4.4呼吸与排泄（第1课时） 教学设计 - 2025-2026学年浙教版科学八年级下册

该初中科学教学设计聚焦人体呼吸系统的组成、结构特点及气体交换过程，通过剧烈运动呼吸变化、捂口鼻暂停呼吸体验导入，搭建生活与知识的学习支架，引导学生探究呼吸器官及功能。 以“结构与功能相适应”为主线，结合模型观察（呼吸系统模型、呼吸运动橡皮膜模型）和实验（呼出气体成分对比）培养探究实践能力，融入卫生常识落实态度责任，帮助学生建立科学观念，提升课堂效率与教学效果。

第4节 呼吸与排泄（第1课时）教学设计 ——人体呼吸系统 【核心概念】生命系统的构成层次 【内容要求】 1.学习内容：人体由多个系统组成 2.内容要求：描述人体呼吸系统的结构和气体交换的过程。 【教学目标】 1.准确说出人体呼吸系统的组成。认识鼻、咽、喉、气管、支气管的结构特点与功能。 2.理解肺适于气体交换的结构特点，知道呼吸系统的主要功能是完成人体与外界的气体交换。 3.通过观察呼吸系统模型、解剖示意图或视频，提升识图观察和归纳总结能力。 4.树立结构与功能相适应的科学观念。认识呼吸系统的重要性，养成呼吸系统的的良好卫生习惯。 【教学思路】 本节课以“结构与功能相适应”的核心概念为主线，构建“情境导入—探究建构—应用拓展—总结升华”的教学体系。立足生活体验，从日常呼吸现象切入，依托模型观察、图文分析、对比归纳等活动，引导学生认识呼吸系统的组成、各器官结构特点及生理功能，重点区分呼吸道与肺的不同作用，厘清呼吸全过程。结合生活中的卫生常识、健康问题，落实生命观念、科学思维和健康素养的培养，养成良好的呼吸卫生习惯。 【教学过程】 【引入】当我们在剧烈运动时，会发现我们不仅用鼻呼吸，而且还要张大嘴巴，大口呼气，胸口不断起伏。在大汗淋漓之余，发现自己的尿液量会变少。为什么会发生这些变化呢？ 活动：双手捂住口鼻，暂停呼吸3秒，分享自身感受。问题：“我们每时每刻都在呼吸，空气从外界进入人体，会经过哪些器官？这些器官分别有什么作用？” 学习课题：人体呼吸系统的结构与功能。 人不停地与外界环境进行气体交换，这个过程称为呼吸。人体内有与之相适应的结构，即呼吸系统，它是人体与外界进行气体交换的基础。 一、呼吸系统的组成 展示人体呼吸系统模型和高清示意图或视频，引导学生观察，找出呼吸相关器官。 呼吸系统由呼吸道（鼻、咽、喉、气管、支气管）和肺两大部分组成。呼吸道是气体进出肺的通道，肺是气体交换的主要场所。 （一）呼吸道的结构与功能 采用“单一器官拆解+结构推导功能”的方式逐一突破，结合生活问题启发探究： 1.鼻：思考“鼻毛有什么作用？冬天吸入冷空气，为什么鼻腔不会觉得刺痛？”学生讨论后总结：阻挡和粘住灰尘、细菌，还能温暖、湿润空气，感受气味刺激，实现对空气的清洁、湿润、温暖。说明用鼻呼吸比用口腔呼吸更具科学性。 2.咽、喉：咽是呼吸道和消化道的共同通道。结合“吃饭时大声说笑容易呛咳”的生活案例，让学生理解呼吸与吞咽的协调关系，普及饮食安全常识。喉由软骨做支架，保持气体畅通。同时作为发声器官，简单关联说话、发声的原理。 3.气管、支气管：展示气管内壁纤毛和黏液的动画，讲解气管C形软骨的支撑作用（保证气体通畅），支气管管壁覆盖着有纤毛的黏膜，能分泌黏液，粘住灰尘和细菌。纤毛摆动可清扫灰尘和病菌，黏液可黏附杂质、湿润空气，同时解释“痰液的形成过程”，教育学生不随地吐痰的卫生道理。 【归纳】呼吸道功能：保证气体通畅进出，同时对吸入的空气进行清洁、温暖、湿润，减少有害物质对肺部的刺激。 （二）肺的结构与功能 展示肺部结构和肺泡放大示意图，引导学生观察肺泡的形态、数量、壁的厚度、周围血管分布，讨论总结肺适于气体交换的四大特点： 1.肺泡数量多，增大气体交换面积； 2.肺泡壁极薄，仅由一层上皮细胞构成； 3.肺泡外缠绕丰富的毛细血管，便于气体扩散； 4.肺泡具有弹性，利于扩张和回缩。 肺是人体的气体交换器官。