北师大版七年级生物学：呼吸系统的结构与呼吸运动原理（第一课时）

北师大版七年级生物学：呼吸系统的结构与呼吸运动原理（第一课时）一、教学内容分析  本节课隶属于“生物圈中的人”主题，是学生理解人体与外界环境进行气体交换这一生命活动的基础与关键起点。《义务教育生物学课程标准（2022年版）》强调，要帮助学生形成“结构与功能相适应”的生命观念，并发展科学探究能力。从知识图谱看，本节内容上承消化系统的物质摄取，下启循环系统的物质运输，是理解人体新陈代谢连续性的重要枢纽。核心概念包括呼吸道的结构与功能、肺的结构特点、呼吸运动的原理（动力与过程），其认知要求需从器官的识记（如识别鼻、咽、喉等）跃升至系统功能的机理理解（如肋骨、膈肌运动如何改变胸廓容积）。过程方法上，本节课是引导学生进行“模型构建与推理”的绝佳载体，通过构建呼吸运动物理模型或进行角色模拟，将不可见的压力变化转化为可见的实体运动，从而理解抽象生理过程。素养价值渗透点在于，通过探讨呼吸道对空气的处理功能，引导学生认同人体结构的精巧，养成健康生活的习惯（如用鼻呼吸、佩戴口罩），并初步树立关爱呼吸系统疾病患者的社会责任感。  学情方面，七年级学生已具备人体各大系统的基本概念，对呼吸有丰富的生活体验，但往往停留在“肺在呼吸”的笼统认知，对呼吸系统的完整组成及各部分协同工作的动态机理存在认知盲区。常见误区包括：认为呼吸运动的动力直接来自肺部、混淆“呼吸”与“呼吸作用”概念等。教学需直击这些思维难点。在过程评估中，我将通过课堂设问（如“我们吸进的空气，在到达肺之前经历了哪些‘加工站’？”）、模型制作与演示的规范性观察、以及随堂绘制的概念图，动态诊断学生的理解层次。针对不同层次学生，策略上：为基础薄弱学生提供“呼吸系统结构拼图”等可视化工具，搭建认知阶梯；为学有余力的学生设计“分析溺水或煤气中毒的生理学原因”等拓展性问题，促进深度思维。二、教学目标  知识目标：学生能够准确指认并说明人体呼吸系统各器官（鼻、咽、喉、气管、支气管、肺）的结构特点与核心功能，阐释“结构与功能相适应”这一观点在呼吸系统中的具体体现；能清晰描述吸气和呼气过程中，肋骨、膈肌等骨骼肌的运动状态与胸廓容积、肺内气压的连锁变化关系，构建起对呼吸运动原理的连贯认知。  能力目标：学生能够通过小组合作，利用提供的材料（如橡胶手套、Y形管、气球等）成功构建并演示呼吸运动物理模型，并能用自己的语言解释模型各部分所代表的生理结构及工作原理，初步掌握通过模型模拟与推理来解释生命现象的科学方法。  情感态度与价值观目标：在探究呼吸系统结构与功能的精巧性过程中，学生能由衷感叹生命的奥秘，增强健康意识；在小组模型制作与调试中，能主动倾听同伴意见，协同解决问题，体验合作学习的价值。  科学思维目标：重点发展学生的“模型与建模”思维以及“因果推理”能力。通过将真实的呼吸运动抽象、简化为物理模型，再依据模型反推生理原理，完成从具体到抽象再到具体的思维跃迁；通过分析“肌肉收缩/舒张”这一“因”如何导致“气体进/出”这一“果”，建立严谨的生理机制逻辑链。  评价与元认知目标：引导学生依据“模型科学性、演示清晰度、解说逻辑性”等量规，对自身及他组的模型成果进行互评；在课堂小结环节，能够反思自己是通过哪些关键活动（如动手制作、观看动画、小组讨论）突破了学习难点，初步形成对个人学习策略的监控意识。