14.2 人体内的气体交换（第一课时）教学设计-2025-2026学年苏教版生物八年级上册

《人体内的气体交换》第1课时教案 学科 初中生物 年级册别 八年级上册 共2课时 教材 苏教版 授课类型 新授课 第1课时 教材分析 教材分析 本节内容选自苏教版八年级上册第14章第2节，是“人体的呼吸”单元的核心组成部分。教材通过潜水员携带气瓶的现实情境引入，引导学生思考氧气在人体内的传递路径与气体交换机制。重点阐述肺泡与血液、血液与组织细胞之间的气体交换过程，强调氧气和二氧化碳通过扩散作用实现跨膜运输，并结合血液循环完成生命活动所需的物质供应与废物排出。该部分内容承前启后，既是对“呼吸系统结构”的深化，也为后续学习“能量代谢”打下基础，具有重要的生理学意义。 学情分析 八年级学生已具备一定的生物学基础知识，了解呼吸系统的组成及功能，对“吸气”“呼气”等现象有生活经验。但对气体如何从外界进入细胞、具体交换位置及分子运动原理缺乏深入理解。部分学生仍停留在“呼吸=空气进出”的表层认知，难以建立“气体交换依赖浓度差”“血红蛋白运输机制”等抽象概念。同时，学生处于形象思维向抽象逻辑思维过渡阶段，需借助实验探究、图示分析与情境模拟等方式突破难点。教学中应注重创设真实问题情境，激发探究兴趣，引导学生构建科学模型。 课时教学目标 生命观念 1. 能够解释人体内气体交换的本质是氧气和二氧化碳的扩散过程，理解其依赖于浓度差。 2. 能说明血红蛋白在氧气运输中的关键作用，认识氧气主要以化学结合形式运输。 科学思维 1. 能基于实验数据（如石灰水变浑浊）推理出呼出气体中二氧化碳含量更高。 2. 能运用对比分析法，比较吸入空气与呼出气体中氧气和二氧化碳体积分数的变化规律。 探究实践 1. 能设计并实施“验证人体呼出气体含较多二氧化碳”的实验方案，改进原有实验不足。 2. 能在小组合作中完成实验操作、记录结果、提出优化建议，提升团队协作能力。 态度责任 1. 能关注煤气中毒等健康隐患，树立安全防范意识。 2. 能认识到保持通风的重要性，养成良好生活习惯，主动维护公共环境空气质量。 教学重点、难点 重点 1. 理解肺泡与血液之间、血液与组织细胞之间气体交换的过程及其原理。 2. 掌握氧气和二氧化碳在体内运输的方式，特别是血红蛋白的作用。 难点 1. 理解气体交换依赖浓度差进行扩散的微观机制，突破“主动运输”的误解。 2. 能综合分析吸入与呼出气体成分变化的原因，形成完整的气体交换链条模型。 教学方法与准备 教学方法 议题式教学法、情境探究法、合作探究法、讲授法 教具准备 多媒体课件、澄清石灰水、烧杯、吸管、洗耳球、红墨水、实验记录表、图示卡片 教学环节 教师活动 学生活动 情境导入，聚焦核心问题【5分钟】 一、创设情境，引发思考 （一）、展示：潜水员在工作 1. 教师出示“潜水员在水底工作”，提问：“同学们，你们见过潜水员吗？他们在水下为什么需要背着一个大大的气瓶？” 2. 引导学生观察细节：气瓶连接着呼吸器，潜水员面朝前方，神情专注。 3. 继续追问：“如果人类没有气瓶，潜入深水后会怎样？为什么我们需要氧气？” 4. 预设回答：缺氧、窒息、无法呼吸。 5. 教师小结：人在水下无法直接从水中获取氧气，必须依靠外部供氧装置。这说明我们每时每刻都在消耗氧气，而一旦中断，生命就会停止。 6. 进一步设问：“那么，当我们呼吸时，氧气是如何进入身体的？