В модели потянули мембрану вниз, и внутренний воздушный мешок увеличился. Кто «толкнул» в него воздух и что модель не показывает о лёгких?
Учителю: подготовка и план на 45 минут
Подписанная схема модели и таблица состояний, карандаши. Без регистрации и без обязательного изготовления. Учитель при наличии показывает заранее собранную безопасную модель: прозрачный жёсткий корпус, эластичная мембрана и мешок с трубкой. Дети не режут бутылки, не надувают общие шары ртом, не используют латекс при аллергии, не задерживают дыхание и не проводят нагрузочных опытов. Все данные учебные; изготовление можно полностью заменить рисунком. Предпосылки: газ, объём, относительное давление, органы дыхания.
| Минуты | Работа | Проверяемый продукт |
|---|---|---|
| 0–5 | Проблемная ситуация | Вопрос и проверяемое предположение |
| 5–14 | Понятия и разобранный пример | Пояснение величин и метода |
| 14–25 | Практика 1 | Расчёт, схема или протокол по данным |
| 25–33 | Практика 2 | Решение на новых условиях |
| 33–40 | Обсуждение | Аргумент, альтернатива и вывод |
| 40–45 | Индивидуальная проверка | Самостоятельный ответ и исправление |
Все тексты, рисунки и данные включены. Без регистрации: распечатайте ученическую часть PDF или используйте доску. Ответы открывайте после самостоятельной попытки. Минуты включают чтение, записи и переходы. В конце соберите индивидуальную работу. 0–1 балл: разобрать пример повторно; 2–3: уточнить пропущенное звено; 4: объяснить ограничение модели. Это обратная связь, не обязательная школьная отметка.
01. Проблемная ситуация
0–5 минут · Вопрос и проверяемое предположение
На схеме корпус герметичен, кроме трубки, открытой в атмосферу. Нижнюю мембрану сместили вниз. За 2 минуты сравните объём пространства вокруг мешка, за 2 предположите направление движения воздуха, за 1 объясните, почему «мембрана засосала воздух напрямую» недостаточное описание.
02. Объяснение и разобранный пример
5–14 минут · Понятия, расчёт и ограничения
При спокойном вдохе сокращение диафрагмы и участие мышц грудной клетки увеличивают объём грудной полости. Через механическую связь плевры лёгкие расширяются. Давление воздуха в альвеолах становится немного ниже атмосферного, поэтому воздух входит. В конце вдоха поток останавливается, когда давления воздуха выравниваются, хотя объём лёгких ещё увеличен.
При спокойном выдохе расслабление дыхательных мышц и упругая отдача уменьшают объём лёгких; альвеолярное давление становится выше атмосферного, воздух выходит. В модели мембрана соответствует только одной части механизма диафрагмы; жёсткий корпус не показывает движения рёбер, мешок не воспроизводит альвеолы, кровоток и всю плевральную связь.
Разобранный пример: атмосферное давление принимаем за 0 относительных единиц. В мешке −1 — поток внутрь, 0 — нет направленного потока при открытой трубке, +1 — наружу. Это условные числа, не реальные давления человека. Нельзя применять pV=const ко всему вдоху как к замкнутому количеству воздуха: воздух входит, количество газа меняется. 3 минуты — цепочка, 3 — пример, 3 — ограничения.
03. Практика 1: данные и доказательство
14–25 минут · Первая серия
| Состояние | Объём мешка, усл. ед. | Давление внутри относительно атмосферы | Действие |
|---|---|---|---|
| А | 2 | −1 | Мешок увеличивается |
| Б | 3 | 0 | Конец увеличения |
| В | 3→2 | +1 | Мешок уменьшается |
| Г | 2 | 0 | Конец уменьшения |
Трубка открыта; объём и давление условные и не задают спирограмму человека. За 2 минуты обозначьте направление потока; за 4 выстройте цепочку А→Б→В→Г с причинными словами; за 3 сопоставьте мембрану и диафрагму, за 2 подпишите одно ограничение модели. Продукт — четыре стрелки потока/их отсутствия и объяснение. Критерии: воздух идёт по перепаду давления, нуль давления не назван отсутствием воздуха.
