资源简介

《发生在肺内的气体交换》教学设计（附 学生学习任务单）
学科 生物学 年级 七年级 课型 新授课 设计者 周梓倩
课题 《发生在肺内的气体交换》 课时 2课时
课标要求 5.3.2 呼吸运动可以实现肺与外界的气体交换5.3.3 肺泡与周围毛细血管内的血液、毛细血管内的血液与组织细胞进行气体交换
教材分析 本节是人教版（2024）初中生物七年级下册第四单元第三章第二节的内容。本节课是在学生已经了解呼吸系统的基础上，深入探究肺与外界以及肺与血液的气体交换过程，是对人体呼吸知识的进一步深化，同时也为后续血液循环系统的学习奠定了基础，起到承上启下的关键作用。本节内容主要涵盖两大部分：肺与外界的气体交换、肺泡与血液的气体交换，这两部分紧密关联，共同构成完整的气体交换知识体系。肺与外界的气体交换通过呼吸运动实现，呼吸肌的收缩与舒张影响胸廓容积进而影响肺容积，最后导致肺内气压与外界大气压的变化，实现气体进出肺。肺泡与血液的气体交换则基于气体扩散原理，肺泡中的氧气透过肺泡壁和毛细血管壁进入血液，血液中的二氧化碳通过毛细血管壁和肺泡壁进入肺泡。
学情分析 本节课的授课对象是七年级学生。在学习本节课前，学生对人体呼吸系统的组成和功能已有初步认识。他们对人体生理现象充满好奇，具备一定的观察和动手能力，在教师引导下能够完成简单的实践操作，这有利于借助直观教具开展教学。但此阶段学生认知水平仍以形象思维为主，而胸廓容积变化导致气压改变，以及气体交换的微观机制（如浓度差驱动扩散），涉及物理、化学相关知识，较为抽象复杂，学生缺乏相应的知识储备，理解起来存在较大困难，需通过模型实验将抽象概念具象化。
核心素养目标 生命观念：观察肺泡与毛细血管的结构，理解肺的结构与其气体交换功能的适应性关系，形成结构与功能相适应的生命观念。科学思维：分析吸入与呼出气体成分的数据，得出呼出气体较吸入气体氧气减少和二氧化碳增加的变化，进而合理、深入地解释气体交换机制，培养严谨的逻辑思维。探究实践：操作模拟呼吸的模型、体验大气压的存在以及浓度差驱动扩散等活动，对相关的现象进行分析讨论和交流，提高观察、判断、推理及科学实验能力。态度责任：认同体育锻炼对呼吸系统有多重益处，养成健康的生活态度和行为习惯。
教学重点 肺与外界的气体交换过程；肺泡与血液的气体交换过程。
教学难点 ①理解胸廓容积变化与呼吸的关系。②掌握气体交换的原理。
教学方法 问题驱动法、直观演示法、实验探究法、小组合作学习法
教学过程（第一课时）
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
环节一 创设情境：夏天到了，很多同学喜欢通过游泳来消暑降温，请问会游泳的同学，当你下水游泳，水没过胸部时，你有什么感觉？为什么？ 思考、积极发言。 从生活情境切入，激发兴趣，引发学生思考，进而引出“肺是如何与外界进行气体交换”的问题。
环节二 演示胸廓模型，引导学生观察，小结胸廓的结构。 完成学习任务单中的任务一，认识胸廓的结构。 通过模型的直观观察，了解胸廓的结构以及肺与胸廓之间的空间位置关系，为下面认识“胸廓容积变化引起肺容积变化”作铺垫。
环节三 现场引导学生将双手轻放于两肋处，进行深呼吸，体验肋骨运动引起的胸廓大小的变化。 触摸肋骨运动，记录吸气与呼气时肋骨运动的方向，完成学习任务单中的任务二。 亲身体验，强化肋骨运动与胸廓变化的关系。
环节四 播放“肌肉的收缩与舒张”视频，引导学生思考：肋骨的运动是由什么引起的？接着引导学生操作“肋间肌运动模型”，得出结论：肋间肌的收缩与舒张引起胸廓前后径、左右径的扩大与缩小。 观看视频，认识肌肉的收缩和舒张过程，并操作“肋间肌运动模型”，完成学习任务单中的任务三。 通过观看视频，直观理解肌肉的收缩和舒张过程，并通过动手操作模型，理解“肋间肌收缩→肋骨向上、向外运动→胸廓扩大”、“肋间肌舒张→肋骨下、向内运动→胸廓缩小”的因果链。