它又是怎样到达每一个细胞的呢？” 7. 板书课题：《人体内的气体交换》 8. 提出核心议题：“今天，我们就来揭开这个‘看不见’的生命之谜——氧气从哪里来？又去了哪里？二氧化碳又是怎么被排出的？” 二、提出驱动性问题，启动探究 （一）、播放短视频片段：呼吸过程动画 1. 播放一段约1分钟的动画视频，展示人吸气→空气进入肺部→氧气进入血液→血液流动→输送至全身→细胞利用氧气产生能量的全过程。 2. 观看后提问：“在这个过程中，有哪些关键步骤？你最感兴趣的是哪一部分？” 3. 学生自由发言，教师记录关键词：肺泡、血液、细胞、氧气、二氧化碳、扩散。 4. 教师总结：“这些词都指向同一个核心问题：气体是如何在不同部位之间交换的？这就是我们今天要研究的重点。” 5. 明确学习任务：分组探究“人体内气体交换的路径与机制”，完成一份“气体旅行日记”报告。 1. 思考潜水员为何携带气瓶。 2. 回答教师提问，表达个人看法。 3. 倾听视频讲解，提取关键信息。 4. 参与讨论，提出自己的疑问。 评价任务 情境关联：☆☆☆ 问题提出：☆☆☆ 兴趣激发：☆☆☆ 设计意图 通过真实情境（潜水员）引入，唤醒学生的生活经验，建立“呼吸=氧气供给”的初步认知；利用多媒体资源增强视觉冲击力，激发探究欲望；设置开放性问题链，引导学生主动思考，为后续实验探究与知识建构奠定情感与认知基础。 实验探究，验证呼出气体成分【15分钟】 一、开展实验：验证人体呼出气体中含有较多二氧化碳 （一）、分发实验材料，明确操作规范 1. 教师将学生分为6个小组，每组配备一套实验器材：烧杯、澄清石灰水、吸管、洗耳球、实验记录表。 2. 强调安全注意事项：石灰水具有腐蚀性，不可入口；使用吸管时避免用力过猛导致液体喷溅；实验结束后及时清洗工具。 3. 展示实验，逐条解读实验步骤： （1）将澄清石灰水倒入烧杯，用吸管连续向其中吹气多次； （2）观察石灰水是否发生颜色变化； （3）记录实验现象，并得出结论。 4. 教师示范操作：缓慢而持续地向石灰水中吹气，提醒学生注意控制力度，防止气流过大造成飞溅。 5. 强调观察要点：石灰水由透明变为白色浑浊，即为反应标志。 （二）、组织小组实验，巡视指导 1. 各小组按要求动手操作，一人负责吹气，一人负责观察，一人记录，一人监督安全。 2. 教师巡回指导，重点关注： - 吹气时间是否足够（至少持续10秒以上）； - 是否多人轮流吹气，避免疲劳影响效果； - 记录是否完整准确。 3. 发现问题及时纠正：如某组石灰水未变浑浊，提示检查是否吹气时间太短或石灰水已失效。 4. 引导学生思考：“为什么石灰水会变浑浊？这说明了什么？” 5. 小结：石灰水遇二氧化碳生成碳酸钙沉淀，这是化学反应的典型现象，证明呼出气体中确实含有较多二氧化碳。 二、反思与改进：发现原实验方案的不足 （一）、组织小组讨论：原方案存在哪些问题？ 1. 教师提问：“请同学们仔细阅读教材提供的实验方案，思考一下：这个实验有没有可能不够严谨？” 2. 引导学生从以下几个角度展开讨论： - 只用了一个人的呼气样本，能否代表所有人？ - 吹气时间长短不一，结果是否可比？ - 没有设置对照组（如空气组），无法排除其他因素干扰。 - 没有重复实验，结果偶然性大。 3. 每组派代表发言，教师汇总形成清单： - 缺乏对照实验； - 样本单一； - 无重复验证； - 没有量化测量。 4. 