5.14.1 肺与外界的气体交换 教学设计—2026-2027学年苏教版生物八年级上册

教学设计 苏教版·初中生物·八年级上册 第五单元 人体生理与健康 第十四章 呼吸系统 第1节 肺与外界的气体交换 课题信息 课题：肺与外界的气体交换 教学对象：八年级学生 课型：新授课（任务式活动探究） 教材版本：苏教版（2024）初中生物八年级上册 一、教材分析 本课选自苏教版八年级上册第五单元第十四章第一节，聚焦肺与外界气体交换的机制。教材以呼吸运动为主线，引导学生在认识肺泡结构与功能相适应中理解吸气和呼气原理，为学习气体交换与呼吸卫生奠基，凸显结构与功能相适应的生命观念。 二、学情分析 八年级学生已初步掌握呼吸系统的组成，具备一定的生活体验和观察能力，但对“肺如何扩张、气体如何进出肺”等微观过程缺乏直观认识。学生抽象思维能力尚在发展中，容易误认为肺能主动扩张，也难以理解胸廓容积与肺内气压的连锁变化，需借助模型和探究活动化抽象为直观。 三、四维核心素养 生命观念：通过认识肺泡的结构特点及其与气体交换功能的关系，形成“结构与功能相适应”的生命观念，体会人体呼吸系统的协调统一。 科学思维：通过分析呼吸运动中肋间肌、膈肌、胸廓容积与肺内气压的连锁变化，发展因果推理与模型建构思维。 探究实践：通过模拟膈肌运动的模型探究，经历“提出问题—作出假设—实验操作—观察分析—得出结论”的探究过程，提升动手操作与实证能力。 态度责任：关注呼吸健康与空气质量，养成科学用鼻呼吸、开窗通风等健康习惯，增强珍爱生命、保护环境的社会责任感。 四、教学重难点 教学重点：肺泡适于气体交换的结构特点；呼吸运动引起肺与外界气体交换的原理。 教学难点：运用结构与功能相适应的观念，理解肋间肌、膈肌收缩舒张导致胸廓容积、肺内气压变化，从而实现吸气和呼气的过程。 五、设计意图 本课以“人体如何与外界完成气体交换”为核心问题，采用任务式活动设计：从亲身体验引入，经观察肺泡、模拟膈肌运动，到梳理吸呼气过程并迁移应用，层层递进，让学生在动手实践中建构知识、发展能力。模型探究把看不见的呼吸运动转化为可操作、可观察的现象，有效突破难点；“肌肉—胸廓—气压—气体”的因果链建模发展科学思维；联系生活实际形成健康意识，落实生命观念与态度责任素养，实现知识、能力与素养的统一。 六、教学过程（任务式活动设计） 任务一：亲身体验，提出问题——感知呼吸运动的现象 【教师活动】教师请学生将双手轻轻放在胸廓两侧和上腹部，跟随口令做一次深呼吸：缓缓吸气，感受胸廓向上、向外扩张，腹部微微隆起；再缓缓呼气，感受胸廓回缩、腹部平复。教师提示学生放慢呼吸节奏，静心体会身体每一处的细微变化。随后教师提出问题：“吸气时你感觉到胸部、腹部发生了什么变化？”“气体是怎样进入肺的？”“肺本身能主动扩大和缩小吗？”教师鼓励学生大胆猜想，把学生的各种答案记录下来，引导学生初步发现：吸气时胸廓扩大，呼气时胸廓缩小，呼吸似乎与胸廓的运动有关。教师顺势揭示课题，明确本课学习目标：弄清气体是怎样进出肺的，理解呼吸运动的原理。 【学生活动】学生按要求完成深呼吸体验，认真感受并描述身体变化，如吸气时胸廓隆起、上提，呼气时胸廓回缩、下降；积极思考教师提出的问题，结合生活经验和已学知识发表看法，有的学生猜想气体是靠“吸”进来的，有的认为与肺的张大缩小有关，初步形成“呼吸运动与胸廓、肺的活动有关”的认识，并产生探究的兴趣和疑问。 【设计意图】通过亲身体验唤起学生的直接经验，把抽象的“呼吸”转化为可感知的具体现象，让学生在“做”中发现问题、提出问题，激发好奇心和探究欲望，为后续建模活动奠定问题起点，自然导入新课。 