Разбор практики 1 и критерии
А — внутрь; Б — нет направленного потока; В — наружу; Г — нет направленного потока. При вдохе расширение приводит к временному падению давления воздуха и притоку; выравнивание прекращает поток. При выдохе упругая отдача уменьшает объём, повышает давление и вызывает выход. Вдоху соответствует опускание мембраны, но настоящая диафрагма — мышца, а не ручная резинка. Модель не показывает движение рёбер и перенос газов кровью.
04. Практика 2: перенос на новые условия
25–33 минуты · Самостоятельный перенос
В новой модели герметичный корпус повреждён: в его стенке открыто отверстие, но трубка мешка цела. При движении мембраны воздух свободно проходит через отверстие. За 2 минуты предскажите, почему мешок может расширяться намного слабее; за 3 сравните с целой моделью; за 3 отделите модельный вывод от медицинского совета. Второй вопрос: если трубка мешка закрыта, достаточно ли одного движения мембраны для притока свежего воздуха?
Ответ и объяснение практики 2
Утечка мешает создать нужное изменение давления вокруг мешка: наружный воздух входит в корпус, связь движения мембраны с расширением мешка ослабевает. Это проверка герметичности модели, не диагностическая процедура и не инструкция лечения человека. При закрытой трубке свежий воздух внутрь не поступает; возможное изменение формы мешка не равно вентиляции свежим воздухом.
05. Обсуждение: аргумент и альтернатива
33–40 минут · Аргумент и обоснованный вывод
Три утверждения: «дыхание — движение воздуха», «дыхание — обмен O₂ и CO₂», «дыхание — получение энергии клеткой». За 2 минуты разделите понятия; за 3 объясните, какие из них иллюстрирует модель; за 2 согласуйте формулировку без подмены уровней.
Опора для обсуждения
Вентиляция перемещает воздух между средой и лёгкими. Газообмен переносит газы через поверхности, в том числе между альвеолами и кровью. Клеточное дыхание — совокупность реакций преобразования энергии веществ. Все связаны, но модель корпуса и мешка прямо показывает только механическую сторону вентиляции.
06. Индивидуальная проверка
40–45 минут · Собственное решение
В открытой трубке атмосферное относительное давление 0, внутри мешка +2 условные единицы. Укажите поток, тип фазы по модели, что произойдёт при выравнивании давления и один процесс, которого схема не измеряет. 3 минуты работа, 1 сверка, 1 исправление.
Ключ и критерии индивидуальной работы
Воздух идёт наружу; это соответствует выдоху в заданной модели; при равных давлениях направленный поток прекращается. Газообмен, содержание кислорода в крови или клеточное дыхание схема не измеряет. По 1 баллу за каждый пункт.
07. Соответствие исходной программе
Пункт программы → действие ученика → проверяемый результат
| Пункт программы | Действие ученика | Проверяемый результат |
|---|---|---|
| Строение и жизнедеятельность дыхательной системы | Объясняет изменение объёма на модели | Причинная цепочка вдоха и выдоха |
| Использование моделей и достоверность | Сопоставляет модель и организм | Ограничения без медицинских заключений |
Опора — раздел «Анатомия» опубликованной программы на 64 часа. Это самостоятельный урок на 45 минут. Подробный сценарий, распределение времени и учебные числовые серии — методическая разработка. Предоставленные данные не выдаются за опыт, проведённый авторами или этим классом.
Источники и права на изображения
Источники проверены 15.10.2026. Числовые наборы — учебные данные, не результаты проведённых авторами опытов. Схемы и графики подготовлены порталом «Школы России». Для микрофотографии отдельно указаны автор и лицензия. Ответы и примечания учителю в PDF выделены отдельно.