人教版七年级生物下册 发生在肺内的气体交换 教学设计

人教版七年级生物下册发生在肺内的气体交换教学设计

一、教材与学情分析

（一）教材分析

本节内容“发生在肺内的气体交换”是人教版七年级生物下册第四单元第三章“人体的呼吸”的第二节，是本章的核心内容，也是整个初中生物学的重点和难点之一。【核心概念】本节内容承接了第一节“呼吸道对空气的处理”的知识，即外界空气如何进入肺，进而深入探讨气体进入肺后发生的变化及过程，为后续学习“人体内物质的运输”和“能量供应”奠定坚实的基础。【重要地位】教材内容主要包括两部分：一是肺与外界的气体交换，即肺的通气过程，涉及呼吸运动的原理；二是肺泡与血液的气体交换，即真正的体内气体交换过程，涉及气体扩散的原理。这部分知识不仅要求学生理解宏观的生理过程，还需要建立起微观的结构与功能相适应的观点，并运用物理学的气压和扩散原理来解释生物学现象，体现了显著的跨学科特点。【跨学科视野】

（二）学情分析

七年级的学生正处于形象思维向抽象思维过渡的阶段，对自身呼吸这一生命现象有直观的体验和好奇心，但对呼吸的内在原理，如气压变化、气体成分改变等缺乏深入的了解。【基础认知】他们通过第一章的学习，已经知道呼吸系统由呼吸道和肺组成，肺是呼吸系统的主要器官，这为本节课的学习提供了知识基础。然而，学生对于胸廓变化与呼吸的关系、气体交换的微观过程等抽象内容的理解存在较大困难，尤其是对气压、扩散等物理概念在生物体中的应用可能感到陌生，需要教师通过直观的模型演示、生动的动画和贴近生活的实例来化解难点。【难点所在】

二、教学目标与核心素养

（一）生命观念

通过分析肺的结构与气体交换功能相适应的特点，认同生物体的结构与功能是相统一的观点。通过了解呼吸运动的过程，建立起动态的、相互联系的看待生命活动的观念。

（二）科学思维

能够运用观察、比较、归纳等方法，分析胸廓容积变化与呼吸的关系。能够基于气体扩散的原理，运用模型和逻辑推理，解释肺泡与血液之间的气体交换过程，培养理性思维和分析问题的能力。【重要】

（三）科学探究

通过模拟膈肌运动的实验，体验科学探究的过程，学习控制变量、观察现象、分析数据并得出结论的方法。培养合作学习和动手操作的能力。

（四）社会责任

关注自身呼吸系统的健康，认同吸烟、空气污染等对呼吸系统造成的危害，形成健康的生活方式和环保意识，关爱呼吸健康，拒绝香烟。【热点】

三、教学重难点

（一）教学重点

1.肺与外界气体交换的原理和过程，即呼吸运动的过程。【重点】

2.肺泡与血液气体交换的过程。【重点】

（二）教学难点

3.通过呼吸运动实现肺与外界气体交换的过程，尤其是吸气时，胸廓容积扩大导致肺内气压降低的逻辑关系。【难点】【高频考点】

4.肺泡与血液间气体交换时，氧气和二氧化碳的扩散方向及原理。【难点】

四、教学方法与准备

（一）教学方法

采用“问题驱动—模型探究—合作建构”的教学模式。综合运用直观演示法、实验探究法、小组讨论法、多媒体辅助教学法。通过精心设计的问题链，引导学生层层深入，从现象到本质，从宏观到微观，主动建构知识体系。【课堂设计精髓】

（二）教学准备

1.教师准备：制作多媒体课件（包含呼吸运动动画、气体交换动画）；准备模拟膈肌运动的模型（玻璃罩、Y型玻璃管、小气球、橡皮膜）；准备澄清石灰水、注射器、烧杯等，用于验证人体呼出气体成分的变化（演示实验）。

2.学生准备：预习教材内容；四人一组，准备模拟膈肌运动模型的简易材料（如塑料瓶、吸管、小气球等）。

五、教学实施过程

（一）创设情境，导入新课

上课伊始，教师引导学生进行一个简单的活动：请同学们双手轻轻放在自己胸廓的两侧，深深地吸一口气，再慢慢地呼出去。然后提问：“在你吸气和呼气时，你感觉到了什么？”学生通过亲身体验，会回答感受到胸廓在起伏。教师顺势引导：“胸廓的起伏与呼吸究竟有什么关系？吸进去的空气在肺里发生了什么变化？氧气是如何进入我们身体的？这节课，我们就来一起探索‘发生在肺内的气体交换’。”【生活化导入，激发兴趣】

