Рыба извлекает кислород из воды, насекомое проводит воздух по трахеям, млекопитающее вентилирует лёгкие. Что у этих разных систем общее?
Учителю: подготовка и план на 45 минут
Распечатки всех схем, таблиц и заданий этого урока, тетрадь, карандаш, линейка; калькулятор по желанию. Ключи включены. Работа по готовым схемам и учебным данным. Не собираем редкие растения, не ловим животных, не вскрываем биоматериалы и не выращиваем неизвестные микроорганизмы. Интернет, регистрация и аккаунты детям не нужны.
Уровень — начинающий исследователь, 8 класс. Предпосылки: кислород, углекислый газ, диффузия, давление. В паре один описывает, второй проверяет, затем меняются. Все изображения и числовые серии учебные; работу по ним не выдавать за проведённый опыт. Подготовка и печать выполняются до урока; разборы открываются после самостоятельной попытки. При затруднении учитель разбирает первую строку вместе с классом, остальные учащиеся выполняют самостоятельно.
| Минуты | Работа | Результат |
|---|---|---|
| 0–5 | Проблема | Вопрос и первое решение |
| 5–14 | Понятия и пример | Способ проверки |
| 14–25 | Практика 1 | Готовый продукт и проверка |
| 25–33 | Практика 2 | Перенос способа |
| 33–40 | Обсуждение | Аргумент и ограничение |
| 40–45 | Индивидуальная проверка | Самостоятельный ответ |
01. Проблемная ситуация
0–5 минут. На схеме проследите три стрелки кислорода. За 2 минуты найдите дыхательную поверхность, за 3 объясните, почему «дыхание» нельзя свести только к движению грудной клетки.
02. Понятия и разобранный пример
5–14 минут: 4 минуты на понятия, 3 на пример, 2 на объяснение способа партнёру.
Перенос газа и вентиляция
Газообмен — перенос кислорода и углекислого газа через поверхность; диффузия идёт по градиенту парциального давления. Для быстрого обмена важны большая площадь, малая толщина и поддержание различия по обе стороны. Вентиляция обновляет воду или воздух у поверхности, а клеточное дыхание использует кислород в обмене веществ. Это связанные, но разные процессы.
Жабры обеспечивают обмен с водой через тонкие пластинки, где кровь получает кислород. Трахеи насекомых образуют систему воздушных трубочек, доходящих к тканям; это не просто маленькие лёгкие. Лёгкие связаны с воздушной средой, а кровь переносит газы между лёгкими и тканями. У многих животных возможен дополнительный обмен через покровы; распределение способов зависит от строения и среды.
В модели Дондерса герметичная полость с эластичной нижней мембраной окружает воздушные мешки, соединённые трубкой снаружи. При опускании мембраны объём полости увеличивается, давление вокруг мешков снижается, они расширяются и воздух входит. В теле работают дыхательные мышцы; модель не показывает все детали грудной клетки и плевры и не является прибором для обследования человека.
Работайте по подписям и масштабу; рисунки условные и не заменяют запись реального наблюдения.
Учебная последовательность: наружное давление условно 100 единиц. При расширении воздушного мешка давление внутри временно 99,5; воздух движется из области большего давления внутрь. После выравнивания до 100 поток прекращается, хотя мешок остаётся расширенным. Числа условные, не физиологические измерения.
03. Практика 1. Проверяем материал
Сравниваем три маршрута
14–25 минут. Сравниваем три готовые модели, не проводим нагрузочные или дыхательные пробы.
| Объект | Среда у дыхательной поверхности | Основной дальнейший путь кислорода |
|---|---|---|
| Рыба | Вода у жаберных пластинок | Кровь → ткани |
| Наземное насекомое | Воздух в трахейной системе | Трахеолы → ткани |
| Млекопитающее | Воздух в лёгких | Кровь → ткани |
2 минуты — выделите дыхательную поверхность; 4 — нарисуйте три маршрута и отметьте участие крови; 3 — назовите два общих условия эффективной диффузии; 2 — исправьте фразу «у всех животных кислород несёт кровь». Форма: три цепочки и вывод.
Практика 1: разбор и критерии
Рыба: вода → жабры → кровь → ткани; насекомое: воздух → трахеи/трахеолы → ткани; млекопитающее: воздух → лёгкие → кровь → ткани. Тонкая поверхность, большая площадь и поддержание градиента облегчают обмен. Типичная трахейная модель показывает, что кровь не универсальный маршрут кислорода. Четыре балла: три верных маршрута по одному, общие условия и исправление.
04. Практика 2. Перенос способа
Объясняем модель вдоха
25–33 минуты. В закрытой исправной модели мембрану опустили. Карточки: А — увеличился объём полости; Б — давление вокруг мешков снизилось; В — мешки расширились; Г — воздух вошёл через трубку. За 3 минуты восстановите причинную цепь; за 3 объясните, почему отверстие в стенке полости мешает работе; за 2 назовите предел сходства с человеком.
Практика 2: разбор и критерии
А → Б → В → Г (расширение мешков и вход воздуха взаимосвязаны в процессе). Отверстие выравнивает давление полости с наружным, поэтому нужный перепад не поддерживается. Жёсткая стенка модели не показывает работу рёбер и межрёберных мышц; мембрана лишь приближённо изображает диафрагму. Три балла: цепь, роль герметичности, ограничение.
05. Обсуждение и границы вывода
33–40 минут. «Жабры бесполезны вне воды только потому, что в воздухе нет кислорода». За 2 минуты найдите ошибку, за 3 обсудите поддержку влажной поверхности и пластинок, за 2 замените утверждение точным. Животных из воды не вынимаем.
Обсуждение: возможный вывод
В воздухе кислород есть. У многих рыб вне воды жаберные пластинки слипаются и теряют эффективную площадь, поверхность высыхает; устройство приспособлено к водной среде. Есть специальные приспособления у отдельных видов, поэтому нельзя утверждать одинаковую переносимость для всех рыб.
06. Индивидуальная проверка
40–45 минут. Различите вентиляцию и газообмен одним предложением. Куда идёт воздух, если давление снаружи выше, чем в мешке модели? Назовите путь кислорода у типичного насекомого. Укажите один предел модели Дондерса. Четыре балла.
Индивидуальная проверка: ответ и критерии
Вентиляция обновляет среду, газообмен переносит газы через поверхность; воздух входит в мешок; по трахеям к тканям; например, жёсткие стенки не изображают подвижные рёбра. По баллу.
07. Соответствие исходной программе
Пункт программы → действие → результат
| Пункт программы | Действие ученика | Проверяемый результат |
|---|---|---|
| Диффузия и органы дыхания; жабры, трахеи, лёгкие; модель Дондерса | Сравнение газообмена и объяснение вентиляции по готовой модели | Сопоставить три пути кислорода и объяснить на модели связь изменения объёма, давления и направления движения воздуха. |
| Обработка и интерпретация наблюдений | Проверка новой карточки и границ вывода | Самостоятельный ответ с признаками и обоснованием |
Источники и права на изображения
Тексты, задания, учебные данные и схемы разработаны для портала «Школы России». Числовые серии — учебные модели, не результаты проведённых классом опытов. Схемы авторские, не копии микрофотографий; сторонние изображения не используются. Фактические сведения сверены по указанным источникам 19.10.2026. Материалы полностью даны, переход по внешним ссылкам ученику не требуется.