资源简介

教学设计
课时及课题 人体细胞获得氧气的过程
课型 新授课 章/单元复习课□ 专题复习课□ 习题/试卷讲评课□ 学科实践活动课□ 实验课□ 其他□
教学内容分析
大单 元主题是 人体 细胞 获得 氧气 的过 程。分为3课时 分别是：第 1课时 呼吸 系统 组成 与呼 吸道 功能（结构基础） ； 第2课时 呼吸 运动 与肺 通气（动 力机制） ； 第3 课时 气体 交换 与运 输（肺泡 → 血液 → 细胞） 。 本节课是起到承上 启下 的作用。基于 第1课时 呼吸 系统 的结构（如呼吸道、肺）， 解释 气体 进出肺泡 的动 力来 源 ； 为 第3课时 “ 肺泡 气体 交换 ”提供 前提 ——若无 呼 吸运 动驱 动气体流 动 ， 气体 交换 无法 完成。 生命观念结构 与功能观（膈肌 运动 → 胸腔压 力 变化 → 气体流动）理解 呼吸 运动 的物 理机制 ，建立 “ 结 构适 配功能 ”的生物学逻辑。科学 思维模型构建（制作 呼吸 运动模型 解释 吸气/呼气 原理）将抽 象压 力变化具 象化 ，培养空间推 理与科学建模 能力。探究 实践实验验证（如针 筒模拟胸腔容 积变 化对 气流 的影 响）通过 动手 实验 强化 实证 意识 ，提 升控 制变 量与观察 能力。态度 责任健康 意识（ 呼 吸受 阻的 危害）联系窒息 等案例 ， 激发保护 呼吸 系统 的责任感。
呼吸 运动依赖肌肉 、骨骼 、神经 的协 同 ，感悟 生命 活动 的精 密性 。通过模型 与 实验探究 呼吸机制 ，培养 “ 证据-结论 ”的科 学思 维习 惯 。 理解 呼吸 重要 性 ，倡导 远离 吸烟 、加 强锻炼等健康 生活 方式。 本课 时是 单元 “ 动力枢纽 ”，通过模型 与实验揭示呼 吸运 动原 理 ，为微观气体 交换 奠基 ，串联 结构认知 与功能分析 ，推动 学生从 “ 知识记忆 ” 向 “ 机制 解释 ”的 思维 升级。
学习者分析
学生 已掌握第 1课时 内容： 呼 吸系统组 成（鼻腔 、 气 管 、肺等） 及 呼吸道对 空 气的 净化 作用 ，能描述肺 泡的 结构特点（如薄壁 、毛细 血管 丰富） ，但对 气体 进出 肺泡 的动 力机制缺 乏认 知。部分 学生 通过体育课体验过 运动 后呼 吸加快的现象，但 未从 生物 学角度理 解其 原理 ，存在“ 呼吸仅靠肺部 自 主 完成 ”的迷 思概 念 。能识 别 简单 生物 结构（如肺 泡模 型） ，但解释动 态生 理过 程（如胸腔压 力变化） 时逻辑性 较弱 ；具 备初 步实验观 察能 力 ，但验证膈肌收 缩与 气体流动 关系实验 需教 师引导。 对“ 呼吸 如何 产生 ”的机制好 奇 ，尤其 关注 窒息 、肺炎 等真 实案例 ；偏好 动手操作 （如制作 呼吸模型） 与可视化 工具（动画 、模拟 实验） ，以化 解抽 象概 念的 理解 障 碍。 从 “ 结构描述 ”（ 第 1课时） 向 “ 机制 解释 ”（本课时） 进 阶 ，构建 “ 肌肉收 缩 → 压力变化 → 气体流动 ”的 因 果逻辑链 ，为 第3课时“ 气体 交换 ”奠定 动力基础。 通过构建 呼吸模型（如改 变胸腔容 积观 察气流） ，培养“ 现象观察 → 假设 提出 → 实 证推 理 ” 的科 学探 究路 径。
