“人體與外界環境的氣體交換”教學設計及反思

於琳雅

一、教學分析

“人體和外界環境的氣體交換”是蘇教版生物學教材七（下）第4單元《生物圈中的人》第10章第3節的內容，包括人體呼吸系統的組成和呼吸運動的過程。對于人體呼吸系統的組成，學生有一定的生活經驗，但對于人體的肺，缺乏具體認識。因此，本節課安排了“觀察豬肺組織塊”的實驗，以幫助學生認識和了解“肺泡適于氣體交換的結構”。而關于人體呼吸運動的過程，七年級學生好奇心強，思維敏捷，但缺乏知識基礎，對于復雜的呼吸運動過程理解起來難度較大，所以，本節課采用小組合作、模型展示、動畫演示等手段幫助學生加深理解和認識。

二、 教學目標

通過“觀察豬肺組織塊”的實驗，歸納肺的結構與功能相適應的特點，培養實驗觀察和分析歸納能力，樹立結構與功能相適應的生命觀念;通過自制肺模型，感受呼吸運動的過程，培養觀察推理和語言表達能力，增強合作分工的意識;通過學習海姆立克急救法，提升關心他人、關愛生命的社會責任感。

三、教學重難點

教學重點：說出人體呼吸系統的組成;歸納肺的結構與功能相適應的特點;描述呼吸運動的過程。

教學難點：描述呼吸運動的過程。

四、教學流程

1. 創設情境，激發學習動機。

師：同學們，今天上課前，我們先來玩個游戲，這個游戲的名稱叫作“吹懸浮球”。我們只需要把玩具平放，把小球放在出氣口，盡力深吸一口氣，然后對著吹氣口，均勻緩慢吹氣。然后大家來比一比，誰的小球在空中懸浮時間最長。請各組派一名同學上臺，每人領一個小球，可以先自行練習一下。準備好了吧？各就各位，預備，吸氣，吹！

學生一起玩“吹懸浮球”的游戲，游戲結束后，選出優勝者。

師：該同學的小球在空中懸浮時間最長，說明了什么？

生（齊）：他的肺活量最大！

師：所謂肺活量，是指在盡力吸氣后再盡力呼出的氣體量。那一個人的肺活量大小，與哪些因素有關呢？我們的肺是如何與外界環境進行氣體交換的呢？今天就讓我們一起開啟人體器官——肺的探秘之旅吧！

[設計意圖]教師通過創設游戲情境，讓學生親自參與游戲，體驗肺與外界環境的氣體交換，讓枯燥的知識變得貼近生活、富有意義，激發了學生學習興趣，讓學生快速進入課堂狀態。

2. 設計實驗，增加認知體驗。

師：鼻、咽、喉、氣管、支氣管和肺，共同構成了人體的呼吸系統。作為呼吸系統的主要器官，肺的結構和功能是什么樣的呢？讓我們一起來觀察桌面上的新鮮豬肺組織塊。

師：請大家和同桌為一組，完成分組實驗，看一看豬肺組織塊的顏色，捏一捏豬肺組織塊的彈性，試一試豬肺組織塊的浮沉，最后在水中擠一擠豬肺組織塊，并將觀察到的現象及時記錄在活動單上。建議同學們一個人戴手套進行實驗，另一個人及時記錄現象。實驗結束后把用過的手套扔在廢物缸內。

生1：我發現新鮮的豬肺組織塊呈粉紅色。

生2：我捏了捏豬肺組織塊，發現它有彈性，而且能夠擴張和縮小。

生3：我將豬肺組織塊放入盛有清水的塑料水槽中，發現它能浮于水面，說明肺的密度小，里面可能有空腔。

生4：我用手在水中慢慢擠壓豬肺組織塊，發現切面出現了大量微小的氣泡，跟海綿類似，說明肺組織塊有許多細小結構，能“裝”下氣體，這種結構就是肺泡。

師：據統計，我們一個成年人的肺大約有3～4億個肺泡。請同學們仔細觀察肺泡的電鏡圖和光鏡圖，嘗試歸納肺泡的特點。（圖略。）

生5：肺泡有與氣體交換相適應的結構特點。①肺泡數量多，肺泡總面積大，這樣交換的氣體就多了;②肺泡壁薄，僅由一層上皮細胞構成，有利于氣體的進出;③肺泡外表面纏繞著豐富的毛細血管，有利于氣體的交換。