三、教学重点与难点  教学重点：呼吸系统的组成与功能，以及呼吸运动的原理。确立依据在于：从课程标准的“大概念”看，这两者是理解“人体通过呼吸系统与外界环境进行气体交换”这一核心概念的基石。从学业评价看，呼吸系统的结构辨识、呼吸运动中各结构的状态变化，是各类考试中的高频基础考点，且常以示意图、模型题等形式考查学生的理解与应用能力，是能力立意的直接体现。  教学难点：呼吸运动的动力来源及其过程中胸廓容积、肺内气压与气流方向三者间的动态关系。预设难点成因在于：这一过程涉及不可见的压力变化和多个结构的同时、协调运动，对学生空间想象力和动态逻辑推理能力要求较高。学生常有的前概念是“吸气是肺自己主动扩张”，难以理解肺的被动扩张。突破方向在于：化抽象为具体，利用物理模型模拟和三维动画演示，将连续的动态过程分解为“肌肉运动→胸廓变化→气压变化→气体流动”的可视化步骤，引导学生进行分步推理。四、教学准备清单1.教师准备1.1媒体与教具：呼吸系统结构高清示意图或模型、呼吸运动原理三维动画（可慢放、分步演示）、教学课件。1.2实验器材：呼吸运动物理模型演示教具（玻璃钟罩、Y形管、气球、橡胶膜）。1.3学习支持材料：分层学习任务单（含基础填空、模型制作指南、拓展思考题）、课堂练习小卷。2.学生准备2.1知识预习：通读教材图文，尝试列出呼吸系统的器官名称。2.2物品准备：以小组为单位，准备自制模型材料（可选：大塑料瓶、吸管、气球、橡皮筋、橡皮泥等）。3.环境布置3.1座位安排：小组合作式座位，便于讨论与模型制作。3.2板书记划：预留左中右三栏，分别用于呈现“系统组成”、“结构与功能”、“呼吸运动原理”的思维导图框架。五、教学过程第一、导入环节1.情境创设与体验：“同学们，我们现在来玩个小挑战：请屏住呼吸，看谁坚持得久。注意，一旦感到不舒服请立即停止，安全第一！……好，请恢复呼吸。谁能说说刚才不能呼吸时的感受？”（预设回答：憋得慌、迫切需要空气等）。接着展示一组数据：“人可以数十天不进食，数天不喝水，但缺氧数分钟就可能对大脑造成不可逆的损伤。这说明了什么？”1.1问题提出：“是的，呼吸是维持生命最紧迫、最一刻不能停的活动。那么，这个为我们‘争分夺秒’运输氧气的系统，究竟由哪些精密‘部件’构成？这些‘部件’又是如何默契配合，完成一呼一吸这个看似简单的动作的呢？这就是我们今天要揭秘的核心问题。”1.2路径明晰：“为了揭开谜底，我们的探索将分两步走：第一步，当一回‘解剖学家’，认识呼吸系统的‘成员们’及其独门本领；第二步，化身‘物理学家’和‘工程师’，通过构建模型来模拟和推理呼吸运动的动力机制。大家准备好了吗？让我们开始这段‘生命之气’的溯源之旅。”第二、新授环节任务一：探秘气体通道——呼吸道的结构与功能教师活动：首先，展示一幅清晰的呼吸系统全景图。“请大家跟随这缕‘空气’，想象它从鼻腔进入我们体内的旅程。它的第一站是哪里？”引导学生按顺序指认鼻、咽、喉、气管、支气管。接着，采用“结构功能”对应分析法，提出系列问题链：“空气风尘仆仆而来，第一关‘鼻腔’有什么装备来接待它？（鼻毛、黏膜、毛细血管）这些装备分别起什么作用？”“为什么吃饭时大声说笑容易呛着？这个‘十字路口’在哪里？”（强调咽是消化与呼吸的共同通道）。“当我们摸到脖子前面，说话时能感到振动的小软骨是什么？它还有什么重要作用？”