活动一 自制实验装置，认识吸烟有害健康 教学设计-2024-2025学年北师大版生物七年级下册

该初中生物学教学设计聚焦“自制实验装置认识吸烟有害健康”，通过展示禁烟标志、创设“校园控烟宣传员”角色引出核心议题，引导学生结合已有呼吸系统、压强等知识，整合烟雾成分资料，设计实验方案，为后续实践铺垫，提供资料卡片、呼吸系统结构图等学习支架。 此资料亮点在于跨学科整合生物、物理、化学知识，以生命观念（结构与功能观）引导理解烟雾对呼吸道的危害，通过科学思维（建模推理）用棉球模拟呼吸道、草履虫模拟细胞，探究实践中小组合作设计负压收集装置，强化态度责任（健康与控烟宣传），助力学生提升探究与合作能力，为教师提供易操作的跨学科教学路径。

《活动一 自制实验装置，认识吸烟有害健康》教学设计 基本信息 课题 活动一 自制实验装置，认识吸烟有害健康 学科及年级 初中生物 / 七年级下册 教材版本 北师大版生物学七年级下册 【课时教材分析】 本节课选自北师大版七年级下册“跨学科实践活动”单元中的“活动一：自制实验装置，认识吸烟有害健康”。该内容以香烟烟雾为研究对象，引导学生通过设计和制作实验装置，收集香烟燃烧产生的烟雾，并模拟其对人体呼吸系统的影响。教材强调从生物学、化学与物理多学科视角出发，融合“人体结构与功能相适应”“气体压强变化引起气流流动”“物质在水中的溶解性差异”等核心概念，构建跨学科知识网络。通过真实情境下的探究活动，帮助学生理解吸烟对健康的危害机制，建立健康生活观念。同时，教材安排了明确的三课时流程：第一课时为方案设计，第二课时实施实验，第三课时展示评价。本课作为起始阶段，重点在于激发兴趣、整合信息、形成科学合理的实验设计方案，为后续动手操作奠定基础。 【课时学情分析】 七年级学生已具备一定的生物学基础知识，如呼吸系统的组成与功能、细胞的基本结构等；在物理方面了解空气流动与压强的关系；在化学方面知道燃烧会产生新物质。但他们对于吸烟具体如何损害健康仍停留在模糊认知层面，缺乏直观体验和科学证据支持。此外，该年龄段学生好奇心强、喜欢动手实践，但合作能力、问题解决能力和系统思维尚在发展之中。部分学生可能受家庭或社会环境影响，对吸烟存在错误认知甚至模仿行为。因此，本课需通过真实可感的实验设计任务，引导学生主动查阅资料、分析成分、构建模型，提升其批判性思维与健康意识。同时，小组协作的设计过程有助于培养沟通协调能力，而跨学科的知识整合则能拓展学生的综合素养。 【课时设计思想】 本课以“拒绝烟草，守护生命”为主线，围绕“如何用科学方法揭示吸烟的危害”这一驱动性问题展开。采用议题式教学法统领全局，将“吸烟是否真的有害健康”设为课堂核心议题，激发学生探究欲望。结合情境探究法创设“校园控烟宣传员”的角色情境，赋予学习任务现实意义。运用合作探究法组织学生分组讨论、设计方案，促进思维碰撞与集体智慧生成。整个教学过程遵循“提出问题—搜集证据—设计方案—交流优化”的科学探究路径，注重学生自主建构知识，强调跨学科融合与社会责任意识的渗透。教师扮演引导者、支持者与协作者的角色，鼓励质疑、尊重差异、推动深度思考，实现知识学习与价值引领的统一。 【教学目标】 生命观念： 1. 理解人体呼吸系统结构与气体交换功能相适应的特点，认识到吸烟会破坏呼吸道黏膜和肺泡结构，影响正常呼吸功能。 2. 建立“良好生活习惯决定机体健康水平”的生命整体观，形成远离烟草、珍爱生命的健康生活态度。 科学思维： 1. 能够基于香烟烟雾成分（尼古丁、焦油、一氧化碳）的性质，推理其进入人体后的分布与作用路径，发展逻辑推理能力。 2. 运用类比与建模思维，将香烟烟雾对棉球或草履虫的影响类比为对人体的危害，提升抽象概括与模型构建能力。 探究实践： 1. 小组合作设计并绘制香烟烟雾收集装置图，明确各部件功能及连接方式，体现工程设计与实践创新能力。 2. 