5.14.1 肺与外界的气体交换 第2课时（教学设计）生物新教材苏教版八年级上册

该初中生物学教学设计聚焦“肺与外界的气体交换”核心知识点，通过“吸气—屏气—呼气”体验活动导入，在第1课时呼吸系统组成和肺泡结构基础上，以体验、识图、动画演示等为支架，探究呼吸运动机制，为后续气体交换学习奠基。 特色在于融合多感官体验与跨学科实践，通过按胸感受胸廓变化、模拟膈肌运动实验和注射器演示，帮助学生运用“容积-气压-气流”逻辑链理解原理，培养科学思维与探究实践能力，结合人工呼吸视频渗透生命教育，助力教师突破难点，提升学生学习兴趣与应用能力。

5.14.1肺与外界的气体交换 年级 八年级 授课时间 2课时 课题 第14章第1节　肺与外界的气体交换（第2课时） 教材分析 本节课在第1课时认识呼吸系统组成和肺泡结构的基础上，本课时重点揭示肺与外界进行气体交换的机制——呼吸运动。教材先以“屏住呼吸”体验活动引出问题，再借助胸廓结构图让学生认识胸廓、肋间肌和膈肌；通过手按胸部的体验感受肋骨和胸廓的变化，继而分析吸气、呼气过程中肋间肌、膈肌、胸廓容积、肺和肺内气压的连锁变化；随后安排“模拟膈肌的收缩和舒张”实验和“胸廓容积变化模型”观察活动，让学生在动手实践中验证和理解呼吸运动原理；最后介绍人工呼吸，将生物学知识与急救实践相结合。 本节课涉及气压、容积等物理知识，综合性强，是理解人体呼吸全过程的关键，也为后续学习肺泡内的气体交换和气体在血液中的运输奠定基础。 教学目标 【知识目标】 1. 说出胸廓的组成以及肋间肌、膈肌与呼吸运动的关系； 2. 概述吸气和呼气过程中肋间肌、膈肌、胸廓容积、肺和肺内气压的变化； 3. 理解肺与外界气体交换的原理是呼吸运动造成的肺内气压与外界气压差； 4. 了解人工呼吸的基本原理和操作要点。 【素养目标】 1.生命观念：通过分析呼吸运动中肌肉、胸廓、肺、气压的协调变化，进一步形成结构与功能相适应的生命观念，认识人体各系统的协调统一； 2.科学思维：通过模拟实验和模型分析，学会运用容积变化—气压变化—气体流动的逻辑链推理呼吸过程，提升模型建构和逻辑推理能力； 3.探究实践：通过模拟膈肌运动实验和胸廓模型观察，掌握控制变量和对照观察的方法，提高实验操作与合作探究能力； 4.态度责任：通过学习人工呼吸原理和方法，增强急救意识和自救互救能力，认同生命教育的重要意义。 教学重、难点 【教学重点】 1. 吸气和呼气过程中肋间肌、膈肌、胸廓、肺及肺内气压的变化； 2. 呼吸运动实现肺与外界气体交换的原理。 【教学难点】 1. 理解胸廓容积变化引起肺内气压变化进而导致气体进出肺的因果关系； 2. 运用气压差原理解释吸气、呼气以及相关生活和急救现象。 教学过程 教学内容 教师活动 学生活动 新课导入 【体验活动】 指导全班一起完成“吸气—屏气—呼气”体验，提醒身体不适者不要勉强。提出问题： 1. 屏气20秒后身体有什么感觉？ 2. 这种难受的感觉说明什么？ 教师点明：憋气难受是因为肺无法与外界进行气体交换，而气体进出肺需要依靠呼吸运动来完成，由此导入新课。 跟随指令完成体验，感受屏气时的不适，思考气体进出肺的原因，明确本节课学习任务。 探究新知 二、呼吸运动 【直观识图】 展示胸廓结构图，引导学生依次指出胸骨、胸椎、肋骨、肋间肌和膈肌。 讲解： 肋骨、胸骨和胸椎围成一个笼状结构，称为胸廓；胸廓底部是膈肌，像一个倒扣的碗。 强调：肋间肌和膈肌合称呼吸肌，它们的收缩和舒张会改变胸廓的大小。 （一）认识胸廓和呼吸肌 1. 胸廓的组成： 前方——胸骨；后方——胸椎； 两侧——肋骨（共12对）。 2. 呼吸肌： 肋间肌——位于肋骨之间； 膈肌——位于胸腔底部（腹腔顶部），呈穹隆状，主要由肌肉组织构成。 3. 胸腔由胸廓和膈肌共同围成，保护着心脏和肺。 过渡：呼吸肌是怎样带动胸廓运动的？我们先亲手感受一下。 （二）体验活动：感受呼吸时胸廓的变化 将双手轻按在胸部两侧，完成深深地吸气和呼气，感受肋骨和胸廓的运动方向。 结论：吸气时：肋骨向上向外运动，胸廓扩大； 呼气时：肋骨向下向内运动，胸廓缩小。 