師：正是由于肺泡具有如上結構，所以它非常適于進行氣體交換，是氣體交換的主要場所。而肺泡是構成肺的主要結構，也正因為如此，肺成為呼吸系統的主要器官，是氣體交換的場所。

[設計意圖]通過“觀察豬肺組織塊”的實驗，學生對肺的結構有更直觀的認識，為學習肺泡與其功能相適應的結構特點做鋪墊，有利于形成“結構與功能相適應”的生物學觀點。

3. 優化模型，拓展認知方式。

師：那我們的肺是如何與外界空氣進行氣體交換的呢？讓我們繼續探索有關人體肺的奧秘。我們一起來看幅圖片，觀察人體的肺在胸腔中被什么結構保護。（圖片略。）

生6：人體的肺在胸腔中被胸廓保護著。

師：呼吸時胸廓容積是否發生改變？老師這里有一個胸廓的簡易模型，首先我們來認識一下結構，前方的短木棒代表胸骨，后方的長木棒代表脊柱，中間連接的這些導線代表肋骨。接下來我和模型朝同一個方向站立，請同學們仔細觀察，隨著我深吸氣和深呼氣，胸廓容積是否發生變化？

生7：我們可以觀察到，深吸氣時，肋骨向上向外運動，胸廓擴大;深呼氣時，肋骨向下向內運動，胸廓縮小。

師：我們將人體胸廓有節律地擴大和縮小的運動稱為呼吸運動。那胸廓容積的擴大和縮小是由什么原因引起的呢？原來使胸廓容積改變的肌肉有很多，其中起關鍵作用的是肋間肌和膈肌。接下來，我們就來探究肋間肌和膈肌的運動是如何導致胸廓容積改變的。

師：（教師將肋間肌所在區域放大，然后比對這個區域，制作了一個模型）我們來認識一下結構吧！其中，后方的長木棒代表脊柱，前方的短木棒代表胸骨，之間相連接的短木棒代表著肋骨，上下兩根肋骨之間連接的線繩代表肋間肌。中間的線繩變短就意味著肋間肌收縮。請同學們以小組為單位，先辨認下模型中的各個結構，然后體驗一下，隨著肋間肌的收縮和舒張，肋骨是如何運動的，胸廓又是如何變化的？

生8：隨著線繩變短，肋間肌收縮變短，肋骨向上向外運動，此時胸廓容積增大;隨著線繩變長，肋間肌舒張變長，肋骨向下向內運動，此時胸廓容積縮小。

師：除了肋間肌以外，還有一種很重要的肌肉，也可以使得胸廓容積發生改變，那就是膈肌。請同學們仔細觀看動畫，分析膈肌的收縮和舒張是如何導致胸廓容積改變的。

生9：膈肌收縮時，膈頂部會下降，胸廓容積增大;膈肌舒張時，膈頂部會上升，胸廓容積縮小。

師：正是肋間肌和膈肌的收縮和舒張，導致了胸廓的擴大和縮小。可是當胸廓容積改變時，里面的肺是否也發生變化呢？氣體的流動方向又是什么樣的呢？讓我們通過制作肺模型，來探究胸廓容積的改變和呼吸的關系。

師：（教師事先準備了各種材料，包括塑料瓶、Y型管、氣球、超輕黏土、透明膠等）我們先通過視頻來了解一下模型制作的過程。請同學們利用這些材料，制作呼吸運動模型，并說明每一部分代表什么結構。然后利用模型，嘗試探究胸廓容積的改變和呼吸的關系。