是呼吸系统最重要的部分。 二、呼吸运动 在进行气体交换时，我们把新鲜空气吸进肺部，同时把肺内部的气体呼出。人体是怎样实现这一过程的呢？ 【探索活动】 1.肋间肌舒张、收缩引起肋骨运动的变化，如图4.4-4所示。 （1）预测向上拉动蓝色橡皮筋后再放开时，肋骨的运动变化。 向上拉动蓝色橡皮筋（模拟肋间处肌收缩）：肋骨向外、向上抬起。 松开蓝色橡皮筋（模拟肋间外肌舒张）：肋骨向内、向下回落复位。 （2）动手体验模型中的肋间肌舒张、收缩时，肋骨的运动变化。 拉紧蓝色橡皮筋（肋间肌收缩），肋骨向上、向外扩张，胸廓左右、前后径变大； 放松蓝色橡皮筋（肋间肌舒张）：肋骨向下、向内收拢，胸廓左右、前后径变小。 2.横膈运动引起胸廓容积改变，如图4.4-5所示。 （1）预测上推或下拉橡皮膜时，肺容积的变化。 下拉橡皮膜（横膈下降）：气球膨大，肺容积变大； 上推橡皮膜（横膈上升）：气球缩小，肺容积变小。 （2）动手体验模型中的横膈升降时，肺容积的变化。 向下拉橡皮膜（膈肌收缩，膈顶下降）：瓶内空间增大，气压降低，外界空气进入气球，气球变大； 向上推橡皮膜（膈肌舒张，膈顶上升）：瓶内空间缩小，气压升高，气球内气体排出，气球变小。 3.讨论。 （1）根据活动1中肋间肌收缩时肋骨的运动变化，分析肋骨的这种运动变化会引起胸廓容积发生怎样的变化。 肋间肌收缩，肋骨向上、向外运动，使胸廓前后径、左右径增大，整体胸廓容积扩大；肋间肌舒张，肋骨向下、向内回缩，胸廓前后、左右径缩小，胸廓容积减小。 （2）根据活动2中横膈下降引起肺容积变化的事实，分析气球体积变化的原因。 下拉橡皮膜，膈顶下降，胸腔上下距离变长，胸廓整体容积增大，胸腔内气压小于外界大气压；空气在气压差作用下流入气球，气球膨胀（吸气过程）。反之膈顶上升，胸廓容积变小，内部气压大于外界，气体流出，气球缩小（呼气）。 【小结】呼吸运动过程 人在平静状态时，吸气和呼气是依靠膈肌和肋间肌等的活动而产生的。在膈肌收缩、横膈变得扁平的同时，肋间外肌收缩，肋骨向上、向外移升。此时，胸腔体积增大，内部气压减小，人就吸气了。反之，当膈肌和肋间外肌舒张，肋骨向下、向内回落，胸腔体积减小，内部气压增大，人就呼气了。 三、气体交换 人体吸入的空气和呼出的气体之间有什么差异？为什么会有这样的差异？ 【探索活动】 1.取大小相同的两个集气瓶（250mL），分别编为A、B。 2.打开A瓶盖玻片，置于空气中3min后盖上盖玻片。利用吸管向B瓶底部连续地呼气数次，使瓶内含有尽可能多的肺部呼出气体。 3.将两支燃着的蜡烛（火焰大小相近）分别放入A瓶和B瓶中，并记录A和B瓶蜡烛燃烧时间。 A瓶（空气）蜡烛燃烧时间更长；B瓶（呼出气体）蜡烛很快熄灭，燃烧时间远短于A瓶。 4.根据实验现象能得出什么结论？ 人体呼出气体中氧气含量比空气中少。 5.人体呼出气体成分与空气相比较，还有哪些不一样？如何证明你的观点？ （1）呼出气体二氧化碳更多：分别向空气、呼出气体集气瓶加等量澄清石灰水，振荡，呼出气体瓶石灰水变浑浊，空气瓶无明显现象。 （2）呼出气体水蒸气更多：取两块干燥玻璃片，一块置于空气中，一块哈气，哈气的玻璃片出现水雾。 【科学知识】研究表明，与吸入的空气成分相比，人体呼出的气体中氧气占比由21%下降至16%左右，二氧化碳则由0.04%增加至4%，同时水分明显增加。 【思考与讨论】人体吸入和呼出的气体有明显的差异，是因为空气进入呼吸系统后在肺泡中进行了气体交换。那么，肺泡内的气体交换是怎样进行的呢？ 肺泡与血液的气体交换过程： 肺泡内的氧气通过扩散作用，透过肺泡壁和毛细血管壁进入血液中，与红细胞中的血红蛋白结合成氧合血红蛋白，通过血液循环把氧气运到全身各处；同时，血液中的二氧化碳通过扩散作用，透过毛细血管壁和肺泡壁进入肺泡内，如图4.4-7所示。 【课堂总结】 1.说出人体呼吸系统的组成。鼻、咽、喉、气管、支气管的结构特点与功能。 2.