“生物的呼吸和呼吸作用”(第一課時)教學設計

黃建林

(浙江省紹興市柯橋區蘭亭鎮中學 312041)

朱春鳳

(浙江省紹興市柯橋區齊賢鎮中學 312065)

1 教材分析

“生物的呼吸和呼吸作用”是浙教版八年級下冊科學教材第3章第5節的內容。本節課的重點是探究人體氣體交換的過程以及呼級系統的組成。難點是呼吸時，肋間內、外肌、膈肌的運動情況及氣體的擴散方向。此節內容有兩大難題： ①內容相對比較抽象，特別是呼吸時的肋間肌和膈肌的運動情況，難以實驗；②學生有部分錯誤的前概念，如認為呼出的氣體就只有二氧化碳，沒有氧氣。筆者嘗試通過教具的制作、傳感器的利用來突破難題，提高教學的有效性。

2 教學目標

2.1 知識目標 了解人體呼吸系統的結構和氣體交換過程及呼吸道和肺的組成和功能，理解呼吸運動的原理，了解人體內氣體交換的動力和過程。

2.2 能力目標 通過對吸入和呼出氣體的成分比較，培養讀圖、分析、歸納的能力；通過模型的分析來認識復雜事物的結構和運動規律。

2.3 情感態度與價值觀目標 通過對呼氣和吸氣模型的建立，培養科學探究的興趣以及建立模型的思想。

3 教學過程

3.1 通過活動 初步建立肺模型 教師出示一個綁著兩個氣球的三通管，提問： 你有幾種方法能讓這兩個氣球鼓起來，并說明原理。通過思考和交流得出兩種方案： 往三通管里面吹氣或在氣球外面制造低壓環境。原理都是利用內外氣壓差。教師追問： 你有什么辦法讓圖1中的氣球鼓起來？并分析其原理。通過分組活動，得出拉下面的橡皮膜就能讓氣球鼓起來，原理為： 一拉使里面的氣壓小于外界大氣壓。此時，教師引導學生從自己身上找與這個結構相似的器官，學生思考得出這就是簡單的肺呼吸模型。接著讓學生查找模型與肺的類比情況，學生思考得出： 氣球類比肺，玻璃管類比氣管和支氣管，外面的瓶壁類比胸腔，下面的橡皮膜類比為膈肌。

圖1 肺呼吸模型

設計意圖： 通過自制教具和“氣球鼓起來”的活動，培養學生設計方案和逆向思維能力，使他們對肺呼吸有深刻的認識，解構“鼻吸氣”的錯誤前概念。體現了科學來源于生活又應用于生活的新課程理念。

3.2 應用模型 突破難點 肺模型建立后，讓學生找模型與人體呼吸主要的不同點，通過討論得出： 模型的瓶壁類比的胸腔不會動，而人體的胸腔會動。教師追問： 胸腔是怎么運動的？這樣做的最終結果是什么？學生回答： 肋骨往上往外提，導致胸腔容積增大，氣壓減小，氣體進入肺內；反之，氣體排出。教師通過設問： 肋骨運動是由于肋間肌在起作用，肋間肌是怎么運動的呢？教師呈現一個自制教具，通過模擬肋骨和肋間肌的運動，使學生明白，肋骨向上向外移動是因為肋間內肌和外肌的共同作用的結果，再讓學生通過觀察模型運動，分析得出： 吸氣時，膈肌收縮，肋間外肌收縮，肋間內肌舒張，肋骨向上向外移升，此時，胸腔容積增大，氣壓減小，人就吸氣了；反之，人就呼氣了。

設計意圖： 通過找尋模型跟真實情況的區別及缺點，進一步加深并鞏固肺吸氣和呼氣時內外氣壓的關系，培養學生的質疑精神和批判性思維。通過模型法突破教學難點，真正做到讓學生知其然而知其所以然，同時培養了學生的創新思維。

