跨学科实践活动：制作实验装置，模拟吸烟有害健康 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“吸烟有害健康”核心，通过展示禁烟标志与香烟盒警示语的真实情境引发认知冲突，结合肺部健康与病变对比视频，引导学生从生活现象切入，以制作模拟吸烟装置为支架，探究焦油对肺泡的损伤机制。 特色在于跨学科实践融合生物与物理知识，通过湿洁面巾模拟肺泡观察焦油附着（探究实践），设计水蚤对照实验分析毒性（科学思维），成果转化为社区宣讲展板（态度责任）。情境探究与合作学习提升学生动手与理性思维，为教师提供跨学科教学范例。

《跨学科实践活动：制作实验装置，模拟吸烟有害健康》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 跨学科实践课 第1课时 教材分析 教材分析 本课是冀少版七年级下册第三单元“人体的结构与功能”中的跨学科实践活动内容，以“模拟吸烟有害健康”为核心任务，融合生物学、物理等多学科知识，引导学生通过动手制作实验装置，直观体验香烟烟雾对呼吸系统的危害。教材通过真实生活情境——公共场所禁烟标志与香烟盒警示语并存却仍有人吸烟的现象，引发学生思考如何用科学证据说服公众。教学内容紧扣“结构与功能”“系统与模型”等核心概念，强调从现实问题出发，培养学生运用科学方法解决问题的能力，具有较强的实践性与社会意义。 学情分析 七年级学生正处于青春期初期，好奇心强，具备一定的动手操作能力和合作意识，但对抽象的生理机制理解尚浅，尤其对“焦油在肺泡沉积”“大气压原理”等概念缺乏直观感知。他们虽能接受“吸烟有害健康”的常识，但缺乏科学证据支撑的深层认知。部分学生可能因家庭成员吸烟而存在认知偏差，需通过亲历实验建立科学信念。因此，本课以“设计模拟装置”为切入点，将复杂生理过程转化为可视、可感的实验现象，通过小组协作、角色扮演、成果展示等方式，激发探究兴趣，突破“知行脱节”难题，实现从“知道”到“相信”再到“行动”的转化。 课时教学目标 生命观念 1. 能够基于结构与功能相适应的观点，解释呼吸系统中肺泡的结构特点与其气体交换功能的关系。 2. 能够通过模拟实验，理解香烟烟雾中焦油等有害物质对肺泡结构和功能造成的破坏，形成“吸烟损害呼吸系统”的生命观念。 科学思维 1. 能够依据实验现象，提出“烟雾中焦油会附着于湿润表面”的合理假设，并通过对照实验验证。 2. 能够综合分析实验数据（如水蚤存活时间），比较含焦油与不含焦油环境对生物的影响，进行因果推理。 探究实践 1. 能够根据任务要求，自主设计并完成一套完整的模拟吸烟实验装置，包括材料选择、组装流程、密封测试等环节。 2. 能够规范操作实验步骤，准确记录实验现象与数据，撰写初步实验报告，提升科学探究能力。 态度责任 1. 能够主动拒绝吸烟，并尝试向家人或同学宣传吸烟的危害，树立健康生活理念。 2. 能够在实验过程中遵守安全规范，使用低风险材料，关注他人健康，体现社会责任意识。 教学重点、难点 重点 1. 理解香烟烟雾中焦油等有害成分对肺泡的损伤机制，掌握其在实验中如何通过湿洁面巾显现。 2. 掌握模拟装置的组装流程与关键操作要点，确保实验过程的安全性与有效性。 难点 1. 如何引导学生从“观察洁面巾变黑”这一现象，联想到“焦油黏附肺泡”的生物学本质，实现从现象到概念的跨越。 2. 如何设计有效的对照实验，使学生理解“焦油污染水体→影响水蚤生存”的类比逻辑，从而支持“吸烟危害全身”的结论。 