呼吸系統(tǒng)教學設計與實驗指導一、呼吸系統(tǒng)教學設計呼吸系統(tǒng)是人體與外界環(huán)境進行氣體交換的關(guān)鍵系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)復雜、功能精密。本教學設計旨在幫助學習者系統(tǒng)掌握呼吸系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)特點、生理功能及其調(diào)節(jié)機制，并初步了解常見呼吸系統(tǒng)疾病的病理基礎與臨床聯(lián)系。(一)教學目標1.知識與技能*準確描述呼吸系統(tǒng)的組成及各器官的形態(tài)結(jié)構(gòu)特點，理解其與功能的適應性。*闡釋肺通氣的原理，包括呼吸運動的過程、肺內(nèi)壓與胸內(nèi)壓的變化及其意義。*掌握肺換氣與組織換氣的基本原理及其影響因素。*理解氧氣和二氧化碳在血液中的運輸形式及影響因素。*闡述呼吸中樞的概念及呼吸節(jié)律的形成，掌握化學因素（CO?、H?、O?）對呼吸運動的調(diào)節(jié)機制。*初步學會解讀肺功能檢查報告的基本參數(shù)。*能夠獨立或在指導下完成呼吸系統(tǒng)相關(guān)的基礎實驗操作，并對實驗結(jié)果進行分析。2.過程與方法*通過觀察模型、標本及多媒體資源，培養(yǎng)形態(tài)結(jié)構(gòu)的空間想象能力和觀察能力。*通過對呼吸過程中各種物理化學現(xiàn)象的分析，培養(yǎng)邏輯思維和綜合分析能力。*通過實驗操作，培養(yǎng)動手能力、科學探究精神和實事求是的科學態(tài)度。*通過小組討論和病例分析，提升合作學習能力和知識應用能力。3.情感態(tài)度與價值觀*認識呼吸系統(tǒng)對維持生命活動的重要性，樹立健康第一的觀念，培養(yǎng)良好的呼吸衛(wèi)生習慣。*體會生物體結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一、局部與整體相聯(lián)系的生命觀念。*關(guān)注呼吸系統(tǒng)疾病對人類健康的危害，激發(fā)學習興趣和社會責任感。(二)教學重點與難點1.教學重點*呼吸道的結(jié)構(gòu)特點及其防御功能。*肺的形態(tài)結(jié)構(gòu)與肺泡的氣體交換功能。*呼吸運動的過程及肺通氣的動力。*肺換氣與組織換氣的原理。*氧和二氧化碳在血液中的運輸。*化學感受性呼吸反射對呼吸運動的調(diào)節(jié)。2.教學難點*胸內(nèi)負壓的形成及其生理意義。*氣體交換的動力（分壓差）及其計算。*氧解離曲線的特點及其影響因素。*化學感受器的適宜刺激及呼吸中樞的整合作用。(三)教學方法與手段*講授法：系統(tǒng)闡述基本概念、結(jié)構(gòu)特點和功能原理。*討論法：針對重點難點問題組織小組討論，激發(fā)思考。*直觀教學法：運用解剖模型、標本、掛圖、多媒體課件（含動畫、視頻）等，增強教學的直觀性和生動性。*案例教學法：結(jié)合臨床實際病例，引導學生將理論知識與實踐相結(jié)合。*實驗教學法：通過親手操作，加深對理論知識的理解和技能的掌握。*PBL教學法（可選）：設計呼吸系統(tǒng)相關(guān)的臨床問題，引導學生自主學習和探究。(四)教學過程設計（簡案）1.導入新課：從生活現(xiàn)象（如呼吸頻率變化、憋氣感受）或常見疾?。ㄈ绺忻?、肺炎）入手，引出呼吸系統(tǒng)的重要性。2.新課講授：*呼吸系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu)：鼻、咽、喉、氣管、支氣管、肺（肺實質(zhì)與肺間質(zhì)）。