מדינת ישראל משרד החינוך המינהל למדע וטכנולוגיה

תיאור פעולת הנשימה

מדע וטכנולוגיה

נושא השיעור תיאור פעולת הנשימה פיתוח כתיבה ופיתוח צוות מדע וטכנולוגיה אדם וסביבה: נורית אחרק, יוסי שורר, אמנון סלעי עריכה אתי טל, קטי ברקן ייעוץ פדגוגי ד"ר שרה קלצ'קו, קטי ברקן ייעוץ מדעי ד"ר שרה קלצ'קו שכבת הגיל כיתה ד משך השיעור 150 דקות (שלושה שיעורים בני 50 דקות כל אחד, מומלץ להעבירם ברצף) רציונל למורה יחידה זו עוסקת במערכת הנשימה ובתהליכים המתרחשים בה. מערכת הנשימה אחראית לאספקת חמצן לגוף ולהרחקת עודפי פחמן דו-חמצני, הנוצר בכל תאי הגוף בתהליך הנשימה התאית. החמצן דרוש לגוף כדי להפיק אנרגיה: בתהליך הנשימה התאית משתתף החמצן בפירוק חומרי המזון שבתא, חומרי המזון מתפרקים לפחמן דו-חמצני ולמים, ובתוך כך מופקת גם אנרגיה כימית. בכיתה ד מכירים התלמידים את מערכת הנשימה ואת התהליך של חילוף הגזים בריאות – קליטת החמצן מהאוויר שנכנס לריאות בשאיפה והעברתו אל מערכת הדם, ופליטת פחמן דו-חמצני עם האוויר המורחק מהגוף בנשיפה. נפח הריאות משתנה כל הזמן: התכווצותם של השרירים הבין-צלעיים מושכת את הצלעות כלפי מעלה, מותחת את הריאות המחוברות לצלעות, ומאפשרת כניסת אוויר לתוכן. התרפות השרירים הבין-צלעיים גורמת לירידת הצלעות, אלו מפעילות לחץ על הריאות, וכתוצאה מכך יוצא מהן האוויר. בד בבד עם התכווצות השרירים הבין-צלעיים מתכווץ גם שריר הסרעפת, נפחו של בית החזה גדל והאוויר יכול להיכנס לריאות. כששריר הסרעפת מתרפה, נפח בית החזה קטן והאוויר נדחף מהריאות החוצה. בשאיפה נכנס לריאות אוויר עשיר בחמצן, בנשיפה יוצא מהריאות אוויר דל בחמצן ועשיר בפחמן דו-חמצני. פעולת חילוף הגזים מתרחשת בנאדיות הריאות: חמצן עובר מהנאדיות אל הדם ופחמן דו-חמצני עובר מהדם אל הנאדיות. יחידה זו מהווה המשך ליחידה האוויר שאנו נושמים – הרכב האוויר, ההבדל בין אוויר שאוף ואוויר נשוף יחידה זו מורכבת משלושה חלקים והיא עוסקת בהרכב האוויר שאנחנו שואפים במסגרת הכרת מערכת הנשימה. התלמידים לומדים על ההבדל שבין הרכב האוויר הנשאף לבין הרכב האוויר הננשף. התלמידים נעזרים בהתנסות אישית ובמקורות מידע כדי להבין מה גורם לקליטת חמצן ולפליטת פחמן דו-חמצני בתהליך הנשימה. רצף יחידות ההוראה הקיימות בנושא מערכת הנשימה: הנשימה: שיעור פתיחה האוויר שאנו נושמים: הרכב האוויר ההבדל בין אוויר שאוף ואוויר נשוף תיאור פעולת הנשימה: שינויים בנפח בית החזה והסרעפת הקשר לתכנית הלימודים תחום תוכן מדעי החיים (תכנית ליבה) תחום משנה האדם, בריאותו, התנהגותו ואיכות חייו סטנדרט משנה 3.3.