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 注射器、凡士林、小漏斗、简易烟嘴、胶管、细线、洁面巾、香烟、打火机、烧杯、吸管、水蚤、计时器、展板材料、摄像设备 教学环节 教师活动 学生活动 情境导入：禁烟标志下的困惑【5分钟】 一、创设真实情境，引发认知冲突 （一）、展示公共场所禁烟标志，提出驱动性问题 教师出示：地铁站台、商场入口、学校走廊的禁烟标识，以及香烟盒上的“吸烟有害健康”字样，配以文字：“明明有这么多警示，为什么还有人吸烟？” 引导语：同学们，你们有没有在车站或餐厅看到有人偷偷吸烟？这些地方都有明显的禁止吸烟提示，可为什么还是有人不听呢？如果只靠标语劝诫，真的有效吗？ 追问：我们能不能用一个看得见、摸得着的实验，让那些不相信的人亲眼看到吸烟到底有多危险？ （二）、播放短视频片段，揭示问题本质 播放一段约30秒的科普视频：正常肺部清晰透明，吸烟者肺部布满黑色斑块，医生解说：“香烟烟雾中的焦油会在肺泡上形成一层黏性沉积物，阻碍氧气进入血液。” 提问：视频里说“焦油会黏在肺泡上”，那这个‘黏’是什么样子的？它真的存在吗？我们能不能做一个实验，让它‘现身’？ （三）、引出课题，明确任务 教师板书课题：《跨学科实践活动：制作实验装置，模拟吸烟有害健康》 宣布任务：今天我们要当“科学侦探”，亲手制作一个“模拟吸烟装置”，用实验证明——香烟烟雾里的焦油确实会像胶水一样粘住我们的肺！我们还要把实验结果做成展板，去社区宣讲，让别人也信服！ 预告：接下来我们将分四步走：第一步，设计并搭建装置；第二步，模拟吸烟过程；第三步，观察焦油残留；第四步，拓展探究水蚤反应。每一步都要认真记录，最后一起汇报成果！ 1. 观看禁烟标志图片，思考为何仍有吸烟行为。 2. 观看视频，关注“焦油黏附肺泡”的画面细节。 3. 听清任务要求，激发探究欲望。 4. 分组讨论，初步设想如何“让焦油显形”。 评价任务 情境共鸣：☆☆☆ 问题意识：☆☆☆ 任务认同：☆☆☆ 设计意图 通过真实场景引入，激活学生已有经验，制造“明知有害却仍有人吸”的认知矛盾，激发内在探究动机。借助视觉冲击力强的视频强化感官印象，将抽象的“焦油沉积”转化为可想象的画面，为后续实验提供心理预期。以“科学侦探”角色赋予学生使命感，增强任务参与感，奠定整节课的情感基调与价值导向。 方案设计：我是小小工程师【8分钟】 一、分解任务，制定实验蓝图 （一）、分组发放任务卡，明确分工 将全班分为6个小组，每组5人，分别担任“材料员”“组装师”“操作员”“观察员”“记录员”“发言人”角色。 下发《实验装置设计任务卡》，包含以下内容： - 任务目标：模拟吸烟过程，收集烟雾，观察焦油对“肺”的影响。 - 核心原理：利用注射器负压抽吸，模拟吸气动作；用湿洁面巾模拟肺泡表面，焦油遇湿后附着形成黑斑。 - 安全提示：严禁在教室吸烟，仅使用点燃后的香烟短暂吸入，立即熄灭；避免烟雾直接吹向他人。 （二）、组织小组研讨，绘制装置草图 要求各组在白纸上画出装置连接顺序：香烟 → 烟嘴 → 胶管 → 注射器底部 → 活塞推拉 → 湿洁面巾 → 排出。 教师巡视指导，重点提醒： 1. 注射器活塞必须涂抹凡士林，防止漏气； 2. 湿洁面巾要叠成双层，用细线绷紧固定在漏斗口，不能松动； 3. 所有接口处必须紧密连接，可用胶带辅助密封。 鼓励创新：若认为现有材料不够好，可提出替代方案，如用纱布代替洁面巾、用塑料瓶代替注射器等。 （三）、全班交流优化方案 邀请两组代表上台展示草图，其他组点评： - 哪些连接方式更牢固？ - 是否考虑了烟雾流动路径？ - 如何防止烟雾泄漏？ 教师总结：最佳方案应满足“密闭性强、操作简便、现象明显”三大原则，最终选定统一模板进行制作。 