4.3.2 发生在肺内的气体交换 教学设计 2025-2026学年人教版生物七年级下册

该初中生物学教学设计聚焦《发生在肺内的气体交换》，涵盖肺与外界及肺泡与血液的气体交换过程。通过“肺活量比赛”活动导入，提出“为何不能一直呼气”的问题，衔接前节呼吸系统组成知识，为后续呼吸作用和循环系统学习搭建支架。 以“AI赋能探究，素养导向育人”为理念，融合数字人“小肺”引导、3D胸腔结构展示、NB实验模拟等AI技术，将抽象知识直观化。通过模拟实验、观察3D肺泡结构等活动，培养科学思维与探究实践能力，强化结构功能观的生命观念。助力学生理解抽象原理，为教师提供智能教学资源，有效落实新课标核心素养要求。

《发生在肺内的气体交换》智能教学设计案例 1、 设计理念 本设计立足于《义务教育生物学课程标准（2022 年版）》核心素养要求，以 “AI 赋能探究，素养导向育人”为核心理念，对初中生物学七年级下册《发生在肺内的气体交换》一节进行AI赋能教学案例设计，将AI智能有机融合于初中生物教学中。 设计者利用学生活动“肺活量多少比赛”提出问题“为什么我们不能一直呼气，呼气到一定程度就呼不出来了呢？”导入新课，并利用AI制作的具有肺部形象的数字人“小肺”引导教学环节。对于第一部分“肺与外界的气体交换”，先让学生通过活动切身体会呼吸的过程，形成感性认识。在感性认识的基础上，结合人体解剖AI软件展示胸腔3D结构模式图对相关结构进行讲解，使学生对胸廓、膈肌、肺等结构有了进一步了解。利用NB实验软件进行教师演示并让学生利用所提供材料进行模拟实验，认识呼吸运动的产生过程，并总结本部分知识，将感性认识上升到理性认识，获得知识的同时发展能力。在第二部分“肺泡与血液的气体交换”中，利用人体解剖AI软件让学生观察肺泡3D模式图总结肺泡的结构特点，利用AI技术合成肺泡与血液进行气体交换的过程动图让学生认识交换过程，意识到肺泡的结构与其功能是相适应的，形成结构功能观，发展核心素养。在本节课的最后，回扣并解决导入时所提出的问题，并进行升华，说明科学运动的重要性。 可见，设计者将AI技术贯穿于整个课堂教学中，利用AI虚拟仿真、3D建模、动态可视化技术等方式将抽象知识直观具体化，便于学生对抽象知识的理解。通过其中的探究过程，能够培养学生的科学探究能力、逻辑思维以及形成相应的生命观念，有效落实了新课标对核心素养的要求。 2、 教材分析 《发生在肺内的气体交换》位于2024年人教版初中生物学七年级下册的第四单元的第三章第二节，响应新课标中概念5.3.2和5.3.3的内容要求。本节课在前一节呼吸系统的组成结构的基础之上，讲解了肺与外界的气体交换、肺泡与血液的气体交换两部分内容，两者存在着内在逻辑关系，肺与外界的气体交换部分是后者内容的基础，共同构成了呼吸系统的全部功能。通过本节课的学习，学生能够全面了解呼吸是如何进行的，进而才形成完整的知识体系，具有十分重要的作用。 3、 学情分析 1、 学生总体情况分析 我校是市里重点中学，学生也来源于整体情况较好的小学，大多数的学生具有良好稳定的家庭背景，素质较好，学习能力和主动性良好，反应敏捷。但也有一部分学生，学习能力有待加强，对学习的兴趣也不高。由于学生之间存在差异，在实际教学中要因材施教，注重趣味性，激发和提高学生们的学习兴趣，使他们愿意学习、乐于学习。 2、学生心理特点分析 本节课面对的是七年级学生，初二学生对于新鲜事物的好奇心较强，思维活跃，表达能力良好。其中有相当一部分学生有自己的想法，并敢于发表自己的见解，有一定的分享欲。但由于年龄较低，抽象思维发展得还不够成熟，对直观具体的事物更容易理解。因此，在实际教学中，对于较抽象的内容，尽量以图片、视频、模拟实验等形式呈现，创设情境联系生活实际，使知识具象化。 3、学生已具备知识与能力的分析 通过对上一节课的学习，学生已掌握了呼吸系统的结构组成、呼吸道对空气的处理作用等知识，具有一定的知识基础，但学生对于呼吸的认识流于表面，对于具体是如何实现气体交换的过程没有太多的了解。此外，初二学年还未开设物理课程，因此学生缺乏相关的物理知识，不能很好的理解在呼吸运动中胸腔容积变化与肺内气压变化的关系，也就无法理解“肺与外界进行气体交换”的相关原理，有一定难度。为了解决这个难题，在教学中利用注射器、装满水的矿泉水瓶等工具演示，使学生切身体会容积大小与气压变化的关系，将抽象知识直观化，有利于学生加深印象、更好的理解知识。 4、 教学目标 1、 知识目标 （1） 阐述肺与外界气体交换的过程。 （2） 概述肺泡与血液的气体交换过程，分析肺泡适于进行气体交换的结构特点。 