3.3.2.2 体内的气体交换 教学设计-2025-2026学年冀少版生物七年级下册

该初中生物学教学设计聚焦体内气体交换核心知识，探究肺泡与血液、血液与组织细胞间的气体交换过程及扩散作用本质。以“新生儿啼哭”和“教室头昏”情境导入，承接“肺的通气”，通过实验、图示等支架构建知识脉络。 特色在于情境生活化激发兴趣，实验探究培养科学思维（对比实验验证呼出气体含更多二氧化碳），动画可视化突破抽象难点（展示气体扩散过程），结合尘肺病、人工心肺机案例渗透态度责任。助力学生理解微观过程，提升探究能力，为教师提供丰富教学活动设计。

《3.3.2.2 体内的气体交换》教案 学科 初中生物 年级册别 七年级下册 共1课时 教材 冀少版（2024） 授课类型 新授课 第1课时 教材分析 教材分析 本节课是“第三章 呼吸系统与气体交换”中的核心内容之一，承接“肺的通气”环节，深入探讨人体内气体交换的生理机制。教材通过图文结合的方式，系统呈现了肺泡与血液之间、血液与组织细胞之间的气体交换过程，并引入“扩散作用”的科学原理，为后续学习血液循环与能量代谢奠定基础。内容涵盖实验探究、图示分析、生活应用等多元形式，体现了生物学“观察—推理—验证”的科学思维路径。 学情分析 七年级学生已具备一定的生物学基础知识，如呼吸系统的结构、氧气与二氧化碳的基本性质，但对气体在体内如何实现“被动运输”尚缺乏直观理解。学生虽能感知“呼吸”现象，却难以解释“为何呼出气含更多二氧化碳”。其抽象思维能力正在发展，对微观过程存在认知盲区。因此，需借助可视化实验、情境模拟和小组合作，将抽象的“气体扩散”转化为可感可知的学习体验。针对这一特点，应设计以“证据探究”为主线的教学活动，引导学生从现象出发，逐步构建科学概念。 课时教学目标 生命观念 1. 能够基于实验现象说明人体呼出气体中二氧化碳含量高于吸入空气，形成“气体成分变化”的初步认知。 2. 理解并描述肺泡与血液、血液与组织细胞间气体交换的本质是“浓度差驱动的扩散”，建立“物质按浓度梯度移动”的生命观。 科学思维 1. 能运用对比实验法分析“澄清石灰水变浑浊”的现象差异，归纳得出呼出气体富含二氧化碳的结论。 2. 能结合图示信息，推理“氧气从肺泡进入血液、二氧化碳从血液进入肺泡”的方向性及其生理意义。 探究实践 1. 在小组合作中完成“验证呼出气体含较多二氧化碳”的实验操作，掌握基本实验技能。 2. 通过角色扮演“气体分子”进行情景模拟，体验气体交换过程的动态性与方向性。 态度责任 1. 认识到呼吸系统健康的重要性，增强自我保护意识，如避免煤气中毒、高海拔缺氧等危险情境。 2. 感受人工心肺机在危重救治中的科技力量，树立对生命科学的敬畏与责任感。 教学重点、难点 重点 1. 掌握肺泡与血液之间、血液与组织细胞之间气体交换的过程及方向。 2. 理解气体交换依赖于浓度差，本质是扩散作用。 难点 1. 如何突破学生对“气体主动运输”的错误认知，建立“被动扩散”的正确观念。 2. 如何将微观的分子运动过程具象化，帮助学生理解“氧气从肺泡→血液，二氧化碳从血液→肺泡”的双向流动逻辑。 教学方法与准备 教学方法 议题式教学+情境探究+合作探究+讲授法 教具准备 澄清石灰水、烧杯、气球、吸管、打气泵、记号笔、细线、多媒体课件、气体扩散动画视频、角色卡片 教学环节 教师活动 学生活动 情境导入：新生儿啼哭背后的科学奥秘【5分钟】 一、创设情境：婴儿的第一声啼哭 （一）、 “回缩，迫使肺内的一部分气体经呼吸道排出体外。当排出的气体经过喉部时，冲击声带而发出声音，这就是婴儿的啼哭。若新生儿出生后不能啼哭，就可能发生窒息，要立即施救。