“生物的呼吸”的教學課例研究

徐建剛

摘要以浙教版科學“生物的呼吸”一課為例，圍繞“學為中心、學科思想、學科方法、情感體驗”等理念進行設計，并在設計后對這些理念的滲透效果進行反思，歸納出一些設計要點，可供參考。

關鍵詞生物的呼吸 教學課例

1理念解讀

（1）生物學有其獨特的學科思想，如生物的結構層次特點，生物的結構與功能相適應的特點。在本課時中，都有著相關的內容蘊含著這些學科思想。

（2）生物學有其獨特的學科學習方法，如概念量多，概念之間也往往具有很大的相似性，對概念的建構會造成很大的干擾。教學中需要有學科方法的培養，本課時內容也不例外。

（3）學習生物學最終的目的是要回歸到“人與自然”上，理解到人與自然的和諧相處，這也是本節教學中要予以關注的一點。

基于以上幾點理念，本課時教學中，教師在知識上要建構起呼吸的全過程，使學生理解氣體交換的本質和與功能相適應的結構特點；在方法上要使構建概念流程圖、概念層次結構、模型建構等能力得到培養；在情感上，最終要使學生樹立起關注人與自然和諧發展的理念，樹立健康的生活態度。

2教學過程設計

2.1課前思考

教師設計預習問題：（1）人體的呼吸也叫氣體交換。O2從外界空氣中進入組織細胞內（如腦細胞），C02由內向外，需要經過很多結構：鼻、氣管、咽、血液、肺、氣管、喉、組織細胞等。請按照氣體運動的路徑，將這些結構以流程圖的形式進行排序。

（2）氣體為什么會有序地運動，其動力來自于哪里？

（3）人體的哪些結構特點很好地適應了氣體交換的功能？

設計意圖：（1）這三個預習問題實際是本堂課需要解決的三個重難點，對學生的預習有一個統攝性的指向。（2）以腦細胞為例，基于學生對腦部缺氧的生活認識，便于學生理解。（3）畫流程圖的目的是將學生把呼吸等同于肺通氣的前概念，延伸到呼吸的三階段過程。

2.2課內學習

2.2.1呼吸過程的學習

（1）小組交流匯報“課前思考1”，在黑板上整理展示出概念流程圖：

鼻→咽→喉→氣管→支氣管→肺→血液→組織細胞（腦）

（2）教師基于學生的流程圖，引導學生重構呼吸全過程示意圖（圖1），解析呼吸的三階段過程，建構概念：

①呼吸三階段：外呼吸、氣體在血液中的運輸、內呼吸；

②氣體交換：肺通氣、肺換氣、組織換氣；

③呼吸系統：呼吸道、肺。

設計意圖：（1）學生整理展示流程圖，初步感悟整個呼吸過程。（2）教師采用圖形和文字相結合的形式引導學生畫出并解讀呼吸全過程示意圖，促進學生的理解；同時揭示呼吸過程中各個概念之間的層次關系，引導學生辨析相似概念。這也是學習生物學學科方法的一種滲透。

2.2.2氣體交換的學習

（1）小組交流匯報“課前思考2”，引出吸氣和呼氣、氣體擴散作用等初步認識。

（2）教師實施演示實驗，模擬人體的吸氣和呼氣過程（圖2）。

①結合書本所示的“胸腔的結構”的示意圖，分析吸氣和呼氣的過程。吸氣：肋間外肌、膈肌收縮→肋骨和胸骨向上向外移動→胸腔容積增大→肺擴張，肺內氣壓降低，小于外界大氣壓→外界空氣進入肺泡。呼氣：肋間外肌、膈肌舒張→肋骨和胸骨向下向內移動→胸腔容積縮小→肺回縮，肺內氣壓升高，大于外界大氣壓→迫使肺泡內氣體排出體外。

②學生把手放在自己胸前，體會呼吸過程中胸部的變化，感受肋骨的移動。

③學生結合呼吸全過程示意圖，指出在肺換氣和組織換氣過程中氣體的擴散作用。

④教師提出問題“吸氣、呼氣”和“肺換氣、組織換氣”在動力上的差異，辨析出“壓力差”和“濃度差”的本質區別。

設計意圖：（1）模擬實驗的介入，利用了實驗的直觀性，有利于培養學生的抽象思維，也是對建模方法的滲透。（2）采用流程圖的形式，分析吸氣和呼氣的過程，是對學習方法的滲透。（3）讓學生感受自己呼吸時的胸腔和肋骨運動，則是增進學生的直觀體驗，同時增加了學習的趣味性。（4）辨析“吸氣、呼氣”和“肺換氣、組織換氣”在動力上的差異，讓學生理解到在相似現象背后，有知識本質上的差異，既有利于糾正學生的模糊認識，又滲透了科學學習中關注本質的學科思想。