制定模拟实验方案，确定观察指标（如棉球颜色变化、草履虫运动状态），学会记录现象、分析数据、得出结论。 态度责任： 1. 主动查阅吸烟危害的相关资料，增强获取科学信息的能力，并愿意向他人传播健康知识。 2. 在团队合作中积极承担分工任务，尊重他人意见，共同解决问题，养成负责任的合作精神与公民责任感。 【教学重难点】 【教学重点】 学生能够理解吸烟对人体健康的危害机制，掌握香烟烟雾主要成分（尼古丁、焦油、一氧化碳）的特性及其对人体的影响；能够设计出合理、可行的香烟烟雾收集装置和模拟实验方案。 【教学难点】 如何引导学生将抽象的生理危害转化为可视化的实验现象（如焦油附着模拟肺部沉积）；如何在装置设计中解决香烟持续燃烧、气体定向流动、安全防护等问题；如何实现跨学科知识（生物、化学、物理）的有效整合与应用。 【教学课时】 1课时 【教学策略】 采用议题式教学法、情境探究法、合作探究法相结合的教学策略，辅以讲授法进行关键知识点讲解，引导学生开展自主学习、合作学习与探究学习。 【教学准备】 教师准备：PPT课件（含禁止吸烟标志、香烟结构图、呼吸系统示意图、教材中装置图甲乙）、相关视频片段（非导入用）、打印好的资料卡片（香烟成分及危害摘要）。 学生准备：课前查阅香烟烟雾成分、草履虫特点等相关资料，携带笔记本和绘图工具。 【教学过程】 教学活动 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 一、情境导入，引发议题 一、创设真实情境，引出核心议题 （1）展示禁烟标识，启动生活对话。 教师出示教材第138页的“禁止吸烟”标志图片（投影展示）， 提问：“同学们，在哪些地方我们经常看到这个标志？为什么这些场所要明令禁止吸烟？”引导学生回忆日常生活经验，列举医院、学校、公交车站等公共场所。 接着追问：“有人说‘吸烟提神’‘饭后一支烟，赛过活神仙’，也有人认为吸烟严重危害健康。那么，吸烟到底有没有害？如果有，它究竟伤害了我们身体的哪些部位？又是怎样造成伤害的呢？”由此引出本节课的核心议题——“如何用科学实验来证明吸烟确实有害健康？” （2）呈现教材背景，明确学习任务。 教师简要介绍教材内容：“今天我们要完成一个跨学科实践活动——《自制实验装置，认识吸烟有害健康》。我们的目标不是真的去吸烟，而是通过设计一个实验装置，收集香烟燃烧产生的烟雾，模拟它对我们呼吸道和肺部的影响。就像科学家一样，用看得见的现象来说服别人。” 强调：“这节课是整个活动的第一步——制订方案。只有设计出科学合理的装置和实验方法，才能在下一节课成功开展实验。” 1. 观察禁烟标志，结合生活经验回答常见禁烟场所。 2. 参与讨论，表达自己对吸烟利弊的看法。 3. 明确本节课的学习任务是设计实验方案，理解其在整个实践活动中的位置。 从学生熟悉的生活场景切入，激发兴趣与共鸣；通过矛盾观点引发认知冲突，促使学生主动思考；明确学习目标与任务流程，建立清晰的学习路径。 二、资料共享，建构认知 二、整合多源信息，解析烟雾本质 （1）组织资料汇报，梳理关键成分。 邀请提前查阅资料的小组代表分享香烟烟雾的主要成分及其性质。教师适时补充并板书： - 尼古丁：溶于水，具有强烈成瘾性，可刺激神经系统； - 焦油：棕黄色黏稠液体，大部分不溶于水，易附着在器壁或悬浮水中，含有多种致癌物； - 一氧化碳：无色无味气体，难溶于水，能与血红蛋白结合，降低血液携氧能力。 结合教材第139页化学学科概念内容，强调三种物质在水中溶解性的差异决定了它们在实验中的不同表现形式。 （2）关联人体结构，建立危害联想。 展示人体呼吸系统结构图（教材相关内容），引导学生思考：“当我们吸一口烟，这些有害物质会经过哪些器官？会对它们造成什么影响？” 启发学生联系已有知识：焦油会像灰尘一样黏附在气管和支气管内壁，破坏纤毛运动；尼古丁进入血液影响心跳和血压；一氧化碳导致组织缺氧。