（讲解喉与声带）。展示气管横切面图，“大家看气管里的‘C’形软骨和腺细胞，猜猜它们各自担任什么‘职务’？”学生活动：学生对照课本与图谱，在任务单上标注各器官名称。针对教师的每个问题，进行观察、思考和简短同桌交流，尝试用“因为……所以……”的句式解释结构与功能的联系。例如：“因为鼻腔内有鼻毛和黏液，所以能过滤和清洁空气。”即时评价标准：1.能否按顺序准确指认呼吸道各器官。2.解释功能时，是否能与观察到的具体结构（如鼻毛、软骨环）明确关联。3.在讨论咽的功能时，是否能联系生活经验进行安全警示。形成知识、思维、方法清单：★呼吸道组成顺序：鼻→咽→喉→气管→支气管。记忆口诀可辅助。▲咽是交叉路口：消化与呼吸在此交汇，需注意饮食卫生与安全。★结构与功能观实例：鼻毛（过滤）、黏膜分泌黏液（清洁加湿）、毛细血管（温暖）、软骨环（支撑气道）。此为贯穿生物学的重要思维方式。★气管内表面的纤毛与黏液：像“传送带”一样将尘粒等推向咽部，形成痰液，体现自洁功能。任务二：聚焦气体交换站——肺的结构特点教师活动：将讲解焦点引向支气管末端。“支气管经过多次分支，最终到达的‘终点站’是什么？它是什么样子的？”展示肺泡的放大图片或模型。“大家看，肺泡像不像一串串葡萄？数一数，一个肺泡被多少毛细血管网包裹着？”引导学生观察肺泡壁与毛细血管壁的薄度。“请大家捏一下自己的耳垂，感受一下厚度。而肺泡壁和毛细血管壁只有一层上皮细胞，比这薄得多！这有什么意义？”进而引出气体交换的结构基础。“此外，成年人肺泡总数约有34亿个，总表面积可达100平方米，这又说明了什么？”学生活动：观察肺泡模型或图片，惊叹其数量的庞大和结构的精妙。通过对比耳垂厚度，感性理解“薄”利于气体扩散。计算并感知巨大表面积的意义。在任务单上绘制或标注肺泡与毛细血管的关系简图。即时评价标准：1.能否描述出肺泡数量多、壁薄、外包绕毛细血管网的关键特征。2.能否将“薄”和“面积大”这两个结构特点，与“提高气体交换效率”这一功能建立合理联系。形成知识、思维、方法清单：★肺是呼吸系统的主要器官，支气管在肺内分支形成肺泡。★肺泡适于气体交换的结构特点：①数量多、面积大（高效）；②壁薄（仅一层上皮细胞，利于扩散）；③外绕丰富毛细血管网（运输）。这是“结构与功能相适应”的典范。▲气体交换原理：此处仅提及结构基础，原理将在后续章节深入，做好铺垫。★观察与比较法：通过对比不同结构的厚度，推断功能差异，是重要的生物学研究方法。任务三：破解呼吸动力之谜——认识呼吸肌与胸廓教师活动：提出认知冲突：“肺本身并没有肌肉，它像一个柔软的气球。那么，是谁给了它力量，让它能够扩大和缩小，从而吸入和呼出气体呢？”请学生将手放在自己胸部两侧和上腹部，进行几次深呼吸，感受相关部位的变化。“大家感觉到了什么在动？”引出肋间肌和膈肌的概念，明确它们是呼吸运动的“动力泵”。展示胸廓骨骼模型，动态演示吸气时肋骨向上向外运动，胸廓前后径、左右径增大；呼气时间相反方向运动。“而膈肌，就像胸腔底部的一把‘降落伞’。”配合动画或手势，“吸气时，这把‘降落伞’的伞面（膈肌顶部）是下降还是上升？这会使胸腔的上下径如何变化？”学生活动：通过亲身体验，感知呼吸时胸廓的起伏和腹部的变化。跟随教师的演示，用手模拟肋骨运动和膈肌的升降，初步建立呼吸肌收缩与胸廓三维空间变化之间的联系。即时评价标准：1.