环节五 引导学生操作“膈肌运动模型”，得出结论：膈肌的收缩与舒张引起胸廓上下径的扩大与缩小。 操作“膈肌运动模型”，完成学习任务单中的任务四。 通过动手操作模型，理解“膈肌收缩→膈顶部下降→胸廓扩大”、“膈肌舒张→膈顶部上升→胸廓缩小”的因果链。
环节六 引导学生思考：胸廓扩大与缩小会引起肺容积的变化吗？（会）为什么？（肺富有弹性）接着引导学生按学习任务单的指示操作注射器，感受气压变化。 按指示操作注射器感受气压变化，完成学习任务单中的任务五。 通过操作注射器，感受“容积变小，气压变大”“气体总是从气压高处向气压低处运动”的气压运动原理。
环节七 引导学生总结，归纳推理吸气和呼气过程是如何发生的。 完成学习任务单中的任务六。 通过直观演示、实验探究等多种教学方法，帮助学生逐步理解呼吸运动的机制，最终自主构建呼吸运动模型。
环节八 引导学生回到课前创设的情境：当你下水游泳，水没过胸部时，为什么会感到呼吸困难？接着进一步提问：为什么科学运动能提高人的肺活量、肺通气量(安静时每分钟肺吸入或呼出的气体总量)等？ 思考后回答：（1）胸廓受到水的挤压，胸廓扩张受到影响，进而影响气体进入肺。（2）科学运动会使呼吸深度和呼吸频率都增加，使呼吸肌得到锻炼。呼吸肌的收缩、舒张力量加强，导致胸廓活动范围变大，肺活量、肺通气量得到提高。 运用所学知识解决真实生活情境的问题。并且认识到体育锻炼给呼吸系统带来的益处，从而养成健康的生活态度和行为习惯。
教学过程（第二课时）
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
环节一 引导学生阅读课本第98页“想一想，议一议”的表格，尝试分析并讨论以下问题：（1）呼出气体与吸入气体相同吗？若不同，呼出气体的成分发生了哪些变化？（2）含量减少的气体去向何处？含量增加的气体从哪里来？ 小组讨论，完成学习任务单中的任务七。 分析表格，并联系第三单元第二章第三节所学知识——呼吸作用是生物的共同特征，意识到氧气的去向和二氧化碳的来源，初步认识肺泡与血液的气体交换。
环节二 展示肺泡模型，引导学生思考：为什么肺泡是气体交换的场所？ 观察模型，完成学习任务单中的任务八。 结合模型，并联系第四单元第二章第二节——小肠适于吸收的结构特点，进行知识迁移，推理肺泡适于气体交换的结构特点，强化结构与功能相适应的生命观念。
环节三 引导学生思考：为什么氧气能从肺泡进入血液，二氧化碳能从血液进入肺泡？为什么不能反着来？接着利用人工智能技术生成的气体扩散规律教学动画，指导学生每隔10s记录下两个容器箱内两种气体分子的数目，引导学生总结气体扩散的规律。 观察并将数据记录至学习任务单中的任务九，分析总结出气体扩散的规律：一种气体总是从浓度高的地方向浓度低的地方扩散，直至平衡。 通过人工智能生成的教学动画，能将气体分子从高浓度向低浓度扩散的微观过程以动态、可视化的形式呈现，把抽象知识转化为学生易于理解的直观图像，降低学习难度，帮助学生快速建立对气体扩散现象的感性认识。
环节四 引导学生小结肺泡与血液的气体交换过程，并接着思考：当氧气进入血液后，通过血液运输至身体各处组织细胞处，又会发生怎样的气体交换？ 思考并完成学习任务单中的任务十，总结发生在身体内的两处气体交换。 总结上述所学，构建肺与外界进行气体交换后，发生在身体内的两处气体交换的知识框架。
环节五 引导学生总结人体的呼吸过程。 结合两节课所学知识，构建人体呼吸过程的思维导图。 培养学生的归纳总结能力。