א. התלמידים יכירו איברים ומערכות בגוף האדם, ויבינו את התאמתם לתפקודם. הם יכירו תהליכים בגוף ויבינו את חשיבותם לקיומו. ציוני דרך התלמידים יזהו את המרכיבים העיקריים של מערכת הנשימה (אף, פה, קנה, סימפונות, ריאות, סרעפת, צלעות ושרירים בין-הצלעות), ויציינו את תפקידיהם. התלמידים יתארו את פעולות השאיפה והנשיפה, ויסבירו את תפקידן בחילוף גזים (קליטת חמצן ופליטת פחמן דו-חמצני). מטרות התוכן ומיומנויות מטרות תוכן התלמידים ילמדו לזהות את המרכיבים העיקריים של מערכת הנשימה (אף, פה, קנה, סימפּונות, סימפּוניות, ריאות, נאדיות, סרעפת, צלעות ושרירים בין-צלעיים) ויבינו את התפקיד של כל אחד מהם. תלמידים יבינו כיצד מתרחשות פעולות השאיפה והנשיפה ואת תפקידן בתהליך חילוף הגזים (קליטת חמצן ופליטת פחמן דו-חמצני). מיומנויות שימוש בסוגי מדיה שונים לאיסוף המידע הנדרש למידה שיתופית ועבודה קבוצתית רצף מומלץ להבניית הנושא (שיעורים קודמים בנושא) מושגים עיקריים אף, פה, קנה, סימפּונות, סימפּוניות, נאדיות, ריאות, סרעפת, צלעות, שרירים בין-צלעיים חמצן, פחמן דו-חמצני חילוף גזים, קלט, פלט ידע מוקדם לשיעור התלמידים מכירים מערכות בגוף האדם, וכן את המושגים קלט ופלט חומרי הוראה (כתובים ומתוקשבים) סרטון מערכת הנשימה (אתר אופק) עזר נוסף דגם של מערכת הנשימה ספרי הלימוד שבהם מופיעים הנושאים הנדונים ביחידה: מסע מדע, כיתה ד, הוצאת כנרת, עמ' 309–311 במבט חדש, כיתה ה, הוצאת רמות, עמ' 172–178 מדע בעידן טכנולוגי, חלק רביעי, הוצאת רכס, עמ' 273–278 היענות לשונוּת שיטות הוראה-למידה למידה עצמית למידה בזוגות למידה בקבוצות שימוש במגוון אמצעי הוראה סרטונים ניסוי טבלאות שיתופיות תוצרי הלמידה ציוד לשיעור

מהלך השיעור

מהלך ההוראה תיאור הפעילות זמן פתיחה תיאור פעולת הנשימה שקופית 1 ביחידה זו נלמד על – שקופית 2 השינויים שחלים בגוף בתהליך הנשימה השינויים שחלים בבית החזה ובסרעפת בזמן שאיפה ונשיפה מבנה היחידה שקופית 3 יחידת ההוראה כוללת שלושה חלקים: חלק 1 נושמים וחושבים חלק 2 תיאור פעולת הנשימה – בית החזה תיאור פעולת הנשימה – הסרעפת חלק 3 תיאור פעולת הנשימה – סיכום ומסקנות הנחיות לתלמיד המלצות למורה חלק 1: נושמים וחושבים שקופית 4 עבודה בזוגות הצטיידו בסרט מדידה. עליכם למדוד את היקף בית החזה של בן זוגכם בשאיפה ובנשיפה על פי השלבים הבאים: בקשו מבן או בת הזוג לשאוף ולמלא את בית החזה באוויר, ובסוף השאיפה לעצור את הנשימה. מדדו את היקף בית החזה שלו/ה כשהוא מלא אוויר. בקשו ממנו/ה לנשוף את האוויר מבית החזה החוצה, ולעצור את הנשימה. מדדו את היקף בית החזה כשהוא ריק מאוויר. השוו בין המדידות: בשאיפה ובנשיפה שקופית 5 דיון בכיתה דונו עם חבריכם לכיתה בשאלות הבאות: מה נכנס לגוף כששואפים? לאן בגוף מגיע מה ששאפנו? כיצד אנחנו יודעים זאת? מה יוצא מהגוף כשנושפים? כיצד משפיעות