（二）探究新知一：肺与外界的气体交换（肺的通气）

1.体验与思考：胸廓变化与呼吸的关系

学生再次双手置于胸廓，进行深呼吸，感受吸气和呼气时，胸廓在前后、左右、上下径的变化。教师引导学生归纳：吸气时，肋骨向上向外运动，胸廓前后、左右径增大；膈顶部下降，胸廓上下径增大，整个胸廓容积扩大。呼气时则相反，胸廓容积缩小。这一环节让学生获得直观感受。【基础】

2.模型探究：模拟膈肌的运动

为了突破“呼吸运动引起肺内气压变化”这一难点，教师分发并指导学生操作“模拟膈肌运动”的模型。【非常重要】【核心探究】

（1）介绍模型结构：玻璃罩模拟胸廓，Y型玻璃管模拟气管和支气管，气球模拟肺，橡皮膜模拟膈肌。

（2）分组实验：学生一手握住玻璃罩，一手向下拉橡皮膜（模拟膈肌收缩），观察气球体积和玻璃罩内容积的变化；然后松开橡皮膜（模拟膈肌舒张），再次观察。

（3）观察与记录：学生认真观察并记录现象。当向下拉橡皮膜时，代表胸廓容积扩大，气球（肺）被动膨胀变大；当松开橡皮膜时，胸廓容积缩小，气球（肺）回缩变小。

（4）分析与讨论：教师引导学生深入思考核心问题——“是什么力量让气体进出肺？”

①气球为什么会在橡皮膜下拉时胀大？（引导学生从气压角度思考：容积扩大，内部气压减小，外界空气进入气球。）

②肺（气球）本身会不会主动运动？（明确肺是富有弹性的组织，本身没有肌肉，不能主动运动，它的扩大和缩小是由胸廓的运动引起的被动行为。）

③将现象与原理结合：吸气时，肋间肌和膈肌收缩，胸廓容积扩大，肺内气压降低，低于外界大气压，外界空气进入肺。呼气时，肌肉舒张，容积缩小，肺内气压升高，高于外界大气压，肺内气体被排出。从而总结出呼吸运动的原理。【难点突破】

3.归纳与总结：师生共同构建“肺与外界气体交换”的概念模型

吸气过程：肋间肌、膈肌收缩→肋骨向上向外运动，膈顶部下降→胸廓容积扩大→肺扩张，肺容积扩大→肺内气压降低→气体进入肺。

呼气过程：肌肉舒张→肋骨因重力下降，膈顶部回升→胸廓容积缩小→肺回缩，肺容积缩小→肺内气压升高→气体排出肺。

教师强调，这个过程被称为“肺的通气”，是通过呼吸运动实现的。【重点】

4.巩固与应用

教师设置问题情境：“在游泳池中，当水没过胸部时，会感觉呼吸有些困难，为什么？”引导学生运用刚学的原理进行解释：胸部受到水的挤压，导致胸廓扩张受阻，容积难以扩大，肺内气压难以有效降低，从而造成吸气困难。将知识学以致用。【高频考点】

（三）探究新知二：肺泡与血液的气体交换

1.提出问题，引发猜想

过渡：外界空气进入肺泡后，并没有结束旅程。空气中的氧去了哪里？从全身返回的二氧化碳又去了哪里？我们吸入的空气和呼出的气体成分一样吗？

2.定性实验：验证呼出气体成分的变化

教师演示实验：取A、B两支试管，分别装入等量的澄清石灰水。用注射器向A试管中缓缓吹入呼出的气体，同时用洗耳球向B试管中持续充入空气（或自然放置），观察石灰水的浑浊程度。【实验验证】

学生观察发现：吹入呼出气体的A试管中石灰水明显变浑浊，而B试管浑浊不明显或不变浑浊。由此得出结论：呼出的气体中二氧化碳含量增加了。

教师补充讲解：根据科学测定，吸入的气体中，氧气占21%，二氧化碳占0.03%；呼出的气体中，氧气占16%，二氧化碳占4%。证明在肺内发生了气体交换。【重要数据支撑】