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潜在 学习 困难是难 以将 膈肌 升降 、肋 骨运 动与胸腔 容积 变化 的空间 关 系可视 化 ，易混 淆“ 呼吸 运动 ”（肺通 气） 与“ 气体 交换 ”（扩散 作用） 。呼吸 运动 涉及 物理（ 气压流动） 与生 理学 知识 ，部分 学生因 学科壁 垒难以理 解“ 肌肉收缩 如何驱 动气体流 动 ”。误认 为“ 吸气 时肺部主 动扩 张 ”（实为胸腔扩张 导致肺被 动扩 张）， 或忽 略呼 吸系统与 循环 系统 的协 同性（如仅关 注肺 通气 ， 忽视后续运 输） 。 学生处于“ 半具体半抽象 ”思维 阶段 ，需通 过实验探 究与模型建构 ，将呼 吸运 动的物理机制 转化 为可操作 、可视化的 学习体验 ，突破“ 结构-功能-系统 ”的认 知 断层 ， 最终实现从现象观察 到本 质解释的 能力跃升。
3.学习目标确定
1. 生命观念 能结 合膈肌、肋间肌的 收缩 与舒 张，解释 呼吸 运动 引起胸腔 容积 变化 的物 理过 程 ，说明“ 结构（肌肉 分布） 与功能（通气 动力） 的适 配性 ”；通过 对比 自 然 呼吸 与人 工呼 吸通 气的 差异 ，理 解呼 吸运 动维 持肺 与外界的 气体 交换。 2. 科学 思维 能利用三 通管、气球 等材料构建呼 吸运 动模 型，模拟 膈肌 运动 与肺 容积 变化 的 关系 ，并基 于模 型推 导吸 气和 呼气 的压 力变化规律 ；通过 分析“ 剧烈 运动 时呼 吸加 快 ” 的现 象 ， 归纳 呼吸 频率调节 与细胞能 量需 求之间 的逻辑 关系。 3. 探究 实践 通过 显微观察肺泡切片 或动 态示 意图，描述肺泡 与毛 细血 管的接触 结构，推测 其对 气体 交换 的意义。 4. 态度 责任 能结 合气 管受 到异物卡住 、哮喘 等病例 ，解释 呼吸 运动 受阻 对生命的威胁 ，提 出保护呼 吸系统的 具体措施（如佩戴 口罩、戒烟）；通过 讨论ECMO技术 的应用场景， 辩证 分析 医学技术 对生命健康的价值 与伦 理挑 战 ，形成“ 科技服务 于生命 ”的价值 观。
4.学习重点难点
学 习 重点围绕 呼吸 运动 的动 力机制与 系统协同，学 习难点 聚焦抽象概念 转化 与 跨学科整 合。通过模型建构、实验探究，将抽 象气压变化转化为 可操 作的 学习 活动， 帮助 学生从“ 现象观察 者 ”进阶 为“ 机制 解释 者 ”，最终 实现 知识 结构化与 素养 内 化。
5.学习评价设计
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6.教学过程
教学 环节 教师活动 学生活动 设计意图
设疑 激趣 呼吸声 中 的生命密码 师 ：同 学 们，如果 遇到有人 突然 晕倒， 该 怎么 办呢 ？ 接 下来我 们来看 一 段视 频。 师 ： 为 什 么人 工 呼 吸可以挽救 患 者生 命 呢 ？ 这 就是 我 们 今 天 要 学 习 的 内 容 ， 人 体 细 胞 获 得 氧 气的 过 程（ 第 2 课时） 展示 学习 目标 学生观看视 频。 全班齐读学 习目标。 以急救场景作为切 入点，通过 创设 真实 的生 活情 境，激发 学 生的认知冲突和求 知欲。 通过"人工呼吸"引 出 生物学 知识，有机 融合 了 生命教 育、健 康 教育 与 社 会 责任 培养。
体验 呼吸 知识 回顾： 上 节课 我们 学习 了 呼 吸系 统 由 呼 吸道和肺组 成 。 其 中肺是 气体 交换 的场所。 过渡： 外界空 气是 如何 进入肺？ 肺 内 的 气体又是如何排出 的 呢 ？接 下来我 们来体验 呼吸。 师 ：P65 ，什 么是胸廓？ 师 ：用3Dbody软件投 屏 ，展示胸廓的 组成。 师 ：肌 肉 收缩和舒 张时 ，肌纤 维有什 么变化？ 观看肌肉收缩舒张视频。 师：将双 手放 在胸部两侧，对照 表格， 感受 呼吸 时胸廓的 变化。 表 1 呼气和吸 气时胸廓 的变化 吸 气时呼 气时感觉用 力/放 松感觉用 力/放 松肋骨向 上/向下肋骨向 上/向下胸 围变 大/变 小胸 廓 容积变 大/变 小 气体进 入 肺/流 出肺 气体进 入 肺/流 出肺
