4.3.2　发生在肺内的气体交换教学设计--2025-2026学年人教版七年级生物下册

4.3.2　发生在肺内的气体交换 1. 生命观念：通过模型演示和数据分析，说明肺与外界进行气体交换（肺通气）是通过呼吸运动（肋间肌和膈肌收缩、舒张）实现的；阐明肺泡与血液之间发生气体交换的原理（扩散作用）及其结果（氧气进入血液，二氧化碳进入肺泡）。 2. 科学探究：能够通过测量胸围差等活动，感受呼吸运动的存在及胸腔容积的变化；尝试通过设计简单的模拟实验，理解气体扩散的原理。 3. 科学思维：能够运用“结构与功能相适应”的观点，分析肺泡适于气体交换的结构特点；能够运用气体扩散的原理解释呼吸过程中氧气和二氧化碳的交换方向。 4. 态度责任：通过了解气体交换的原理，认识深呼吸、有氧运动对增进气体交换效率的益处，养成维护呼吸系统健康的意识。 教学重点：肺与外界的气体交换过程（呼吸运动的原理）；肺泡与血液的气体交换（气体扩散原理及肺泡结构特点）。 教学难点：理解呼吸运动中胸腔容积、肺内气压与气体进出的动态关系；理解肺泡与血液之间气体交换的扩散原理。 教师用具：多媒体课件、人体呼吸运动模型（或自制膈肌运动模型）、展示呼吸运动与胸腔变化关系的动画、肺泡结构示意图（突出肺泡多、薄、外绕毛细血管等特点）、展示气体扩散原理的动画或模拟实验装置（如香薰扩散）、测量胸围差的软尺。 学生用具：课本、笔记本、笔、软尺（每组一条）、气球1-2个、小烧杯、澄清石灰水、吸管、秒表（或手机计时器）。 环节一：气息“探”踪——情境导入 设计意图：组织学生进行一个简单的自我观察与测量活动：安静时和运动后（如深蹲5次），分别测量并记录自己每分钟的呼吸次数。通过数据对比，引发“为什么运动后呼吸会加快加深？”的疑问。从可感知的生理现象入手，引导学生思考呼吸频率和深度的变化，本质是为了更高效的“气体交换”，从而自然聚焦课题。 实施过程： 1. 活动测量：学生两人一组，互相测量并记录对方安静状态下1分钟的呼吸次数。然后进行5次深蹲，立即再次测量并记录运动后1分钟的呼吸次数。 2. 数据对比：分享数据，发现运动后呼吸频率明显加快、深度增加。 3. 设问驱动：“我们的身体为什么要‘自动’加快加深呼吸？这背后是为了完成一件什么更重要的任务？”引导学生联系上节课所学，聚焦到“气体交换”——为了获得更多氧气，排出更多二氧化碳。 4. 揭示课题：“是的，呼吸的深浅快慢，直接关系到肺内气体交换的效率。那么，气体是如何被‘吸’进来又‘呼’出去的？进入肺部的空气，又是如何与我们的血液进行‘交易’的呢？今天，我们就来深入探究《发生在肺内的气体交换》。 环节二：观“动”明“理”——肺通气 设计意图：引导学生探究气体进出肺部的动力来源——呼吸运动。通过观察模型、动画，并结合自身体验（手放肋间、腹部），理解呼吸运动是肋间肌和膈肌收缩舒张引起胸腔容积变化，进而导致肺内气压变化，从而驱动气体进出。这是理解肺通气机制的关键，也是后续学习的基础。 实施过程： 1. 体验与观察： 学生将手轻放在胸廓两侧和腹部，深吸气和深呼气，感受胸廓和腹部的起伏变化。 教师演示呼吸运动模型（或自制膈肌运动模型），展示吸气时膈肌下降、胸廓扩大；呼气时膈肌上升、胸廓缩小。 2. 原理探究： 肌肉活动：吸气时，肋间肌和膈肌收缩。呼气时，二者舒张（平静时）。 容积变化：肌肉收缩 → 胸廓容积增大（前后径、左右径、上下径均增大）。 气压变化：胸腔容积增大 → 肺随之扩张 → 肺内气压低于外界大气压 → 外界气体被吸入（吸气）。反之则呼气。 3. 建构模型：用注射器抽拉活塞类比胸腔容积与气压的关系。强调气体总是从气压高的地方向气压低的地方流动。 4. 活动延伸：测量“胸围差”（深吸气与深呼气时胸围的差值），感受个体肺活量的差异。（过渡设计：我们明白了气体是如何被‘泵’进肺里的。但气体进入肺泡后，任务只完成了一半。关键的‘交易’——氧气和二氧化碳的交换，是如何在肺泡这个微观‘交易所’里进行的呢？） 环节三：析“泡”究“换”——肺泡换气 设计意图：这是本节课的核心与难点。引导学生探究肺泡与血液之间气体交换的微观机制。首先分析肺泡适于气体交换的三大结构特点，然后通过动画和简单实验理解气体扩散的原理，最终阐明氧气和二氧化碳的交换方向与结果，完成对气体交换全过程的认知。 实施过程： 1. 结构基础——肺泡的“智慧”： 出示肺泡结构示意图。引导学生分析其适于气体交换的特点： 多：数量巨大（约3亿个），表面积大。 薄：肺泡壁和毛细血管壁都只由一层上皮细胞构成，利于气体通过。 绕：肺泡外面缠绕着丰富的毛细血管。 总结：结构特点保障了高效的气体交换。 2. 交换原理——气体的“旅行”： 扩散作用：物质（如气体分子）从浓度高的地方向浓度低的地方运动，直到平衡。 动画/模拟：播放气体扩散动画。