3.3 利用實驗和傳感器 讓結論顯現 教師提問： 吸進去和呼出的氣體各是什么？學生認為吸進去的是氧氣或空氣，呼出的是二氧化碳。接著讓一學生利用排水法收集兩瓶呼出的氣體(其中一瓶放著待用)。繼續收集一瓶空氣，把兩支長短大小相同的點燃的蠟燭同時放進兩瓶氣體中，讓學生觀察燃燒情況。通過觀察得出： 兩支蠟燭放進去時，都能燃燒，但放在空氣中的燃燒時間更長。學生分析得出： 人呼出的氣體除了有二氧化碳外還有少量氧氣，但明顯氧氣比空氣中的要少很多。教師此時拿出兩支傳感器(二氧化碳和氧氣體積分數傳感器)，先把它們放在空氣中，測得氧氣為21%，二氧化碳為0.03%，并通過同屏技術把這些數據及時投影。接著把這兩支傳感器放入剛才的另一瓶呼出氣體的瓶中，數字發生了改變，具體為： 氧氣為16%，二氧化碳為4%，教師引導學生閱讀教材“吸入的空氣和呼出的氣體成分比較圖”。

設計意圖： 通過高見度實驗，即蠟燭在空氣中和在呼出氣中的燃燒實驗，形成強烈的對比，引發學生的認知沖突，糾正了學生的錯誤前概念，即呼出的氣體為二氧化碳。又通過傳感器的應用，化定性為定量，使得實驗結論更可靠、更有說服力。

3.4 利用傳感器 突破擴散難點 通過上面數據，引導學生思考： 數據前后發生變化的主要原因是什么？思考得出： 氣體在交換。教師提問： 交換的方向是怎么樣的？在學生茫然時，教師拿出插有二氧化碳和氧氣體積分數傳感器的兩個塑料瓶。先讓學生讀出傳感器上的數據： 第一瓶是純氧，氧氣為95%，二氧化碳為0；第二瓶為純二氧化碳，氧氣為0，二氧化碳為94%。接著把這兩瓶氣體瓶口對瓶口上下疊在一起，此時學生可以很清楚地看到兩瓶氣體中的氧氣和二氧化碳的體積分數的變化情況。通過實驗，學生得出： 氣體擴散方向是從高濃度向低濃度進行。此時教師通過PPT展示肺泡結構圖，讓學生看圖思考、分析并討論，如果要高效地進行氣體交換，這肺泡應該有什么特點與其功能相適應。學生討論后通過修正得出： 肺泡壁要薄、肺泡要多且具有彈性，它周圍有很多的毛細血管等特點。最后教師在黑板上畫一個肺泡和它周圍的一根毛細血管，讓學生根據所學知識回答： ①氧氣和二氧化碳的交換方向；②經過交換后，肺泡中的氣體成分的變化及毛細血管中的氣體成分變化情況。

設計意圖： 借助傳感器，通過二氧化碳和氧氣體積分數的變化，化抽象為形象，有效突破擴散方向的難點。通過看圖、思考分析，培養學生讀圖能力，并滲透結構與功能相適應的生物學觀念。

3.5 自主學習 整合提升 教師提問： 呼吸系統除了肺這個主要器官外，還需要哪些結構，它們的功能又是怎么樣的？它們的結構與功能相適應又是怎么體現的？引導學生自主學習，學生通過自主學習得出： 呼吸系統是由呼吸道和肺組成，其中呼吸道又是由鼻、咽、喉、氣管和支氣管組成。各部分的結構和功能相適應的例子，如： 鼻中有鼻毛，可以阻擋灰塵和細菌等。

設計意圖： 通過自學讓學生了解呼吸系統各器官的名稱以及功能，符合新課程以生為本的課堂理念，在自主學習過程中，又進一步加深了結構與功能相適應的生物學觀念。

4 教學反思

在本節課的教學設計中，通過一個低成本實驗模型的制作和讓氣球鼓起來的活動，使學生明白肺吸氣的原理是肺內外氣壓差而不是因為鼻吸氣產生的。在自制教具的活動過程中滲透類比思想，即氣球類比肺等，并通過讓學生找尋模型跟呼吸真實情況的區別及缺點，使學生深入理解肺吸氣和呼氣與內外氣壓的關系，同時培養學生的質疑精神和批判性思維。通過肋骨和肋間外肌和內肌運動模型裝置，有效突破人體呼吸時肋骨的運動及肋間肌的收縮與舒張的難點。通過蠟燭在空氣中和在呼出氣中的燃燒實驗，糾正學生認為的“呼出的氣體為二氧化碳”的錯誤前概念，又借助傳感器來顯示“二氧化碳和氧氣體積分數的變化”，使學生明白擴散的方向是從高濃度向低濃度進行，有效突破擴散方向的難點。