教师肯定学生的批判性思维：“很好！科学实验必须追求严谨性和可重复性。” （二）、引导设计新方案 1. 教师发放“实验方案表”，要求各组重新设计更完善的实验方案。 2. 分组任务：围绕“提出问题—作出假设—实验设计—预期结果”四要素完成表格填写。 3. 教师提供参考模板： - 提出问题：人体呼出气体中二氧化碳含量是否高于空气？ - 作出假设：是，因为新陈代谢会产生二氧化碳。 - 实验设计：取两份等量澄清石灰水，一份通入空气（对照组），一份通入呼出气体（实验组），分别观察变化。 - 预期结果：实验组石灰水明显变浑浊，对照组基本不变。 4. 学生分组讨论，撰写方案，教师巡视辅导，鼓励创新，如使用注射器定量送气、添加传感器监测浓度等。 5. 完成后，各组派代表汇报方案，全班投票选出最优设计。 1. 分组领取实验材料，明确分工。 2. 动手操作，观察石灰水变化，记录现象。 3. 参与小组讨论，指出原实验缺陷。 4. 合作设计新实验方案，填写表格并汇报。 评价任务 实验规范：☆☆☆ 合作有效：☆☆☆ 改进创新：☆☆☆ 设计意图 通过亲历实验，让学生从“被动接受”转向“主动探究”，体验科学探究的基本流程；通过反思原始方案，培养批判性思维；通过小组协作设计新实验，提升科学设计能力；最终达成“证据支持结论”的科学态度，为后续理解气体交换原理提供实证基础。 概念建构，揭示气体交换本质【15分钟】 一、解析成分变化，建立认知框架 （一）、呈现数据对比，引导分析 1. 教师投影教材表格内容： - 空气中：氮气78%、氧气21%、二氧化碳0.04%； - 呼出气体中：氮气78%、氧气16%、二氧化碳4%。 2. 提问：“对比这两组数据，你发现了什么规律？” 3. 引导学生逐一分析： - 氮气比例未变 → 不参与气体交换，只是载体； - 氧气从21%降至16% → 被身体消耗； - 二氧化碳从0.04%升至4% → 是代谢产物。 4. 教师强调：“这种变化不是偶然，而是人体内部气体交换的结果。” 5. 板书：吸入空气 → 呼出气体 = 气体交换的宏观表现。 （二）、类比迁移，理解扩散原理 1. 教师提问：“如果向清水中滴入几滴红墨水，一段时间后整杯水变红，这是什么现象？” 2. 学生回答：扩散。 3. 教师补充：“厨房炒菜时香味飘散到隔壁房间，也是分子扩散的结果。” 4. 追问：“氧气和二氧化碳在人体内的交换，会不会也跟扩散有关？” 5. 引导学生回忆物理知识：物质总是从高浓度区域向低浓度区域移动。 6. 讲解肺泡与毛细血管间的气体交换： - 肺泡内氧气浓度高，血液中氧气浓度低 → 氧气扩散入血液； - 血液中二氧化碳浓度高，肺泡内二氧化碳浓度低 → 二氧化碳扩散入肺泡。 7. 教师用手指在黑板上画出“浓度梯度箭头”，强化记忆： - 氧气：肺泡 → 血液（↑） - 二氧化碳：血液 → 肺泡（↑） 8. 强调：“这不是主动运输，而是被动扩散，完全依赖浓度差！” 9. 预防常见误区：有些学生误以为“身体主动拉氧气进来”，必须纠正。 二、深入理解血红蛋白运输机制 （一）、介绍小资料：血液运输氧气方式 1. 教师朗读教材“小资料”内容： “血液具有运输氧气的功能。其中仅有约15%的氧气以物理溶解的形式运输，其余约98.5%的氧气都以化学结合的形式运输。化学结合是指红细胞中的血红蛋白与氧气结合……该过程可逆，氧气释放速度也很快。” 2. 提问：“为什么只有15%的氧气以溶解形式运输？