初中生物七年级下册“发生在肺内的气体交换”核心素养导向课时教学设计

初中生物七年级下册“发生在肺内的气体交换”核心素养导向课时教学设计

一、教学内容与学情分析

（一）教学内容定位

本节课标要求为：描述呼吸系统的组成，概述发生在肺部及组织细胞处的气体交换过程。本课时“发生在肺内的气体交换”是第四单元“生物圈中的人”第三章“人体的呼吸”的核心内容。它承接了“呼吸道对空气的处理”的知识，深入揭示了呼吸的实质——气体交换，并为后续学习“人体内物质的运输”以及“能量”的供应奠定了基础。本节课的核心是阐明外界气体如何进入肺部以及如何在肺部与血液之间进行交换，涉及结构与功能观、物质与能量观等生命观念的培育。

（二）学情分析

七年级学生已具备一定的生活经验，知道人需要呼吸，但对呼吸时胸廓的变化、气体究竟如何进入肺部、肺内气体成分如何改变等深层次原理缺乏系统认识。学生的逻辑思维能力正处于发展期，对抽象的微观过程（如气体扩散）理解有一定困难，但好奇心强，乐于通过直观现象和动手体验来探究知识。因此，教学设计需将抽象原理转化为直观可感的模型或实验，引导学生从感性认识上升到理性思考。

二、教学目标与核心素养

1.生命观念：通过分析呼吸运动与胸廓容积变化的关系，建立结构与功能相适应的观念；通过分析肺泡结构，深化生物体结构与功能相统一的观点。

2.科学思维：运用模型与建模的方法，解释胸廓容积变化导致肺内气压改变进而实现吸气和呼气的原理；基于数据分析，比较吸入和呼出气体成分的差异，推断气体交换的结果。

3.科学探究：通过测量胸围差、模拟膈肌运动等探究活动，获取证据，培养动手实践和合作探究能力。

4.态度责任：关注自身呼吸系统健康，形成良好的生活习惯，认同体育锻炼对呼吸系统功能的积极影响。

三、教学重难点

【核心必备】【基础】肺与外界气体交换的过程（呼吸运动的原理）。

【高频难点】【思维困境】胸廓容积变化与肺内气压变化的关系，以及外界气体进入肺的动力学原理。

【核心必备】【高频考点】肺泡与血液的气体交换过程及肺泡适于气体交换的结构特点。

四、教学准备

教师准备：教学课件（含动画、示意图）、演示用模拟膈肌运动的装置、胸围差测量工具、澄清石灰水、集气瓶、玻璃管、多媒体设备。

学生准备：预习教材，分组（4-6人一组），每组准备软尺一把。

五、教学实施过程（核心环节）

（一）创设情境，导入新课——感受呼吸，引发思考

教师活动：上课伊始，教师请全体学生起立，进行一个深呼吸练习。引导学生双手轻放在胸部两侧和肋骨下缘，缓慢深吸气，再缓慢深呼气。提问：“在刚才的深呼吸过程中，你感觉到了什么？你的身体哪些部位发生了怎样的变化？”学生活动：学生按要求操作，体验并感受胸廓的起伏。交流个人感受，多数学生会提到“胸部变大了”、“肋骨向上向外移动”、“肚子也鼓起来了”等。

教师引导：同学们的描述非常准确，这正是我们身体为了完成呼吸而发生的奇妙变化。那么，这些看得见摸得着的“胸廓变化”，究竟是如何帮助我们看不见摸不着的“肺”完成气体交换的呢？今天，我们就一起深入探究【非常重要】“发生在肺内的气体交换”这一微观而又关键的生命活动。

（二）合作探究，构建新知——环节一：肺与外界的气体交换（呼吸运动）

1.初步感知：测量胸围差，获取证据

教师活动：指导学生分组合作，利用软尺测量自己在平静状态下的胸围差。明确测量部位（胸前两乳头下缘，后背两肩胛骨下角），要求测三次取最大值。学生活动：小组成员分工合作，轮流测量并记录数据。计算胸围差，感受不同个体间的差异，并推测可能的原因（如性别、锻炼习惯等）。

教师引导：胸围差的存在直观证明了胸廓容积是可以改变的。那么，胸廓容积的改变与吸气和呼气之间到底存在怎样的因果关系呢？是胸廓变大导致了吸气，还是吸气导致了胸廓变大？这是一个值得深入思考的问题。