能否通过触觉准确感知呼吸时胸廓和腹部的运动。2.能否正确说出吸气时肋骨运动和膈肌运动的方向。3.能否将肌肉的“收缩/舒张”与胸廓“容积增大/缩小”进行初步关联。形成知识、思维、方法清单：★呼吸运动的动力来源：肋间肌和膈肌的收缩与舒张。肺本身不主动运动。★胸廓的构成：由脊柱、肋骨、胸骨和膈围成。★吸气时肌肉状态：肋间肌收缩，肋骨上提外展；膈肌收缩，顶部下降。★体验与归纳法：通过亲身感受获得第一手信息，并从中归纳出规律，是科学探究的起点。任务四：构建动态模型——模拟呼吸运动全过程教师活动：这是突破难点的核心探究活动。首先，展示并操作课前准备的呼吸运动演示教具（玻璃钟罩代表胸廓，Y形管代表气管支气管，气球代表肺，底部橡胶膜代表膈肌）。“现在，我们要用这个模型来破解最后的谜题：肌肉运动如何引起气体进出。”边操作边提问：“当我向下拉橡胶膜（模拟膈肌收缩），大家观察‘胸廓’容积如何变化？里面的‘肺’（气球）有何变化？是膨胀了还是瘪了？”引导学生观察。接着追问：“气球（肺）为什么会被动膨胀？想象一下，在一个密闭空间里，当空间突然变大，里面的气压会怎么变？与外界气压相比呢？”引出气压概念。然后，让学生分组利用自备材料，动手组装并调试自己的呼吸运动模型。学生活动：认真观察教师演示，回答观察到的现象。小组合作，依据任务单上的简易指南，动手制作模型。反复拉动自制的“膈肌”，观察“肺”的变化，并尝试用“胸廓容积变化→肺内气压变化→气体进出”的逻辑链条，向组员解释吸气和呼气过程。各组选派代表准备展示解说。即时评价标准：1.模型制作是否成功，能否清晰模拟出膈肌运动引起“肺”的扩张与回缩。2.小组解说时，能否按“肌肉运动→胸廓变化→气压比较→气体方向”的顺序，逻辑清晰地阐述整个过程。3.在调试模型中体现出的合作与问题解决能力。形成知识、思维、方法清单：★呼吸运动的本质：是呼吸肌活动引起胸廓容积变化，进而造成肺内气压与外界大气压之间的气压差，推动气体进出肺。★吸气过程：肌缩→廓扩→肺扩→压降（低于外界）→气入。★呼气过程：肌舒→廓缩→肺缩→压升（高于外界）→气出。★模型建构法：通过构建物理模型，将复杂的生理过程简化、可视化，是理解和解释科学原理的强大工具。★变量分析思维：在此过程中，肌肉活动是自变量，胸廓容积是因变量，气压差是关键中间变量，气流方向是因变量，建立多变量间的因果逻辑。任务五：整合与精讲——呼吸原理的系统阐释教师活动：邀请12个小组展示他们的模型与解说，给予鼓励性点评，并针对共性问题进行精讲。利用高质量的动画，将肋间肌收缩、膈肌收缩、胸廓三维扩大、肺被动扩张、气体进入这一连续过程完整、慢速地播放出来。同时，在黑板上同步绘制呼吸运动原理的流程图或对比表格（吸气/呼气两列，对比肌肉状态、胸廓容积、肺内气压、气体流向）。强调：“请大家一定注意，肺的扩张是被动的，是胸廓扩大‘拉着’它扩大的，而胸廓扩大的原动力，最终来自于肌肉收缩提供的能量。”学生活动：观看同伴展示和教师动画，对比、修正自己对原理的理解。跟随教师的板书，在任务单或笔记本上整理出呼吸运动原理的系统化知识框架。针对仍有疑惑之处提问。即时评价标准：1.学生整理的笔记或框架图，是否清晰体现了呼吸运动各环节的顺序和因果关系。2.提出的问题是否指向原理理解的关键细节（如“平静呼气时肌肉是完全放松的吗？”）。