肺适于气体交换的结构特点有哪些？ 3.呼吸系统是如何完成人体与外界的气体交换？ 【随堂例题】 【例1】“海姆立克急救法”是针对呼吸道异物阻塞患者的急救技术。如图甲，施救者双臂环抱患者后腰，一手握拳置于脐上两指处，另一只手紧扣拳眼，快速向上向内冲击上腹部。图乙是正常呼吸过程肺内气压变化的图像。下列说法不正确的是(　　) A．呼吸道异物堵塞会影响肺与外界环境进行气体交换 B．排出呼吸道异物过程中气压差的变化类似于 BC段 C．婴幼儿因为肋骨柔软，一般不适合图示方法施救 D．异物卡在食道也可以用此方法排出 【答案】D 【解析】A、呼吸道是气体进出肺的通道，呼吸道异物物堵塞会影响肺与外界环境进行气体交换，该选项说法正确。 B、排出呼吸道异物过程相当于呼气过程，呼气时肺内气压压高于外界大气压，图乙中 BC 段肺内气压高于外界大气压，所以排出呼吸道异物过程中气压差的变化类似于 BC 段，该选项说法正确。 C、婴幼儿肋骨柔软，采用图示方法施救可能会对其造成伤害，一般不适合图示方法施救，该选项说法正确。 D、“海姆立克急救法” 是针对呼吸道异物阻塞患者的急救技术，食道不是呼吸道，异物卡在食道不可以用此方法排出，该选项说法错误。 【例2】如图是人体气体交换示意图，以下说法正确的是（　　） A．呼出的气体中二氧化碳浓度高于氧气浓度 B．图甲为人体的组织细胞，图乙为肺泡 C．图乙中③处二氧化碳浓度小于④处 D．图甲中②处氧气浓度小于①处 【答案】C 【解析】A、人体呼出的气体中，氧气约占16%、二氧化碳约占4%，氮气等约占80%，所以呼出的气体中氧气浓度高于二氧化碳浓度，A错误。 B、根据图示中气体交换的方向和成分变化可知，图甲是肺泡内的气体交换，此时进行气体交换的场所是肺泡；图乙是组织里的气体交换，此时进行气体交换的场所是组织细胞处，所以图甲对应的是肺泡，图乙对应的是组织细胞，B错误。 C、图乙是组织里的气体交换，血液流经组织细胞时，血液中的氧气扩散进入组织细胞，组织细胞产生的二氧化碳扩散进入血液。因此，③体动脉中的血液氧气含量高，二氧化碳含量低，④体静脉中的血液氧气含量低，二氧化碳含量高，即图乙中③处二氧化碳浓度小于④处，C正确。 D、图甲是肺泡内的气体交换，肺泡中的氧气扩散进入血液，血液中的二氧化碳扩散进入肺泡，所以②肺静脉中氧气浓度高于①肺动脉中氧气浓度，D错误。 【例3】图1可表示呼吸时胸廓，膈肌等的变化，图2表示人体血液中某些物质含量的变化情况，图3表示人体在一次平静呼吸中肺内气压与外界气压差的变化曲线，请据图分析回答问题。 （1）图1此时是模拟人体的　 　过程（填“吸气”或“呼气”），此过程与图2中的　 　段对应（填“AB”或“BC”）。 （2）图3表示肺泡与血液之间的气体交换，是通过　 　作用实现的。 【答案】（1）呼气；BC（2）扩散 【解析】（1）当膈肌和肋间肌舒张时，肋骨与胸骨因本身重力及弹性而回位，膈肌顶部升高，结果胸廓容积缩小，肺也随之回缩，造成肺内气压大于外界气压，肺内气体排出肺，完成呼气。图1此时膈肌舒张、膈顶上升，是模拟人体的呼气过程；图2中的BC段表示肺内气压高于外界气压，气体出肺，表示呼气。 （2）肺由大量的肺泡组成，肺泡外面包绕着丰富的毛细血管，肺泡壁和毛细血管壁都是一层扁平上皮细胞，这样肺泡与血液很容易发生气体交换。图3表示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，然后随着呼气过程排出体外。气体交换的原理是气体的扩散作用，即一种气体总是由多的地方向少的地方扩散，直到平衡为止。 【板书设计】 第4节 呼吸与排泄（第1课时） ——人体呼吸系统 功能 人体与外界 进行气体交换 适于气体交换的特点 组成 呼吸道 鼻、咽、喉、气管、支气管 肺 人体呼吸系统 肺泡与血液气体交换 呼吸运动 【布置作业】 1.完成作业本上相应内容 学科网（北京）股份有限公司 $