师 ： 通 过 刚刚 的 呼 吸体验 ， 我 们 感受 到胸廓 会扩大和 缩小 ， 这 种呼 吸 时胸 廓扩大和 缩小 的 运 动就是 呼吸 运 动 。 呼吸 运动是怎样完 成的？ 生 ： 胸廓由 胸骨、肋骨、 胸 椎 和 肋间 肌组成 ， 下 面有 膈肌。 生 ： 肌肉收 缩时发力， 肌肉纤维缩 短 ； 肌肉舒 张时放松， 肌肉纤维恢 复。 生：吸气 时， 肋骨向上、 向外运动 ， 胸 围（胸廓） 变大 ， 气体 进入肺 ； 呼 气时 ， 肋骨 向下 、 向内 运动 ， 胸围 （胸廓 ） 变 校 ， 气体流 出肺。 通过回顾呼吸系统 的组 成和 功能，帮助 学生建立新旧知识 的逻辑关联，为理解 “ 气体如何进出肺 ” 奠定基础。 3D Body软件展示胸 廓结构，将静 态的课 本 知识 转 化 为 动 态 三维模型，帮助 学生 建立 空间认知，解决 “ 胸廓 ”概念 的抽 象 性。 通 过 观 察 肌纤 维 变 化，直观理解“肌肉 收缩导致长度缩短 ” 的生理特 性，为后续 分析呼吸肌的作用 做铺 垫。 学 生 将 双 手 置于 胸 部，通过触觉 感知 呼 吸时 肋骨、胸廓的起 伏变化，并结 合表格 对比吸气和呼气时 的差 异。符合“ 做 中 学 ”理念。
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胸廓 与肋 间外 肌和 膈肌 任 务 一 ：探 究胸廓 与肋间 外肌和 膈肌 关系。 阅读P66方法 步骤 一 ， 完成 以下 问题。 1.材料包 ① 组 装模 型 ，说 出模拟的 结 构名称。 2.操 作模 型 ，描述 肋 骨和胸 骨的 运 动 方向。 3.计算四 边形面 积 ， 推测胸廓体 积 变 化。 师 ：肋 间 外肌 收 缩 时 ，胸 骨肋 骨 向上 运 动 ，胸廓的 前 后 径增 大 。教 师使用 GeoGebra5 软件拖动 四边形模 型 ，模 拟胸骨 肋 骨上 下 运 动 ，展示面 积 的变 化过 程。 师：肋间外肌 收缩 时，肋骨 还会 外展， 胸廓的 左右径增 大 。教 师使用模 型展 示肋 骨外展 ， 左右 径增 大。 当 肋间外肌收 缩 时 ，胸廓 会 向 上 向外 运 动 ， 前 后径和 左右径都增加 ，胸廓 横径增大。 过渡： 呼 吸运 动 时 前后 径 左右 径都有 变化 ， 那 上下 径有 变化 吗？ 接 下来我 们来看另一块肌肉 —— 膈肌。 观看AR资源，呼吸 运动 时膈肌的 变化。 思考以下问题 膈 肌 收 缩 时 ， 膈 顶 部 ， 胸 廓的 上下 径 。 膈 肌 舒 张 时 ， 膈 顶 部 ， 胸 廓的 生 ： 学生小 通 过 动 手 操 作 促进 空 间 想象 能力发展， 帮 助 理 解 三 维 胸腔 结构 ， 落 实 "模 型 与 建模"的科学思维培 养。 使 用 GeoGebra 动 态 演示，直观 呈现 几何 图形 的实 时变化，将 微观的生理过程转 化为可视的数学模 型，符合初 中 生具 象 思 维特 点 ， 落实 "信 息技术 与 学科融 合 " 的课 改要 求。 通过“前后径、左右 径 变 化 → 上 下 径 是 否变化 ” 的递进提 问，建立知识链的连 贯性，引导 学生从 已 知（肋间肌作用）转 向未知（膈肌 作用）， 形成完整的胸廓三 维运 动认知。 通 过 动 态 AR 模 型 突 破 传统 平 面 图 的 局 限，直观呈现 膈肌 收 缩舒张的三维动态 过程，化解“膈肌运 动与胸廓体积 关系 ” 的抽 象难 点，符合初 中 生具象 思维特点。