这样效率够吗？” 3. 引导学生思考：若仅靠溶解，远不能满足细胞需求，因此必须依赖血红蛋白高效运输。 4. 展示红细胞模型，标注血红蛋白分子，解释其结构特点： - 每个血红蛋白分子可结合4个氧气分子； - 结合迅速，释放灵活，适应不同组织需求。 5. 类比：就像快递员背多个包裹，比单个搬运快得多。 6. 总结：血红蛋白是“氧气专车”，确保氧气高效送达细胞。 1. 分析数据表格，找出成分变化规律。 2. 回忆扩散现象，联系生活实例。 3. 理解浓度差驱动气体交换。 4. 掌握血红蛋白运输氧气的机制。 评价任务 数据分析：☆☆☆ 概念理解：☆☆☆ 类比应用：☆☆☆ 设计意图 通过数据对比建立宏观认知，再通过类比迁移理解微观机制，帮助学生跨越“感官不可见”的障碍；借助红细胞模型直观展示血红蛋白功能，降低抽象程度；强调“浓度差决定方向”“血红蛋白起关键作用”两个核心观点，构建清晰的知识网络，为下一环节“血液与组织细胞交换”做好铺垫。 课堂小结，梳理知识体系【5分钟】 一、回顾学习历程，构建知识图谱 （一）、引导学生复盘学习路径 1. 教师提问：“今天我们经历了怎样的学习旅程？” 2. 学生依次回答： - 从潜水员引出问题； - 通过实验验证呼出气体含更多二氧化碳； - 分析成分变化数据； - 理解扩散原理； - 认识血红蛋白运输机制。 3. 教师用思维导图板书串联： 【情境】→【实验】→【数据】→【原理】→【机制】 └───► 气体交换三步走： ① 肺泡 ↔ 血液（气体交换） ② 血液 ↔ 组织细胞（气体交换） ③ 血液运输（血红蛋白） 二、布置任务，预告下节课 （一）、发布“气体旅行日记”任务 1. 教师宣布：“接下来，请大家以‘氧气的一天’为主题，写一篇‘气体旅行日记’。” 2. 内容要求： - 从鼻腔开始，描述氧气进入肺泡后的旅程； - 经过血液运输，最终到达组织细胞； - 描述途中遇到的“伙伴”（如血红蛋白）和“挑战”（如浓度差）； - 最后写出二氧化碳如何反向返回。 3. 提醒：可配图，语言生动有趣，体现科学性与创造性。 4. 下节课将评选“最佳旅行日记者”。 1. 回顾学习过程，梳理知识脉络。 2. 了解下节课任务，准备创作素材。 评价任务 知识整合：☆☆☆ 任务理解：☆☆☆ 期待延续：☆☆☆ 设计意图 通过回溯学习路径，帮助学生形成整体认知结构；以“日记”形式延展学习，融合科学与文学表达，激发想象力与创造力；为第二课时“血液与组织细胞交换”埋下伏笔，实现承上启下的自然衔接。 作业设计 一、理解题 1. 呼吸时，呼出的气体与吸入的空气相比，含量减少的是（　　）。 A. 氧气　　B. 二氧化碳　　C. 氮气　　D. 水蒸气 2. 判断下列说法是否正确，并说明理由： (1) 人体内的气体交换是指肺泡与血液的气体交换。 (2) 人体吸入空气中的二氧化碳含量高于呼出气体中的二氧化碳含量。 3. 为什么说“氧气进入血液是一个被动过程”？请结合浓度差解释。 4. 为什么血红蛋白能高效运输氧气？请从结构和功能角度说明。 二、应用题 1. 下图是人体肺泡与血液的气体交换示意图： （此处插入图14-6简化版示意图） (1) 有人说：“肺与外界进行气体交换就是气体进入肺泡的过程。”这种说法正确吗？说出判断的理由。 (2) 经过肺泡与血液的气体交换，血液的成分有什么变化？ 2. 请你设计一个实验，验证“教室密闭时二氧化碳含量高于室外”。