新生儿第一次啼哭是人生的开始，也是呼吸的开始。” 1. 教师提问：“为什么新生儿必须通过啼哭来‘启动’呼吸？”引导学生思考：啼哭意味着什么？是否说明肺部已经完成了气体交换？ 2. 引导语：我们每个人的生命都始于一次深呼吸。那么，这口气是从哪里来的？又是如何被“用掉”的？今天我们就来揭开“体内气体交换”的神秘面纱。 3. 板书课题：3.3.2.2 体内的气体交换。 二、提出核心问题：呼出的气体为何更“脏”？ （一）、设置悬念：教室里的“头昏脑胀”现象 1. 教师引导：“长时间在封闭教室学习，常常会感到头晕、乏力，这是为什么？” 2. 提问：“我们不断呼吸，难道不是在‘补充氧气’吗？怎么还会觉得缺氧？” 3. 继续追问：“呼出的气体与吸入的空气成分真的相同吗？如果不同，差在哪里？” 4. 学生自由发言，教师记录关键词：氧气减少、二氧化碳增多、空气变“闷”等。 5. 小结：“看来，我们的呼吸不只是‘进气’，更是‘吐气’——而且，这个‘吐’出来的气体，可能比‘进’来的还‘特别’！” 6. 抛出驱动性问题：“我们能不能用一个简单实验，证明‘呼出的气体里有更多二氧化碳’？” 7. 引出实验任务：小组合作，动手验证！ 1. 观看图片，倾听教师朗读，思考啼哭的意义。 2. 参与讨论，表达对“头昏”的个人感受。 3. 提出疑问：呼出的气体是不是“废物”？ 4. 明确本节课核心任务：寻找证据，证明呼出气体含更多二氧化碳。 评价任务 思维参与：☆☆☆ 问题提出：☆☆☆ 任务聚焦：☆☆☆ 设计意图 以“新生儿啼哭”作为真实情境切入，唤醒学生对呼吸起点的感知；通过“教室头昏”生活化案例引发认知冲突，激发探究欲望。采用“问题链”层层推进，引导学生从现象出发，自然过渡到“气体成分变化”的科学议题，为实验探究埋下伏笔，体现“从生活走向科学”的新课标理念。 实验探究：谁让石灰水变“脸红”？【12分钟】 一、分组实验：验证呼出气体含更多二氧化碳 （一）、分组与材料发放 1. 将全班分为8个小组，每组4人，明确分工：操作员、记录员、观察员、汇报员。 2. 发放实验材料包：两个100毫升小烧杯、10毫升澄清石灰水各一份、两个气球、一根塑料吸管、打气泵、细线、记号笔。 3. 强调安全提示：勿将石灰水入口或接触眼睛；使用吸管时注意不要用力过猛导致破裂。 （二）、步骤讲解与示范 1. 教师现场演示第一步： “请用嘴将一个气球吹到一定大小，在离气球口约2厘米的部位用细线扎紧，并打活结，用记号笔在吹起的气球上标注‘A’。” → 重点强调：必须用嘴吹气，不能用打气泵，否则无法代表“呼出气体”。 2. 第二步： “用打气泵向另一个气球打入空气，使其与气球A一样大，同样在离气球口约2厘米的位置用细线扎紧，并打活结，标注为‘B’。” → 强调：两气球体积必须一致，确保变量控制公平。 3. 第三步： “将A、B两个气球口部余下的2厘米分别套在塑料吸管上，用细线固定。” → 提醒：套紧防止漏气，吸管插入烧杯底部。 4. 第四步： “取两个烧杯，分别倒入10毫升澄清石灰水。” 5. 第五步： “将套有气球的吸管分别插到两个烧杯底部，同时解开扎紧的气球，将球内气体通入澄清石灰水中。” → 关键动作：同步释放，保证时间一致。 6. 第六步： “观察两烧杯内石灰水的变化。” → 引导观察：哪个烧杯的石灰水更快变浑浊？颜色变化程度如何？ 二、数据记录与分析 （一）、小组填写实验记录表 1. 每组填写表格 2. 教师巡视指导，提醒学生关注“同步释放”与“观察细节”。 （二）、全班交流与结论提炼 1. 请各组汇报观察结果，教师汇总： - 多数小组反馈：气球A对应的烧杯石灰水迅速变浑浊，气球B几乎无变化。 