2.2.3結構與功能的學習

（1）小組交流匯報“課前思考3”，讓學生展示出課前學習的前認識。

（2）教師指導學生閱讀書本所示的“人體呼吸系統”的圖示，按“鼻→咽→喉→氣管→支氣管→肺（肺泡）”的序列理解和整理各器官在適應功能上的結構特點，如肺泡布滿毛細血管和彈性纖維，有利于氣體交換。

（3）教師從“有利于形成壓力差”和“有利于擴散”的角度，引導學生進一步思考：除書本上指出的一些結構特點外，還有哪些結構特點有利于氣體交換？教師引導學生進一步認識到肺泡壁、毛細血管壁薄等結構的生理意義。

設計意圖：（1）結構與功能適應觀是生物學的一個重要學科思想，本教學環節目的是要突出這一點。（2）讓學生閱讀書本示意圖，是為了培養學生重視文本、解讀文本能力。（3）教師引導學生進一步從功能的角度去思考和猜測結構特點，既能活化學生的思維，又可使學生樹立結構與功能相適應的學科理念。2.3拓展學習

（1）小組合作學習：構建、解讀呼氣和吸氣過程的氣壓變化坐標圖（圖3），說出A、B、C點以及AB、BC段的意義。

（2）學生閱讀“肺活量”，體驗自己的肺活量。

（3）閱讀“矽肺”、“PM2.5對肺部健康的影響”等素材。

設計意圖：（1）圖像的構建和解讀在知識上加深了學生對呼氣和吸氣過程的氣壓變化的理解，更為重要的是滲透數學方法，使學生在圖像學習的能力和方法上得到提升。（2）肺活量等素材的介入，讓知識走向生活，也使學生樹立起健康生活方式的理念。

3設計思考

3.1“學為中心”是核心理念

教學設計始終要圍繞“以學為中心”的理念展開，以學生和學習為中心構建課堂，突出學生的主體地位，把學生的自主、主動、積極學習放在第一位。在本課堂設計中，充分體現了這一特點：（1）前置性問題的設計，有指向性的誘導預學，讓學生先動腦，調動出學生的前概念，產生一些困惑，形成一探究竟的欲望，并對教學重難點有一個整體上的預期。（2）小組合作式教學平臺的搭建有利于學生不同思維的碰撞，相互傾聽，合作交流，互助加工，最終形成的每一個觀點都是集體的智慧。（3）圖文、演示實驗、書本中文本與圖示等素材的穿插，為學生的學習提供直觀形象的支撐，在前概念和最近發展區之間搭建橋梁，為他們最終進行抽象理性思維奠定基礎。（4）教師整體考慮三維目標的達成，在知識建構過程中，滲透概念圖建構、學科思想等過程和方法，并通過素材體悟情感、態度與價值觀，達到課堂設計目標的完整性。

3.2突出學科思想

每門學科都有自身的學科特點和思想，這是教學的精髓所在。在本課堂教學設計中，教師關注了生物體的結構與層次，完整的呼吸過程包含3個階段，每一個階段又有不同的小階段，包含很多概念。教師幫助學生厘清了這些結構層次和概念間的關系。教師滲透了生物體的結構與功能的相適應性，通過展示人體與外界氣體的交換、人體內的氣體交換功能都有著相適應的結構特點，設法調動學生的思維，引導學生去發現和猜想這些結構，有利于加深學生對知識的理解。教師關注了科學知識的本質，讓學生辨析“壓力差”和“濃度差”的區別，引導學生要透過現象關注知識的本質。當然，在教學中，教師還應該將這些學科思想進行顯性化教學，向學生滲透學科思想，發展學生的學科思想思維。

3.3培養學科方法

每門學科都有自身的解決問題的學科方法，這是學習能力培養的關鍵。在本課堂教學設計中，讓學生畫概念流程圖，體現在預學中的氣體流程圖和吸氣、呼氣中的變化流程圖，這是解決復雜過程的一種方法。教師所畫的呼吸全過程示意圖，既是對形象事物建模進行抽象思維的方法，也是厘清概念間包含、并列、交叉等層次關系的一種方法。演示實驗的介入是學習科學的重要模型法。指導學生閱讀文本，從文本素材中去攫取有用的信息，這也是學習科學的一種重要手段。創建解析呼氣和吸氣過程的氣壓變化坐標圖，是數學方法在科學學習中的重要滲透。這些都體現出鮮明的學科方法。當然，在教學中，教師也應該將這些學科思想進行顯性化教學，靈活運用這些學習方法。

3.4關注情感體驗

學生在學習中獲得的積極情感體驗是學生持續學習的最大內驅力。本節課的設計關注了學生的興趣，使學生體驗呼氣和吸氣過程的胸部變化，體驗了自己肺活量等活動，增加了學習的情趣。小組合作學習的形式豐富了學習的組織形式，讓學生在互助中獲得成功的體驗。“矽肺”、“PM2.5對肺部健康的影響”等素材的學習，使學生從關注科學走向關注生活，滲透積極的健康生活理念，對學生的影響是內隱而有效的。