“人体与外界环境的气体交换”教学设计及反思

於琳雅

一、教学分析

“人体和外界环境的气体交换”是苏教版生物学教材七（下）第4单元《生物圈中的人》第10章第3节的内容，包括人体呼吸系统的组成和呼吸运动的过程。对于人体呼吸系统的组成，学生有一定的生活经验，但对于人体的肺，缺乏具体认识。因此，本节课安排了“观察猪肺组织块”的实验，以帮助学生认识和了解“肺泡适于气体交换的结构”。而关于人体呼吸运动的过程，七年级学生好奇心强，思维敏捷，但缺乏知识基础，对于复杂的呼吸运动过程理解起来难度较大，所以，本节课采用小组合作、模型展示、动画演示等手段帮助学生加深理解和认识。

二、 教学目标

通过“观察猪肺组织块”的实验，归纳肺的结构与功能相适应的特点，培养实验观察和分析归纳能力，树立结构与功能相适应的生命观念;通过自制肺模型，感受呼吸运动的过程，培养观察推理和语言表达能力，增强合作分工的意识;通过学习海姆立克急救法，提升关心他人、关爱生命的社会责任感。

三、教學重难点

教学重点：说出人体呼吸系统的组成;归纳肺的结构与功能相适应的特点;描述呼吸运动的过程。

教学难点：描述呼吸运动的过程。

四、教学流程

1. 创设情境，激发学习动机。

师：同学们，今天上课前，我们先来玩个游戏，这个游戏的名称叫作“吹悬浮球”。我们只需要把玩具平放，把小球放在出气口，尽力深吸一口气，然后对着吹气口，均匀缓慢吹气。然后大家来比一比，谁的小球在空中悬浮时间最长。请各组派一名同学上台，每人领一个小球，可以先自行练习一下。准备好了吧？各就各位，预备，吸气，吹！

学生一起玩“吹悬浮球”的游戏，游戏结束后，选出优胜者。

师：该同学的小球在空中悬浮时间最长，说明了什么？

生（齐）：他的肺活量最大！

师：所谓肺活量，是指在尽力吸气后再尽力呼出的气体量。那一个人的肺活量大小，与哪些因素有关呢？我们的肺是如何与外界环境进行气体交换的呢？今天就让我们一起开启人体器官——肺的探秘之旅吧！

[设计意图]教师通过创设游戏情境，让学生亲自参与游戏，体验肺与外界环境的气体交换，让枯燥的知识变得贴近生活、富有意义，激发了学生学习兴趣，让学生快速进入课堂状态。

2. 设计实验，增加认知体验。

师：鼻、咽、喉、气管、支气管和肺，共同构成了人体的呼吸系统。作为呼吸系统的主要器官，肺的结构和功能是什么样的呢？让我们一起来观察桌面上的新鲜猪肺组织块。

师：请大家和同桌为一组，完成分组实验，看一看猪肺组织块的颜色，捏一捏猪肺组织块的弹性，试一试猪肺组织块的浮沉，最后在水中挤一挤猪肺组织块，并将观察到的现象及时记录在活动单上。建议同学们一个人戴手套进行实验，另一个人及时记录现象。实验结束后把用过的手套扔在废物缸内。

生1：我发现新鲜的猪肺组织块呈粉红色。

生2：我捏了捏猪肺组织块，发现它有弹性，而且能够扩张和缩小。

生3：我将猪肺组织块放入盛有清水的塑料水槽中，发现它能浮于水面，说明肺的密度小，里面可能有空腔。

生4：我用手在水中慢慢挤压猪肺组织块，发现切面出现了大量微小的气泡，跟海绵类似，说明肺组织块有许多细小结构，能“装”下气体，这种结构就是肺泡。

师：据统计，我们一个成年人的肺大约有3～4亿个肺泡。请同学们仔细观察肺泡的电镜图和光镜图，尝试归纳肺泡的特点。（图略。）

生5：肺泡有与气体交换相适应的结构特点。①肺泡数量多，肺泡总面积大，这样交换的气体就多了;②肺泡壁薄，仅由一层上皮细胞构成，有利于气体的进出;③肺泡外表面缠绕着丰富的毛细血管，有利于气体的交换。