进而提出：“我们能否用某种材料来模拟呼吸道？比如湿润的棉球可以代表什么？” 引导得出：白色湿润棉球可模拟呼吸道黏膜，观察其变黄程度反映焦油沉积；草履虫作为单细胞生物，其纤毛运动受阻可类比人体细胞受损。 1. 小组代表汇报课前查阅的香烟成分资料。 2. 记录关键信息，理解不同成分的理化性质。 3. 观察呼吸系统图，思考有害物质在体内的传播路径。 4. 讨论并认同棉球、草履虫作为模拟材料的合理性。 通过资料共享实现知识共建，强化信息提取与归纳能力；将抽象的化学成分与具体的生理结构对接，发展系统思维；为后续实验设计提供理论依据和材料选择方向。 三、合作探究，设计方案 三、分组协作设计，构建实验模型 （1）发布任务要求，指导设计方向。 宣布任务：“现在，请你们以四人小组为单位，设计一套香烟烟雾收集装置，并制定相应的模拟实验方案。要求包括：①画出装置示意图；②标注所用材料名称；③说明工作原理（如何让烟雾进入容器）；④确定观察对象和记录方法。” 提供教材第139页的小贴士提示：“方案中应有保持香烟持续燃烧的办法”，提醒学生考虑实际操作可行性。 （2）巡视指导交流，推动思维深化。 教师巡视各小组，参与讨论，提出启发性问题： “如果只是把香烟插在瓶口，烟雾会不会自动进去？需要什么动力？” “注射器抽拉时，空气是怎么流动的？能不能用这个原理把烟雾‘吸’进瓶子？” “弯玻璃管和直玻璃管怎么连接更密封？乳胶管起什么作用？” “如果用草履虫做实验，怎么确保烟雾不会直接杀死它们？是否需要制成水溶液？” 鼓励学生参考教材图甲（棉球装置）和图乙（草履虫装置），但允许创新改进。 （3）聚焦物理原理，突破技术难点。 针对普遍困惑，集中讲解：“空气内部压强的变化会引起气体流动。”演示注射器拉动时内部形成负压，外部空气（或烟雾）被吸入的过程。 引导学生设计“人工吸烟”机制：点燃香烟→通过导管连接广口瓶→用注射器反复抽拉，制造气流，使烟雾持续进入瓶内。 提醒安全事项：“虽然本节课不实际点烟，但下一节实验必须在室外通风处进行，佩戴口罩，远离易燃物。” 1. 小组分工合作，讨论装置结构与材料选用。 2. 绘制烟雾收集装置草图，标注组件名称。 3. 设计模拟实验步骤，确定观察指标（如棉球颜色变化、草履虫活动频率）。 4. 记录遇到的问题及初步解决方案。 通过任务驱动促进深度参与；在合作中锻炼沟通与协调能力；借助教师引导突破设计瓶颈；落实跨学科知识（物理压强）的应用，提升工程思维。 四、展示交流，优化方案 四、全班展示互评，完善实验构想 （1）遴选典型作品，开展公开评议。 邀请2-3个小组上台展示设计方案图，讲解设计思路：“我们的装置由香烟、弯玻璃管、乳胶管、广口瓶、注射器组成。点燃香烟后，用注射器反复抽拉，利用负压将烟雾抽入装有湿润棉球的瓶中，观察棉球变色情况。” 其他小组倾听后提问或建议：“你们怎么防止漏气？”“注射器抽多少次才算充分？”“有没有考虑对照组？” （2）引入评价量表，引导专业评判。 投影教材第140页“活动评价量表”，重点解读“装置制作”与“模拟实验”两项标准。 引导学生依据“装置是否合理”“能否成功收集烟雾”“实验是否反映吸烟危害”等维度进行点评。 教师总结共性优点（如多数小组想到用注射器制造气流）与典型问题（如忽略密封处理、未设对照实验），提出改进建议： “可在接口处涂抹凡士林增强密封性”； “建议设置两个瓶子，一个通烟雾，一个不通，作为空白对照”； “草履虫实验可用滴管吸取烟雾水溶液滴加，避免直接暴露。” （3）归纳最佳实践，达成共识框架。 综合各组方案优势，师生共同提炼出推荐方案： 使用带孔瓶塞固定香烟与玻璃管，乳胶管连接广口瓶与注射器，瓶内放置白色湿润棉球或盛有草履虫培养液的小烧杯。通过反复抽拉注射器，实现烟雾定向输送。实验前后拍照记录，对比分析。 1. 小组代表展示设计图纸并讲解原理。 2. 