3.结构与功能分析：肺泡适于气体交换的特点

教师展示肺泡结构放大图，引导学生自主学习，寻找并归纳肺泡适于气体交换的结构特点：【非常重要】【结构与功能观】

（1）数量多：肺泡数量众多，总面积巨大，提供了广大的交换场所。

（2）壁薄：肺泡壁非常薄，仅由一层扁平的上皮细胞构成，便于物质透过。

（3）丰富毛细血管：肺泡外面包绕着丰富的毛细血管，毛细血管壁同样由一层扁平的上皮细胞构成，便于气体进出血液。

（4）距离近：肺泡壁和毛细血管壁紧紧贴在一起，大大缩短了气体交换的距离。

这些特点共同决定了肺泡是进行气体交换的理想场所。

4.微观模拟与原理应用：气体扩散

这是本节另一个难点。教师通过类比或动画帮助学生理解“扩散作用”。【难点突破】

（1）理解扩散：教师举例，一滴红墨水滴入清水中，会逐渐散开，使整杯水变红，这就是扩散。气体也是由高浓度向低浓度方向扩散。

（2）动画演示：播放肺泡与血液气体交换的3D动画。让学生直观地看到：

①肺泡内的氧气浓度高，毛细血管内的血液中氧气浓度低，于是氧气透过肺泡壁和毛细血管壁，扩散进入血液。

②同时，血液中的二氧化碳浓度高于肺泡内的浓度，二氧化碳便从血液中扩散进入肺泡。

（3）结果归纳：经过气体交换，血液成分发生了什么变化？引导学生说出：含氧少、颜色暗红的静脉血变成了含氧丰富、颜色鲜红的动脉血。

5.知识整合与表述

学生尝试用自己的语言完整复述肺泡与血液气体交换的过程：当空气进入肺泡后，由于肺泡内氧气的压力（浓度）高于肺泡周围毛细血管血液中的氧气压力，氧气便透过肺泡壁和毛细血管壁扩散进入血液；与此同时，血液中的二氧化碳的压力高于肺泡内的二氧化碳压力，二氧化碳则扩散进入肺泡，通过呼气排出体外。交换的结果是血液变成了含氧丰富的动脉血，这些氧气会随着血液循环运往全身各处。

（四）课堂小结与知识建构

教师引导学生回顾本节课的学习历程，从宏观的呼吸运动到微观的气体交换，绘制概念图或进行口头总结：

1.肺与外界的气体交换（肺的通气）：通过呼吸运动实现，关键是气压差。

2.肺泡与血液的气体交换（肺的换气）：通过气体扩散实现，关键是浓度差。

两者共同构成了发生在肺内的气体交换的完整过程。强调呼吸运动的完成需要呼吸肌的参与，而气体交换则依赖于肺泡的特殊结构和气体的扩散原理。

（五）当堂检测与反馈

设计具有层次性和思维含量的练习题，检测学生目标达成情况。

1.【基础巩固】判断题：人吸气时，胸廓容积缩小，肺内气压升高。（）

2.【能力提升】右图是模拟膈肌运动的模型，请回答：

（1）图中A模拟的结构是______，B模拟的结构是______，C模拟的结构是______，D模拟的结构是______。

（2）甲图表示______（填“吸气”或“呼气”）状态，乙图表示______状态。

（3）乙图中，D模拟的结构处于______（填“收缩”或“舒张”）状态，导致胸廓容积______，肺内气压______。

3.【联系生活】为什么用鼻呼吸比用口呼吸好？（提示：联系上节课知识和本节课气体交换对空气的要求。）

4.【拓展延伸】煤气中毒（一氧化碳中毒）是怎么回事？一氧化碳进入人体后，发生了什么？（为下一章学习血液知识做铺垫，激发持续探究兴趣。）

（六）布置作业

1.必做作业：绘制“发生在肺内的气体交换”过程的概念图，要求包含结构名称、变化过程和原理。

2.选做作业：利用生活中的材料（如塑料瓶、气球、橡皮筋等），制作一个更加直观、精细的呼吸运动模型，下节课进行展示交流。

3.社会实践作业（长周期）：调查你所在社区或学校周围吸烟人群的情况，结合本节课所学知识，写一份关于“吸烟对呼吸系统危害”的倡议书或制作一份宣传海报。【社会责任】

六、板书设计

发生在肺内的气体交换

一、肺与外界的气体交换（肺的通气）——呼吸运动

1.吸气：肌肉收缩→胸廓扩大→肺扩张→肺内气压降低→气体入肺

2.呼气：肌肉舒张→胸廓缩小→肺回缩→肺内气压升高→气体出肺

原理：呼吸运动产生气压差

二、肺泡与血液的气体交换（肺的换气）——扩散作用

1.结构基础：肺泡（多、薄）、毛细血管（丰富、壁薄）

2.交换过程：

O₂：肺泡→血液

CO₂：血液→肺泡

3.结果：静脉血→动脉血

原理：气体扩散（由高浓度到低浓度）

七、教学反思与预设

本教学设计力图以学生活动为