师：正是由于肺泡具有如上结构，所以它非常适于进行气体交换，是气体交换的主要场所。而肺泡是构成肺的主要结构，也正因为如此，肺成为呼吸系统的主要器官，是气体交换的场所。

[设计意图]通过“观察猪肺组织块”的实验，学生对肺的结构有更直观的认识，为学习肺泡与其功能相适应的结构特点做铺垫，有利于形成“结构与功能相适应”的生物学观点。

3. 优化模型，拓展认知方式。

师：那我们的肺是如何与外界空气进行气体交换的呢？让我们继续探索有关人体肺的奥秘。我们一起来看幅图片，观察人体的肺在胸腔中被什么结构保护。（图片略。）

生6：人体的肺在胸腔中被胸廓保护着。

师：呼吸时胸廓容积是否发生改变？老师这里有一个胸廓的简易模型，首先我们来认识一下结构，前方的短木棒代表胸骨，后方的长木棒代表脊柱，中间连接的这些导线代表肋骨。接下来我和模型朝同一个方向站立，请同学们仔细观察，随着我深吸气和深呼气，胸廓容积是否发生变化？

生7：我们可以观察到，深吸气时，肋骨向上向外运动，胸廓扩大;深呼气时，肋骨向下向内运动，胸廓缩小。

师：我们将人体胸廓有节律地扩大和缩小的运动称为呼吸运动。那胸廓容积的扩大和缩小是由什么原因引起的呢？原来使胸廓容积改变的肌肉有很多，其中起关键作用的是肋间肌和膈肌。接下来，我们就来探究肋间肌和膈肌的运动是如何导致胸廓容积改变的。

师：（教师将肋间肌所在区域放大，然后比对这个区域，制作了一个模型）我们来认识一下结构吧！其中，后方的长木棒代表脊柱，前方的短木棒代表胸骨，之间相连接的短木棒代表着肋骨，上下两根肋骨之间连接的线绳代表肋间肌。中间的线绳变短就意味着肋间肌收缩。请同学们以小组为单位，先辨认下模型中的各个结构，然后体验一下，随着肋间肌的收缩和舒张，肋骨是如何运动的，胸廓又是如何变化的？

生8：随着线绳变短，肋间肌收缩变短，肋骨向上向外运动，此时胸廓容积增大;随着线绳变长，肋间肌舒张变长，肋骨向下向内运动，此时胸廓容积缩小。

师：除了肋间肌以外，还有一种很重要的肌肉，也可以使得胸廓容积发生改变，那就是膈肌。请同学们仔细观看动画，分析膈肌的收缩和舒张是如何导致胸廓容积改变的。

生9：膈肌收缩时，膈顶部会下降，胸廓容积增大;膈肌舒张时，膈顶部会上升，胸廓容积缩小。

师：正是肋间肌和膈肌的收缩和舒张，导致了胸廓的扩大和缩小。可是当胸廓容积改变时，里面的肺是否也发生变化呢？气体的流动方向又是什么样的呢？让我们通过制作肺模型，来探究胸廓容积的改变和呼吸的关系。

师：（教师事先准备了各种材料，包括塑料瓶、Y型管、气球、超轻黏土、透明胶等）我们先通过视频来了解一下模型制作的过程。请同学们利用这些材料，制作呼吸运动模型，并说明每一部分代表什么结构。然后利用模型，嘗试探究胸廓容积的改变和呼吸的关系。

