5.14.2 人体内的气体交换（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人体内的气体交换核心知识，涵盖肺泡与血液、血液与组织细胞的气体交换过程及气体扩散原理。通过潜水员氧气瓶情境导入，以问题链衔接上节课呼吸运动知识，引导学生探究氧气和二氧化碳在体内的运输路径，搭建知识支架。 该资料亮点突出，以“验证呼出气体含较多二氧化碳”探究实验为核心，引导学生设计对照方案，培养科学思维与探究实践能力。结合肺泡结构特点分析，深化结构与功能相适应的生命观念，通过动画演示和对比教学突破气体扩散难点。助力学生提升实验操作与逻辑推理能力，为教师提供清晰教学流程与资源支持。

5.14.2人体内的气体交换 年级 八年级 授课时间 1课时 课题 第14章第2节　人体内的气体交换 教材分析 本节课在上节学习了肺与外界气体交换（呼吸运动）的基础上，本节进一步揭示气体进入肺以后如何在肺泡与血液之间、血液与组织细胞之间进行交换，是对呼吸全过程认识的深化和延伸。 教材以潜水员氧气瓶为情境导入，通过吸入和呼出气体成分数据表引发认知冲突，安排“验证人体呼出气体中含有较多二氧化碳”的探究实验，让学生认识到呼吸过程中气体成分确实发生了变化；随后介绍气体扩散原理，依次展开肺泡内的气体交换和组织里的气体交换两个核心过程，并配以示意图展示气体扩散方向和血液性质变化；最后通过“人体呼吸的全过程”示意图将肺通气、肺泡内气体交换、气体在血液中的运输、组织内气体交换四个环节串联起来，帮助学生建立完整的呼吸过程知识体系。 本节课上承呼吸运动，下接呼吸作用与能量释放，是理解人体细胞获取氧气、排出二氧化碳全过程的关键环节。 教学目标 【知识目标】 1. 说出吸入气体和呼出气体中氧气、二氧化碳含量的差异； 2. 概述肺泡与血液之间气体交换的过程和结果； 3. 概述血液与组织细胞之间气体交换的过程和结果； 4. 说出肺泡适于气体交换的结构特点； 5. 理解气体扩散的原理，并能用该原理解释人体内的气体交换。 【素养目标】 1.生命观念：通过分析肺泡与气体交换功能相适应的结构特点，深化“结构与功能相适应”的生命观念；通过梳理呼吸全过程，认识人体各系统的协调统一； 2.科学思维：通过气体扩散方向与血液成分变化的推理分析，提升因果推理和模型建构能力； 3.探究实践：通过“验证呼出气体中含有较多二氧化碳”的实验设计与实施，掌握对照实验的设计方法，提高实验探究与创新能力； 4.态度责任：关注呼吸健康，认同吸烟、空气污染对肺泡气体交换功能的危害，养成健康的生活方式。 教学重、难点 【教学重点】 1. 肺泡与血液之间的气体交换过程及结果； 2. 血液与组织细胞之间的气体交换过程及结果； 3. 肺泡适于气体交换的结构特点。 【教学难点】 1. 运用气体扩散原理解释肺泡内和组织里的气体交换过程； 2. 理解氧气从肺泡进入组织细胞的完整路径及穿膜层数； 3. 区分动脉血与静脉血在两次气体交换中的转化。 教学过程 教学内容 教师活动 学生活动 新课导入 【情境导入】 展示潜水员背着气瓶潜水的图片，提出问题链： 1. 气瓶可以为潜水员提供什么帮助？ 2. 氧气进入人体肺泡后，是如何进入血液的？ 3. 氧气又是怎样进入身体各处的组织细胞的？ 4. 细胞产生的二氧化碳又是如何排出体外的？ 教师引导：上节课我们学习了肺通过呼吸运动与外界进行气体交换，但气体进入肺泡后去了哪里？又是怎么到达全身每一个细胞的？今天我们就来揭开人体内气体交换的奥秘。 观察图片，思考潜水员氧气瓶的作用，联系上节课呼吸运动的知识，对氧气和二氧化碳在人体内的运输路径产生好奇和疑问，明确学习目标。 