初中生物七年级下册《发生在肺内的气体交换》导学设计

初中生物七年级下册《发生在肺内的气体交换》导学设计

一、课程背景与核心素养定位

【基础】本节课是初中生物七年级下册第四单元“生物圈中的人”第三章“人体的呼吸”第二节内容。在学习了呼吸道对空气的处理基础上，本节课将深入探究呼吸的实质——肺内的气体交换。这不仅是本章的重点和难点，更是构建“人体是一个开放的生命系统，通过呼吸作用与外界进行物质和能量交换”这一核心概念的关键节点。依据《义务教育生物学课程标准（2022年版）》【非常重要】，本导学设计旨在落实的核心素养包括：通过观察与模型构建，形成结构与功能观（生命观念）；通过分析胸廓变化与呼吸的关系、气体扩散的方向，培养逻辑推理和科学探究能力（科学思维）；通过探讨空气质量与健康的关系，树立环保意识和健康生活的责任感（态度责任）。本设计强调学生的主动参与和深度理解，力求超越单纯的知识记忆，实现概念的建构与应用。

二、教材与学情深度剖析

（一）教材地位与作用

【重要】本节内容承接了“呼吸系统的组成”，为后续学习“人体内物质的运输”以及“能量来自细胞的呼吸作用”打下坚实基础。它揭示了外界空气如何进入人体，并最终在肺部完成与血液的气体交换这一核心生理过程。教材内容主要包括两个核心部分：一是肺与外界的气体交换（即肺的通气），阐明呼吸运动的原理；二是肺泡与血液的气体交换，揭示气体交换的过程和原理。这两个过程相互联系，共同构成完整的肺内气体交换。

（二）学情精准画像

【基础】七年级学生正处于形象思维向抽象思维过渡的阶段。他们对呼吸有感性认识，但对其中的原理（如气压变化、气体扩散）缺乏深入理解，这构成了学习的【难点】。学生已初步具备一定的观察、分析和归纳能力，但在将物理知识（气压）应用于生物生理过程的分析时，可能存在思维障碍。此外，学生对自身健康较为关注，这为激发学习兴趣提供了良好的契机。【高频考点】往往集中在呼吸运动过程中胸廓、膈肌、肺内气压的变化，以及肺泡内气体交换的过程和原理上。

三、教学目标设计（指向核心素养）

1.生命观念：通过分析肺的结构特点，理解肺泡与其气体交换功能相适应的特性。通过模拟呼吸运动，建立膈肌、胸廓、肺协同运动的生命调节观念。

2.科学思维：能够运用观察、比较、归纳的方法，描述呼吸运动导致肺内气压变化进而实现通气的原理。运用气体扩散作用的原理，解释肺泡与血液之间氧气和二氧化碳的交换过程。

3.科学探究：通过合作探究“模拟呼吸运动”的实验，设计并完善实验方案，分析实验现象，得出科学结论，提升动手实践和问题解决能力。

4.态度责任：关注自身呼吸健康，认同空气质量对人体健康的重要性，形成自觉保护环境的意识。

四、教学重难点锚定

（一）教学重点【非常重要】

1.肺与外界气体交换的过程和原理（呼吸运动）。

2.肺泡与血液气体交换的过程。

（二）教学难点【难点】

1.通过呼吸运动实现肺通气的原理，尤其是气压变化的理解。

2.肺泡与血液气体交换后，血液成分的变化（动脉血与静脉血的转变）。

五、教学准备与资源整合

1.教师准备：制作多媒体课件（包含动画、视频），准备“模拟呼吸运动”的实验器材（玻璃罩、Y形管、小气球、橡皮膜、橡皮筋），准备人体胸腔模型，准备氧气和二氧化碳传感器（如有条件）。

2.学生准备：预习教材，完成导学案前置性作业，尝试用身边的材料（如塑料瓶、气球）自制简易肺模型。

六、教学实施过程（核心环节，深度融合教法学法）

（一）情境导入，唤醒前知（约3分钟）

【基础】教师播放一段短视频：一名长跑运动员在剧烈运动后大口喘气，与安静状态下平静呼吸形成对比。提出问题：“同学们，我们每时每刻都在呼吸，但你是否思考过，空气是如何‘主动’进入我们的肺部，又是如何‘被动’排出的？运动后呼吸加深加快，这背后肺内发生了怎样剧烈的变化？”引导学生联系生活经验，产生认知冲突，激发探究“肺内究竟发生了什么”的强烈求知欲。顺势导入新课《发生在肺内的气体交换》。