2. 教师板书关键结论： “呼出的气体使澄清石灰水变得更混浊，说明人体呼出的气体比吸入的空气含有较多的二氧化碳。” 3. 引导思考：“二氧化碳从哪里来？” → 预设答案：身体代谢产生的废物，主要来自细胞呼吸。 4. 过渡语：“既然呼出气中有这么多二氧化碳，那它们是怎么从体内‘跑’出来的？又是什么把氧气‘运’进去的呢？” 1. 分组领取材料，明确角色职责。 2. 按照步骤动手操作，注意控制气球大小一致。 3. 仔细观察石灰水变化，记录现象。 4. 小组讨论：哪边更浑浊？为什么？ 评价任务 操作规范：☆☆☆ 观察细致：☆☆☆ 合作有效：☆☆☆ 设计意图 通过“对比实验”设计，让学生亲历“提出假设—控制变量—收集证据—得出结论”的完整科学探究流程。利用生活中常见的“石灰水变浑浊”现象，将抽象的二氧化碳检测具体化，提升学生的实验素养。小组协作促进沟通与责任分担，强化“证据意识”，为后续理解气体交换机制提供可靠实证支持。 概念建构：气体如何“搬家”？【10分钟】 一、解读图示：肺泡与血液间的气体交换 （一）、引导观察 1. 教师提问：“①、②、③分别代表什么结构？” 2. 学生回答： - ①：肺泡 - ②：肺泡壁（仅一层上皮细胞） - ③：毛细血管（壁很薄） 3. 教师强调：“这些结构特点决定了什么？” → 引导学生说出：“便于气体交换”——薄、面积大、血流慢。 （二）、分析气体流动方向 1. 教师提问：“氧气和二氧化碳分别从哪里来到哪里？” 2. 结合教材文字：“外界空气中氧的浓度比肺泡周围毛细血管血液中氧的浓度高，而肺泡内二氧化碳的浓度又比毛细血管血液中二氧化碳的浓度低……” 3. 引导学生理解“浓度差”是驱动力： - 氧气：从肺泡（高浓度）→ 血液（低浓度） - 二氧化碳：从血液（高浓度）→ 肺泡（低浓度） 4. 教师总结：“这种由高浓度向低浓度自动转移的过程，叫做‘扩散’。” 5. 展示动画视频：《气体在肺泡中的扩散过程》，直观呈现分子运动轨迹。 二、延伸理解：组织里的气体交换 （一）、 1. 教师提问：“当血液流经组织细胞时，会发生什么？” 2. 学生观察后回答： - 血液中的氧气进入组织细胞，供细胞呼吸使用； - 组织细胞产生的二氧化碳进入血液，被运走。 3. 教师引导：“这说明什么？” → 答案：人体是一个整体，气体交换发生在多个层级：肺泡↔血液、血液↔组织细胞。 4. 总结呼吸全过程： “呼吸包括四个环节：肺通气 → 肺内气体交换 → 气体在血液中的运输 → 组织里的气体交换。” 5. 强调：“呼吸系统直接参与的是前两个环节。” 1. 观察图示，识别结构名称。 2. 分析气体流动方向，理解“浓度差驱动扩散”。 3. 观看动画，感受气体分子的“自发迁移”。 4. 理解“气体交换是双向的、被动的、依赖浓度差的”。 评价任务 方向判断：☆☆☆ 原理理解：☆☆☆ 图示分析：☆☆☆ 设计意图 通过“图示—文字—动画”三重刺激，帮助学生跨越微观认知鸿沟。利用“浓度差”作为核心逻辑线索，构建“气体交换=扩散”的科学模型。通过动态演示，将不可见的分子运动可视化，降低理解难度。强调“被动性”与“方向性”，纠正“气体主动进出”的常见误解，深化生命观念。 情境应用：当呼吸“卡住”时怎么办？【8分钟】 一、生活案例分析：三种“呼吸危机” （一）、出示当堂练第2题情境 1. 教师展示题目： “尘肺病患者出现头痛、恶心、心慌、气短；长期生活在平原的人进入高海拔地区也会出现类似症状；燃气热水器质量不达标，洗澡时出现上述症状。” 2. 提问：“这三种情况都表现为‘呼吸困难’，但原因一样吗？” 