任务二：观察探究，认识肺泡——理解结构与功能相适应 【教师活动】教师出示呼吸系统组成示意图，引导学生回顾呼吸道的组成及其作用，明确呼吸道是气体进出肺的通道，肺是呼吸系统的主要器官。教师提出问题：“肺由数亿个肺泡构成，肺泡具有怎样的结构特点，使其适于与外界进行气体交换？”组织学生结合教材肺泡结构示意图分组观察、讨论，并巡回指导，引导学生从“数量”“厚度”“血管分布”等角度进行归纳，提示学生注意肺泡与毛细血管的位置关系。 【学生活动】学生观察呼吸系统示意图，说出呼吸道由鼻、咽、喉、气管、支气管组成，具有温暖、湿润、清洁空气等作用，肺是呼吸系统的主要器官；结合教材肺泡结构示意图，分组讨论并归纳肺泡适于气体交换的结构特点：肺泡数量多，总面积大；肺泡壁很薄，仅由一层上皮细胞构成；肺泡外表面缠绕着丰富的毛细血管，肺泡与毛细血管紧密相依。 【教师点拨】教师引导学生将肺泡的结构特点与“气体交换”这一功能联系起来：数量多、表面积大，能为气体交换提供广阔场所，保证充足的氧气供应；肺泡壁极薄、缠绕丰富毛细血管，便于氧气与二氧化碳在这里充分、快速地交换，从而建立“结构与功能相适应”的生命观念。教师补充说明，一个成年人约有数亿个肺泡，肺泡总面积可达100平方米左右，相当于一张大网球场的大小，正是这样的结构保证了人体高效的气体交换。 【设计意图】通过有目的的观察与讨论，引导学生自主归纳肺泡的结构特点，把抽象知识转化为直观认识，渗透结构与功能相适应的生命观念，为理解气体交换奠定基础。 任务三：模型建构，模拟膈肌运动——突破呼吸运动的难点 【教师活动】教师出示“模拟膈肌运动的模型”：用广口瓶模拟胸廓，瓶底的橡皮膜模拟膈肌，瓶内的气球模拟肺，玻璃管模拟气管和支气管。教师先介绍模型各部分与人体结构的对应关系，再示范操作，并提出问题：“当橡皮膜向下拉（模拟膈肌收缩、膈顶部下降）时，瓶内气体会怎样变化？气球会胀大还是缩小？”“当橡皮膜上推（模拟膈肌舒张、膈顶部回升）时，又会出现什么现象？”教师组织学生分组动手操作模型，提示学生先向下拉、再向上推，对比观察气球体积的变化，并记录现象。 【学生活动】学生分组动手操作模型：向下拉橡皮膜，观察发现瓶内空间增大、气球逐渐胀大；向上推橡皮膜，观察发现瓶内空间减小、气球逐渐缩小。学生在小组内交流观察结果，尝试用“瓶内空间变化—气压变化—气体流动”的逻辑进行解释，并推想这种现象与人体吸气和呼气过程的关系。 【教师点拨】教师组织学生汇报，引导学生交流总结：向下拉橡皮膜时，瓶内空间增大、气压降低，外界气体进入气球使气球胀大，这模拟的是吸气过程；向上推橡皮膜时，瓶内空间减小、气压升高，气球内气体排出使气球缩小，模拟的是呼气过程。教师进一步追问：“为什么肺会随着胸廓的扩大而扩张？”学生结合气压原理思考，理解肺是被动地随胸廓容积变化而扩张和回缩的，肺本身不能主动运动，就像橡皮膜带动气球变化一样，是膈肌等呼吸肌的运动带动了肺的扩张和回缩。教师总结：呼吸运动就是肋间肌和膈肌的收缩与舒张，引起胸廓容积的改变，从而带动肺的扩张和回缩，实现气体进出肺的过程。 【设计意图】将肉眼看不见的呼吸运动转化为可视、可操作的模型实验，让学生在动手操作中直观感受膈肌运动与肺容积、气压变化的关系，化抽象为具体，有效突破本课难点，同时发展学生的模型建构与实证探究能力。 任务四：梳理归纳，建构呼吸运动模型——系统掌握吸气和呼气 【教师活动】教师结合胸廓容积变化模型和吸、呼气动画，引导学生系统梳理平静呼吸时吸气和呼气两个过程。教师提出问题：“吸气时，肋间肌和膈肌分别处于什么状态？胸廓的容积如何变化？肺内气压怎样改变？”