重點強調(diào)氣管支氣管樹的分級、肺泡的結(jié)構(gòu)與功能。*肺通氣：呼吸肌的舒縮與呼吸運動、肺內(nèi)壓的周期性變化、胸內(nèi)負壓的形成與意義、肺通氣的阻力（彈性阻力與非彈性阻力）、肺通氣功能的評價指標（潮氣量、肺活量、用力肺活量、肺通氣量等）。*氣體交換：氣體擴散原理、肺換氣與組織換氣的過程及其影響因素（呼吸膜面積與厚度、通氣/血流比值）。*氣體在血液中的運輸：O?的運輸（Hb與O?的結(jié)合特點、氧解離曲線）、CO?的運輸（碳酸氫鹽形式、氨基甲酰血紅蛋白形式）。*呼吸運動的調(diào)節(jié)：呼吸中樞、呼吸的反射性調(diào)節(jié)（化學感受性呼吸反射、肺牽張反射等）。3.課堂小結(jié)：梳理本節(jié)課核心內(nèi)容，強調(diào)重點難點。4.鞏固練習：通過提問、選擇題、簡答題等形式檢驗學習效果。5.布置作業(yè)與預習。(五)教學評價*形成性評價：課堂提問、小組討論表現(xiàn)、實驗報告質(zhì)量、作業(yè)完成情況。*終結(jié)性評價：期末考試（理論筆試為主，可包含一定比例的實驗操作考核）。二、實驗指導呼吸系統(tǒng)實驗是理解呼吸生理功能的重要環(huán)節(jié)。通過實驗，學生能夠直觀觀察呼吸現(xiàn)象，驗證理論知識，培養(yǎng)科學實驗技能和分析問題的能力。(一)實驗總則與注意事項1.實驗前準備：*認真預習實驗指導，明確實驗目的、原理、步驟及注意事項。*復習相關(guān)理論知識，為實驗做好鋪墊。*熟悉實驗儀器的操作規(guī)程。2.實驗中要求：*嚴格遵守實驗室規(guī)則，注意用電、用火安全。*實驗操作應規(guī)范、細致，仔細觀察實驗現(xiàn)象，準確記錄實驗數(shù)據(jù)。*積極思考，發(fā)現(xiàn)問題及時向教師請教或與同學討論。*愛護實驗器材，節(jié)約實驗材料。3.實驗后處理：*及時整理實驗數(shù)據(jù)，進行分析并撰寫實驗報告。*清潔實驗臺面，將實驗器材清洗干凈后歸位。*如實填寫實驗記錄和儀器使用登記。(二)基礎性實驗實驗一：人體肺通氣功能的測定1.實驗目的：*學習使用肺量計測定人體肺通氣功能的基本方法。*測定并計算潮氣量（TV）、補吸氣量（IRV）、補呼氣量（ERV）、肺活量（VC）、用力肺活量（FVC）、第1秒用力呼氣量（FEV?）及FEV?/FVC比值等指標。*分析不同生理狀態(tài)（如運動前后）對肺通氣功能的影響。2.實驗原理：肺量計通過記錄受試者呼吸時氣體進出肺的容積變化，繪制出肺量圖，從而計算出各項肺通氣功能指標。3.實驗器材：肺量計（傳統(tǒng)水封式或電子肺功能儀）、消毒咬口、鼻夾、滑石粉。4.實驗步驟：*儀器準備：檢查肺量計是否完好，電子肺功能儀需預熱、校準。*受試者準備：取坐位，放松，熟悉呼吸要領(lǐng)。夾上鼻夾，口含消毒咬口，保持呼吸道通暢。*測定潮氣量（TV）：平靜呼吸數(shù)次，待曲線平穩(wěn)后記錄。*測定肺活量（VC）：深吸氣后，盡力深呼氣，記錄曲線。重復2-3次，取最大值。*測定用力肺活量（FVC）和第1秒用力呼氣量（FEV?）：受試者深吸氣至肺總量位，然后以最快速度、最大力量呼氣至殘氣量位。儀器自動記錄FVC、FEV?，并計算FEV?/FVC%。*（可選）運動負荷后肺通氣功能的測定：受試者進行短暫運動（如原地快速踏步1分鐘）后，立即測定上述指標，與安靜時比較。5.注意事項：*確保受試者理解并能配合完成各項呼吸動作。*測定FVC時，強調(diào)“用力”、“快速”、“完全”呼氣。