1. 领取任务卡，明确自身职责。 2. 小组合作绘制装置草图，标注各部件名称。 3. 讨论并优化连接方式，提出改进建议。 4. 参与全班评议，学习他人优点。 评价任务 图纸完整：☆☆☆ 分工明确：☆☆☆ 创意可行：☆☆☆ 设计意图 通过角色分工培养团队协作意识，促进人人参与。引导学生从“怎么做”转向“为什么这样做”，深化对“负压抽吸”“密闭系统”等物理原理的理解。借助草图可视化设计思路，提升工程思维能力。通过互评环节，训练批判性思维，实现从个体经验到集体智慧的跃升，为后续精准操作打下基础。 实验实施：见证“焦油显形”【12分钟】 一、动手组装装置，确保密闭性 （一）、按步骤组装装置，教师巡回指导 教师逐项示范： 1. 取一支10毫升注射器，将活塞完全推入底部，用棉签蘸取适量凡士林均匀涂抹在活塞外壁及注射器内壁，再缓慢抽出活塞，确保润滑均匀且无堆积。 2. 取一个小漏斗，将洁净湿洁面巾浸水后拧干至不滴水状态，折叠成双层，用细线从四角拉紧并固定在漏斗口，形成平整的“肺膜”。 3. 将胶管一端插入漏斗管部，另一端预留长度，用胶带缠绕加固。 4. 将香烟过滤嘴插入烟嘴，烟嘴另一端与胶管紧密连接，可用橡皮筋扎紧。 5. 最后将胶管另一端连接至注射器底部注射孔，用胶带封严，检查是否有缝隙。 特别强调：所有接口处必须做到“手捏不漏气”，否则会影响烟雾收集效果。 （二）、模拟吸烟过程，收集烟雾 教师演示： 1. 用打火机点燃香烟，待其燃烧稳定后，迅速将烟嘴贴近嘴边，开始向外抽拉注射器活塞，持续约10秒，模拟一次深吸。 2. 观察注射器内烟雾颜色变化：由淡黄逐渐变为灰黑，说明烟雾已成功被吸入。 3. 每支香烟可重复抽取3次，每次换一个注射器，避免烟雾浓度过高。 4. 抽完后立即熄灭香烟，放入装有水的金属罐中冷却。 提醒：整个过程控制在30秒内完成，避免烟雾滞留过久。 （三）、推送烟雾，观察“肺”受损情况 教师引导： 1. 将装有烟雾的注射器连接至湿洁面巾一侧的胶管，确保接口严密。 2. 缓慢推动活塞，使烟雾经过湿洁面巾排出。 3. 引导学生注意观察：洁面巾表面是否出现黑色颗粒或斑点？是否变得油腻？ 4. 请一名学生上前触摸，描述感受：“是不是有点黏手？像抹了油？” 5. 教师总结：这正是焦油的典型特征！它在肺泡上黏附后，不仅影响气体交换，还可能诱发癌症！ 1. 依步骤组装装置，互相检查密封性。 2. 依次完成香烟点燃、抽拉活塞、烟雾收集。 3. 推送烟雾，专注观察洁面巾变化。 4. 描述现象，分享触觉感受。 评价任务 操作规范：☆☆☆ 现象明显：☆☆☆ 合作有序：☆☆☆ 设计意图 通过“手脑并用”的操作过程，让学生亲身经历“从零到一”的建模过程，增强成就感。在关键节点设置“漏气检测”“烟雾颜色观察”“触觉体验”等多重感官刺激，强化记忆点。通过“焦油=油污”的类比，帮助学生跨越抽象概念障碍，实现“现象—本质”的深度链接。同时，严格把控安全流程，培养学生严谨的科学态度。 拓展探究：水蚤的生死考验【10分钟】 一、开展对照实验，验证焦油毒性 （一）、准备实验材料，设定对照组 教师指导： 1. 取两个50毫升烧杯，分别标记为“含焦油组”与“对照组”。 2. 将沾有焦油的洁面巾放入“含焦油组”烧杯，加入50毫升纯净水，静置5分钟，期间轻轻摇晃，使焦油充分溶出。 3. 将干净湿洁面巾放入“对照组”烧杯，同样加水静置5分钟。 4. 使用吸管小心吸取10只健康活泼的水蚤，分别放入两个烧杯中。 5. 启动计时器，开始观察。 （二）、记录水蚤表现，分析实验结果 教师引导： 1. 每隔1分钟观察一次水蚤活动状态：是否游动？是否翻滚？是否死亡？ 2. 