形成知识、思维、方法清单：★原理系统整合：将分散的知识点（肌肉、胸廓、肺、气压）整合到连贯的动态过程中，形成完整认知。▲平静呼吸与用力呼吸：平静呼气是肋间肌和膈肌舒张的被动过程；深呼吸或咳嗽时，呼气肌（如腹肌）会主动参与。此为拓展点。★负压概念：肺内压低于大气压即为负压，是吸气实现的直接动力。此为高中衔接点。★动态系统观：呼吸是多个器官、物理过程（气压变化）精密配合的动态系统，树立整体分析的观念。第三、当堂巩固训练  基础层：1.填写呼吸系统组成图（标出主要器官名称）。2.判断正误并改错：（示例）“呼吸运动的动力来自于肺的收缩和舒张。”（错误，应改为：来自于呼吸肌的收缩和舒张。）  综合层：3.给出吸气和呼气时，膈肌位置与胸廓容积的示意图，让学生进行连线配对。4.情境应用题：“小明感冒了，医生听诊发现他肺部有痰音。请运用所学知识解释：（1）痰主要形成于呼吸道的哪个部位？（2）为什么咳嗽能帮助排痰？（提示：联系呼吸运动原理）”  挑战层：5.思考与设计：“我们的模型用橡皮膜下拉模拟膈肌收缩。如果要想同时模拟肋间肌收缩引起胸廓横向扩张，你可以如何改进这个模型？画出你的设计草图并简要说明。”  反馈机制：基础题通过同桌互评、教师投影答案快速核对。综合题与挑战题采用小组讨论后，教师抽样讲解、展示优秀思路的方式进行。重点关注学生在情境应用题中知识迁移的准确性，以及在模型改进题中体现的创新思维。第四、课堂小结  “同学们，经过一堂课的探索，我们共同绘制了一幅‘生命之气’的运输地图。现在，请大家闭上眼睛回顾一下，这幅地图的核心路线和关键枢纽是什么？”引导学生自主回顾。随后，请一位学生到黑板前，根据之前板书的框架，尝试用自己的语言串联讲述呼吸系统的组成和呼吸运动的过程。教师进行补充和升华：“今天，我们不仅认识了这些精妙的结构，更通过动手建模，破解了呼吸背后的物理奥秘。记住，每一次平稳的呼吸，都是你身体内一场无声而高效的协作演练。下节课，我们将走进肺泡，看看氧气和二氧化碳是如何进行‘交接班’的。”作业布置：必做：1.完善课堂笔记，绘制呼吸系统组成与呼吸运动原理的思维导图。2.完成练习册本节基础习题。选做：1.（拓展性）查阅资料，了解一种常见的呼吸系统疾病（如哮喘、肺炎），从其病因分析呼吸系统哪个环节可能出了问题。2.（探究性）进一步完善你的呼吸运动模型，录制一段1分钟的科学解说视频。六、作业设计  基础性作业（必做）：  1.知识梳理：绘制一幅呼吸系统的结构简图，标注各主要器官名称，并用一句话简述其一项主要功能。  2.原理陈述：以“吸气时……”开头，完整、连贯地写出从呼吸肌收缩到气体进入肺泡的整个过程。要求使用“肋间肌”、“膈肌”、“胸廓容积”、“肺内气压”、“外界气体”等关键术语。  3.课本练习：完成教材本节后配套的基础练习题。  拓展性作业（建议大多数学生完成）：  4.情境分析：假设你是一名社区健康宣传员，需要向老年人解释“为什么建议用鼻子呼吸而不是用嘴呼吸”。请撰写一段约150字的讲解稿，运用本节课所学知识，从呼吸道结构功能的角度进行说明。  5.模型反思：回顾课堂小组制作的呼吸运动模型，写一段话分析它的优点（成功模拟了什么）和局限性（未能模拟或简化了什么）。  探究性/创造性作业（学有余力学生选做）：  6.跨学科研究：查阅资料，了解“胸式呼吸”和“腹式呼吸”的区别。