组织学生分组讨论，逐一分析，并引导学生用“肌肉状态→胸廓容积→肺内气压→气体流动”的因果链进行归纳。教师提示学生重点比较吸气和呼气时各要素的差异，体会两个过程的对应关系。 【学生活动】学生分组讨论，逐一分析吸气与呼气时肋间肌、膈肌的状态以及胸廓容积、肺内气压的变化，尝试用因果链完整描述两个过程，并填写呼吸运动对比表，在小组内互相检查、纠正，初步梳理知识脉络。 【教师总结】师生共同归纳：吸气（主动过程）——肋间肌收缩，肋骨向上、向外运动，胸廓的前后径、左右径增大；同时膈肌收缩，膈顶部下降，胸廓的上下径增大。胸廓容积增大，肺随之扩张，肺内气压降低，低于外界大气压，外界气体便通过呼吸道进入肺。呼气（被动过程）——肋间肌舒张，肋骨向下、向内运动，胸廓的前后径、左右径缩小；同时膈肌舒张，膈顶部回升，胸廓的上下径缩小。胸廓容积减小，肺随之回缩，肺内气压升高，高于外界大气压，肺内气体排出体外。教师特别强调：吸气是主动过程，呼气是被动过程；吸气时肺是被动扩张而非主动运动；气体进出肺的根本动力，来自呼吸肌运动引起的胸廓容积和肺内气压的变化。 【设计意图】从模型操作上升到理性归纳，通过因果链建模帮助学生系统掌握吸气和呼气过程的逻辑顺序，澄清常见误区，培养科学思维，实现知识的系统化与结构化。 表1 平静呼吸时吸气与呼气的对比 过程 肋间肌 膈肌 胸廓容积 肺 肺内气压 气体流动 吸气 收缩 收缩、膈顶部下降 增大 扩张 降低 外界气体入肺 呼气 舒张 舒张、膈顶部回升 缩小 回缩 升高 肺内气体排出 任务五：迁移应用，健康生活——落实态度责任 【教师活动】教师创设生活情境：“为什么剧烈运动后呼吸会加快、加深？”“为什么在空气污染严重时应尽量减少户外运动？”“为什么经常开窗通风有利于身体健康？”“为什么提倡用鼻呼吸而不用口呼吸？”组织学生结合本课所学，分组讨论呼吸运动频率与身体需氧量、空气质量与呼吸健康的关系，引导学生把知识应用于生活实际，学会用科学知识解释身边的呼吸现象。 【学生活动】学生围绕生活情境展开讨论，运用“呼吸运动与气体交换”的知识解释现象：剧烈运动时肌肉需氧量增大，呼吸加快加深以保证氧气供应；空气污染会损害呼吸道和肺，应减少户外活动；开窗通风能保持空气清新、减少病菌滋生；用鼻呼吸可借助鼻腔的温暖、湿润、清洁作用保护肺。学生在讨论中认识到保护呼吸系统、养成良好生活习惯的重要性。 【教师总结】教师引导学生回顾本课知识脉络，梳理“呼吸系统组成—肺泡结构—呼吸运动—气体交换”的内在联系，并进行课堂小结。教师布置课后任务：运用模型或示意图，向家人讲解吸气、呼气的过程；并结合生活，记录一个自己坚持科学呼吸、保护空气环境的小行动，下节课交流分享，把课堂所学真正落实到生活中。 【设计意图】把课堂知识延伸到生活实际，让学生在真实问题中运用知识、形成健康意识，落实态度责任核心素养，实现知识、能力与素养的统一。 七、板书设计 肺与外界的气体交换 一、呼吸系统的组成：呼吸道 + 肺（主要器官） 二、肺泡适于气体交换的结构特点：数量多·壁薄·毛细血管丰富 三、呼吸运动（原理：肌肉→胸廓→气压→气体） 吸气（主动）：肌收缩→胸廓容积增大→肺扩张→气压降低→气体入肺 呼气（被动）：肌舒张→胸廓容积缩小→肺回缩→气压升高→气体排出 八、教学反思 本课采用任务式活动设计，以亲身体验导入，借助模型探究突破难点，通过因果链建模帮助学生在动手与思辨中建构知识。教学中需关注模型操作的规范性与学生讨论的有效性，及时引导部分动手较弱的学生；后续可进一步结合真实呼吸数据或生活案例，深化学生对呼吸健康与生命观念的理解。 学科网（北京）股份有限公司 $