2.3 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“测量肺活量”核心知识点，通过运动后喘气、吹气球游戏等生活情境导入，衔接上一课呼吸器官知识，搭建定量实验、模型模拟、资料阅读的学习支架，引导学生从现象到本质理解呼吸规律。 资料以实证探究为特色，通过深蹲后呼吸次数测量、肺活量测量袋操作等探究实践，结合数据对比、推理解释等科学思维，如分析气体成分柱状图、全班肺活量数据，培养学生实证意识与科学观念，为教师提供可操作的教学流程与反思改进策略，助力提升学生探究能力与健康认知。

3 呼吸的变化 课型 体验测量、资料阅读课 课时 1 学情分析 上一课学生已经掌握人体呼吸器官与基础呼吸过程，生活中能感知运动后喘气变快，但不清楚呼吸次数变化的内在原因；在定量测量呼吸次数时，容易漏数、多数，控制运动强度、保证数据准确存在难度；很难把“运动耗氧增多”和“呼吸加快”建立逻辑联系；对吸入、呼出气体的成分差异、睡觉闷等生活现象缺少科学的解释思路。 核心素养目标 科学观念 1. 知道人体活动强度越大，每分钟呼吸次数越多；安静、睡眠状态下呼吸次数更少。 2. 知道呼吸的本质是在进行气体交换，吸入气体氧气含量高，呼出气体二氧化碳变多；知道肺是进行气体交换的主要场所。 科学思维 1. 定量测量安静状态下、运动后的呼吸数据，对比变化，归纳活动强度与呼吸快慢的变化规律。 2. 对比吸入、呼出气体成分柱状图，推理氧气消耗、二氧化碳排出的气体交换规律。 3. 逆向思考研讨问题，推理呼吸次数不变带来的身体后果，解释睡觉感觉气闷的原因。 探究实践 1. 分组测量安静状态下、深蹲 30 次后每分钟呼吸次数，如实填写数据记录单，总结呼吸规律。 2. 借助呼吸器官模型模拟呼吸快慢，类比肺部工作强度变化，建立“耗氧量增加→呼吸加快”的因果逻辑。 态度责任 1. 规范开展定量测量实验，如实记录数据，树立用数据支撑结论的实证意识。 2. 知道适度运动能锻炼呼吸器官，养成科学运动、保持空气流通的健康生活习惯。 教学重难点 重点 通过测量对比，发现运动后呼吸次数增多，理解呼吸快慢与耗氧量的关系。 难点 结合气体交换原理，解释运动后呼吸加快的根本原因；用原理解释生活中胸闷、气短的原因。 教学准备 教师准备 教学课件、人体呼吸模型。 学生准备 回顾上节课呼吸知识。 教学过程 师生活动指导 设计意图 一、聚焦 （3分钟） 1. 生活情境导入：出示打篮球运动图片，提问：剧烈运动过后，相比平常状态下，你有什么样的感受？ 预设：会大口喘气，呼吸明显变快。 2. 抛出核心探究问题：人体处在安静、运动等不同状态时，呼吸会有哪些不一样的变化？ 3. 学生自由发言猜想，教师板书课题。 结合学生生活中的运动体验，直观抛出矛盾现象，激发探究数据规律的兴趣，锁定本课探究方向。 二、探索 （24分钟） 活动一：定量测量不同状态下的呼吸次数 1. 讲解测量规范：一吸一呼算一次完整呼吸，用秒表计时1分钟。 2. 分组分步测量：①测量静坐时1 分钟的呼吸次数并记录；②原地深蹲 30 次后立刻计时，记录运动后1分钟的呼吸次数。 3. 各组汇总两组数据，填写《运动前后呼吸次数的变化》记录单，对比数值得出初步发现：运动后每分钟呼吸次数明显增多。 活动二：用呼吸模型模拟快慢呼吸 1. 操作模型：缓慢拉动底部橡皮膜模拟安静状态时的慢呼吸，快速反复拉动橡皮膜模拟运动后的急促呼吸。 2. 观察对比慢呼吸和急促呼吸时气球的收缩扩张变化，总结运动后相比安静状态下呼吸的变化。 活动三：阅读气体交换科普资料 1. 课件展示教材柱状图，引导学生读图，分组讨论自己的发现。 2. 小组自由发言，教师汇总学生的发现。 