组活动 。 拼 装模型 ， 说 出各部分模 拟的结构名 称 。 并展示 分 析 胸 廓的 前 后 径 变 化 ， 因此四 边形面积增 大 ， 推测胸 廓体积也变 大。 生 ： 学生根 据导 学案 上 的评价表， 给 自 己任 务 一进 行评价 打分。
生 ： 观 看AR 资源 ， 回答 膈肌位于胸 廓下方 ， 将 胸腔和腹腔 隔开。 生 ： 回答膈 肌收缩和舒 张时膈顶部 变化。 生 ： 学生 完 成导 学案拍 照上 传 ， 学
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上下 径 。 评价 总结：请完 成导 学案，评价 总结1， 拍照 上传。 生根据评价 表进 行互 评。
双师 课堂 过渡： 正是肋间 外肌和 膈肌的 收 缩和 舒 张 ，使得胸廓体 积发 生 变化 。 其实 在吸 气时是可以感 觉到胸廓 的变 大 。 问 ：是胸廓变 大 导 致吸 气 ，还是 吸气 后 导致胸廓变 大 呢？ 我 们 在通 过 实验 来探 究这个问题。 师 ：观看视频 ， 思考我 们 周围 存 在什 么？ 师 ： 气体压强 与体 积有 什么 关系呢 ？ 将针筒 与压力传 感器连接 ，展示压力 传 感器 上针筒 内 气压数 字 的变化和曲 线的 变化。 过渡： 气体会流动 吗？ 观看 白烟流动视 频 ，物 理 老师视 频解 释 ，教师板书。 任 务 二 ：探究胸廓 与 吸 气 呼 气 关系 活 动1 ： 阅 读P67方 法 步 骤 二 ， 用 材 料 包② 完 成模 型制作 ，各部分模拟的是 什 么？ 小 气球扩 大和缩小 的原因是什 么？ 问 ： 这个模型 与 真 实的 呼 吸运 动 相比 有什 么不足？ 活动2：材料 包③ 完成模型制作，并解 释改 进后 的模 型有 什么优点。 评价 总结：请完 成导 学案，评价 总结2， 拍照 上传。 生 ： 我 们生 活的环境中 存 在 大 气 压。 生 ： 学生推 动 针 筒 活 塞 ， 观察压 力传感器气 压的变化， 说出容器容 积与气体压 强的变化关 系。 生 ： 观看白 烟视频 ， 思 考得出气体 流动从气压 高向气压低 地方流动。 通 过 物理 学 经 典 实 验建 立“ 大气压强 ” 的直观认知，为后续 理解“肺 内 气压 与外 界气压差”奠定跨学 科基础。通过 注射器 密 闭 空 间 模 拟 胸腔 体积 变化，结合传感 器定 量数据（压强曲 线 ），建立“ 容积 变 化 → 气压 变化”的数 理模 型，破解“胸廓 扩 张 如何 驱 动 气 体 流动 ”的核 心机理 。 通过 可视化现 象（ 白 烟流动方 向）揭示 气 压差驱动气体扩散 的本 质规律，将抽 象 的 气 体 动力 学 原 理 转化 为具 象现 象，化 解“气压梯度 力”的 教学难点。 通 过 批 判性 反 思 发 现模 型局限性（仅模 拟上 下径 变化），驱 动 学 生 利用 材 料 包 ③ 完善模型（增加 肋 间肌模块），理解 肋 间肌与膈肌的协同 作用，体现科学探究 中“ 评估 与改 进 ”的 核心环节。 利 用 信 息 技 术 实现 过 程 性 评 价 ， 落 实 “ 教学评一 致性 ”。 本 环 节 通 过 跨 学 科 实 验 探 究 与 模 型 迭 代，让学 生在“ 发现
