Одинаковый объём воздуха за минуту ещё не означает одинаковую вентиляцию альвеол. Как проверить это на модели?
Учителю: подготовка и план на 45 минут
На пару: распечатка ученической части PDF, карандаши двух цветов, линейка, простой калькулятор. Все схемы и исходные данные включены. Только готовые данные и бумажные модели. Не брать биологические пробы, не проводить нагрузочных, болевых, температурных или иных физиологических испытаний. Не ставить диагнозы и не назначать лечение. Личные медицинские, репродуктивные и генетические сведения не собирать. Интернет, регистрация и аккаунты детям не нужны.
Уровень — начинающий исследователь, 9 класс. Предпосылки: понятия клетки, ткани и органа; чтение графиков, таблиц и стрелочных схем. 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 карточках два режима: 12 вдохов по 500 мл и 20 вдохов по 300 мл за минуту. Оба дают 6000 мл. Запишите, достаточно ли этого равенства для вывода об одинаковом газообмене. Предложите величину, которую пока не учли.
02. Понятия и разобранный пример
5–14 минут: 4 минуты на понятия, 3 на пример, 2 на объяснение способа партнёру.
Понятия и способ проверки
Воздух проходит через носовую полость, глотку, гортань, трахею, бронхи и бронхиолы к альвеолам. При спокойном вдохе диафрагма сокращается и опускается: объём грудной полости увеличивается, давление воздуха в лёгких снижается относительно наружного. Выдох в покое в значительной мере связан с упругим возвратом тканей. Плевральная жидкость уменьшает трение и способствует механической связи лёгких с грудной стенкой; сурфактант уменьшает поверхностное натяжение в альвеолах.
Вентиляция обновляет воздух. Газообмен переносит кислород из альвеол в кровь, а углекислый газ — в обратную сторону по градиентам парциального давления. Это разные процессы: движение воздуха само по себе не измеряет переход газа через барьер. Тонкая стенка и большая суммарная поверхность альвеол облегчают обмен.
В модели часть каждого вдоха Vм остаётся в проводящих путях и не участвует в альвеолярном обмене этого цикла. Минутная вентиляция Q = V × f; альвеолярная Qа = (V − Vм) × f. Здесь V — мл за вдох, f — вдохов за минуту, Q — мл/мин. Постоянное Vм = 150 мл — условие задач, не измерение конкретного человека и не норма для детей.
Работайте по подписям и масштабу; рисунки условные и не заменяют запись реального наблюдения.
Разбор: при V = 400 мл и f = 15/мин получаем Q = 400 × 15 = 6000 мл/мин, Qа = (400 − 150) × 15 = 3750 мл/мин. Доля Qа/Q = 0,625, то есть 62,5%. Остальные 37,5% — модельная вентиляция проводящих путей; это не «доля бесполезного кислорода» и не показатель здоровья.
03. Практика 1. Проверяем материал
Данные для самостоятельного анализа
14–25 минут. Все записи ниже — учебные данные, а не результаты обследования учеников. В паре: 3 минуты на чтение и разметку, 5 на решение, 3 на взаимную проверку по критериям.
| Режим | V, мл за вдох | f, вдохов/мин |
|---|---|---|
| A | 500 | 12 |
| B | 300 | 20 |
| C | 750 | 8 |
Для всех строк примите Vм = 150 мл. Подпишите на схеме трахею, альвеолу и кровь. Рассчитайте Q, Qа и долю Qа в процентах. Оформите три строки с единицами; упорядочьте режимы по Qа. Затем объясните двумя предложениями, почему расчёт не доказывает лучшую работу лёгких у реального человека. Критерии: три расчёта, единицы, правильный порядок, ограничение модели.
Практика 1: разбор и критерии
A: Q = 6000, Qа = 4200 мл/мин, 70%. B: 6000, 3000 мл/мин, 50%. C: 6000, 4800 мл/мин, 80%. По Qа: C > A > B. Общий объём равен, но число порций воздуха, остающихся в проводящих путях, различается. Нельзя выбирать «самый здоровый» режим: неизвестны обмен через барьер, кровоток и потребности тканей. По одному баллу за каждую верную строку и за обоснованное ограничение; всего 4.
04. Практика 2. Перенос способа
Новое условие
25–33 минуты. В новой модели V = 450 мл, f = 16/мин. Сравните Vм = 100 и 200 мл. Найдите Qа и разницу между ними; нарисуйте две полоски одного вдоха, выделив проводящую и альвеолярную части. Укажите, какие два параметра удержаны одинаковыми. Сделайте вывод только о модели, не предлагайте дыхательных упражнений.
Практика 2: разбор и критерии
Qа = 350 × 16 = 5600 и 250 × 16 = 4000 мл/мин; разница 1600 мл/мин. Постоянны V и f. На полосках альвеолярные части 350 и 250 мл. При одинаковой общей вентиляции увеличение Vм уменьшает Qа. Критерии: оба значения и единицы, верные полоски, два постоянных параметра — 3 балла.
05. Обсуждение и границы вывода
33–40 минут. Два тезиса: «Лёгкие активно втягивают воздух как насос» и «Воздух движется из-за разности давления, созданной работой дыхательных мышц». Выберите точнее, сошлитесь на движение диафрагмы. Почему из расчёта Qа нельзя получить количество кислорода, поступившего в кровь?
Обсуждение: возможный вывод
Второй тезис точнее: сокращение диафрагмы меняет объём и давление. Для переноса O₂ нужны дополнительные сведения о составе газов, градиентах, барьере и кровотоке. Альтернатива «одинаковые 6 л/мин — одинаковый обмен» отвергается уже разными Qа в таблице, но и Qа не равна поглощению O₂.
06. Индивидуальная проверка
40–45 минут. Без подсказки: V = 600 мл, f = 10/мин, Vм = 150 мл. Рассчитайте Qа, укажите направление O₂ между альвеолой и кровью и назовите одно ограничение расчёта. Ответ — три строки.
Индивидуальная проверка: ответ и критерии
Qа = 4500 мл/мин; O₂ в обычных условиях переходит из альвеолы в кровь; модель не учитывает свойства барьера или кровоток. По баллу за каждую строку; 3 балла. Одно только число без единиц — неполный расчёт.
07. Соответствие исходной программе
Пункт программы → действие → результат
| Пункт программы | Действие ученика | Проверяемый результат |
|---|---|---|
| 10.1. Дыхательная система | Разметить путь воздуха и газов | Верные направления на схеме |
| Физиология дыхания | Сравнить модельные режимы | Q и Qа с единицами |
| Спирография и наблюдения | Различить данные и вывод | Не выдавать модель за обследование |
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.