探究新知 一、实验·验证：人体呼出的气体中含有较多的二氧化碳 （一）吸入气体与呼出气体的成分变化 【数据引导】 展示吸入和呼出气体成分对比表，组织学生对比分析各气体体积分数的变化。 提出问题： 1. 氮气比例为什么没变？ 2. 氧气少了5%，去哪里了？ 3. 二氧化碳为什么增加了这么多？ 引导学生得出“人体消耗氧气、产生二氧化碳”的初步结论。 追问：数据是间接证据，能不能用实验直接验证呼出气体中二氧化碳增多了？ （二）实验·验证：人体呼出的气体中含有较多的二氧化碳 介绍实验器材和澄清石灰水遇二氧化碳变浑浊的原理。 引导学生分析教材原始方案（只向石灰水中吹气）的不足之处——缺少对照，无法说明是二氧化碳还是其他因素导致浑浊。 组织各小组讨论改进方案，填写实验方案表（提出问题、作出假设、实验设计、实验结果）。 实验目标：验证人体呼出的气体中含有较多的二氧化碳。 实验器材：烧杯、吸管、洗耳球、澄清石灰水等。 实验原理：二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，且二氧化碳浓度越高，浑浊越明显。 对照实验方案： 1. 将澄清石灰水分别倒入两个烧杯，标号1、2； 2. 用吸管向1号烧杯石灰水中连续吹气（模拟呼出气体）； 3. 将吸管插入2号烧杯，用洗耳球向石灰水中吹入空气（模拟吸入气体）； 4. 观察对比两烧杯石灰水的浑浊程度。 实验结果：1号烧杯石灰水明显变浑浊，2号烧杯几乎不变浑浊。 实验结论：呼出气体比吸入气体中二氧化碳含量增大了。 （3） 分析讨论 提出两个分析讨论题，组织学生小组讨论后回答。 1. 吸入空气和呼出气体中，二氧化碳含量为什么会发生变化？ （人体组织细胞进行呼吸作用产生了二氧化碳，经血液运输到肺，随呼气排出，使呼出气体中二氧化碳含量高于吸入空气） 2. 吸入空气和呼出气体中，氧气含量会发生什么变化？对生命活动有什么意义？ （吸入空气中氧气含量高于呼出气体。氧气进入组织细胞后，参与呼吸作用分解有机物，释放能量，为各项生命活动提供动力） 在学生回答基础上，联系七年级所学呼吸作用知识，板书呼吸作用表达式。 强调：呼吸作用的场所是线粒体，其实质是分解有机物、释放能量；氧气和二氧化碳的含量变化正是呼吸作用的结果。 呼吸作用表达式： 有机物 + 氧气 → 二氧化碳 + 水 + 能量（在线粒体中进行） 阅读数据表，对比吸入和呼出气体中各成分的体积分数变化，思考变化原因，回答教师提问，初步认识呼吸过程中气体成分发生了变化。 分小组讨论原始实验方案的不足，提出增设对照（用洗耳球吹空气）的改进方案，填写表14-1实验方案表。 按改进方案进行实验操作，观察并记录两个烧杯中石灰水的变化，分析实验结果，得出结论。 全班交流，互评实验方案和操作。 小组讨论两个问题，联系已有知识回答，理解气体成分变化的根本原因是组织细胞的呼吸作用。回顾呼吸作用表达式，明确氧气的最终去向和二氧化碳的来源。 二、肺泡与血液的气体交换 过渡：氧气和二氧化碳在肺泡、血液和组织细胞之间是怎么移动的呢？这需要用到气体扩散的原理。 【联系生活】 以喷香水或厨房炒菜香味飘散为例，引导学生回忆生活中的气体扩散现象。 讲解气体扩散原理：气体总是由浓度高的地方向浓度低的地方扩散，直到各处浓度平衡为止。 强调：人体内肺泡与血液之间、血液与组织细胞之间的气体交换，原理都是气体扩散。气体扩散的方向只取决于浓度差，不需要消耗能量。 【图文结合】 展示肺泡与毛细血管气体交换示意图，引导学生逐一识别肺泡壁、毛细血管壁、氧气和二氧化碳箭头。 先引导学生归纳肺泡适于气体交换的三个结构特点，强调结构与功能相适应。 1. 肺泡适于气体交换的结构特点： ① 肺泡数量多（约3亿个），总面积大； ② 肺泡外面包绕着丰富的毛细血管； ③ 肺泡壁和毛细血管壁都很薄，各由一层上皮细胞构成。 