生 ： 完成活 动 1，讨论 思 考原因 ， 小 组展示。 生 ： 完成活 动2，小组展 示。 生 ： 学生根 据导学案上 的评价表， 给自己任务 二进行评价 打分。 生 ： 学生 完 成导 学案拍 照上 传 ， 学
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是胸廓 变 大导 致 吸 气 ， 还是吸 气 后导 致胸廓变 大呢？ 是胸廓变 大导 致吸 气。 生根据评价 表进 行互 评。 问 题 → 设 计 解 决方 案 → 验证 改进 ”的真 实科研情 境 中，深度 理解呼吸运动的物 理机制，全面培养 生 物学核心 素养。
总结
解决 问题 为什么人工呼吸可以挽救患者生命 呢？ 患 者 自 主 呼 吸 停止 时 （ 呼 吸 运 动 停 止 ） ， 通 过外 力 向肺 内 注入气体 ， 这 是一 种被 动通 气。 人工 呼吸 ， 注 意事项 ，请看视频。 生 ： 没有捏 住患者的鼻 子 ， 气体从 鼻孔流出， 没有进入肺 部。 将呼吸运动与急救 技能深度 融合，通过 “ 现 象 → 原 理 → 应 用 → 纠错”的螺旋式 设计 ， 实现知识传 递、能力培养 与生命 教育 的三 重 目标，符 合《义务教育 生物 学 课 程 标 准（ 2022 年 版）》中“探究 实践 ” 与“态度责任”的核 心素养要 求。
提
问错 误操 作错 在哪 里？
学以 致用 生 活 中 还 会遇 到 气 管被 异物卡住 的情 况 ，播放 海姆 立克 急救视频。 回答 海姆 立克 急救 原理是什 么？ 海姆 立克操作 步骤是什 么？ 生 ： 同学根 据视频内容 演示操作海 姆立克急救 操作 ， 并说 出原 理。 生 ： 学生提 问 AI 智 能 体 ， 根 据AI 智能体答案 上台演示海 姆 立 克 自救 过程。 用动画观展示海姆 立克急救的物理原 理（冲击 力 → 膈肌上 升 → 气压 差排异物）， 同步学生演示规范 操 作 ， 突 破 抽象 理 论。 通过AI技术 解决“独 处 自救 ”盲 区，并实 践操 作演示，培养 实 证思 维。
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问 ：如 果是 自 己 一个人 气 管被 异物卡 住 ，该 如何 自救 ？ 具体操 作步骤是什 么 ？请AI呼吸顾问帮我 们解答。 师 ： 通 过 对急救 知识的 学习 ， 我 们应 该更加珍 惜平凡而珍贵 的呼 吸。 将呼吸运动知识转 化为救生 能力，落实 科学 思维、实践 能力 与社 会责任培养。
最美 丽的 英雄 在我 们身 边还有一群“最美 丽的英雄 ” 也 同样在 守护 我们 的每 一次 呼吸。（播 放歌 曲《 最美 丽的英雄 》） 对 自 己的 呼吸保持敬畏 — —戴 口罩 、拒烟 草 、 强体 魄 ， 这是 对生命的 自 爱； 对守护呼 吸的 人保 持敬 爱 — —他 们站 在 生与 死 的门槛 上 ，燃起 人们 生命 的希 望。 学生观看视 频。 本环节通过科学逻 辑与人文价值的深 度咬 合，让学 生在 理 解呼 吸机 理的 同 时， 建 构对 生 命 价 值 的 立体认知，真正 实现 "知识 传授 、 能力培 养 、价值塑造"三位 一体 的课 程 目标。
自评 档案 师 ：课 后请完 成 自评档案 的填 写 ，对 今天 这节课进 行总 结和反思。 学生课后完 成自评档案 中 的 内容。 通过“ 失分 原因 ”与 “ 没听 懂地 方 ”引导 学 生 对 学 习 过 程 进 行反 思 。“课堂 改进 点 ”推动 学生从被 动 接受 转 向 主动 参与， 增 强 学 习 责 任 感 。 “ 对生命感 悟 ”通过 书 写 强化 情感体验。 以 自 我评价为镜，落 实 核 心 素 养 导 向 的 教学评一体化。
