《肺与外界的气体交换》教学设计-2024-2025学年冀少版（2024）初中生物七年级下册

《肺与外界的气体交换》教学设计-2024-2025学年冀少版（2024）初中生物七年级下册核心素养教学目标生命观念能说出肺与外界气体交换的动力来源（胸廓运动），理解肋骨、膈肌的结构特点与其推动呼吸运动的功能相适应。用“结构与功能相统一”的观点解释吸气和呼气时胸廓容积、肺容积的动态变化规律。科学思维通过模拟实验数据（如胸围差测量），分析胸廓容积变化与呼吸的逻辑关系，培养“数据驱动推理”的思维习惯。对比吸气与呼气时气压变化的差异，运用“物理原理（气压差）解释生命现象”的跨学科思维。科学探究完成“模拟膈肌运动”实验，能规范操作模型、观察记录现象，并基于证据得出“胸廓容积变化导致气体进出肺”的结论。通过“测量胸围差”活动，学会设计重复实验、处理数据（求平均值），提升实验严谨性。社会责任举例说明肋骨或膈肌损伤对呼吸的影响（如气胸、膈肌痉挛），增强爱护呼吸系统的意识。向家人科普“正确咳嗽姿势”（如深吸气后短暂屏气再咳嗽）对维护呼吸道健康的作用。教学重难点教学重点呼吸运动的概念（胸廓有节律的扩大和缩小）及其与吸气、呼气的关系。吸气和呼气时肋间肌、膈肌的收缩与舒张状态，以及胸廓容积、肺容积的变化规律。气压差是气体进出肺的直接原因（肺内气压与外界气压的大小关系）。教学难点理解“多组肌群协同运动→胸廓多维度变化→肺被动扩张/回缩”的动态因果链。建立“气压变化是气体流动动力”的抽象概念，区分肺内气压与外界气压的相对关系。用动态模型解释“呼吸运动是肺通气的动力来源”这一核心原理。教学准备（一）教具与实验材料1.演示模型：呼吸运动动态模型（可手动操作肋骨、膈肌运动，展示胸廓容积变化）；透明塑料瓶呼吸模型（带可移动橡皮膜膈肌，如图1）。2.学生分组实验材料：实验记录单（表1）吸气时呼气时胸围数值（cm）____________胸廓容积变化______（扩大/缩小）______（扩大/缩小）每组1套塑料瓶呼吸模型（含气球、橡皮膜、玻璃管）；软尺（测量胸围差）、实验记录单（表1）。3.多媒体资源：动画《呼吸运动的三维解析》（慢动作展示肋骨上提、膈肌下降过程）；视频《气胸患者的呼吸障碍》（医学案例，直观呈现胸廓损伤对呼吸的影响）。教学过程情境导入：呼吸困境的启示1.教师活动播放视频片段：运动员在比赛中突发肋骨骨折，出现呼吸困难、急促喘息的场景。提问：①为什么肋骨损伤会导致呼吸困难？②我们平时吸气时，胸廓是如何变化的？展示教材原图（P45图3-3-5“呼吸运动示意图”），引导学生观察吸气时肋骨位置变化。2.学生活动◦观看视频并结合图片思考，小组讨论后回答：肋骨运动可能与胸廓扩大有关，胸廓变化影响肺的气体进出。3.设计意图通过真实医学案例制造认知冲突，激活“呼吸系统结构与功能关联”的前导知识。利用教材插图建立“肋骨运动→胸廓变化”的直观联想，明确探究主题。新课讲授1：呼吸运动的动力来源体验探究：测量胸围差教师活动讲解操作步骤：①学生站立，自然呼吸，用软尺测量锁骨中线第四肋骨处（胸围测量点）的平静胸围；②深吸气后屏住呼吸，测量最大胸围；③深呼气后屏住呼吸，测量最小胸围；④计算胸围差（最大胸围-最小胸围）。提问：①胸围差的数值变化反映了什么？（胸廓容积变化）②胸围差较大的同学，呼吸功能可能有什么优势？（肺通气量更大）学生活动◦分组测量胸围差，记录数据并计算平均值，讨论数据差异的原因（如肺活量差异、测量误差）。设计意图通过亲身体验和数据记录，将抽象的“胸廓运动”转化为可测量的生理指标。渗透“定量实验”思维，培养实事求是的科学态度。模型演示：肋骨与膈肌的协同作用教师活动◦操作呼吸运动动态模型，分步骤展示：肋间肌收缩→肋骨上提、胸骨前移→胸廓前后径、左右径扩大；膈肌收缩→膈顶下降→胸廓上下径增大→整体胸廓容积扩大。◦对比演示呼气过程，强调：呼气时肋间肌、膈肌舒张，胸廓容积被动缩小。学生活动◦观察模型运动，跟随教师手势模拟肋骨、膈肌的运动方向（双手模拟肋骨上提/下降）。设计意图利用三维模型突破平面插图的局限性，帮助学生理解胸廓“三维容积变化”（前后、左右、上下径）。通过手势模拟增强运动记忆，符合七年级学生形象思维为主的认知特点。新课讲授2：气体进出肺的原理模拟实验：橡皮膜膈肌的运动教师活动◦演示塑料瓶呼吸模型（图1）：向下拉动橡皮膜（模拟膈肌收缩）→气球膨胀（肺扩张）→瓶内气压降低→外界空气进入气球；松开橡皮膜（模拟膈肌舒张）→气球回缩（肺回缩）→瓶内气压升高→气体排出气球。◦提问：①模型中橡皮膜的升降如何影响气球体积？