（二）任务一：探秘肺通气——呼吸运动如何“呼”与“吸”（约20分钟）

【非常重要】【高频考点】

1.直观体验，初步感知：

教师引导学生双手轻触自己胸部两侧的肋骨，先深吸一口气，再缓缓呼出。感受在吸气和呼气时，胸廓在前后、左右、上下径发生的变化。学生交流感受，初步得出结论：吸气时，胸廓扩大；呼气时，胸廓缩小。教师板书记录学生的初步发现。

2.模型解构，突破难点（【难点】）：

（1）演示与讲解：教师展示人体胸腔模型，并辅以多媒体动画，动态展示肋骨、胸骨和膈肌在呼吸时的运动状态。引导学生观察并归纳：吸气时，肋骨向上向外运动，膈肌收缩，顶部下降；呼气时，肋骨向下向内运动，膈肌舒张，顶部回升。重点强调“膈肌”和“肋间肌”的收缩和舒张是引起胸廓容积变化的动力来源。

（2）【重要】原理探究：教师设问：“胸廓扩大，肺就跟着扩大，那么空气是‘主动’进入肺，还是被‘吸’进去的？”引导学生回顾物理知识——气体总是从气压高的地方流向气压低的地方。这是理解通气原理的关键。教师讲解：胸廓扩大→肺被动扩张→肺内容积增大→肺内气压下降→外界空气进入（吸气）。反之亦然。

3.分组实验，合作探究：“模拟呼吸运动”

（1）实验材料：每组提供模拟装置（玻璃罩模拟胸廓，Y形管模拟气管和支气管，小气球模拟肺，底部的橡皮膜模拟膈肌）。

（2）【基础】任务驱动：学生两人一组，按照步骤进行操作。一人用手向下拉动橡皮膜，观察气球的变化；一人向上推顶橡皮膜，观察气球的变化。同时，另一位同学感受并描述手拉动橡皮膜时的感觉。

（3）现象记录与讨论：

①向下拉橡皮膜时，代表“膈肌收缩”，胸廓（玻璃罩）内容积增大，气球（肺）膨胀，表示吸气过程。

②向上顶橡皮膜时，代表“膈肌舒张”，胸廓内容积减小，气球回缩，表示呼气过程。

（4）【难点突破】思维深化：教师深入各组，引导学生思考：“气球本身会不会主动扩大？”（不会，是被动扩张的），“是什么力使气球扩张的？”（外界大气压高于肺内气压，将气压入），“这个实验中，玻璃罩模拟的胸廓容积变化，是如何导致气球内气压变化的？”通过层层追问，帮助学生将物理原理与生理过程紧密结合，彻底打通“呼吸运动”导致“肺通气”的逻辑链。

4.归纳总结，形成概念：

邀请小组代表上台，利用模型边演示边讲解呼吸运动的全过程。教师引导学生用流程图的形式将核心环节串联起来：

【呼吸肌（膈肌、肋间肌）收缩/舒张】→【胸廓容积扩大/缩小】→【肺被动扩张/回缩】→【肺内气压降低/升高】→【外界空气进入/肺内气体排出】。

教师在此处强调：【非常重要】呼吸运动（呼吸肌的舒缩）是实现肺通气的动力。

（三）任务二：揭开气体交换的奥秘——肺泡与血液的“对话”（约12分钟）

【重要】【高频考点】

1.问题过渡，聚焦结构：

教师提问：“经过呼吸运动，外界新鲜空气终于进入了肺泡。但我们的最终目标是让空气中的氧气进入血液，运往全身，同时将血液中的二氧化碳排出体外。这个物质交换的‘舞台’在哪里？它又是如何具备这个‘超能力’的？”