记录“平均存活时间”：从放入水蚤到全部死亡的时间。 3. 提问：哪一组水蚤死得更快？为什么？ 预设答案：含焦油组水蚤活动减弱快，死亡时间短，说明焦油对水生生物有毒害作用。 教师补充：水蚤是微型动物，对污染物敏感，其反应可类比人类长期暴露于烟雾中的后果。 （三）、建立类比关系，深化认知 引导语：我们发现，焦油污染水体会杀死水蚤，那么，它污染肺泡会不会也导致我们生病？ 总结：焦油不仅是“脏东西”，更是“毒药”！它不仅能堵塞肺泡，还会损害细胞，增加患癌风险！ 呼吁：为了自己和家人的健康，坚决不碰香烟！ 1. 准备两组烧杯，正确浸泡洁面巾。 2. 分别放入水蚤，开始计时观察。 3. 记录水蚤活动状态与死亡时间。 4. 分析数据，得出“焦油有毒”的结论。 评价任务 数据准确：☆☆☆ 对比清晰：☆☆☆ 结论合理：☆☆☆ 设计意图 通过“对照实验”强化科学方法训练，培养学生严谨的实验思维。利用水蚤作为生物模型，构建“污染→中毒→死亡”的因果链条，实现从微观到宏观的认知迁移。借助类比推理，将不可见的“肺损伤”转化为可感知的“水蚤死亡”，有效突破认知难点，深化“吸烟有害健康”的科学共识。 成果展示：我是健康宣讲员【5分钟】 一、整理资料，策划展示方案 （一）、拍摄照片，记录全过程 教师提示： 1. 拍摄装置组装、烟雾收集、洁面巾观察、水蚤实验四个关键环节的照片。 2. 每张照片下方添加文字说明，如：“实验装置组装完成”“烟雾经过湿洁面巾后，洁面巾变黑”“含焦油组水蚤快速死亡”。 3. 使用手机或平板整理成电子展板，建议采用“图文+时间轴”形式。 （二）、录制讲解视频，突出科学证据 要求： 1. 视频时长不超过3分钟。 2. 内容包括：实验目的、装置原理、关键现象、结论分析。 3. 讲解语言通俗易懂，可加入动画或字幕增强表达。 4. 结尾一句口号：“拒绝吸烟，从我做起！” （三）、发布倡议，延伸实践 教师宣布： 下周我们将组织“健康校园周”活动，每组派代表前往社区、公园发放展板，现场讲解实验成果，倡导全民拒烟。 号召：每一位同学都成为“健康传播者”，用科学说话，改变世界！ 1. 拍摄实验关键环节照片。 2. 整理成展板初稿。 3. 录制3分钟以内讲解视频。 4. 模拟宣讲，练习表达。 评价任务 图文完整：☆☆☆ 表达流畅：☆☆☆ 主题鲜明：☆☆☆ 设计意图 将课堂学习延伸至社会实践，实现“学以致用”。通过展板制作与视频录制，锻炼学生的整合表达与数字素养。赋予学生“宣讲员”身份，增强社会责任感与公民意识。以“健康传播者”为目标，推动科学教育从“课堂”走向“社会”，真正实现“教育一个孩子，影响一个家庭，带动一个社区”的育人价值。 课堂小结：从实验到行动【5分钟】 一、回顾全程，提炼核心思想 （一）、师生共同梳理实验主线 教师提问： 1. 我们是怎么让“看不见的焦油”显形的？ 2. 实验中用了哪些跨学科知识？ 3. 这个实验对我们有什么启示？ 学生回答后，教师归纳： - 用“湿洁面巾”模拟“肺泡”，用“注射器负压”模拟“吸气”——这是生物学与物理的结合。 - 通过“对照实验”证明焦油有毒——这是科学思维的体现。 - 最终目的是让我们相信：吸烟不是小事，它是真正在伤害身体！ （二）、情感升华，发出行动倡议 教师深情地说： 今天的实验告诉我们，每一个被烟雾污染的肺，都曾是一片洁白的森林。而我们每个人，都是守护这片森林的卫士。 让我们承诺：不吸烟，不劝烟，不买烟，更要勇敢地告诉身边的人——吸烟有害健康，这不是警告，而是事实！ 齐声朗读：“珍爱生命，远离烟草！” 1. 回忆实验过程，说出关键知识点。 2. 思考实验带来的启示。 3. 