其他小组倾听、提问、提出改进建议。 3. 根据反馈修改本组方案，完善细节设计。 4. 记录班级最优方案的关键要素。 通过展示提升表达与自信；借助互评培养批判性思维；利用评价工具规范判断标准；最终形成高质量、可执行的实验方案，体现集体智慧。 五、总结延伸，布置任务 五、回顾学习历程，规划后续行动 （1）梳理知识脉络，升华健康理念。 教师总结：“今天我们不仅学会了如何设计一个科学实验来揭示吸烟的危害，更重要的是，我们用事实代替传言，用证据取代猜测。焦油会让棉球变黑，正如它会让我们的肺变黑；尼古丁会影响草履虫的运动，也会扰乱我们的心跳节奏。” 强调：“每一个实验设计的背后，都是对生命的尊重。希望你们不仅是实验的设计者，更是健康的守护者。” （2）布置课后任务，衔接下一课时。 安排作业：“请各小组根据今天的讨论结果，进一步完善本组的实验方案，填写教材第141页的活动报告表格，特别是‘装置制作方案（图示说明）’和‘模拟实验方案（文字说明）’两栏。” 提醒：“下节课我们将真正动手组装装置、收集烟雾、开展模拟实验，请准备好所有材料，注意安全规范。” 1. 聆听总结，反思本节课收获。 2. 理解实验背后的健康教育意义。 3. 明确课后完善方案的任务要求。 巩固所学知识，强化科学探究流程；渗透生命教育与社会责任；做好实践准备，确保下一课时顺利推进。 【作业设计】 一、完善实验方案报告 请各小组根据课堂讨论成果，认真填写教材第141页“活动报告参考样式”中的以下内容： 1. **装置制作方案（图示说明）**：绘制清晰的装置结构图，标注所有使用材料（如广口瓶、带孔瓶塞、香烟、弯玻璃管、乳胶管、注射器、棉球等），并用箭头标明气体流动方向。 2. **模拟吸烟有害健康的实验方案（文字说明）**： （1）写出实验目的：_________________________________________________________ （2）列出实验材料：_________________________________________________________ （3）描述实验步骤：_________________________________________________________ _________________________________________________________ （4）确定观察指标：_________________________________________________________ （5）设计记录表格（可自行绘制）： 时间 实验组现象（如棉球颜色） 对照组现象 备注 实验前 通烟雾5次后 通烟雾10次后 3. **安全注意事项**：写出至少两条实验时应注意的安全事项： （1）_________________________________________________________ （2）_________________________________________________________ 【教学反思】 本节课以“设计实验方案”为核心任务，充分调动了学生的主动性与创造力。大多数小组能结合物理压强知识设计出利用注射器制造负压来收集烟雾的装置，体现了跨学科思维的良好萌芽。特别是在展示环节，学生提出的“加凡士林密封”“设置对照组”等建议，显示出批判性思维的逐步形成。然而，也有个别小组过于依赖教材图示，缺乏创新，未能深入思考装置的改进空间。今后应在任务发布时更加强调“优化与创新”的要求，鼓励大胆设想。另外，关于草履虫实验的操作细节，部分学生仍存在误解，误以为可直接将烟雾喷向生物样本，说明对实验伦理与控制变量的理解还需加强。在下一课时实施前，有必要再次强调科学实验的严谨性与安全性，确保每位学生都能在实践中成长为真正的“小小科学家”。 学科网（北京）股份有限公司 $