用动画分步演示氧气和二氧化碳的扩散方向 2. 交换过程： 吸入肺泡的空气中氧气浓度高于血液，氧气透过肺泡壁和毛细血管壁扩散进入血液； 血液中二氧化碳浓度高于肺泡，二氧化碳透过毛细血管壁和肺泡壁扩散进入肺泡。 3. 血液变化： 含氧少、颜色暗红的静脉血 → 含氧多、颜色鲜红的动脉血。 4. 方向：肺泡 ⇌ 血液（氧气进血液，二氧化碳进肺泡） 【讲解+拓展】 简单介绍氧气在血液中的运输方式：主要依靠红细胞中的血红蛋白，补充知识拓展内容。 展示氧气从肺泡→红细胞→血液运输→组织细胞→线粒体的完整路径图。 氧气的运输与组织细胞的呼吸作用 1. 氧气进入血液后，绝大部分与红细胞中的血红蛋白结合（约98.5%），仅约1.5%以物理溶解形式运输，随血液循环输送到全身各处。 2. 氧气最终进入组织细胞，在线粒体中参与呼吸作用： 有机物 + 氧气 → 二氧化碳 + 水 + 能量 3. 组织细胞不断消耗氧气、产生二氧化碳，因此： 组织细胞处氧气浓度最低，二氧化碳浓度最高。 知识拓展：血红蛋白在氧浓度高的地方容易与氧结合（肺泡处），在氧浓度低的地方容易与氧分离（组织细胞处），该过程可逆且速度很快。 联系生活经验理解气体扩散现象，记住“气体从高浓度向低浓度扩散”的原理，明确该原理是理解后续两次气体交换的基础。 观察示意图和动画，识别肺泡壁、毛细血管壁等结构，归纳肺泡适于气体交换的三个特点。根据气体扩散原理判断氧气和二氧化碳的扩散方向，理解静脉血变动脉血的过程和原因。 了解氧气主要通过血红蛋白运输，理解氧气最终到达组织细胞的线粒体参与呼吸作用，为二氧化碳的来源提供解释，形成“肺泡→血液→组织细胞”的路径认知。 三、血液与组织细胞的气体交换 【对比讲解】 展示组织里的气体交换示意图，与肺泡处气体交换对比讲解。 强调两次气体交换的血液变化正好相反：肺泡处静脉血变动脉血，组织处动脉血变静脉血。 用箭头图串联：氧气从肺泡→血液→组织细胞，二氧化碳从组织细胞→血液→肺泡→体外。 1. 交换过程： 血液中氧气浓度高于组织细胞，氧气透过毛细血管壁扩散进入组织细胞； 组织细胞中二氧化碳浓度高于血液，二氧化碳透过毛细血管壁扩散进入血液。 2. 血液变化： 含氧多、颜色鲜红的动脉血 → 含氧少、颜色暗红的静脉血。 3. 方向：血液 ⇌ 组织细胞（氧气进细胞，二氧化碳进血液） 4. 进入血液的二氧化碳经血液循环运输到肺部，再通过肺泡处的气体交换排入肺泡，最终随呼气排出体外。 【组织讨论】 出示三个讨论题，组织学生以4人小组为单位讨论： 1. 氧气浓度最高和最低的部位分别是哪里？ 最高：肺泡（刚吸入新鲜空气）；最低：组织细胞（不断消耗氧气）。 2. 二氧化碳浓度最高和最低的部位分别是哪里？ 最高：组织细胞（呼吸作用不断产生）；最低：肺泡（不断排出）。 3. 氧气从肺泡进入组织细胞需要穿过几层细胞膜？ 肺泡壁细胞膜×2 + 毛细血管壁细胞膜×2 + 红细胞膜×2（进红细胞结合再出来）+ 毛细血管壁细胞膜×2 + 组织细胞膜×1 = 9层细胞膜。 观察示意图，对比肺泡处气体交换，自主推理组织处氧气和二氧化碳的扩散方向，理解动脉血变静脉血的过程。在笔记本上梳理氧气和二氧化碳的完整运输路径。 4人小组合作讨论三个问题，结合两次气体交换中浓度差判断浓度最高/最低部位；通过画图分析氧气从肺泡到组织细胞的穿膜路径，逐层数出细胞膜层数。小组代表汇报，其他组补充。 【习题巩固】 【习题巩固】 1. 人体细胞获得氧气、排出二氧化碳，必须经过如图中①②③等过程来完成。下列说法正确的是（ ） A. ①过程是通过气体的扩散作用实现的 B. ②过程中，[a]二氧化碳通过扩散作用进入血液 C. ②③过程发生气体交换的原理是呼吸运动 D. 