2、 核心素养目标 （1） 生命观念 通过观察分析肺泡与毛细血管的结构示意图，概述肺泡与血液进行气体交换功能相适应的结构特点，进而形成结构功能观。 （2） 科学思维 通过分析肺与外界气体交换的原理和过程，发展学生推理、归纳等思维能力。 （3） 探究实践 通过测试肺活量、感受胸廓变化、模拟实验等活动，培养学生的发现问题、解决问题的探究能力。 （4） 态度责任 通过本节课学习，提高关注呼吸健康的意识，形成良好的生活习惯。 5、 教学重难点 1、 教学重点 （1）呼吸运动实现肺与外界进行气体交换的过程。 （2）阐述肺泡与血液进行气体交换的过程。 2、 教学难点：呼吸运动的过程。 6、 教学流程与方法 1、 流程图 2、 智能教学资源列表 序号 教学内容 AI智能资源 1 数字人“小肺” 豆包+剪映 2 胸腔3D结构模式图 万康人体解剖 3 “膈肌与呼吸的关系”AI模拟实验 NB实验室 4 肺泡3D结构模式图 万康人体解剖 5 “泡与血液气体交换”动图 豆包 7、 教学准备 1、 教师准备：多媒体课件、气球等活动材料、AI相关资源等。 2、 学生准备：复习旧知、查找资料等。 8、 教学过程 教师活动 学生活动 设计意图 【新课导入】 教师提供大小一样的气球，组织学生一口气吹气球，比赛谁一口气吹出来的气球最大： 肺活量是指在最大吸气后，尽力呼出的气体总量。因此，同学们刚才用力呼出一口气吹出气球的大小能反映出肺活量的多少。 那么，为什么我们不能一直呼气，呼气到一定程度就呼不出来了呢？这就与我们呼吸时肺部变化有关，今天就让我们在专家“小肺”的带领下，来学习《发生在肺内的气体交换》这一节内容吧！ 【AI赋能1】视频展示数字人“小肺” 进行活动，并与其他人进行肺活量比较。 思考问题。 激发学生学习兴趣，充分调动学习积极性。 带着问题进行学习，保证教学质量和效率。 【肺与外界气体的交换】 组织学生将手放在胸部两侧，进行呼吸，感受呼气和吸气时胸部的变化。 【AI赋能2】利用人体解剖AI软件展示胸腔3D结构模式图，组织学生结合教材对肺、胸廓、膈肌等重要结构进行讲解。 【AI赋能3】教师提供玻璃罩、玻璃管、气球、橡皮膜等材料，进行学生活动，对膈肌的收缩和舒张与呼吸的关系进行模拟，并利用NB实验软件进行演示总结。 教师讲解：呼气与吸气的形成过程，并指出呼吸运动就是肺与外界进行气体交换的过程。 教师将上课开始学生吹入气球的气体通入到澄清石灰水中，发现澄清石灰水变浑浊，并提出问题：澄清石灰水变浑浊说明了什么？ 同时，展示小资料，总结呼出的气体中氧气含量减少，二氧化碳含量增加。这是为什么呢？ 进行活动， 体会胸部变化。 认识呼吸运动的结构基础。 进行模拟实验，并总结呼吸运动产生的过程。 观察现象，并思考问题。 通过切身体会，形成感性认识。 将感性认识上升到理性认识，符合学生的认知发展规律。 认识呼吸运动的产生是肺内变化的结果。 培养学生发现问题、解决问题的能力。 【肺泡与血液的气体交换】 【AI赋能4】利用人体解剖AI软件展示肺泡3D结构模式图，总结肺泡的特点。 【AI赋能5】利用AI软件模拟肺泡与血液的气体交换过程并进行讲解： 肺泡中的氧气透过肺泡壁和毛细血管壁进入血液；同时血液中的二氧化碳也通过这些毛细血管壁和肺泡壁进入肺泡，然后随着呼气的过程排出体外。 结合上述活动，让学生总结肺泡与气体交换有关的结构特点。 观察模式图 ，并说出肺泡的三个特点： 1、 数量多。 2、 周围包绕着丰富的毛细血管。 3、 肺泡壁较薄。 认识到肺泡气体交换的功能是与其结构息息相关的。 认识肺泡的结构特点，掌握相关知识。 发展结构与功能相适应的生命观念，落实核心素养。 【总结】 【AI赋能5】利用数字人“小肺”对本节课内容进行总结，并进行相关练习。 【升华】 通过本节课的学习，谈一谈为什么我们不能一直呼气呢？怎样能够有效的提高肺活量呢？ 进行练习。 认识到科学运动的重要性。 进一步巩固知识，加深理解，学以致用。 总结升华，落实新课标对态度责任的要求。 九、教学反思 《发生在肺内的气体交换》是初中生物人体新陈代谢模块的核心内容，兼具抽象性和实践性，既是对 “呼吸道对空气的处理” 的延伸，也是后续理解 “呼吸作用和 “循环系统””的基础。在实际教学中，我以学生认知规律为出发点，结合实验探究与直观教学，多次融合AI技术，取得了一定效果，但也存在着一定的不足。例如，知识间的过渡不够自然、课堂提问环节不能很好的照顾到所有的学生等，针对这些问题进行的反思和改进。在备课时要更加仔细的打磨教学语言，精心设计过渡语。在课堂提问时随机提问或采用“开火车”的形式，使学生没有准备时间，预判不到自己是否会被提问，这样可以更好的促进学生认真听讲，提高教学质量。 学科网（北京）股份有限公司 $