3. 分组讨论：每组选择一种情况，分析其根本原因。 4. 教师引导： - 尘肺病：肺泡结构受损，影响气体交换效率。 - 高原反应：空气中氧气稀薄，导致吸入氧不足。 - 煤气中毒：一氧化碳与血红蛋白结合，阻碍氧气运输。 5. 请学生回答： （1）属于肺泡结构损伤的是：尘肺病。 （2）与急性高原反应最接近的是：在通风不畅的地窖中停留（两者均因缺氧）。 （3）缓解措施： - 尘肺病：治疗肺纤维化，避免粉尘环境。 - 高原反应：缓慢适应，吸氧。 - 煤气中毒：立即转移至通风处，必要时人工呼吸。 二、拓展视野：人工心肺机的力量 （一）、介绍人工心肺机（ECMO） 1. 教师展示说明： “人工心肺机是一种体外循环装置，由氧合器（人工肺）、血泵（人工心脏）组成。它能在心脏或肺功能衰竭时，代替其工作，将静脉血引出，补氧后再泵回体内。” 2. 提问：“人工心肺机是如何实现‘气体交换’的？” 3. 学生回答：“通过人工肺（氧合器）完成气体交换，相当于‘外部肺’。” 4. 教师总结：“科技正帮助人类突破生理极限，守护生命尊严。” 1. 分组讨论三种病症的原因差异。 2. 选择对应选项，说明理由。 3. 提出合理的应对措施。 4. 感受科技对生命的挽救力量。 评价任务 归因准确：☆☆☆ 措施合理：☆☆☆ 情感共鸣：☆☆☆ 设计意图 将课堂知识与真实社会问题对接，培养学生“用科学解释生活”的能力。通过多情境比较，强化对“呼吸系统功能障碍”成因的理解。引入“人工心肺机”作为前沿科技案例，拓宽学生视野，激发对生命科学的兴趣与敬畏，落实“态度责任”目标。 课堂小结：呼吸的旅程，从一呼一吸开始【5分钟】 一、回顾知识脉络 （一）、师生共同梳理知识框架 1. 教师引导：“今天我们经历了怎样的科学之旅？” 2. 学生依次回答： - 从新生儿啼哭出发 → 发现呼出气含更多二氧化碳 → 通过实验验证 → 理解气体交换靠扩散 → 明确肺泡与血液、血液与组织细胞间的双向交换 → 应用于生活急救与科技救援。 3. 教师板书思维导图： 呼吸的旅程 ↓ 【吸入空气】→ 肺泡（浓度差）→ 血液（携氧）→ 组织细胞（耗氧产碳）→ 血液（载碳）→ 肺泡（排碳）→ 【呼出气体】 ↓ 扩散作用是核心驱动力！ 二、布置作业：成为“气体侦探” （一）、发布课后任务 1. 完成《当堂练》第1题，独立作答。 2. 以“我是一粒氧气分子”为题，写一篇小作文，描述你从鼻腔进入人体，最终被细胞使用的旅程。 3. （选做）查阅资料，了解“一氧化碳中毒”的急救流程，制作一张科普海报。 1. 回顾本课核心知识点。 2. 构建知识网络图。 3. 明确课后任务要求。 评价任务 知识整合：☆☆☆ 表达清晰：☆☆☆ 任务完成：☆☆☆ 设计意图 通过“旅程式”小结，帮助学生构建完整的知识链条，形成系统性认知。布置分层作业，兼顾基础巩固、创意表达与拓展探究，满足不同层次学生需求。以“氧气分子视角”写作，强化角色代入，深化对气体交换过程的理解，体现“跨学科融合”与“创意实践”目标。 作业设计 一、选择题 1. 右图为肺泡结构及肺泡与血液间气体交换的情况，以下关于图中信息的分析，错误的是( ) A.①表示肺泡，很容易扩大和缩小 B.②表示肺泡壁，仅由一层上皮细胞构成 C.③包绕在肺泡周围，且它的壁很薄 D.a代表氧气，b代表二氧化碳 2. 呼吸过程中，氧气进入血液的主要动力是（ ） A. 呼吸肌收缩产生的压力 B. 血液中二氧化碳浓度高 C. 肺泡内氧气浓度高于血液中氧气浓度 D. 红细胞主动运输氧气的能力 3. 下列哪种情况不会导致组织细胞缺氧？（ ） A. 一氧化碳中毒 B. 高海拔地区氧气稀薄 C. 