生10：我發現，向下拉瓶底，現象是氣球脹大;松手或向上推瓶底，現象是氣球癟了。所以我們得出的結論是胸廓擴大，肺擴張，氣體進入肺;胸廓縮小，肺收縮，氣體排出肺。

師：老師這里也有一個呼吸運動模型，針筒代表胸廓，里面的氣球代表肺，而活塞代表膈。請大家仔細觀察我手中模型的展示。

生11：當膈頂部下降，胸廓擴大，肺擴張，氣體進入肺;當膈頂部上升，胸廓縮小，肺回縮，氣體排出肺。

[設計意圖]學生通過肋間肌模型，觀察到肋間肌的收縮和舒張引起了胸廓容積的改變，把抽象的問題直觀化;通過觀看動畫，分析膈肌的變化同樣也會引起胸廓容積的改變，把抽象的問題具體化;通過自制模型和模型演示，理解胸廓擴張與呼吸的關系，把復雜的問題簡單化。教師通過優化呼吸運動模型，降低了學生的學習難度，有助于學生對呼吸運動概念的理解。

4. 注重交流，延伸思維應用。

師：剛才我在做模型的過程中，不小心把異物堵進了氣管，大家能不能想想辦法，幫老師解決這突發狀況。

生12：（邊利用模型展示邊解說）我們可以通過在膈肌上施加外力，使胸廓的容積縮小，形成向外的氣流，將氣管中的異物沖出。

師：其實在生活中，由于異物堵塞氣管的情形還挺多。據統計，我國每年因為異物阻塞氣管，而導致窒息死亡的兒童大約有3000名。若是遇到這種情況，我們也可以利用剛才的原理來進行搶救，這就是著名的海姆立克急救法。讓我們一起跟著視頻來學習一下吧。

學生一起跟著視頻學習海姆立克急救法。

師：同學們，安全無小事，老師在此呼吁大家，課后認真學習并掌握“海姆立克急救法”，讓我們用自己的手，給危難之人帶去生的希望。挽救性命，我們每個人都能做到。

[設計意圖]利用自制的模型來解決異物堵塞氣管的狀況，引導學生將所學的生物學知識運用于實際問題中;教師和學生一起，跟著視頻學習海姆立克急救法，培養學生珍愛生命、關愛他人的意識，增強學生的社會責任感。

五、教學反思

生物學課標的主旨是促進學生核心素養的形成。如何在課堂教學中，通過整合教材資源，落實教學目標，注重學生核心素養的培養，筆者在本節課的教學過程中進行了嘗試。

1. 巧設實驗，滲透科學觀念。

本節課中，筆者設計了“新鮮豬肺組織塊的觀察”實驗，引導學生看一看豬肺組織塊的顏色，捏一捏豬肺組織塊的彈性，試一試豬肺組織塊的浮沉，最后，在水中擠一擠豬肺組織塊;幫助學生在體驗中加深對肺結構的直觀認識，感受肺的結構與功能相適應的特點，形成“結構與功能相適應”的生物學觀點。

2. 注重實踐，提高模型建構能力。

學生先觀察胸廓模型，從整體上理解肺所處的環境;然后體驗肋間肌模型，感知呼吸運動時肋間肌牽引肋骨運動導致胸廓橫向的變化;隨后自制膈肌模型，在建構模型的過程中加深對呼吸運動原理的理解;最后對模型進行應用，利用模型解決生活中的實際問題。教師通過構建不同的模型，幫助學生從整體到局部，由淺入深，逐步培養學生的模型開發及建構能力。

3. 聯系實際，增強社會責任感。

在模型的應用方面，教師巧妙地聯系了生活實際，將學生制作好的胸廓模型，與實際生活中的異物堵塞氣道現象相結合，分析了“海姆立克急救法”的原理，介紹了“海姆立克急救法”的具體操作，讓學生學以致用。通過引導學生關注生活實際，嘗試將科學與技術應用于實踐，解決現實生活中的問題，培養學生對生命的尊重態度和對社會的責任感。

當然，生物學學科核心素養不是一朝一夕就可以養成的，需要我們教師與時俱進，大膽探索，勇于創新，在提升學生的生物學學科核心素養方面進行積極的探索。

（作者單位：江蘇省常州市正衡中學）