3 呼吸的变化 教学设计-2026-2027学年科学四年级上册教科版

该小学科学教学设计聚焦呼吸的变化与气体交换核心知识，从学生运动后呼吸加快的体验切入，基于前两课对呼吸器官及运动原理的认识，通过测量、模拟实验探究呼吸与身体活动的关系，搭建从现象到本质的学习支架。 该资料以探究实践为核心，通过测量运动前后呼吸次数培养数据实证能力，用呼吸器官模型模拟肺的工作变化建构科学思维，结合气体成分柱状图和蒙头睡觉现象解释深化科学观念，既提升学生探究能力和严谨态度，又为教师提供清晰的实验操作和资料支持。

小学科学四年级上册第二单元第3课《呼吸的变化》教学设计 （2026新教材·四年级） 一、核心概念及学习内容 核心概念：生命系统的构成层次（人体通过呼吸与外界进行气体交换，呼吸频率随身体活动状态变化而调节） 学习内容： 1． 剧烈运动后呼吸会加快加深，安静状态下呼吸较慢。 2． 通过测量并比较安静状态和运动后每分钟呼吸次数的变化，了解呼吸与身体活动的关系。 3． 呼吸是气体交换的过程：吸入氧气进入血液，排出二氧化碳。 4． 正常状态下人体吸入和呼出气体成分的比较（氧气减少、二氧化碳增加）。 5． 运用呼吸器官模型模拟运动前后呼吸状态，观察“肺”的工作变化。 6． 蒙头睡觉感到气闷的原因（空气不流通，氧气减少，二氧化碳积聚）。 二、教材分析 本课是《科学》四年级“呼吸与消化”单元的第3课时。教材在上一课《认识呼吸器官》认识了呼吸器官及呼吸运动原理的基础上，进一步聚焦“人体在不同状态下，呼吸有什么不同”。探索环节设计了两个活动：一是测量并记录安静状态下和深蹲30次后每分钟呼吸次数的变化，通过数据对比发现运动后呼吸加快；二是用呼吸器官模型模拟运动前后的呼吸状态，观察“肺”的工作状态变化。教材提供了阅读资料，说明呼吸的本质是气体交换（氧气进入血液、二氧化碳排出），并呈现了正常状态下吸入与呼出气体成分的比较柱状图。研讨环节提出三个问题：剧烈运动后呼吸次数保持不变会怎样？什么状态下呼吸次数会变少？蒙头睡觉感觉气闷的原因。拓展环节引导测量运动前后的脉搏变化。本课核心是建立“呼吸频率随身体需氧量变化而调节”的概念，理解呼吸对维持生命活动的意义。 三、学情分析 四年级学生有运动后“喘气”的亲身经历，知道运动后呼吸会加快，但对于呼吸加快的原因缺乏科学解释。学生通过前两课已经认识了呼吸器官和呼吸运动原理，但对“气体交换”概念较为陌生，不知道氧气和二氧化碳的具体变化。本课通过测量呼吸次数的实践活动，让学生用数据说话，体会科学探究的定量方法。同时，通过资料阅读和模型模拟，帮助学生理解呼吸的本质是气体交换，运动时需要更多氧气所以呼吸加快。对于蒙头睡觉感觉气闷的现象，学生可能有过体验但不知原因，需要教师引导分析。 四、教学目标（四维） 科学观念 能说出呼吸是气体交换的过程，吸入氧气、排出二氧化碳。 能说出人体在不同状态下呼吸频率不同，运动时呼吸加快是为了满足身体对氧气的需求。 科学思维 能通过测量和比较安静状态与运动后的呼吸次数，分析数据得出结论。 能运用气体交换的原理解释蒙头睡觉感觉气闷、运动后呼吸加快等现象。 探究实践 能正确测量并记录每分钟的呼吸次数，完成运动前后的对比实验。 能使用呼吸器官模型模拟不同呼吸状态，观察肺的工作变化。 