השאיפה והנשיפה על היקף בית החזה? חלק 1: נושמים וחושבים עבודה בזוגות מטרת הפעילות היא לעורר את התלמידים לחשיבה ולברר מהו הידע הקודם שלהם על הנשימה, על האיברים המשתתפים בפעולת הנשימה ועל תפקודם. הילדים מתבקשים לנשום נשימות עמוקות, לשאול את עצמם שאלות ולנסות לענות תשובות. פעילות מדידה – התלמידים ימדדו זה לזה את נפח בית החזה בזמן שאיפה ובזמן נשיפה כדי לראות את השינויים החלים בהיקף בית החזה בזמן הנשימה. (לשם כך יש לצייד את הזוגות בעזרי מדידה, כגון סרט מדידה). בשלב זה הילדים רואים שהגוף משתנה בכל שאיפה ונשיפה ועדיין אינם יודעים למה. חשוב שהם יבחינו בתופעה. דיון בכיתה יש צורך לחזור על נושא פעולת הנשימה שנלמד בשני השיעורים הקודמים: אנחנו מכניסים לגוף אוויר מהסביבה וקולטים את החמצן שבאוויר. אנחנו פולטים מהגוף אוויר דל יותר בחמצן ועשיר יותר בפחמן דו-חמצני בהשוואה לאוויר החופשי. פעולה זו נקראת חילופי גזים. כדי לענות על השאלות לדיון נעודד את התלמידים לערוך תצפית בנשימה. התלמידים יצפו בחבריהם מכניסים אוויר לגופם, ובבית החזה שלהם הגדל וקטן עם הנשימה. לאחר הצפייה נוכל לשאול שאלות נוספות, כגון: מה קורה בבית החזה? איך זה קורה? האם האוויר נכנס ומנפח את הריאות כמו שקורה כשמנפחים בלון? כיצד נכנס האוויר? אפשר לבקש מהילדים לשער איך מתרחשת פעולת השאיפה והנשיפה כי הם למדו על מערכת השלד והשרירים. גוף השיעור הנחיות לתלמיד המלצות למורה חלק 2א: תיאור פעולת הנשימה – בית החזה שקופית 6 מליאה צפו ב- מערכת הנשימה (אתר אופק) לחצו בהדגמה רק על מספר 1. שקופית 7–8 עבודה בזוגות ענו על השאלות הבאות: ראינו שבפעולת הנשימה בית החזה עולה (נע קדימה) ויורד (נע בחזרה אחורנית). השינויים בבית החזה משפיעים על הנפח שלו. מתי הנפח של בית החזה גדל? מתי הנפח של בית החזה קטן? סמנו את התשובה נכונה: בית החזה עולה בשאיפה / בנשיפה בית החזה יורד בשאיפה / בנשיפה הסבירו איך מתבצעת התנועה של בית החזה? אילו איברים משתתפים בתהליך? חלק 2א: תיאור פעולת הנשימה – בית החזה מליאה בנושא זה, אנו ממליצים להתחיל את הפעילות במליאה בצפייה בסרטון המדגים את פעולת הנשימה באתר אופק. כדי לענות על השאלות בהמשך על התלמידים להתנסות בהדגמה מס' 1 שבסרטון. עבודה בזוגות התלמידים יענו על השאלות. לשאלה 1 – התלמידים רואים שכשנושמים יש שינויים בגוף (הם מתבוננים על בית החזה עולה ויורד ומודדים את היקף בית החזה בזמן שאיפה ובזמן נשיפה). התלמידים יקשרו בין תנועת בית החזה לשינויים החלים בנפח שלו. בשאיפה בית חזה עולה והנפח שלו גדל ובנשיפה בית החזה יורד והנפח קטן. שאלות אלו יובילו למסקנה שבשאיפה בית החזה גדל ועל כן נכנס אליו אוויר מן החוץ. ובנשיפה בית החזה קטן ועל כן