或演示香薰在静止空气中的扩散，让学生看到气体分子自发从高浓度区向低浓度区移动。 3. 过程演绎：结合图示，引导学生分析： 吸入的空气，氧气浓度高于肺泡周围毛细血管血液中的氧气浓度 → 氧气穿过肺泡壁和毛细血管壁，扩散进入血液。 血液从全身带回的二氧化碳浓度高于肺泡内的二氧化碳浓度 → 二氧化碳扩散进入肺泡。 4. 结果明确：交换后，血液变成含氧丰富、颜色鲜红的动脉血，随血液循环输送到全身；肺泡内的气体则变成富含二氧化碳的气体，通过呼气排出。 环节四：验“气”有“据”——探究与验证 设计意图：通过一个简单、安全的探究活动——“向澄清石灰水中吹气”，让学生直观验证人体呼出气体中含有较多二氧化碳。此活动将抽象的气体成分变化具体化，加深学生对“气体交换结果”的理解，并学习利用化学试剂进行验证的科学方法。 实施过程： 1. 提出问题：我们呼出的气体和吸入的空气，成分一样吗？有什么方法可以验证？ 2. 知识链接：澄清石灰水遇二氧化碳会变浑浊，常用作检测二氧化碳的试剂。 3. 探究活动： 取A、B两个小烧杯，各装入等量澄清石灰水。 用吸管向A烧杯的石灰水中缓缓吹气（约30秒）。B烧杯作为对照，不吹气或用气筒打气（空气）。 观察并比较两个烧杯中石灰水的变化。 4. 现象与结论：A烧杯石灰水变浑浊，B烧杯无明显变化。说明人体呼出气体中含有较多的二氧化碳，这是体内细胞进行呼吸作用产生，并通过气体交换排出的结果。 环节五：呼“吸”之间——总结应用 设计意图：对本课核心知识进行系统梳理，形成“肺通气（动力）→肺泡结构（基础）→气体交换（原理与结果）”的完整逻辑链。通过“情境分析”和“健康倡议”，引导学生综合运用知识解释生命现象，并理解合理运动、深呼吸等对促进气体交换、维护健康的意义，实现知行合一。 实施过程： 1. 课堂总结：结合板书，引导学生回顾呼吸运动实现肺通气，以及肺泡内发生气体交换的完整过程。强调呼吸的终极目的是实现肺泡与血液之间高效的氧和二氧化碳交换。 2. 知识应用： 情境分析：① 为什么煤气中毒（一氧化碳）时，患者嘴唇呈樱桃红色，且抢救时常进行高压氧治疗？（解释一氧化碳与血红蛋白结合力强，影响氧气运输）。② 高山反应时，为什么人会感到呼吸困难、乏力？（海拔高，空气稀薄，肺泡与血液间氧浓度差小，气体交换效率低）。 健康行动：讨论深呼吸、有氧运动（如慢跑、游泳）对提高肺活量、促进气体交换、增进健康的益处。发起“课间深呼吸”小倡议。 3. 展示与评价：学生分享分析思路。教师总结，强调呼吸系统健康对生命活力的重要性。 第二节 发生在肺内的气体交换 一、 肺与外界的气体交换（肺通气） 1. 动力：呼吸运动（肋间肌、膈肌的收缩与舒张）。 2. 过程： 吸气：肌缩 → 胸廓容积↑ → 肺内气压↓ → 气体入肺 呼气：肌舒 → 胸廓容积↓ → 肺内气压↑ → 气体出肺 二、 肺泡与血液的气体交换 1. 结构基础：肺泡多、薄、绕（毛细血管）。 2. 交换原理：扩散作用（气体从浓度高→低）。 3. 交换结果： 氧：肺泡 → 血液（动脉血） 二氧化碳：血液 → 肺泡 4. 验证：呼出气体使澄清石灰水变浑浊（含CO₂多）。 1. 成功之处：“气息‘探’踪”的导入活动数据直观，使学生从自身生理变化出发探究原因，动机强烈。“观‘动’明‘理’”环节将模型演示、自身体验与气压原理解析结合，较好地突破了呼吸运动的抽象性。“析‘泡’究‘换’”环节对肺泡结构和扩散原理的剖析层层递进，逻辑清晰，有助于学生构建完整的气体交换图景。“验‘气’有‘据’”实验简单有效，将抽象的“CO₂增多”结论实证化。 2. 改进空间：在讲解气体扩散原理时，部分学生可能对“浓度差”驱动理解不深，可增加一个更生活化的类比，如一滴墨水滴入清水的扩散过程。在应用环节分析“煤气中毒”和“高山反应”时，可根据学生接受能力决定讲解深度，避免引入过多复杂生理学名词（如血红蛋白氧合曲线）。探究实验需强调卫生，使用个人吸管，避免交叉使用。 3. 教学感悟：本节内容是呼吸系统的核心与难点，教学设计的关键在于“化宏观为微观，化抽象为具体”。如何将看不见摸不着的“气压变化”和“气体扩散”，通过模型、动画和简易实验转化为学生可观察、可推理的学习对象，是教学成功的关键。本节课通过“体验-模型-原理-验证-应用”的链条，试图实现这一目标。将呼吸健康知识与有氧运动、环境适应等实际问题结合，体现了生物学的应用价值。最后的“深呼吸”倡议，将课堂学习与即时行为改变联系起来，富有意义。 教学设计总结： 本设计以“呼吸变化”的自我测量导入，引导学生探究呼吸运动的机制与肺泡内气体交换的原理。教学过程通过模型、动画、实验将宏观现象与微观机理相结合，注重“结构-功能-原理”的逻辑推演，旨在帮助学生构建对呼吸本质的深刻理解，并形成科学锻炼、维护呼吸健康的观念。 学科网（北京）股份有限公司 $