资源简介

课题 13、制作肺活量计
教学目标
科学观念：知道肺活量计的制作方法，会测量肺活量。科学思维：能在教师引导下，分析肺活量计原型，设计肺活量计的制作方案。探究实践：能在教师引导下，制作简易测肺活量计，并在制作中发现不足，不断改进。态度责任：能如实记录肺活量的测量数据信息，具有基于事实表达观点的意识，愿意分享自己的想法，乐于倾听他人观点，改进和完善探究活动。
教学内容
教学重点：制作并使用肺活量计测量肺活量。教学难点：1.分析肺活量计原型，设计肺活量计的制作方案。2.制作简易测肺活量计，并在制作中发现不足，不断改进。
教学过程
一、明确问题1.情境导入，吹气球比赛。组织学生进行“一口气吹气球”比赛，通过直观对比气球大小，初步感知个体在“尽力呼气”的差异。2.概念生成，引出“肺活量”。引导学生思考比赛结果差异的内在原因，从“力气大”等表层认知，聚焦到“肺里的气多”，从而正式引入科学概念——肺活量（一次尽力吸气后，再尽力呼出的最大气体量）。3.问题确立，从定性到定量的需求。提出问题：吹气球只能比较肺活量的大小，无法得知具体的数值。如何才能精确地测量出我们的肺活量？以及进一步如何制作肺活量计。【设计意图：以学生喜闻乐见的“吹气球”游戏开场，迅速调动课堂气氛，使学生在玩中产生对“肺中气体多少”这一现象的好奇心和探究欲；通过从“比较大小”到“测量数值”的认知需求转变，自然而然地生成本节课的核心工程任务—“如何精确测量肺活量”，使学习目标源于学生内在的探究需求。】二、制订方案（一）测一测肺活量出示电子肺活量计，介绍其用途和单位（毫升）。由专业人员为学生进行测量，每个同学测量3次，取最大值，并展示记录数据。引导学生观察数据，发现个体差异和性别差异等规律。通过提问（为何要尽力吸气呼气？站立测量的好处？），深化对“肺活量”概念和标准测量方法要点的理解。（二）观察并设计肺活量计1.分析现有方案。通过视频或实物展示另外两种肺活量计：肺活量测量袋和排水简易肺活量计。2.解析核心原理。引导学生小组讨论、分析这两种方法的原理。明确肺活量测量袋利用的是“直接收集气体法”，而排水简易肺活量计利用的是“排水法”原理——呼出气体的体积等于其排开水的体积。着重分析“排水法”的科学性和可行性。3.小组设计—绘制方案图。提供任务挑战：利用桌上的材料（水槽、大饮料瓶、软管、烧杯、滴管等），设计一个同样能测量肺活量的简易装置。要求学生以小组为单位，讨论并绘制出设计方案图。4.方案研讨与优化。展示各小组的设计图，并引导学生思考设计的关键环节。重点聚焦“刻度”问题：如何为没有刻度的饮料瓶精确地标注刻度？通过对比按照烧杯高度标记、按照烧杯刻度标记以及使用烧杯分次加水并标记的方法，最终引导学生得出结论：使用烧杯分次加水并标记的方法最为准确。【设计意图：使用专业仪器进行测量，不仅是为了科普，更重要的是为后续的自制活动提供一个明确的“参照物”和“评价标准”（如单位是毫升，测量的准确性等），让学生的设计与制作有据可依；接着介绍现有的两种方案，特别是“排水法”装置，是为学生接下来的自主设计提供重要的“脚手架”，帮助他们理解并迁移核心科学原理；要求学生“先画图，再制作”，是培养其工程设计中“蓝图先行”的规范意识。绘制过程能促使学生将头脑中的想法具象化、条理化，提前预见并解决可能出现的问题；将“如何标注刻度”作为方案研讨的焦点，引导学生进行深度思考和方法比较。这不仅解决了制作中的核心技术难题，更让学生体验到在工程设计中，追求“精确”和“标准”的重要性。】三、实施方案（一）明确实施步骤在学生完成方案设计的基础上，通过讨论和梳理，共同确定清晰的制作与操作流程，并以图文并茂的形式展示：1.标注刻度：使用烧杯，分次（如每次100毫升）向瓶中加水，并用记号笔在瓶身相应水面位置做好标记和数值。2.组装装置：将已标好刻度的瓶子装满水，用手或挡板捂住瓶口，迅速倒置于已装有适量水的水槽中，移开手/挡板。将软管一端插入瓶口。3.进行测量：深吸一口气，通过软管尽力向瓶内吹气，直到不能再吹出为止。扶正瓶身，平视读取瓶内水面下降后对应的刻度值。（二）动手实践学生按照优化后的方案和明确的步骤，分小组进行制作、组装和初步测试。教师巡视指导，观察并记录学生在操作中遇到的问题和亮点。【设计意图：流程化操作，保障制作成功率： 将复杂的制作过程分解为具体、有序的步骤，有助于学生清晰地执行任务，减少因流程混乱导致的失败，从而保护学生的探究热情和成就感；在步骤中融入关键的操作要点（如倒置时尽量不漏水、读数时视线要平视等），旨在培养学生严谨、规范的科学实验习惯，这对保证测量结果的准确性至关重要；学生亲手将自己的设计图纸转化为实体产品，是工程学习中最具魅力的环节。这一过程完整地锻炼了学生的动手操作能力、团队协作能力和问题解决能力。】四、展示评价1.成果展示与测试。邀请小组代表上台展示他们制作的肺活量计，并现场演示测量过程。将测量结果与之前用电子肺活量计测得的数据进行对比。2.误差分析与迭代改进。引导学生直面测量中出现的误差，并分组讨论误差产生的原因（如倒置时漏水、刻度不够精细、读数不便、吹气不便等）。3.提出改进方案： 鼓励学生针对发现的问题，提出具体的改进措施。例如：针对漏水问题： 倒置时使用硬纸板或塑料片作为临时瓶盖。针对刻度精度问题： 减小每次加水的量，使刻度更密集。针对读数不便问题： 在水中滴加红墨水，使水面更清晰。针对吹气不便问题： 在软管末端增加一个吹嘴。4.总结评价。回顾自制的肺活量计，引导学生分析其不同“结构”（软管、带刻度的瓶子）分别实现了什么“功能”（输送气体、计量体积），建立“结构决定功能”的工程思想。教师总结本节课所经历的“明确问题→制订方案→实施方案→测试改进”的完整工程实践过程。最后，出示课堂评价量表，组织学生进行自评与互评。【设计意图： 对比数据，分析误差，是引导学生从“做完了”迈向“做得好”的关键一步。这一环节旨在培养学生不满足于初步成果，勇于发现问题、分析问题的批判性思维；提出改进方案的过程，让学生深刻体会到技术产品并非一蹴而就，而是在“测试—发现问题—改进—再测试”的循环中不断完善的。这正是工程设计的精髓所在；通过分析自制作品，帮助学生建立起“结构与功能相适应”这一贯穿整个工程技术领域的核心观念，提升其科学认知的高度；运用评价量表进行自评和互评，不仅关注最终的产品，也关注学生在探究过程中的参与度、协作精神和创新思维，实现对学生综合素养的全面评价与激励。】板书设计：制作肺活量计肺活量是指一次尽力吸气后再尽力呼出的最大气体量。肺活量测量方法：电子测量法、直接收集气体法、排水法制作肺活量计过程：测试并改进技术产品是：发现问题、改进产品、再发现问题、再改进产品的一个不断优化的过程。
展示评价
明确问题
制订方案
实施方案

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