河北省举行了二十五届河北省青少年科技创新大赛,笔者有幸参加了这次活动,“肋骨运动模型的创新研究”获省级一等奖。现介绍如下:　　1　研究动机　

在呼吸运动中,由于呼吸肌的收缩与舒张使胸廓扩大和缩小。这一生理过程,在教学中学生很难理解,尤其是胸廓的横向扩大和缩小,更是教学的一大难点。而实验室的模型又是一体化模型,胸廓只能前后摆动,大小不变,肋间肌不动,因此会给学生造成错误的认识。所以笔者就想做一个能展示人体呼吸时肋间肌的运动引起胸廓变化的模型,用来帮助教学。

2　研究过程

2.1　第一次制作

利用四根木板条、铁钉、松紧带等材料制作肋骨运动模型(图1)。教师进行演示,使学生看到肋间外肌的收缩与舒张,带动肋骨和胸骨移动,使胸廓的前后径扩大和缩小。

不足之处:没有名称标注,难以分清各部分;拉动肋间外肌时,中间收缩两端舒张,产生错觉;没有肋间内肌;遮挡较大。

2.2　改进过程

肋骨运动模型的改进方案如图2所示,3个改进方案的比较见表1。

2.3　最终模型的制作过程(图4)

(1)背板制作:选一块高100 cm、宽70 cm的铝塑板,四围镶上铝合金框,在背面按好支架,制成背板。

(2)肋间肌的制作:剪取两根白色松紧带,长均为50 cm;用红色彩笔在松紧带上每隔9 cm画一条线段,并注明肋间外肌和肋间内肌;将塑料管剪成6 cm长的小段,每隔3 cm,用缝衣针将塑料管缝在松紧带的背面;在塑料管内穿上拉绳。

(3)胸廓制作:将白色线槽锯成4根,长度分别为43cm(两根,代表肋骨)、40 cm(一根,代表脊柱)、29 cm(一根,代表胸骨),贴上名称;沿每根线槽的中间缝隙分开,按图中相交部位(线槽的半面)各钻出一个小孔,孔的大小与螺丝钉的粗度差不多,并将肋间肌的末端和拉绳的起点置于脊柱与肋骨、脊柱与胸骨的重合部位中间,再用螺丝钉从孔中穿过拧紧固定好,最后将各线槽的另一面扣好。

(4)组装:用螺丝钉将胸廓的脊柱上下两端固定在背板的左侧,在两根肋骨与脊柱相交部位附近的背板匕钻两个孔,把拉绳从孔中穿过,肋骨运动模型即做好。

3　使用验证

使用时,教师先向学生介绍清楚各部分所代表人体的哪个结构。然后,拉动肋间外肌背面的拉绳,肋间外肌上的红线间距变短,肋间内肌上的红线间距变长,表示肋间外肌收缩,肋间内肌舒张,肋骨向上向外移动,并带动胸骨前移,使胸廓前后径增大;接着将拉绳的手松开,观察到的现象正好与上述相反。通过几轮教学,这一模型很直观地反映出肋间肌的收缩与舒张引起胸廓横向大小的变化,使学生很容易理解呼吸运动的原理,难点得以突破,教学效果好。

4　创新点

(1)肋间肌的正面有红线,背面有短塑料管、下拉绳,演示时,肋间肌均匀的收缩,整个模型完全展现给学生,不被遮挡,观察清晰,效果很好。

(2)肋间外肌和肋间内肌的收缩与舒张是同时交替进行的,能够带动胸骨和肋骨同时移动。

(3)有背板和支架,演示时很稳固。