生10：我发现，向下拉瓶底，现象是气球胀大;松手或向上推瓶底，现象是气球瘪了。所以我们得出的结论是胸廓扩大，肺扩张，气体进入肺;胸廓缩小，肺收缩，气体排出肺。

师：老师这里也有一个呼吸运动模型，针筒代表胸廓，里面的气球代表肺，而活塞代表膈。请大家仔细观察我手中模型的展示。

生11：当膈顶部下降，胸廓扩大，肺扩张，气体进入肺;当膈顶部上升，胸廓缩小，肺回缩，气体排出肺。

[设计意图]学生通过肋间肌模型，观察到肋间肌的收缩和舒张引起了胸廓容积的改变，把抽象的问题直观化;通过观看动画，分析膈肌的变化同样也会引起胸廓容积的改变，把抽象的问题具体化;通过自制模型和模型演示，理解胸廓扩张与呼吸的关系，把复杂的问题简单化。教师通过优化呼吸运动模型，降低了学生的学习难度，有助于学生对呼吸运动概念的理解。

4. 注重交流，延伸思维应用。

师：刚才我在做模型的过程中，不小心把异物堵进了气管，大家能不能想想办法，帮老师解决这突发状况。

生12：（边利用模型展示边解说）我们可以通过在膈肌上施加外力，使胸廓的容积缩小，形成向外的气流，将气管中的异物冲出。

师：其实在生活中，由于异物堵塞气管的情形还挺多。据统计，我国每年因为异物阻塞气管，而导致窒息死亡的儿童大约有3000名。若是遇到这种情况，我们也可以利用刚才的原理来进行抢救，这就是著名的海姆立克急救法。让我们一起跟着视频来学习一下吧。

学生一起跟着视频学习海姆立克急救法。

师：同学们，安全无小事，老师在此呼吁大家，课后认真学习并掌握“海姆立克急救法”，让我们用自己的手，给危难之人带去生的希望。挽救性命，我们每个人都能做到。

[设计意图]利用自制的模型来解决异物堵塞气管的状况，引导学生将所学的生物学知识运用于实际问题中;教师和学生一起，跟着视频学习海姆立克急救法，培养学生珍爱生命、关爱他人的意识，增强学生的社会责任感。

五、教学反思

生物学课标的主旨是促进学生核心素养的形成。如何在课堂教学中，通过整合教材资源，落实教学目标，注重学生核心素养的培养，笔者在本节课的教学过程中进行了尝试。

1. 巧设实验，渗透科学观念。

本节课中，笔者设计了“新鲜猪肺组织块的观察”实验，引导学生看一看猪肺组织块的颜色，捏一捏猪肺组织块的弹性，试一试猪肺组织块的浮沉，最后，在水中挤一挤猪肺组织块;帮助学生在体验中加深对肺结构的直观认识，感受肺的结构与功能相适应的特点，形成“结构与功能相适应”的生物学观点。

2. 注重实践，提高模型建构能力。

学生先观察胸廓模型，从整体上理解肺所处的环境;然后体验肋间肌模型，感知呼吸运动时肋间肌牵引肋骨运动导致胸廓横向的变化;随后自制膈肌模型，在建构模型的过程中加深对呼吸运动原理的理解;最后对模型进行应用，利用模型解决生活中的实际问题。教师通过构建不同的模型，帮助学生从整体到局部，由浅入深，逐步培养学生的模型开发及建构能力。

3. 联系实际，增强社会责任感。

在模型的应用方面，教师巧妙地联系了生活实际，将学生制作好的胸廓模型，与实际生活中的异物堵塞气道现象相结合，分析了“海姆立克急救法”的原理，介绍了“海姆立克急救法”的具体操作，让学生学以致用。通过引导学生关注生活实际，尝试将科学与技术应用于实践，解决现实生活中的问题，培养学生对生命的尊重态度和对社会的责任感。

当然，生物学学科核心素养不是一朝一夕就可以养成的，需要我们教师与时俱进，大胆探索，勇于创新，在提升学生的生物学学科核心素养方面进行积极的探索。

（作者单位：江苏省常州市正衡中学）