预设：呼出的气体与吸入的气体相比，二氧化碳含量变多，氧气含量变少。 3. 师生共同梳理原理：剧烈运动时，人体需要消耗更多的氧气，呼吸速度会加快，吸入更多的氧气。 4. 小结：人体的呼吸实际是在进行气体交换，肺是气体交换的主要场所。 先定量测量获得真实数据，直观体现呼吸变化；再用模型可视化肺部工作强度；最后结合气体成分图表解释内在原理，由现象到本质层层递进。 三、研讨 （8分钟） 1. 如果剧烈运动后每分钟的呼吸次数保持不变会怎样？ （小结：氧气供给不足，会胸闷、乏力、头晕，无法支撑剧烈运动。） 2. 什么状态下我们每分钟的呼吸次数会变少？ （小结：静坐、睡觉、放松休息时，身体耗氧少，呼吸缓慢、次数更少。）3. 蒙头睡觉为什么会感觉气闷？用本节课知识解释原因。 （小结：狭小空间氧气不断消耗，二氧化碳堆积，吸入的空气氧气含量变少，身体缺氧。） 依托测量数据、气体交换原理开展深度研讨，锻炼逻辑推理能力，把科学知识和日常健康生活现象结合。 四、拓展 （5分钟） 1. 课件展示脉搏测量图，讲解脉搏测量方法。 2. 学生测量安静状态下和深蹲30次后，1分钟的脉搏跳动次数。 3. 对比安静状态下和运动后脉搏次数的变化，说一说自己的发现。 预设：运动后脉搏次数增加。 4. 拓展讲解：脉搏跳动次数与心跳之间的关系。 拓展探究维度，建立呼吸、脉搏两套身体活动指标的关联，完善人体生命活动认知。 板书设计 呼吸的变化 安静状态：呼吸慢、次数少 剧烈运动：呼吸快、次数多 本质原因：气体交换，肺是气体交换的主要场所 【教学反思】 本课以定量测量实验为核心，结合模型模拟、图表阅读，完整解释运动改变呼吸次数的内在原理，承接上一课呼吸器官知识。课堂存在三处不足：第一，部分学生测量呼吸次数时下意识刻意控制呼吸，数据失真；再教时测量前强调自然放松，不刻意憋气、大口呼吸，保证数据真实性。第二，部分学生难以看懂气体成分柱状图；再教时分步讲解横轴、纵轴、两种颜色代表的气体，降低读图门槛。第三，学生对“耗氧多少决定呼吸快慢”的因果逻辑理解薄弱；再教时研讨环节分步搭建链条：运动耗能→耗氧提升→需要更多气体交换→呼吸加快，帮助学生理解。 第1课时 测量肺活量 课型 体验测量课 课时 1 学情分析 上节课学生已经知道运动强度会改变呼吸次数，能理解肺部的气体交换；学生吹气球时能直观感知吹气多少有差异，但不理解肺活量的科学定义；使用测量袋时容易出现漏气、未全力吸气呼气、读数错误等问题；整理全班数据时难以归纳影响肺活量的各类因素，对肺活量和身体健康的关联认知不足。 核心素养目标 科学观念 1. 明确肺活量的定义：肺活量是一次尽力吸气后，再尽力呼出的气体总量，单位为毫升；知道肺活量越大，肺部供氧能力越强。 2. 知道坚持体育锻炼可以提升肺活量。 科学思维 1. 结合“空气占据空间”旧知识，推理测量读数、防漏气的操作要点，建立新旧知识联系。 2. 分析全班肺活量数据，归纳性别、运动习惯、体质等影响肺活量的多重因素。 3. 对照国家学生体质健康标准，对比自身数据，逆向思考提升肺活量的可行方法。 探究实践 1. 独立使用简易肺活量测量袋完成测量，记录个人数据；汇总全班数据填写班级记录单。 2. 课后利用塑料瓶、吸管自制简易肺活量测量仪器，给家人测量肺活量。 态度责任 1. 严格遵守测量操作规范，如实记录实验数据，树立严谨定量测量的实证意识。 2. 主动坚持体育锻炼，保护肺部；运动选择空气清新的环境，主动收集呼吸道疾病预防科普资料。 教学重难点 重点 学会使用简易肺活量测量袋，测量并记录肺活量，了解肺活量健康标准。 难点 规范操作肺活量测量袋，避免漏气、精准读数；结合数据分析影响肺活量的各类因素。 