完成③过程后，血液中含氧量减少，二氧化碳含量增多 【答案】D 2. 右图是肺泡和血液之间的气体交换示意图，据图回答： (1)填写图中各序号的名称: ①__________,② ___________ ,③____________。 (2)吸入的气体,顺着________在肺里的各级分支,到达其最细的分支末端形成的________。 (3)肺泡数量很________,外面包绕着 ,肺泡壁和毛细血管壁很薄,有利于________和________之间进行气体交换。 (4)图中A表示的是 的过程,B表示的是 的过程。 (5)血液流经肺泡周围的毛细血管后,血液中含量增多的是________,含量减少的是________。 【答案】(1) ①肺泡，②肺泡壁和毛细血管壁，③毛细血管。 (2) 吸入的气体顺着支气管在肺里的各级分支，到达其最细分支末端形成的肺泡。 (3) 肺泡数量很多，外面包绕着毛细血管，肺泡壁和毛细血管壁很薄，有利于肺泡和血液之间进行气体交换。 (4) A表示氧气进入血液的过程，B表示二氧化碳进入肺泡的过程。 (5) 血液流经肺泡周围毛细血管后，氧气含量增多，二氧化碳含量减少 当堂检测，独立完成练习。运用肺泡内的气体交换和组织里的气体交换相关知识分析题目，特别关注血液成分的变化。 课堂小结 板书设计 第14章 呼吸系统 第2节 人体内的气体交换 一、吸入与呼出气体成分变化 氧气：21%→16%（减少） 二氧化碳：0.04%→4%（增加） 二、验证实验：呼出气体使澄清石灰水变浑浊（对照实验） 三、气体扩散原理：高浓度 → 低浓度 四、肺泡内的气体交换 肺泡 ⇌ 血液：氧气进血液，二氧化碳进肺泡 静脉血 → 动脉血 五、组织里的气体交换 血液 ⇌ 组织细胞：氧气进细胞，二氧化碳进血液 动脉血 → 静脉血 六、呼吸全过程：肺通气→肺泡内气体交换→气体运输→组织内气体交换 课后作业 1. 判断下列说法是否正确： (1) 人体呼出的气体中二氧化碳含量最高。（ ） (2) 肺泡内的氧气浓度高于血液中氧气浓度，所以氧气扩散进入血液。（ ） (3) 血液流经组织细胞后，由动脉血变成静脉血。（ ） (4) 肺泡壁和毛细血管壁都很薄，各由一层上皮细胞构成，有利于气体交换。（ ） 【答案】(1)×（呼出气体中氮气含量最高，约78%） (2)√ (3)√ (4)√ 2. 选择：人体内二氧化碳浓度最高的部位是（ ） A. 肺泡 B. 血液 C. 组织细胞 D. 心脏 【答案】C（组织细胞不断进行呼吸作用产生二氧化碳，浓度最高） 3. 实践作业（选做）：调查吸烟或空气污染对肺泡结构和气体交换功能的危害，制作一份以"守护呼吸，从戒烟和防霾开始"为主题的科普手抄报或电子海报。 教学反思 本节课以潜水员氧气瓶情境导入，通过数据对比→实验验证→原理学习→两次气体交换→综合讨论的逻辑主线展开，符合学生从现象到本质、从宏观到微观的认知规律。成功之处：一是“验证呼出气体中含有较多二氧化碳”的探究实验，让学生在原始方案基础上自主增设对照，加深了对单一变量原则的理解，实验现象直观，学生参与度高；二是两次气体交换采用对比教学，结合动画和浓度差分析，学生能够自主推理气体扩散方向；三是合作讨论中穿过9层细胞膜的问题极大地激发了学生的探究兴趣，通过画图逐层数膜的方式有效突破了难点。 不足之处：气体扩散原理涉及浓度概念，部分学生对“为什么氧气在肺泡处浓度最高、在组织细胞处最低”理解还不够深入，需要更多实例辅助；氧气与血红蛋白结合/分离的知识拓展环节时间较紧，可酌情安排学生课后阅读；课堂练习第1题涉及呼吸全过程综合判断，部分学生对四个环节的对应关系仍有混淆，需要在复习课中通过流程图强化训练。 / 学科网（北京）股份有限公司 $