课后 思考 严 重呼 吸衰 竭患 者 ， 需 要 通过ECMO体 外循环替 代部 分肺 的功能。 ECMO（体外膜肺 氧合） 是一 种医疗 急 救设 备，能暂 时替 代患 者的 心肺 功能。 其 工作 原 理如图所示 。 当 患者因 严重 呼 吸衰 竭 无法 自 主 呼吸 时 ， 医 生 会使 用ECMO辅助 治疗。 请结 合呼 吸运 动原 理 ， 解释 为什 么患 者 自 主呼 吸运 动微 弱时 需要ECMO辅 助 。 通过 预 习 ， 思考ECMO为什 么可 以 提高 患者 的血 氧浓度。 学生思考查 阅资料并预 习下节课内 容。 将“ 呼 吸运 动-气体 交换 ”原理（肺泡 通 气、氧扩散）延伸至 体外循环技术，理解 “ 自 主 呼 吸 衰竭 → 气 体 交 换 障 碍 → 需 人工替代 ” 的逻辑 链，强化 结构 与功能 观。以真 实医 疗场景 驱动 自 主探究（如查 阅ECMO工作流程 图）， 为 第3课 时 的 学习铺 垫。将基础生物学 原 理与现代医学技术 深度 融合，在真 实问 题中发展科学探究 能力与生命价值观。
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7.板书设计
人体细胞获得氧气的过程
8.作业与拓展学习设计
一、基础巩固作业 结合课堂模型实验，解释以下现象： 1.剧烈运动时呼吸频率加快的原因。 2.气胸（胸腔积气）患者为何会出现呼吸困难？ 二、探究实践作业 查阅资料，了解新冠肺炎重症患者使用 ECMO 的案例，回答以下问题： 1.ECMO 如何替代肺功能？其氧气供应方式与自然呼吸有何本质区别？ 2.从医疗资源分配的角度，讨论 ECMO 技术应用的伦理挑战（如成本高、普及性低）。 三、拓展学习与思考 以“ 守护呼吸健康 ”为主题，设计一份科普海报或短视频脚本，内容需包含： 1.呼吸系统常见疾病（如肺炎、尘肺）的成因与预防措施。 2.倡导“拒绝吸烟、佩戴口罩、加强锻炼 ”的具体行动方案。
9.特色学习资源分析、技术手段应用说明（结合教学特色和实际撰写）
1.3D Body 软件：动态展示胸廓、肋间肌和膈肌等结构，突破传统平面图的局限，帮助学生 建立三维空间认知。 2.GeoGebra 动态模型：动态调整四边形模型面积，直观呈现肋间肌收缩对胸廓前后径的影响。 3.AR 虚拟仿真：化解“膈肌升降 ”抽象概念的认知障碍，符合初中生“半具体半抽象 ”思维 特点。
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4.压力传感器：实时显示胸腔容积变化与气压数据曲线（如容积增大→气压下降），将生物 学原理转化为可量化的实验数据。 5. 白烟流动实验装置：展示气压差驱动气体流动的物理过程，直观解释“吸气时肺内压低于 外界气压 ”的原理。跨学科整合物理学知识，深化“ 呼吸运动本质是气压变化驱动 ”的理解。 6.AI 呼吸顾问：通过AI 解答“ 自救流程 ”，解决传统教学中自救技能缺失的痛点。 7.海姆立克训练背心：通过真实演示，检测急救技能掌握情况。 8.模型建构与改进：学生制作呼吸运动模型并改进模型（如塑料瓶模拟肋间外肌），实现“动 手操作→思辨创新 ”的过程。 9.创新自制胸廓模型：可演示肋骨胸骨在肋间外肌牵拉下，向上向外运动过程。 10.希沃平板：通过希沃平板收集学生评价总结表，实时展现，可实现师生和生生互评。
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