动

1.揭开2升瓶子上的标签，瓶子代表人类的胸腔。

2.将两个吸管穿过瓶盖上的两个孔。

3.在每个吸管的末端放置一个9英寸的气球，并用橡皮筋固定它们（如下图）。

5.将吸管的气球末端穿过瓶口，并拧紧盖子。

6.拿出较大的气球，将其放在瓶子的开口底部上。较大的气球代表隔膜。此时肺部模型完成！（如下图）

8.向内（朝着肺部）推入隔膜（气囊）以使肺部放气。（注意：这会使胸腔变小并增加压力。）

9.学生完成学习单。

10.团队介绍其模型肺及其呼吸时的变化。

实验技巧

教师在切下塑料瓶底部时，请确保边缘尽可能光滑，以免将气球撕裂在底部。如果边缘粗糙，请用遮盖纸或胶带将其捆扎。

课程评估

活动前

教师提出问题，学生自主讨论，之后教师整合并总结学生的回答。

Q1：肺部如何运作？你是如何吸气和呼气的？

Q2：运动时呼吸会改变吗？如何变？

活动中

学生制作模型，并记录他们的观察并完成学习单。教师查看学生的答案，评估他们对该主题的掌握程度。

活动后

教师随机让一个或多个小组使用他们的作品来演示肺部的工作原理，并在课堂上进行假设：

如果胸腔被穿刺，呼吸系统会发生什么？我们如何帮助这样的肺部？

一组刺穿胸腔（瓶）或隔膜（橡胶底部），并演示如果此身体部位受损，肺部会发生什么情况。（答案：如果胸腔有泄漏，肺部将无法充气和/或放气，此时肺部无法维持压力差。）

教师通过观察学生的回答来确定他们的知识掌握情况。

活动拓展

·研究呼吸系统疾病及其对呼吸系统功能的影响。

·更改模型以显示患有这些疾病的肺部的状态。

·演示如何帮助呼吸系统疾病患者更好地呼吸。

学习单

文章来源：STEM课程设计与案例分析

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原标题：《国外优秀STEM课程 | 如何学习制作模型肺？》