教学准备 教师准备 教学课件、分组实验材料（简易肺活量测量袋、通气软管）、自制肺活量测量仪器示范装置。 学生准备 课前提前练习深吸气、全力呼气。 教学过程 师生活动指导 设计意图 一、聚焦 （3分钟） 1. 情境导入：吹气球小游戏，提问：同样一口气，有的同学气球吹得很大，有的很小，这是为什么？ 2. 学生交流讨论，顺势引出肺活量概念。 3. 明确科学定义：肺活量是一次尽力吸气后，再尽力呼出的气体总量。 4. 抛出探究问题：我们每个人的肺活量有多大？是否达到健康标准？ 5. 学生自由发言猜想，教师板书课题。 借助吹气球游戏直观引入概念，抛出测量、对标健康标准的探究任务，锁定本课定量测量的学习方向。 二、探索 （25分钟） 活动一：学习简易肺活量测量袋的操作，自主测量 1. 分步讲解规范操作流程：①展开测量袋，插入通气管；②深吸满满一口气，全部从通气管吹入袋内；③呼气结束立刻捏住袋口，抽出通气管防止漏气；④平视刻度读取数值，单位毫升，记录个人肺活量。 2. 学生分组轮流测量，每人测量2次取平均值，减少操作误差。 3. 各组依次上报数据，全班统一填写《我们的肺活量》班级记录单，汇总全班肺活量数据。 4. 对比每个人的数据，交流思考：大家肺活量数值差距是否明显，初步猜想差异成因。 活动二：阅读资料，认识肺活量与健康的关系 1. 课件展示国家学生体质健康标准：四年级男生1100~2600毫升，女生900~2000毫升。 2. 结合测量数据及每个人的肺活量之间的差异，分析、讨论影响肺活量大小的因素有哪些。 预设：性别、是否经常锻炼、体质等。 3. 总结：肺活量越大，肺部供氧能力越强，运动后呼吸恢复更快；长期体育锻炼能增大肺活量。 从规范测量操作，到全班数据汇总对比，再结合科普资料建立肺活量与健康的关联，层层递进完成定量探究。 三、研讨 （7分钟） 1. 根据我们学过的空气占据空间的性质，在使用简易肺活量测量袋读数时要注意哪些操作？ （小结：空气会占据袋内空间，必须快速捏紧袋口，防止空气泄漏造成测量数值偏小；读数时平视刻度，避免读数误差。） 2. 我们的肺活量达到健康标准了吗？查看全班同学的肺活量数据，说一说肺活量大小可能与什么因素有关。 （小结：和性别、日常运动多少、体质、呼吸习惯有关，经常运动的同学肺活量普遍更大。） 3. 拓展科普：空气污染环境严重时不要做户外运动，容易吸入有毒物质伤害呼吸道；坚持跑步、跳绳等运动能提升肺活量。 依托测量实验、旧知、标准数据开展研讨，锻炼数据分析、知识迁移能力，渗透肺部健康防护常识。 四、拓展 （5分钟） 1. 展示自制肺活量测量仪器示范装置，讲解制作方法。布置课后实践任务：利用塑料瓶、水槽、吸管自制简易肺活量测量仪器，在家给爸爸妈妈测量肺活量。安全提示：测量吹气时保持卫生，不共用吸管。 2. 收集呼吸道疾病预防资料，完善班级科普素材。 动手自制简易测量工具，巩固肺活量相关知识，落实健康科普实践任务。 板书设计 测量肺活量 定义：肺活量指一次尽力吸气后，再尽力呼出的气体总量 测量步骤：展开袋子→深吸气吹气→捏紧袋口防漏气→平视读数 影响因素：运动、性别、体质；多锻炼可以提升肺活量 【教学反思】 本课是呼吸单元定量测量实践课，衔接前几课呼吸器官、呼吸变化知识点，以测量袋实操、全班数据统计为核心，落实定量实证科学思维。课堂存在两处不足：第一，部分学生吹气时中途换气、未尽全力，数据偏小；再教时测量前示范完整吸气呼气动作，要求一口气全部吹完，每人测量三次取最大值。第二，学生容易忽略防漏气操作，无法结合空气占据空间解释操作要求；再教时研讨环节对比漏气、不漏气两组测量结果，直观展示误差来源。 学科网（北京）股份有限公司 $