态度责任 在测量活动中认真计数、尊重数据，培养严谨的科学态度。 通过了解呼吸与健康的关系，养成良好生活习惯（不蒙头睡觉、坚持体育锻炼等）。 五、教学重点与难点 教学重点：通过测量运动前后呼吸次数的变化，发现运动后呼吸加快，并结合资料理解其原因——身体需要更多氧气。 教学难点：理解气体交换的概念——氧气进入血液、二氧化碳排出，以及运动时呼吸加快是为了加快气体交换速度。四年级学生初次接触气体交换，需借助柱状图和比喻帮助理解。 六、教学准备 教具：多媒体课件（含气体成分柱状图、呼吸器官模型演示视频）、计时器（秒表）、呼吸器官模型（演示用） 学具（每组）：秒表或计时器（可教师统一计时）、记录本、记录单（运动前后呼吸次数变化表）、呼吸器官模型（每组1套，复习用） 教室布置：4人一组，每组有足够的空间进行深蹲运动。教师准备一个空旷区域或过道供学生统一活动。 七、教学过程 1. 情境导入（2分钟） 教师活动：提问：“你们有没有注意到，上完体育课或者跑完步之后，呼吸有什么变化？”引导学生回答“呼吸变快、喘气”。 追问：“为什么运动后呼吸会加快？人体在不同状态下，呼吸有什么不同呢？”板书课题《呼吸的变化》。 学生活动：分享运动后呼吸加快的体验，产生探究兴趣。 设计意图：（从学生熟悉的运动体验切入，激发探究呼吸变化原因的好奇心。） 2. 聚焦（1分钟） 教师活动：出示教材“聚焦”板块文字：“人体在不同状态下，呼吸有什么不同？”明确本课将通过测量呼吸次数和模拟实验来研究。 学生活动：明确探究任务。 设计意图：（聚焦核心问题，明确学习目标。） 3. 探索（共20分钟） 活动一：体验运动前后每分钟呼吸次数的变化（12分钟） 教师活动：讲解测量呼吸次数的方法——一呼一吸算一次呼吸，可以数胸部的起伏或感受鼻息。强调：测量时保持自然呼吸，不要刻意加快或减慢。 组织第一次测量：全体学生安静坐好，教师用计时器计时1分钟，学生默数自己的呼吸次数，记录在记录单“安静状态”栏。然后组织深蹲活动：全体起立，做深蹲30次（深蹲时腰背挺直，下蹲到大腿与地面平行）。完成后立即回到座位，再次测量1分钟内的呼吸次数，记录在“深蹲30次后”栏。提醒学生测量时要专注。 学生完成后，请几名学生分享自己的数据，观察共同趋势（运动后呼吸次数明显增加）。引导学生填写“我的发现”。 学生活动：安静状态下测量并记录呼吸次数。进行深蹲30次运动。运动后立即测量并记录呼吸次数。比较两次数据，发现运动后呼吸加快。 设计意图：（通过定量测量，用数据证实运动后呼吸加快，培养实证意识和数据记录能力。） 活动二：用呼吸器官模型模拟运动前后的呼吸状态（4分钟） 教师活动：出示呼吸器官模型（塑料瓶、气球、橡胶膜）。提问：“运动时呼吸加快加深，在模型上会怎样表现？”请学生尝试操作：用较慢的速度拉动橡胶膜（模拟安静时平缓呼吸），再用较快速度、较大幅度拉动橡胶膜（模拟运动时加深加快的呼吸），观察气球充气和排气的频率和幅度变化。 引导学生发现：运动时“肺”更快地鼓起和瘪下。 学生活动：操作呼吸器官模型，模拟不同呼吸频率，观察模型肺的变化。 设计意图：（将抽象概念通过模型可视化，帮助学生理解呼吸加快时肺工作更频繁。） 活动三：阅读资料，理解呼吸的本质（4分钟） 教师活动：出示教材第38页的文字资料和气体成分柱状图。