思考：胸廓的扩大和缩小是怎样产生的？ 【动画演示+讲解】 播放吸气过程动画，逐步呈现肌肉收缩、膈顶下降、胸廓扩大、肺扩张、气体进入肺的过程。 用“容积变大→气压变小→气体流入”的逻辑链帮助学生理解。 强调：肺本身不能主动收缩，是胸廓扩大后肺被牵拉扩张。 （三）呼吸运动——吸气过程 肋间肌收缩 → 肋骨、胸骨向上向外运动（胸廓前后、左右径增大）； 膈肌收缩 → 膈顶部下降（胸廓上下径增大）； 胸廓容积扩大 → 肺被动扩张 → 肺内气压减小（小于外界大气压）→ 外界气体进入肺 → 完成吸气。 【对比讲解】 播放呼气动画，与吸气过程对比呈现。 引导学生自己归纳呼气过程，教师补充纠正。 特别说明：平静呼气时不需要肌肉主动收缩，主要依靠肋骨和膈肌的自然回落以及肺的弹性回缩。 （四）呼吸运动——呼气过程 肋间肌舒张 → 肋骨、胸骨向下向内回落（胸廓前后、左右径缩小）； 膈肌舒张 → 膈顶部回升（胸廓上下径缩小）； 胸廓容积缩小 → 肺弹性回缩 → 肺内气压增大（大于外界大气压）→ 肺内气体排出 → 完成呼气。 【问题激疑】 提出核心问题：到底是先有胸廓扩大，还是先有吸气？ （五）因果辨析：是胸廓扩大导致吸气，还是吸气导致胸廓扩大？ 肺本身不具备自主收缩和舒张的能力，只能依靠胸廓的扩大和缩小而被动舒缩。 因此，是呼吸肌收缩引起胸廓扩大，胸廓扩大导致肺扩张、肺内气压下降，外界气体进入肺——即胸廓扩大导致吸气，而非吸气后胸廓才扩大。 【演示实验】 出示自制模拟装置，介绍各部分对应的器官。 请两位学生上台分别下拉和上推橡胶膜，其他同学观察气球变化。 组织讨论3个问题：（1）气球在什么情况下胀大，在什么情况下回缩？ （2）图中，哪一个模拟吸气，哪一个模拟呼气？ （3）如果气球破损漏气，或者罩口密封不严，结果会怎样？ 引导学生将实验现象与呼吸过程对应。 强调密闭是模型成立的前提，帮助学生理解气压差的作用。 （六）观察·思考：模拟膈肌的收缩和舒张 实验装置： 玻璃罩——胸廓 玻璃管——气管、支气管 气球——肺 橡胶膜——膈肌 实验现象： 向下拉橡胶膜（膈下降）→ 气球胀大 → 模拟吸气； 向上推橡胶膜（膈上升）→ 气球回缩 → 模拟呼气。 【知识铺垫】 以注射器演示：内推活塞时内部气压升高、外拉时气压降低，让学生直观感受容积—气压关系。 简要介绍马德堡半球实验，说明大气压真实存在。 结合吸气、呼气示意图，用 a、b、c 三处气压大小关系， 帮助学生理解气体为何会进出肺。 （七）背景知识：气体压力与气压差 1. 气体中普遍存在压力（马德堡半球实验证明了大气压的存在）。 2. 气体总是从气压高的地方流向气压低的地方，形成气流。 3. 在温度不变、气体总量不变的条件下： 容器容积增大 → 气压减小； 容器容积缩小 → 气压增大。 气压分析： 吸气时：肺内气压 a ＜ 气管气压 b ＜ 外界气压 c，气体由外界进入肺； 呼气时：肺内气压 a ＞ 气管气压 b ＞ 外界气压 c，气体由肺排出体外。 【模型分析】 模型中胸椎、胸骨、肋骨用木条模拟，肋间肌用橡皮筋模拟。 出示木条—橡皮筋模型，请一名学生操作胸骨上下移动。 组织学生讨论模型的优点与局限，引导学生认识呼吸运动是肋间肌和膈肌共同作用的结果。 （八）观察：胸廓容积变化模型 向上推胸骨模拟吸气，向下移动胸骨模拟呼气。 讨论：该模型能否说明胸廓容积变化的全部原因？ 结论：不能。模型只能模拟肋间肌收缩引起的胸廓前后、左右径变化，无法体现膈肌运动引起的上下径变化。 过渡：如果一个人呼吸停止，能否借助外力帮他完成呼吸运动？ 播放人工呼吸操作视频，强调清除污物、捏鼻、吹气频率和自我保护等要点。 提醒学生遇到紧急情况应立即呼救、寻求成人帮助，不盲目操作。 （九）人工呼吸 原理：根据呼吸运动原理，用人工方法让患者胸廓有节律地扩大和缩小，维持肺的通气。 操作要点：捏鼻→口对口吹气→松鼻，频率约16～18次/分钟；操作前先清除口鼻污物，做好自我保护。 观察胸廓结构图，在自己身上触摸胸骨、肋骨的位置，认识肋间肌和膈肌，初步建立胸廓的空间概念。 