2.结构观察，建立“结构与功能观”：

学生观察教材中肺泡的结构图，并阅读相关资料。教师引导学生从以下几个角度总结肺泡适于气体交换的结构特点，这是【基础】中的重点：

（1）数量多：肺泡总数约有3亿个，极大地增加了气体交换的表面积。

（2）壁薄：肺泡壁和其外缠绕的毛细血管壁都很薄，都只由一层扁平的上皮细胞构成，便于气体穿透。

（3）丰富：肺泡外包绕着丰富的毛细血管网，血流丰富，便于气体快速运输。

（4）贴近：肺泡与毛细血管紧密贴合，缩短了气体交换的距离。

教师引导学生得出结论：肺泡的结构与气体交换功能高度适应。

3.动画模拟，揭示过程：

播放肺泡与血液气体交换的三维动画。学生带着问题观看：“氧气和二氧化碳分别往哪里去？它们为什么能这样移动？”

观看后学生能清晰发现：进入肺泡的氧气透过肺泡壁和毛细血管壁进入血液；同时，血液中的二氧化碳也透过这两层壁进入肺泡。

【重要】教师引导学生运用“气体扩散作用”的原理解释这一现象：因为一种气体在两种区域中浓度不同，它会从浓度高的地方向浓度低的地方扩散，直到平衡。所以，由于肺泡内氧气浓度高，血液中氧气浓度低，所以氧气扩散进入血液；血液中二氧化碳浓度高，肺泡内二氧化碳浓度低，所以二氧化碳扩散进入肺泡。

4.关键概念辨析：“静脉血”与“动脉血”的转变【热点】：

教师强调：经过肺泡处的气体交换，血液成分发生了质的飞跃。富含氧、颜色鲜红的血，我们称之为“动脉血”；含氧较少、颜色暗红的血，我们称之为“静脉血”。在流经肺泡毛细血管前，血液是含氧少的静脉血；流经肺泡毛细血管后，氧气进入，二氧化碳排出，血液变成了含氧丰富的动脉血。这完成了一次关键的“换血”。这个过程在【高频考点】中经常出现，需要学生准确判断。

（四）联系生活，迁移升华（约5分钟）

1.学以致用：教师展示两则资料。资料一：溺水是导致青少年意外死亡的重要原因之一。请学生运用今天所学知识，解释为什么溺水会导致人死亡？（中断了肺与外界的气体交换）【基础】

2.健康生活：资料二：展示吸烟者的肺部图片和大气污染下的城市景象。提问：“既然肺泡的结构如此精巧，气体交换如此高效，我们应该如何保护我们的呼吸系统？”引导学生讨论，提出不吸烟、避免吸入二手烟、植树造林、雾霾天气戴口罩等措施，将知识学习升华为态度责任。

3.思维拓展：【难点】教师提出一个进阶思考题：如果一个病人呼吸肌麻痹，无法自主呼吸，医生会用什么方法帮助他？（使用呼吸机）。呼吸机的工作原理与人体自然呼吸有何异同？（引导思考呼吸机如何通过改变气压差来实现通气，将知识进行横向迁移）。

（五）课堂小结与评价（约3分钟）

1.结构化板书回放：教师引导学生回顾本节课的两个核心任务，再次明确呼吸运动是肺通气的动力，气体扩散是肺泡内气体交换的机理，并强调结构与功能相适应的生物学观点。

2.自我评价：请学生根据导学案上的学习目标进行自我评价，评估自己对肺通气原理和气体交换过程的掌握程度，并标记出尚存疑问的地方。

（六）作业与预习（约2分钟）

1.基础巩固：完成课后练习题，绘制“发生在肺内的气体交换”概念图，梳理两个过程之间的联系。

2.实践探究【重要】：利用生活中废弃的塑料瓶、气球等材料，改进或创新设计一个更能精确模拟呼吸运动的模型，并尝试解释其科学原理。此项作业旨在培养学生的创新精神和动手实践能力。

3.预习任务：预习下一节“空气质量与健康”，搜集有关室内空气污染的资料。

七、板书设计（结构化呈现）

一、肺与外界的气体交换——肺的通气

动力：呼吸运动（呼吸肌：膈肌、肋间肌）

过程：呼吸肌收缩/舒张→胸廓扩大/缩小→肺被动扩张/回缩→肺内气压降低/升高→吸气/呼气

原理：气压差

二、肺泡与血液的气体交换——肺的换气

场所：肺泡（结构特点：多、薄、丰、贴→功能适应）

过程：氧气扩散进入血液

二氧化碳扩散进入肺泡

原理：气体扩散作用

结果：静脉血→动脉血

八、教学反思与预设

【重要】本节课的设计核心在于将抽象的生理过程直观化、模型化。通过动手实验和动画演示