2.模型建构：模拟胸廓与肺的运动

教师活动：出示并介绍模拟膈肌运动的装置（玻璃罩模拟胸廓，气球模拟肺，橡皮膜模拟膈肌）。明确实验操作要求：一手握住玻璃罩，另一手向下拉橡皮膜，然后向上推橡皮膜。学生活动：分组进行模拟实验，仔细观察下拉和上推橡皮膜时气球体积的变化。思考：橡皮膜模拟的是什么结构？它的位置变化引起了什么改变？

师生互动：教师引导小组汇报观察结果。学生发现：下拉橡皮膜（模拟膈肌收缩）时，气球膨胀变大，模拟吸气；上推橡皮膜（模拟膈肌舒张）时，气球缩小变瘪，模拟呼气。教师追问关键问题：【高频难点】【思维困境】气球为什么会膨胀和缩小？是因为空气自己主动跑进去或跑出来，还是因为气球内部气压变化导致的？

概念深化：教师结合物理知识（气体压强与体积的关系——在温度不变时，一定质量的气体，体积越大，压强越小；体积越小，压强越大），引导学生进行逻辑推理。

推理过程演示：下拉橡皮膜→胸廓容积扩大→肺容积被动扩大→肺内气压下降（低于外界大气压）→外界气体进入肺→吸气。

反之：上推橡皮膜→胸廓容积缩小→肺容积被动缩小→肺内气压升高（高于外界大气压）→肺内气体排出→呼气。

教师归纳总结：【核心必备】【基础】呼吸运动（包括肋间肌和膈肌的收缩和舒张）引起了胸廓有节律地扩大和缩小，从而改变了肺内的气压，在气压差的驱动下，气体进出肺，完成了肺与外界的气体交换。

3.知识拓展：呼吸的两种方式

教师讲解：刚才我们用模型模拟的是以膈肌运动为主的“腹式呼吸”。实际上，人类的呼吸还包括主要由肋间肌运动引起的“胸式呼吸”。平静呼吸时，两者协同；深呼吸或剧烈运动时，辅助呼吸肌也参与其中。引导学生再次深呼吸，感受两种呼吸方式的不同。

（三）合作探究，构建新知——环节二：肺泡与血液的气体交换

1.直观观察：认识肺泡的结构

教师活动：展示肺泡结构的高清图片或动画，引导学生观察并归纳肺泡适于气体交换的结构特点。学生活动：带着问题（1.肺泡数量有多少？2.肺泡壁有多厚？3.肺泡外缠绕着什么？）观察图片，阅读教材，提取关键信息。

师生交流总结：【核心必备】【高频考点】肺泡适于气体交换的结构特点：①数目多，表面积大；②肺泡壁极薄，仅由一层上皮细胞构成；③肺泡外包绕着丰富的毛细血管（毛细血管壁也仅由一层上皮细胞构成）。这些特点极大地提高了气体交换的效率，完美体现了结构与功能相适应的生命观念。

2.实验验证：比较吸入和呼出的气体

教师活动：演示“呼出气体中二氧化碳含量增多”的探究实验。取两个集气瓶，分别装有等量的澄清石灰水。一个用大号注射器向瓶中注入空气（模拟吸入气体），另一个用玻璃管向瓶中吹入呼出气体。学生活动：仔细观察两个瓶中澄清石灰水的变化。预期现象：注入空气的瓶内石灰水无明显变化或轻微浑浊，吹入呼出气体的瓶内石灰水明显变浑浊。

教师引导：这个实验说明了什么？（说明呼出的气体中二氧化碳含量增加了。）追问：那氧气含量呢？（引导学生回忆已有知识，吸入的空气和呼出的气体成分比较，呼出的气体中氧气含量减少，二氧化碳含量增加，水分也增多。）这证明了在肺部确实发生了气体交换。

3.原理剖析：气体的扩散作用

教师活动：结合动画，讲解气体交换的原理——气体的扩散作用。解释：一种气体总是由浓度高的地方向浓度低的地方扩散，直到平衡为止。引导学生在图上分析：

（1）肺泡内的气体：氧气浓度高，二氧化碳浓度低。

（2）肺泡周围毛细血管内的血液（静脉血）：氧气浓度低，二氧化碳浓度高。

（3）根据扩散原理，氧气会透过肺泡壁和毛细血管壁进入血液；二氧化碳则会从血液进入肺泡。

师生共同总结：【核心必备】肺泡与血液的气体交换过程：当血液流经肺泡周围的毛细血管时，肺泡中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些壁进入肺泡。随着这个过程，血液由含氧少、颜色暗红的静脉血，变成了含氧丰富、颜色鲜红的动脉血。