讲解：“人的呼吸实际上是在进行气体交换，使空气中的氧气进入血液，同时排出二氧化碳。气体交换主要在肺部进行。” 引导学生观察柱状图：吸入空气中氧气占21%，二氧化碳占0.03%；呼出气体中氧气占16%，二氧化碳占4%。 提问：“对比吸入和呼出的气体，氧气变多了还是变少了？二氧化碳呢？”引导学生回答氧气减少、二氧化碳增加。追问：“剧烈运动时，人体需要消耗更多的氧气，所以呼吸会怎样？”（加快加深，使肺部气体交换速度加快。） 学生活动：阅读资料，观察柱状图，理解气体交换的概念。回答教师提问，用气体交换原理解释运动时呼吸加快的原因。 设计意图：（通过数据和文字资料，建立呼吸本质的科学认识，为解释现象提供理论依据。） 4. 研讨（8分钟） 教师活动：组织讨论教材研讨的三个问题： ①如果剧烈运动后每分钟的呼吸次数保持不变会怎样？引导学生回答：身体无法获得足够氧气，会感到胸闷、头晕，甚至无法继续运动。 ②什么状态下我们每分钟的呼吸次数会变少？引导学生回答：睡觉时、安静休息时、冥想时等。③说一说蒙头睡觉会感觉气闷的原因。引导学生分析：蒙头睡觉时被子内空气不流通，氧气被消耗，二氧化碳积聚，导致呼吸困难。追问：“这说明了呼吸需要什么？”（需要新鲜的空气，特别是氧气。） 学生活动：讨论并回答三个问题，运用气体交换知识解释生活现象。 设计意图：（深化对呼吸变化原因的理解，将知识迁移到生活实际，培养科学解释能力。） 5. 拓展（4分钟） 教师活动：出示教材拓展内容：“运动后呼吸会加快，脉搏也会变化。测量运动前后的脉搏，说一说运动后脉搏有什么变化。”请学生触摸自己的脉搏（手腕内侧或颈部），感受安静时的脉搏跳动。快速带领学生再次测量运动后脉搏（利用刚刚深蹲后的数据，或请几位学生现场体验）。引导学生发现运动后脉搏也加快。提问：“为什么呼吸和脉搏都加快了？”（两者都是为了将更多氧气输送到全身。） 学生活动：触摸脉搏，感受运动前后的变化。讨论呼吸和脉搏加快的协同作用。 设计意图：（拓展到脉搏变化，建立呼吸与循环系统的联系，体现整体观念。） 6. 课堂总结（2分钟） 教师活动：结合板书总结： ①运动后呼吸会加快加深，因为身体需要更多氧气； ②呼吸的本质是气体交换——吸入氧气、排出二氧化碳； ③吸入空气和呼出气体成分不同（氧气减少、二氧化碳增加）； ④蒙头睡觉感觉气闷是因为氧气不足、二氧化碳积聚； ⑤运动后脉搏也会加快，共同为身体提供更多氧气。 学生活动：回顾本课核心知识，用自己的话解释运动后呼吸加快的原因。 设计意图：（强化核心概念，形成完整的知识结构。） 7. 布置作业（以探究为主）（1分钟） 教师活动： 必做探究作业： ①回家测量自己在不同状态下的呼吸次数（如看书时、看电视时、慢走时、快跑后），记录数据并写出发现。 ②向家长解释为什么蒙头睡觉会感觉气闷，并劝告家人不要蒙头睡觉。 选做探究作业：查阅资料，了解为什么运动员的肺活量比普通人大，写一段介绍。 学生活动：记录作业要求。 设计意图：（将课堂探究延伸到课外，培养持续观察习惯和健康生活意识。） 八、板书设计 2.3呼吸的变化 一、运动前后呼吸次数对比 安静状态：约_____次/分钟 深蹲30次后：约_____次/分钟 发现：运动后呼吸加快 二、呼吸的本质：气体交换 吸入：氧气（21%） + 其他气体 呼出：氧气（16%） + 二氧化碳（4%） 氧气减少，二氧化碳增加 气体交换场所：肺部 三、为什么运动时呼吸加快？ 