齐声宣誓，坚定拒烟信念。 评价任务 知识整合：☆☆☆ 情感共鸣：☆☆☆ 行动决心：☆☆☆ 设计意图 通过问答式小结，帮助学生构建知识网络，实现从“做”到“思”的跃迁。采用情感化语言唤起共情，将科学认知升华为价值追求。集体宣誓仪式强化仪式感，巩固行为意向，为课后延续实践埋下伏笔，真正实现“知—情—意—行”的统一。 作业设计 一、实验反思与改进 1. 请写出你在本次实验中最满意的一个环节，并说明理由。 2. 如果让你重新设计装置，你会改进哪一部分？为什么？ 3. 你认为实验中最大的安全隐患是什么？应如何防范？ 4. 请为你的展板设计一句吸引眼球的宣传语，要求简洁有力，能打动人心。 二、拓展探究 1. 查阅资料，了解香烟烟雾中除了焦油和尼古丁，还有哪些有害物质？它们分别会对人体造成什么伤害？（至少列举三种） 2. 请尝试用家中常见材料（如塑料瓶、气球、纸巾等）设计一个简化版的“模拟吸烟装置”，并在家长协助下完成实验，拍照记录。 3. 在家中向一位长辈讲述本次实验内容，记录对方的反应，并写下你的心得体会。 4. 制作一份“拒绝吸烟”公益海报，可手绘或电脑设计，内容包括：一句话口号、一张实验照片、一段简短说明。 【答案解析】 一、实验反思与改进 1. （示例）最满意的是“观察洁面巾变黑”的瞬间，因为亲眼看到了焦油的存在，非常震撼。 2. 改进方向：可用透明塑料瓶代替注射器，便于观察内部烟雾浓度变化。 3. 安全隐患：香烟烟雾可能引起咳嗽或过敏，应在通风良好处操作，佩戴口罩。 4. 宣传语示例：“一口烟，毁一生；拒烟，从现在开始！” 二、拓展探究 1. 有害物质举例： - 一氧化碳：与血红蛋白结合，降低携氧能力，导致缺氧。 - 苯并芘：强致癌物，可诱发肺癌。 - 甲醛：刺激呼吸道，引发炎症。 2. 简化装置示例：用空矿泉水瓶+气球+纸巾+吸管，模拟吸气与排烟过程。 3. 心得体会示例：爷爷听了后说“原来烟这么伤肺”，他决定以后不在家里抽烟。 4. 海报设计建议：主色调用红色与白色，突出“拒绝”主题；搭配黑白对比图：健康肺 vs 黑色肺。 板书设计 《跨学科实践活动：制作实验装置，模拟吸烟有害健康》 【核心线索】：让“看不见的焦油”显形！ 【实验装置】 [香烟] → [烟嘴] → [胶管] → [注射器] → [湿洁面巾] ↑ [负压抽吸] ← 模拟“吸气” ↓ [烟雾排出] → [焦油附着] → [洁面巾变黑] 【科学原理】 - 物理：大气压差 → 负压抽吸 - 生物：肺泡结构 → 湿润表面易吸附焦油 - 对照实验：含焦油 vs 无焦油 → 水蚤存活时间对比 【核心结论】 ✅ 焦油是“黏性毒物” ✅ 吸烟 = 污染肺泡 = 增加患病风险 ✅ 科学证据 > 口头劝告！ 【行动倡议】 📢 拒绝吸烟，从我做起！ 📸 展板+视频，走进社区宣讲！ ✊ 我们是健康传播者！ 教学反思 成功之处 1. 以“科学侦探”为主线贯穿全课，成功激发学生探究热情，课堂参与度极高。 2. 实验设计巧妙，通过“湿洁面巾变黑”实现抽象概念的可视化，学生印象深刻，达成认知突破。 3. 跨学科融合自然，物理的“负压”与生物的“肺泡”无缝衔接，体现真实应用价值。 4. 成果展示环节富有创意，学生主动承担“宣讲员”角色，社会责任感显著提升。 不足之处 1. 部分小组因材料质量差导致漏气，影响实验效果，需提前筛选优质材料。 2. 水蚤实验耗时较长，个别小组未能完成完整记录，建议简化观察周期或提供预录视频辅助。 3. 个别学生对“类比推理”理解困难，需加强引导，可增加实物对比图辅助说明。 4. 展板制作时间紧张，部分作品质量不高，可预留课外时间完善。 学科网（北京）股份有限公司 $