4.横向拓展：组织细胞处的气体交换

教师活动：提出新问题：血液携带这些氧气，最终要运往哪里？去干什么？引导学生联系细胞的生活需要氧气分解有机物释放能量。展示组织细胞处气体交换示意图，让学生运用刚刚学到的气体扩散原理，自主分析组织细胞处的气体交换过程。

学生活动：推理分析——组织细胞不断进行呼吸作用消耗氧气，产生二氧化碳，因此细胞内氧气浓度低，二氧化碳浓度高。当动脉血流经组织细胞间的毛细血管时，血液中的氧气扩散进入细胞，细胞中的二氧化碳扩散进入血液。血液由此从动脉血变为静脉血。

教师总结：这样，通过肺部的气体交换（获得氧气，排出二氧化碳）和组织细胞处的气体交换（为细胞供氧，带走废物），人体就完成了全部的气体交换过程，保证了细胞的正常生命活动。

（四）总结提升，形成体系

教师活动：引导学生回顾本节课的探究历程，从宏观的呼吸运动体验到微观的气体交换原理，构建知识网络图。

1.呼吸运动（动力）→肺与外界气体交换（通气）→实现肺内气体成分更新。

2.肺泡结构（基础）+气体扩散（原理）→肺泡与血液气体交换（换气）→血液成分改变（静脉血→动脉血）。

教师强调：【非常重要】呼吸的实质是气体交换，包括“肺通气”（外界与肺之间）和“肺换气”（肺泡与血液之间）两个连续的过程。本节课完整地阐释了这两个过程，为后续学习“体内物质的运输”打下坚实基础。

（五）当堂检测，反馈矫正

1.【基础过关】（指向核心必备）人在吸气时，膈肌和肋间肌的状态以及胸廓容积的变化是（）A.收缩、扩大B.舒张、扩大C.收缩、缩小D.舒张、缩小

2.【难点辨析】（指向高频难点）下列哪项是肺泡与血液进行气体交换的直接原理？（）A.呼吸运动B.胸廓容积变化C.气压差D.气体扩散作用

3.【图文转换】（指向高频考点）观察肺泡结构示意图，请至少说出三点肺泡适于气体交换的结构特点。

4.【生活应用】为什么经常参加体育锻炼的人，肺活量会增大？这对他（她）的身体有什么好处？

学生活动：独立完成检测题，小组内互相批改，对疑难问题由小组代表提出，全班共同讨论，教师适时点拨。

（六）课后拓展，深度学习

1.【跨学科实践】利用吸管、塑料瓶、气球等废旧材料，制作一个更加精密的呼吸运动模型，并能清晰地演示肋间肌收缩和舒张引起的胸廓前后径和左右径的变化。

2.【资料查阅】查找关于“尘肺病”或“新冠肺炎”的相关资料，从呼吸系统结构和功能的角度，分析这些疾病对人体呼吸功能造成的影响，并撰写一篇科普短文。

3.【项目化学习】设计一份家庭环境空气质量调查方案，并尝试对改善家庭空气质量提出可行性建议，关注环境对呼吸健康的影响。

六、教学板书设计（提纲挈领）

发生在肺内的气体交换

一、肺与外界的气体交换（肺通气）

（一）呼吸运动：

1.吸气：肋间肌、膈肌收缩→胸廓扩大→肺容积扩大→肺内气压下降→气体入肺

2.呼气：肋间肌、膈肌舒张→胸廓缩小→肺容积缩小→肺内气压上升→气体出肺

（二）原理：呼吸运动产生气压差

二、肺泡与血液的气体交换（肺换气）

（一）肺泡适于交换的结构特点：多、薄、丰富毛细血管

（二）交换过程与原理：

3.原理：气体的扩散作用

4.过程：氧气（肺泡→血液）二氧化碳（血液→肺泡）

5.结果：静脉血→动脉血

七、教学反思与预设

（一）成功之处预设

通过体验式活动（深呼吸、测胸围差）和模型建构（模拟膈肌运动），将抽象的呼吸运动原理转化为直观、可操作的探索过程，能有效激发学生的学习兴趣，突破教学难点。实验验证（澄清石灰水变浑浊）强化了证据意识，使结论更具说服力。从肺泡到组织细胞的迁移类比，有助于学生构建完整的知识体系，促进科学思维的发展。

（二）可能遇到的问题及应对策略

1.问题一：学生在理解“气压差”导致气体进出时可能存在思维障碍。应对策略：结合针筒实验进行类比