*每個指標測定前，讓受試者休息片刻。*咬口一人一換，注意衛(wèi)生消毒。6.實驗結(jié)果與討論：*記錄所測各項指標數(shù)值，并與參考值范圍比較。*分析FEV?/FVC比值的意義。*討論運動對肺通氣功能的影響機制。實驗二：呼吸運動的調(diào)節(jié)1.實驗目的：*觀察不同因素（如CO?濃度、缺氧、血液酸堿度變化、某些藥物）對呼吸運動（頻率、深度）的影響。*理解化學感受性呼吸反射在維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)中的作用。2.實驗原理：呼吸中樞的活動受多種內(nèi)、外環(huán)境因素的影響，其中動脈血中CO?分壓、H?濃度和O?分壓的變化是調(diào)節(jié)呼吸運動的最重要化學因素。它們通過刺激中樞或外周化學感受器，反射性地改變呼吸中樞的興奮性，從而調(diào)節(jié)呼吸的頻率和深度。3.實驗對象：家兔（或其他哺乳動物）。4.實驗器材與藥品：兔固定箱、手術(shù)器械（手術(shù)刀、剪、止血鉗、氣管插管、動脈插管、玻璃分針等）、生物信號采集處理系統(tǒng)、張力換能器（記錄呼吸運動）、動脈血壓換能器、CO?氣體、氮氣（或缺氧瓶）、5%乳酸溶液、20%烏拉坦（麻醉劑）、生理鹽水、肝素鈉等。5.實驗步驟（簡要，具體外科操作需詳細指導）：*家兔稱重、麻醉、固定。*頸部手術(shù)：分離氣管并插入氣管插管，連接呼吸流量傳感器或通過描記胸內(nèi)壓/膈肌運動間接反映呼吸運動。分離一側(cè)頸總動脈，插管記錄動脈血壓（可選，用于觀察血壓變化對呼吸的影響或確保動物狀態(tài)穩(wěn)定）。*記錄正常呼吸曲線：觀察呼吸頻率、幅度。*觀察吸入氣CO?濃度增加對呼吸的影響：通過氣管插管向呼吸道內(nèi)通入含5-10%CO?的混合氣（或用塑料袋罩住口鼻，收集呼出氣體再吸入），觀察呼吸運動的變化。*觀察缺氧對呼吸的影響：將氣管插管與盛有鈉石灰（吸收CO?）的缺氧瓶相連（或通入氮氣），造成低氧環(huán)境，觀察呼吸運動的變化。注意：缺氧實驗時間不宜過長，以免動物窒息。*觀察血液酸堿度變化對呼吸的影響：耳緣靜脈緩慢注射5%乳酸溶液，觀察呼吸運動的變化。*（可選）觀察某些藥物（如尼可剎米）對呼吸的影響。6.注意事項：*麻醉深度要適宜，過深會抑制呼吸中樞。*手術(shù)操作要輕柔，避免損傷神經(jīng)和血管。*各項實驗因素作用后，待呼吸恢復穩(wěn)定再進行下一項。*嚴格控制CO?濃度和缺氧時間，防止動物意外死亡。7.實驗結(jié)果與討論：*記錄不同處理因素下呼吸頻率、幅度的變化。*分析各項因素引起呼吸運動改變的機制（涉及何種化學感受器，如何通過反射影響呼吸中樞）。*比較CO?、H?、O?對呼吸調(diào)節(jié)作用的特點和敏感性。(三)綜合性/設計性實驗（可選）*實驗項目：呼吸道纖毛運動觀察（動物實驗，如青蛙口腔黏膜纖毛或氣管環(huán)纖毛）。*實驗項目：吸煙（或煙霧提取物）對呼吸道黏膜影響的觀察（體外培養(yǎng)細胞模型或動物模型）。*實驗項目：運動對人體呼吸頻率、深度及氣體交換效率的影響（結(jié)合血氧飽和度監(jiān)測）。(四)實驗報告要求1.實驗名稱、實驗日期、實驗者、班級、學號、同組者（如有）、指導教師。2.實驗目的：簡述本實驗要達到的目標。3.實驗原理：簡要說明實驗所依據(jù)的核心理論。4.實驗器材：列出所用的主要儀器、設備、藥品和材料。5.實驗步驟：簡明扼要地描述實驗操作過程，可用流程圖輔助。6.實驗結(jié)果：真實、準確地記錄實驗所觀察到的現(xiàn)象、數(shù)據(jù)、圖表（需注明單位、必要的統(tǒng)計處理）。7.