双手按胸做深呼吸，感受肋骨的运动方向和胸廓变化，用语言描述体验结果，思考产生变化的原因。 观看动画，跟随教师梳理吸气过程中各结构的变化，在笔记本上画出“肌肉→胸廓→肺→气压→气流”的因果链。 对比吸气过程，尝试自主归纳呼气时各结构变化，完成吸气与呼气对比表，理解两者是相反的过程。 小组讨论因果关系，结合动画和生活经验分析，纠正“肺主动吸气”的错误观念，建立正确的因果链。 观察演示实验，描述气球胀大与回缩时橡胶膜的位置，讨论回答3个问题，理解膈肌运动与呼吸的关系以及模型的局限性。 观察注射器演示，理解容积与气压的关系，能用气压高→气压低的语言描述气体流动方向，看懂气压分析示意图。 观察模型操作，讨论模型能够模拟和不能模拟的方面，完善对呼吸运动整体过程的理解。 观看人工呼吸视频，记住基本步骤和注意事项，增强急救意识。 【习题巩固】 【习题巩固】 1. 如图是人体在平静呼吸时肺内气体容量变化示意图，下列叙述正确的是（ ） A. 图a→b表示人正在呼气，膈肌舒张 B. 图b→c时，肺内气压＞外界气压 C. 图c→d时，胸廓扩大 D. 人在水中站立时呼吸不畅，是因为c→d过程受到了影响 【答案】A 2. 某人咽喉被异物阻塞，救护者用海姆立克急救法施救。当用力时被救者膈顶部上升（B→A），此时（ ） A. 肺内气压变小，吸气 B. 肺内气压变小，呼气 C. 肺内气压变大，吸气 D. 肺内气压变大，呼气 【答案】D 当堂检测，独立完成练习。运用呼吸运动的组成相关知识分析题目，特别关注呼吸运动实现肺与外界气体交换的原理。 课堂小结 板书设计 第14章 呼吸系统 第1节 肺与外界的气体交换（第2课时） 四、呼吸运动 1. 胸廓：胸骨、胸椎、肋骨围成；底部为膈肌 呼吸肌：肋间肌 + 膈肌 2. 吸气：肋间肌、膈肌收缩 → 胸廓扩大 → 肺扩张 → 肺内气压减小 → 气体入肺 3. 呼气：肋间肌、膈肌舒张 → 胸廓缩小 → 肺回缩 → 肺内气压增大 → 气体出肺 4. 原理：呼吸肌运动→胸廓容积变化→肺内气压变化→气压差→气体流动 （肺本身不能主动收缩，是被动舒缩） 5. 模拟实验：玻璃罩=胸廓，玻璃管=气管/支气管，气球=肺，橡皮膜=膈肌 6. 人工呼吸：捏鼻→口对口吹气→松鼻，16～18次/分钟 课后作业 1. 判断下列说法是否正确： (1) 吸气时肋间肌和膈肌都收缩，膈顶部下降。（ ） (2) 人体呼气时，肺内气压低于外界大气压。（ ） (3) 肺能主动收缩和舒张，从而完成吸气和呼气。（ ） (4) 呼吸运动的完成依赖于呼吸肌的收缩和舒张引起的胸廓容积变化。（ ） 【答案】(1)√ (2)×（呼气时肺内气压高于外界大气压） (3)×（肺本身不能主动收缩，是被动舒缩） (4)√ 2.当膈肌收缩时，下列叙述正确的是（ ） A. 膈顶部上升，胸廓上下径缩小 B. 膈顶部上升，胸廓上下径增大 C. 膈顶部下降，胸廓上下径增大 D. 膈顶部下降，胸廓上下径缩小 【答案】C 3. 实践作业（选做）：利用饮料瓶、气球、吸管、橡皮膜等材料，在家制作一个“模拟膈肌运动”的小模型，拍摄模型演示吸气、呼气的短视频，并用文字解释其中原理。 教学反思 本节课以“屏住呼吸”体验导入，让学生在亲身感受中产生问题，再通过手按胸部体验、动画演示、模拟实验和模型分析等多种方式，逐步揭示呼吸运动的原理，符合八年级学生由感性到理性的认知规律。“容积—气压—气流”的逻辑链是本节课的难点，教学中借助注射器演示和气压分析示意图，较好地帮助学生理解了气压差导致气体流动的物理原理；模拟膈肌实验和木条—橡皮筋模型让学生在动手中验证知识，并能客观分析模型的局限性，培养了科学探究和批判性思维。 但由于本节课涉及一定的物理知识，部分学生对“肺内气压与外界气压大小关系”理解仍不够透彻，后续可借助气压传感器实时数据或更细致的动画加以强化；小组讨论环节时间把控还需优化，应提前给出明确的讨论任务和汇报时限。人工呼吸内容受到学生欢迎，可与班会、应急演练结合，进一步延伸生命教育和健康教育。 / 学科网（北京）股份有限公司 $