肺泡壁增厚（如尘肺病） D. 正常呼吸时吸入新鲜空气 二、填空题 4. 人体呼出的气体中，二氧化碳含量比吸入的空气______，这是因为细胞呼吸产生了二氧化碳。 5. 气体交换依靠_________作用，即气体从_________浓度区域向_________浓度区域扩散。 6. 一氧化碳与血红蛋白的结合力比氧气强约______倍，因此极易造成组织缺氧。 三、简答题 7. 为什么说“新生儿第一声啼哭是呼吸的开始”？请结合教材内容解释。 8. 请描述“肺泡与血液之间气体交换”的过程，并说明其方向性依据。 四、开放题 9. 以“我是一粒氧气分子”为题，写一段不少于150字的小作文，描述你从鼻腔进入人体，最终被组织细胞利用的旅程。 五、实践题（选做） 10. 收集“煤气中毒”相关科普资料，制作一张图文并茂的宣传海报，注明急救要点。 【答案解析】 一、选择题 1. D（a代表氧气，应为从肺泡进入血液；b代表二氧化碳，应为从血液进入肺泡） 2. C（氧气从高浓度区向低浓度区扩散） 3. D（正常呼吸不会导致缺氧） 二、填空题 4. 高 5. 扩散；高；低 6. 200～250 三、简答题 7. 因为新生儿出生后第一次啼哭，是由于肺部回缩，迫使肺内气体经呼吸道排出，冲击声带发声。这一过程标志着呼吸系统的首次启动，也意味着肺泡开始进行气体交换，从而开启生命的新篇章。 8. 氧气从肺泡（高浓度）向血液（低浓度）扩散，二氧化碳从血液（高浓度）向肺泡（低浓度）扩散。方向性依据是浓度差——气体总是从浓度高的地方向浓度低的地方扩散，直到均匀分布。 四、开放题 9. （示例）我是来自空气的一粒氧气分子。当我被吸入鼻腔时，我穿过气管，进入支气管，最终抵达肺泡。在这里，我遇到了一群红细胞，它们正等待着与我结合。我轻轻跃入血红蛋白的怀抱，被运往全身。我穿越动脉，进入微小的毛细血管，最后钻进了一位细胞的体内。在那里，我参与了呼吸作用，帮助分解葡萄糖，释放能量。我完成了使命，变成二氧化碳，又被送回肺泡，随一次呼气离开了身体。这就是我的奇妙旅程。 五、实践题（选做） 10. （略，建议包含：一氧化碳来源、中毒症状、急救措施、通风重要性） 板书设计 [主体板书设计] 3.3.2.2 体内的气体交换 🌬️ 1. 呼出气体为何更“脏”？ 🔬 实验：澄清石灰水变浑浊 → 证明CO₂增多 🔄 2. 气体如何“搬家”？ ➡️ 氧气：肺泡（高）→ 血液（低） ⬅️ 二氧化碳：血液（高）→ 肺泡（低） ✨ 驱动力：浓度差 → 扩散作用 🏥 3. 生活中的呼吸危机： - 尘肺病：结构损伤 → 交换障碍 - 高原反应：缺氧 → 适应问题 - 煤气中毒：一氧化碳抢位 → 缺氧 💡 科技救急：人工心肺机（ECMO） ❤️ 呼吸的旅程 = 一呼一吸，一生一世 教学反思 成功之处 1. 以“新生儿啼哭”为切入点，成功引发学生兴趣，激活已有经验，实现“从生活走向科学”的自然过渡。 2. 实验环节设计科学，学生全员参与，操作规范，观察细致，有效培养了科学探究能力。 3. 图文结合、动画辅助、角色扮演等多种手段并用，有效突破了“气体扩散”这一抽象难点。 不足之处 1. 部分学生在理解“浓度差”时仍存在模糊认识，个别小组误认为气体是“主动运输”或“被吸进去的”。 2. 作业中“小作文”部分，部分学生语言贫乏，未能充分展现气体路径的动态性。 3. 时间分配稍显紧张，尤其在小组讨论环节，部分小组未能充分展开。 **改进措施**：增加“浓度差”概念的类比练习（如墨水滴入清水），优化分组策略，预留更多讨论时间；作业可提供写作支架模板，降低表达门槛。 学科网（北京）股份有限公司 $