从生物学（主要参与的肌肉）和心理学（常见的放松训练方法）两个角度，写一份简要的对比分析报告。  7.创意表达：以“一颗氧气分子的冒险”为题，写一篇科学童话短文，描述它从被吸入鼻腔到进入肺泡毛细血管的旅程，要求准确融入经过的器官名称和遇到的结构特点。七、本节知识清单及拓展  ★1.呼吸系统的功能：人体与外界环境进行气体交换（吸入氧气，排出二氧化碳）的系统。  ★2.呼吸道的组成与顺序：鼻→咽→喉→气管→支气管。是气体进出肺的通道。口诀：“鼻咽喉，气管支，气体通道莫记迟。”  ▲3.咽的特殊性：是消化道与呼吸道的共同通道。吞咽时，会厌软骨像盖子一样盖住喉口，防止食物进入气管。吃饭时说笑易导致呛咳。  ★4.呼吸道对空气的处理作用：清洁（鼻毛、黏液、纤毛）、湿润（黏膜分泌黏液）、温暖（黏膜内毛细血管）。但这能力是有限的。  ★5.肺：呼吸系统的主要器官，位于胸腔内，左右各一。支气管在肺内一再分支，末端形成大量肺泡。  ★6.肺泡适于气体交换的特点：①数量极多（约34亿），总面积大（约100㎡）；②肺泡壁极薄，只由一层上皮细胞构成；③外面缠绕着丰富的毛细血管网和弹性纤维。这体现了结构与功能相适应。  ★7.呼吸运动的动力：来自呼吸肌（主要是肋间肌和膈肌）的收缩和舒张。肺本身没有肌肉，不能主动扩张和收缩。  ★8.胸廓：由脊柱、肋骨、胸骨及肋间肌、膈肌共同围成，容纳肺、心脏等器官。  ★9.吸气过程（主动过程）：肋间肌和膈肌收缩→肋骨向上向外运动，膈顶下降→胸廓容积增大→肺随之被动扩张→肺内气压下降（低于外界大气压）→外界气体被吸入肺。  ★10.呼气过程（平静时为被动过程）：肋间肌和膈肌舒张→肋骨向下向内运动，膈顶回升→胸廓容积缩小→肺借弹性回缩→肺内气压升高（高于外界大气压）→肺内气体被呼出。  ▲11.呼吸运动原理核心：呼吸肌活动导致胸廓容积变化，引起肺内气压与外界大气压之间的气压差，从而推动气体进出肺。关键词：肌缩廓扩肺张压降气入（反之为呼气）。  ★12.模型方法：构建呼吸运动物理模型（如钟罩、气球、橡皮膜模型），是将抽象生理过程可视化、简化以帮助理解的重要科学方法。  ▲13.拓展：人工呼吸的原理：通过外力（人工）使被救者的胸廓有节律地扩大和缩小，从而被动地引起其肺的张缩，维持气体交换，直至自主呼吸恢复。八、教学反思  （一）目标达成度分析本节课预设的知识与能力目标基本达成。通过课堂观察和随堂练习反馈，绝大多数学生能准确指认呼吸系统组成，大部分学生能初步阐释呼吸运动原理。模型构建任务成功调动了学生积极性，小组展示环节表明学生能建立肌肉运动与气体流动之间的逻辑链条。情感目标在学生对肺泡结构发出惊叹、以及对模型精益求精的调试中得以自然体现。元认知目标通过小结时的回顾提问有所触及，但引导学生系统反思学习策略的深度有待加强。  （二）教学环节有效性评估导入环节的“闭气挑战”迅速聚焦注意力，效果显著。新授环节的五个任务环环相扣，从静态结构到动态原理，逻辑清晰。其中，任务四“构建模型”是整个课堂的高潮和枢纽，它将抽象原理转化为具象操作，是突破难点的最关键设计。学生在“动手做”中暴露的认知冲突（如误将气球主动膨胀视为吸气原因），恰恰成为教师进行针对性精讲（任务五）的最佳契机。这种“探究暴露精讲”的模式，比直接灌输原理效果更扎实。巩固训练的分层设计照顾了差异，但时间稍显仓促，对挑战题（模型