身体需要更多氧气 → 呼吸加快加深 → 气体交换加快 四、生活应用 蒙头睡觉 → 氧气不足、二氧化碳积聚 → 气闷 运动后脉搏也加快 → 协同运输氧气 九、教学反思 本课通过测量呼吸次数的定量实验，让学生用数据直观感受到运动对呼吸的影响，学生参与积极，数据趋势明显，有效达成了教学目标。 在测量过程中，个别学生因紧张或刻意控制呼吸导致数据偏差，教师及时引导放松自然呼吸。深蹲30次后，学生气喘吁吁，此时测量呼吸次数能真实反映运动后状态，体验感强。 气体成分柱状图的阅读是本节课的认知难点，部分学生对百分比理解困难，教师用“每100份空气中”的形象化语言帮助理解。蒙头睡觉气闷的原因分析，学生能结合已有经验回答，体现了科学知识的实际应用价值。 拓展环节测量脉搏，学生兴趣浓厚，建立了呼吸与循环系统的联系。时间分配合理，各环节衔接流畅。后续可引入肺活量测量等活动，进一步深化呼吸健康主题。 十、巩固练习（附答案） （一）填空题 1、人的呼吸实际上是在进行________交换，使空气中的________进入血液，同时排出________。 2、剧烈运动时，人体需要消耗更多的________，所以呼吸会________、________。 3、正常状态下，吸入空气中氧气约占________%，呼出气体中氧气约占________%。 4、蒙头睡觉会感觉气闷，是因为被子内________减少，________积聚。 （二）选择题 1、下面哪种状态下，人的呼吸次数会减少？（ ） A. 跑步 B. 跳绳 C. 睡觉 D. 深蹲 2、关于呼吸，下列说法正确的是（ ） A. 呼吸只吸入氧气，不排出气体 B. 呼吸时吸入和呼出的气体成分完全相同 C. 呼吸是气体交换的过程，主要在肺部进行 D. 运动时呼吸加快是因为肺变小了 3、蒙头睡觉感觉气闷，最主要的原因是（ ） A. 被子太重压得难受 B. 被窝内氧气减少、二氧化碳增多 C. 被子内温度太高 D. 呼吸器官被压迫 （三）判断题（正确打“√”，错误打“×”） 1、安静状态下，人的呼吸次数比运动后少。（ ） 2、呼出的气体中氧气含量比吸入时高。（ ） 3、运动时呼吸加快是为了让身体获得更多氧气。（ ） 4、脉搏和呼吸的变化没有关系。（ ） （四）实验探究题 题目：小明测量了自己在不同状态下的每分钟呼吸次数，得到如下数据： 状态 安静坐着 慢走5分钟 跳绳2分钟 休息5分钟后 呼吸次数 18 22 36 20 （1）小明在哪种状态下呼吸次数最多？这说明了什么？ （2）为什么跳绳后呼吸次数比慢走后多？ （3）休息5分钟后呼吸次数逐渐恢复，这说明了什么？ 参考答案 （一）填空题 1、气体；氧气；二氧化碳2、氧气；加快；加深3、21；164、氧气；二氧化碳 （二）选择题 1、C 2、C 3、B （三）判断题 1、√2、×3、√4、× （四）实验探究题 （1）跳绳2分钟后呼吸次数最多（36次）。这说明剧烈运动时呼吸明显加快，因为身体需要更多氧气。 （2）跳绳比慢走更剧烈，身体需要更多氧气，所以呼吸次数更多、呼吸更快。 （3）休息后呼吸次数逐渐恢复到安静状态水平，说明身体对氧气的需求恢复常态，呼吸调节功能正常。 学科网（北京）股份有限公司 $