请写出实验步骤、所需器材和预期结果。 3. 课外阅读：一氧化碳与煤气中毒。 (1) 一氧化碳与血红蛋白结合的能力比氧气强，这会导致什么后果？ (2) 如果发现有人煤气中毒，应采取哪些紧急措施？ (3) 你认为在家中安装燃气热水器时，应注意哪些安全事项？ 【答案解析】 一、理解题 1. A 2. (1) 错误。人体内的气体交换包括肺泡与血液、血液与组织细胞的气体交换，仅说“肺泡与血液”不全面。 　　(2) 错误。吸入空气中二氧化碳含量为0.04%，呼出气体中约为4%，所以呼出气体中二氧化碳含量更高。 3. 因为氧气从肺泡（高浓度）向血液（低浓度）扩散，不需要消耗能量，完全是由于浓度差推动的，属于被动运输。 4. 血红蛋白分子含有四个亚基，每个亚基可结合一个氧分子，因此一次可运输四个氧原子；且结合迅速、释放灵活，适合在不同组织间高效转运氧气。 二、应用题 1. (1) 不正确。气体进入肺泡只是第一步，真正的气体交换发生在肺泡壁与毛细血管壁之间，是氧气和二氧化碳的双向扩散过程。 　　(2) 静脉血变为动脉血，氧气含量增加，二氧化碳含量减少。 2. 器材：两个相同大小的塑料袋、澄清石灰水、吸管、标签纸。 　　步骤：① 在教室内外各取一个空气样本，分别装入塑料袋并密封； 　　　　　② 向两袋中各加入等量澄清石灰水； 　　　　　③ 用吸管向两袋中吹气数次，观察石灰水变化； 　　　　　④ 比较两袋石灰水浑浊程度。 　　预期结果：教室内的石灰水更浑浊，说明二氧化碳含量更高。 3. (1) 一氧化碳与血红蛋白结合后，使血红蛋白失去携氧能力，导致组织缺氧。 　　(2) 立即转移患者至通风处，必要时进行人工呼吸。 　　(3) 应安装烟囱，避免密闭空间使用煤炉；热水器不应安装在卫生间等密闭场所。 板书设计 《人体内的气体交换》 ● 情境：潜水员需气瓶 → 人类需持续供氧 ● 核心问题：氧气如何进入细胞？二氧化碳如何排出？ 【一】呼出气体含多二氧化碳？ → 实验：吹气入石灰水 → 变浑浊 → 证明CO₂增多 → 数据对比： 　　· 空气：O₂ 21%，CO₂ 0.04% 　　· 呼出：O₂ 16%，CO₂ 4% → 原因：代谢产生CO₂，消耗O₂ 【二】气体如何交换？ → 原理：扩散（高浓度→低浓度） 　　· O₂：肺泡 → 血液（↑） 　　· CO₂：血液 → 肺泡（↑） → 机制：血红蛋白运输（98.5%） 　　· 红细胞中，可结合4个O₂ 　　· 可逆结合，快速释放 【三】气体交换路径： 1. 肺泡 ↔ 血液（气体交换） 2. 血液 ↔ 组织细胞（气体交换） 3. 血液运输（血红蛋白） ★ 关键词：浓度差、扩散、血红蛋白、可逆结合、代谢产物 教学反思 成功之处 1. 以“潜水员”为切入点，贴近生活，极大提升了学生的学习兴趣与参与度。 2. 实验环节设计合理，学生亲自动手，真正实现了“做中学”，增强了科学探究能力。 3. 通过类比“红墨水扩散”“炒菜香味传播”，有效降低了“扩散”这一抽象概念的理解难度。 不足之处 1. 部分小组在设计改进实验时思路受限，未能提出更先进的测量手段（如传感器），需加强拓展性引导。 2. 个别学生对“血红蛋白结合可逆性”理解模糊，后续可通过动画演示进一步强化。 3. 时间分配略紧，最后小结环节学生表达机会较少，可适当压缩实验时间，留出更多交流空间。 学科网（北京）股份有限公司 $