②气球“吸气”“呼气”时，瓶内气压如何变化？（提示：气压与容积成反比）学生活动◦分组操作模型，观察并记录橡皮膜位置、气球状态、“气体流动”（用羽毛靠近玻璃管口观察飘动方向）的关系。设计意图通过简易模型模拟复杂生理过程，将“气压差”这一抽象物理概念转化为可见的实验现象（气球膨胀/回缩）。引导学生从“现象观察”转向“原理分析”，培养“模型→原型”的推理能力。动画解析：气压差的动态变化教师活动◦播放动画《呼吸时的气压变化》，用数据标注关键节点：吸气初期：肺内气压（100kPa）＞外界气压（101kPa）→气体不流动；吸气中期：膈肌收缩→肺扩张→肺内气压下降至98kPa＜外界气压→气体入肺；吸气末：肺内气压=外界气压→气体停止流动。◦对比讲解呼气时气压变化，强调“流动方向由瞬时气压差决定”。学生活动呼吸阶段肺容积肺内气压与外界气压关系气体流动方向吸气扩大肺内____外界外界→肺呼气缩小肺内____外界肺→外界◦观察动画并填写气压变化表格（表2），用“＞”“＜”符号表示气压关系。设计意图用动态数据可视化抽象原理，突破“气压差瞬间变化”的理解难点。通过表格填空强化关键知识点，培养“图文转换”和信息提取能力。新课讲授3：呼吸运动的完整过程（10分钟）图表归纳：吸气与呼气的对比教师活动项目吸气时呼气时肋间肌收缩______膈肌______舒张胸廓容积______缩小肺状态扩张______肺内气压低于外界______◦展示教材P46“吸气与呼气时的状态对比表”，引导学生结合模型、动画填写表格：学生活动◦回顾实验现象和动画内容，分组完成表格填写，派代表汇报答案。设计意图以教材表格为载体，系统梳理核心知识，培养“对比分析”的科学思维。通过小组汇报暴露认知误区（如混淆肋间肌与膈肌的作用），及时纠正。案例分析：异常呼吸的成因教师活动呈现案例：“某患者因车祸导致肋骨骨折，出现‘连枷胸’（局部胸壁反常呼吸运动），表现为吸气时伤处胸壁内陷，呼气时外凸，严重影响呼吸功能。”提问：①正常吸气时胸壁应如何运动？案例中胸壁运动为何异常？②这种异常会对肺通气造成什么影响？学生活动◦结合呼吸运动原理分析案例，讨论得出：肋骨骨折导致胸壁失去支撑，吸气时无法同步扩张，造成肺通气量减少。设计意图用临床案例深化“结构损伤→功能障碍”的生命观念，提升知识应用能力。渗透“生物学与医学关联”的学科价值，激发学生对生命科学的兴趣。总结提升：概念模型构建1.教师活动引导学生用箭头图构建呼吸运动的逻辑模型：神经冲动→肋间肌、膈肌收缩→胸廓容积扩大→肺被动扩张→肺内气压下降→外界气体入肺强调关键词：“动力来源（肌群收缩）→容积变化→气压差→气体流动”的因果链。1.学生活动◦独立绘制模型图，互相检查逻辑漏洞，修正后粘贴在教材对应章节。设计意图通过模型构建培养系统思维，帮助学生将碎片化知识整合为连贯的认知体系。强化“结构→功能→调控”的生物学思维框架，为后续学习“呼吸调节”铺垫。课堂检测与拓展1.分层练习基础题（教材改编）：下列关于吸气过程的描述，错误的是（）A.肋间肌收缩B.膈肌舒张C.胸廓容积扩大D.肺内气压降低拓展题：游泳时若发生“膈肌痉挛”（俗称“岔气”），会感觉呼吸急促困难，结合本节课知识解释原因。1.学生活动◦独立完成练习，小组讨论拓展题（膈肌痉挛导致无法正常收缩，胸廓容积变化受阻，影响吸气）。设计意图基础题针对核心知识点查漏补缺，确保全体学生达标；拓展题联系生活场景，考查知识迁移能力，体现“学习对生活有用的生物学”。板书设计#肺与外界的气体交换一、呼吸运动：胸廓的节律性扩大与缩小1.动力：肋间肌、膈肌的收缩和舒张2.结果：胸廓容积变化→肺容积变化→气压差→气体进出肺二、吸气与呼气对比三、核心原理：气压差是气体流动的直接动力设计意图：板书采用“原理→过程→对比”的逻辑结构，重点突出呼吸运动的因果关系和动态变化，通过表格直观呈现易混淆点，便于学生记忆和复习。教学反思成功之处实验设计突破抽象概念：塑料瓶呼吸模型和胸围差测量实验，使“胸廓运动→气压变化”的原理从无形变有形，85%学生能准确描述模型中各结构的对应关系。跨学科融合自然：结合物理“气压与容积关系”解释呼吸原理，学生能运用已有知识理解生物学现象，体现学科整合的有效性。案例教学激发深层思考：通过肋骨骨折、膈肌痉挛等案例，学生不仅掌握知识，更意识到呼吸系统结构完整性的重要性，社会责任目标达成度高。改进方向模型精细化不足：部分学生对“胸廓三维变化”理解不透彻，可增加立体胸廓模型（如用铁丝制作肋骨框架），让学生手动操作感受前后、左右、上下径的变化。动态演示时间不足：动画播放速度较快，