האוויר שנמצא בו נדחף החוצה. לשאלה 2 – תנועת בית החזה קדימה ואחורה מתבצעת בעזרת השרירים הבין-צלעיים, שמתכווצים ומושכים למעלה את הצלעות ואת עצם החזה, ולאחר מכן מתרפים ומושכים את בית החזה למטה. עד כה למדו התלמידים שאיברי מערכת הנשימה הם בית החזה, הצלעות והשרירים. התלמידים אמורים לחבר את הידע הקודם שלהם על מערכת השלד והשרירים לידע החדש על מערכת הנשימה ולהסביר איך השרירים פועלים יחד כדי לגרום לתנועת בית החזה, המכינה את כניסת האוויר לריאות. כשהשרירים הבין-צלעיים מתכווצים, הם מושכים קדימה את הצלעות ואת עצם החזה המחוברת אל כל הצלעות. כשהשרירים הבין-צלעיים מתרפים, הצלעות חוזרות למקומן הקודם. הריאות מחוברות לצלעות, ולכן הן נמתחות וגדלות כשהצלעות נעות קדימה. במצב זה יכול האוויר להיכנס אליהן ללא קושי. 2ב: תיאור פעולת הנשימה – הסרעפת שקופית 9 דיון במליאה איבר נוסף העוזר לשנות את הנפח של בית החזה הוא הסרעפת צפו שוב ב- מערכת הנשימה (אתר אופק) לחצו בהדגמה רק על מספר 1, הביטו בהדגמה רק על הסרעפת והיעזרו בספרי הלימוד. מה קורה לסרעפת בזמן שאיפה? מה קורה לסרעפת בזמן נשיפה? 2ב: תיאור פעולת הנשימה – הסרעפת דיון במליאה במהלך הנשימה גם שריר הסרעפת, הנמצא בין בית החזה לחלל הבטן, מתכווץ ומתרפה. הסרעפת היא שריר רחב, בעל קימור, הממוקם מתחת לריאות. כשהשריר מתכווץ, הוא נעשה שטוח וחלל בית החזה גדל. כשהוא מתרפה, הוא הופך בחזרה למקומר וחלל בית החזה קטן. התכווצות הסרעפת מתואמת עם התכווצותם של השרירים הבין-צלעיים, המושכים קדימה את הצלעות. הריאות מחוברות לצלעות, ולכן כאשר הצלעות נמשכות קדימה, הן מושכות איתן את הריאות, ואלו נמתחות וגדלות. במצב זה האוויר יכול להיכנס אליהן ללא קושי. סיכום הנחיות לתלמיד המלצות למורה חלק 3: תיאור פעולת הנשימה – סיכום ומסקנות שקופית 10 דיון במליאה הסבירו כיצד פועלים כל האיברים יחד כדי לבצע את פעולת הנשימה? (את השאיפה והנשיפה) חלק 3: תיאור פעולת הנשימה – סיכום ומסקנות דיון במליאה הדיון נועד לסכם את הידע הקודם ואת הידע שנרכש בחלק זה ולהוביל את התלמידים להבנה כוללת של פעולת השאיפה והנשיפה על כל האיברים הכרוכים בכך. יישום עבודה עצמית שקופית 11 בצעו באופן אישי את משימת הלימוד באתר אופק: מערכת הנשימה. כשאנו נושמים, אנו שואפים ונושפים ללא הפסקה. הסבר מה בדיוק קורה בתהליך הנשימה. רפלקציה מה למדתי היום? שקופית 12 כתבו משפט אחד או שניים על הידע החדש שנוסף לכם על פעולת הנשימה. רשמו כמה מושגים עיקריים (1–3) שלמדנו בשיעור, ואת פירושם. באיזו מיומנות השתמשנו? (למשל: איסוף מידע / תצפית / מדידה) מה היה קל ומה היה קשה בשיעור? מה חידש לי השיעור? איך אנחנו יכולים להשתמש במה שלמדנו בשיעור במקומות אחרים?