分层作业 基础作业：1.在人体呼吸过程中，当膈肌收缩时（ ）A.膈顶部上升B.胸廓容积增大C.肺内气压大于外界气压D.气体排出肺2.如图是模拟人体膈的升降和呼吸关系的装置，有关描述正确的是（ ）A.装置中编号3模拟肺B.装置中编号4模拟膈肌C.手向下拉4，小气球2变小D.手向下拉4，模拟的是呼气过程3.如图是某人呼吸过程中，肺内气压与外界气压差值的变化曲线，处于呼气状态的是（ ）A.0→t2B.t1→t2C.t1→t3D.t2→t44.肺泡内的氧气进入血液是由于（ ）A.肺泡内氧气的含量小于血液内氧气的含量B.肺泡内氧气的含量大于血液内氧气的含量C.肺泡内氧气的含量等于血液内氧气的含量D.空气中氧气的含量大于肺内氧气的含量拓展作业：探秘体外膜氧合器（ECMO）的工作原理——你知道人工肺吗？作业展示方式（二选一）：（1）短视频：制作3分钟以内的科普视频，通过动画、实物模型或手绘讲解ECMO工作原理，可使用剪映、万兴喵影等工具剪辑。（2）海报设计：利用Canva、创客贴等平台，设计A3尺寸的信息可视化海报，突出ECMO的核心功能与技术亮点。
板书设计
教学反思 在本次教学设计与实践过程中，我深刻体会到生物学核心素养培养与课堂实践结合的重要性，也在反思中发现诸多可优化之处，现将教学反思总结如下。在教学内容的组织与呈现上，本节课的设计遵循学生的认知规律，循序渐进。第一课时从具象到抽象，通过演示胸廓模型、引导学生现场体验深呼吸，让学生直观感知胸廓的结构与运动。随后借助肋间肌运动模型和膈肌运动模型的操作，将复杂的生理过程可视化，帮助学生清晰梳理呼吸肌收缩和舒张与胸廓变化的因果关系；再以注射器操作探究气压变化，建立容积与气压的关联，为理解呼吸原理奠定坚实基础。第二课时则聚焦气体交换的本质，从分析气体成分变化切入，结合肺泡模型与人工智能生成的气体扩散规律教学动画，引导学生深度探究，实现从现象到本质的认知跨越。此外，本节教学设计注重学生主体地位的落实。无论是模型操作、实验探究，还是数据记录与分析，都给予学生充分的自主探究空间，鼓励学生动手、动脑、动口，在合作交流中解决问题，培养批判性思维与团队协作能力。同时，各教学环节紧密围绕学生的认知冲突与思维发展设置问题链，引导学生深度思考，逐步构建完整的知识体系，实现从“学会”到“会学”的转变。本次教学设计以学生为中心，注重实践探究与信息技术融合，成功突破了教学重难点。但在教学节奏把控、学生个体差异关注及实验拓展延伸方面还有提升空间。未来教学中，我将进一步优化教学设计，预留更多弹性时间，针对不同层次学生设计分层任务，引入生活化案例拓展学生思维，同时加强课堂即时评价，及时反馈学生学习情况，真正实现生物学教学培养学生科学思维与探究能力的目标，让学生在主动探索中感受生物学的魅力与价值。
附：学生学习任务单
学习任务单
课程基本信息
学科 生物学 年级 七年级 学期 春季
课题 发生在肺内的气体交换
学生信息
姓名 学校 班级 学号
第一课时
【任务一：认识胸廓的结构】【任务二：体验肋骨运动引起胸廓的变化】吸气：肋骨向_____向_____运动，胸廓________。呼气：肋骨向_____向_____运动，胸廓________。思考：肋骨的运动是由什么引起的？【任务三：操作“肋间肌运动模型”，完成下图填空】拉长橡皮筋，模拟肋间肌舒张：肋间肌舒张→肋骨向___向___运动→胸廓前后径、左右径___缩短橡皮筋，模拟肋间肌收缩：肋间肌收缩→肋骨向___向___运动→胸廓前后径、左右径___【任务四：操作“膈肌运动模型”，完成下图填空】 下拉弹力膜，模拟膈肌收缩：膈肌收缩→膈顶部_____→胸廓上下径_____→肺容积_____ 上推弹力膜，模拟膈肌舒张：膈肌收缩→膈顶部_____→胸廓上下径_____→肺容积_____【任务五：操作注射器，体验气压变化】 堵住注射器的圆孔，向内推活塞轴，松开后，活塞轴会向______（内/外）移动，说明容积越小，气压越_____。 堵住注射器的圆孔，向外拉活塞轴，松开后，活塞轴会向______（内/外）移动，说明容积越大，气压越_____。【任务六：总结呼吸运动】
第二课时
【任务七：吸入气体与呼出气体成分的比较】思考：（1）呼出气体与吸入气体相同吗？若不同，呼出气体的成分发生了哪些变化？（2）含量减少的气体去向何处？含量增加的气体从哪里来？【任务八：观察肺泡模型，小结肺泡适于气体交换的结构特点】（1）肺泡数量____，表面积____；（2）肺泡外有丰富的____________；（3）肺泡壁和毛细血管壁____（_____上皮细胞）【任务九：观察气体粒子的运动，每隔10s记录两个容器箱内气体粒子数目】时间左侧容器箱蓝色气体粒子数目左侧容器箱橙色气体粒子数目时间右侧容器箱蓝色气体粒子数目右侧容器箱橙色气体粒子数目0s3000s03010s10s20s20s30s30s40s40s50s50s60s60s【任务十：总结发生在身体内的两处气体交换】1、肺泡与血液的气体交换 （1）氧气浓度的比较：肺泡____血液（填：＞、＜或=） （2）二氧化碳浓度的比较：肺泡____血液（填：＞、＜或=） （3）交换过程：2、血液与组织细胞的气体交换（1）氧气浓度的比较：血液____组织细胞（填：＞、＜或=）（2）二氧化碳浓度的比较：血液____组织细胞（填：＞、＜或=）（3）交换过程：
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链接生活
夏天到了，很多同学喜欢通过游泳来消暑降温，请问会游泳的同学，当你下水游泳，水没过胸部时，你有什么感觉？为什么？
呼吸系统的主要器官，________的主要场所
①
②
在你不知不觉中，你的肺在有节奏地呼气和吸气，一分钟大约呼吸16次。
位置：
气体交换
位于胸腔内，左右各一个。
作用：
位置：
位于胸腔底部（腹腔顶部）
作用：
主要由____组织构成，将胸腔和腹腔分隔开
肌肉
肺
膈
任务一：认识胸廓的结构
胸骨
肋骨
脊柱
肋间肌
膈肌
任务二：体验肋骨运动引起胸廓的变化
深深吸气
肋骨运动方向
向__(上/下)
吸气
呼气
向__(内/外)
深深呼气
肋骨运动方向
向__(上/下)
向__(内/外)
上
外
下
内
将双手轻放于两肋处，进行深呼吸
胸廓_____
扩大
胸廓_____
缩小
观看视频：肌肉的收缩与舒张
00:00/00:00
什么能牵动肋骨运动？
肋间肌的收缩与舒张
肌肉收缩（变短）
肌肉舒张（变长）
PART ONE 肺与外界的气体交换
任务三：操作“肋间肌运动模型”
将实验结果填写于任务单中的任务三
肋间肌
（1）拉长橡皮筋，模拟肋间肌舒张
（2）缩短橡皮筋，模拟肋间肌收缩
任务三：操作“肋间肌运动模型”
将实验结果填写于任务单中的任务三
观看视频：模拟肋间肌的收缩与舒张
00:00/00:00
（1）拉长橡皮筋，模拟肋间肌舒张
（2）缩短橡皮筋，模拟肋间肌收缩
肋间肌舒张→肋骨向___向___运动→胸廓____
肋间肌收缩→肋骨向___向___运动→胸廓____
下
外
扩大
上
内
缩小
膈肌也是呼吸肌，膈肌的收缩与舒张会不会也能引起胸廓大小的变化呢？
任务四：操作“膈肌运动模型”
将实验结果填写于任务单中的任务四
（1）下拉弹力膜，模拟膈肌收缩
（2）上推弹力膜，模拟膈肌舒张
1
5
3
4
气管
胸廓
肺
膈
2
支气管
将实验结果填写于任务单中的任务四
膈肌收缩→膈顶部____→胸廓____→肺容积____
下降
扩大
扩大
任务四：操作“膈肌运动模型”
（1）下拉弹力膜，模拟膈肌收缩
膈肌舒张→膈顶部____→胸廓____→肺容积____
上升
缩小
缩小
（2）上推弹力膜，模拟膈肌舒张
为什么胸廓扩大和缩小会引起肺容积的扩大和缩小呢？
因为“肺富有弹性”
那肺容积扩大或缩小会引起什么的变化呢？
任务五：操作注射器，体验气压变化
将实验结果填写于任务单中的任务五
两边气体压力相等，活塞静止不动
气体中普遍存在压力，且气体总是从气压高处向气压低处运动
实验探究：堵住注射器的圆孔，先向内推活塞轴，观察实验结果；再向外拉活塞轴，
观察实验结果
任务五：操作注射器，体验气压变化
气体中普遍存在压力，且气体总是从气压高处向气压低处运动
堵住注射器的圆孔，向内推活塞轴，松开后，
活塞轴会向_____（内/外）移动，说明容积越小，气压越_____。
外
将实验结果填写于任务单中的任务五
高
任务五：操作注射器，体验气压变化
气体中普遍存在压力，且气体总是从气压高处向气压低处运动
堵住注射器的圆孔，向外拉活塞轴，松开后，
活塞轴会向_____（内/外）移动，说明容积
越大，气压越_____。
内
将实验结果填写于任务单中的任务五
低
任务六：总结呼吸运动
肋骨间、膈肌
_____
收缩
胸廓
_____
肺容积_____
（气压变___）
肺内气压____
外界气压
气体
___肺
吸气
扩大
扩大
低
低于
入
肋骨间、膈肌
_____
舒张
胸廓
_____
肺容积_____
（气压变___）
肺内气压____
外界气压
气体
___肺
呼气
缩小
缩小
高
高于
出
任务七：吸入气体与呼出气体成分的比较
思考：
（1）呼出气体与吸入气体相同吗？若不同，呼出气体的成分发生了哪些变化？
（2）含量减少的气体去向何处？含量增加的气体从哪里来？
吸入的气体，顺着支气管在肺里的各级分支，到达支气管最细的分支末端形成的肺泡。肺泡是构成肺的基本单位。
为什么肺泡能成为气体交换的场所呢？
任务八：观察肺泡模型，完成学习任务单中的任务八
肺泡
血液
肺泡壁
毛细血管壁
吸入的空气：氧气 呼出的空气：氧气（变少）
二氧化碳 二氧化碳（变多）
氧气
氧气
氧气
二氧化碳
二氧化碳
二氧化碳
为什么氧气可以从肺泡进入血液，而二氧化碳不可以？
任务九：认识气体扩散
观察气体粒子的运动，每隔10s记录两个容器箱内气体粒子数目，将数据填写至学习
任务单中的任务九
（点击网页，播放气体扩散动画）
气体扩散原理
一种气体总是从浓度高的地方向浓度低的地方扩散，直至平衡，肺中的气体就是以扩散的方式进行交换的
任务十：总结发生在身体内的两处气体交换
1、肺泡与血液的气体交换
氧气
二氧化碳
（3）扩散过程：
（1）氧气浓度的比较：肺泡____血液
（2）二氧化碳浓度的比较：肺泡___血液
任务十：总结发生在身体内的两处气体交换
2、血液与组织细胞的气体交换
氧气
二氧化碳
（3）扩散过程：
（1）氧气浓度的比较：血液____组织细胞
（2）二氧化碳浓度的比较：血液____组织细胞
1、在人体呼吸过程中，当膈肌收缩时（ ）
A.膈顶部上升
B.胸廓容积增大
C.肺内气压大于外界气压
D.气体排出肺
2、如图是模拟膈的升降和呼吸关系的装置，有关描述正确的是（ ）
A.装置中编号3模拟肺
B.装置中编号4模拟膈肌
C.手向下拉4，小气球2变小
D.手向下拉4，模拟的是呼气过程
3、如图是某人呼吸过程中，肺内气压与外界气压差值的变化曲线，处于呼气状态
的是（ ）
A.0→t2
B.t1→t2
C.t1→t3
D.t2→t4
4、肺泡内的氧气进入血液是由于（ ）
A.肺泡内氧气的含量小于血液内氧气的含量
B.肺泡内氧气的含量大于血液内氧气的含量
C.肺泡内氧气的含量等于血液内氧气的含量
D.空气中氧气的含量大于肺内氧气的含量
探秘体外膜氧合器（ECMO）的工作原理——你知道人工肺吗？

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