資源簡介

教案
教學基本信息
課題
第三章
人體的呼吸
第二節
發生在肺內的氣體交換（二）
學科
生物學
學段：初中
年級
初一
教材
書名：《生物學》出版社：人民教育出版社
教學目標及教學重點、難點
【學習目標】
知識目標：
概述肺泡與血液的氣體交換過程
舉例說明肺泡適用于氣體交換特點
能力目標：
在觀察圖片、數據、文字等資料的過程中，逐步增強分析問題的能力
情感、態度、價值觀目標：
能從結構與功能相適應的角度，分析出肺泡適用于氣體交換特點，逐步形成“結構與功能”相適應的觀點
能通過概念圖的梳理，建構人體消化系統、呼吸系統等系統之間的內在聯系，分析得出呼吸與生命活動的關系，逐步形成
“物質與能量”觀
【學習重點】
概述肺泡與血液的氣體交換過程
【學習難點】
能從結構與功能相適應的角度，分析出肺泡適用于氣體交換特點，逐步形成“結構與功能”相適應的觀點
能通過概念圖的梳理，建構人體消化系統、呼吸系統等系統之間的內在聯系，分析得出呼吸與生命活動的關系，逐步形成
“物質與能量”觀
教學過程(表格描述)
教學環節
主要教學活動
設置意圖
導入新課
1
聯系舊知識，明確本節課的研究主題
回憶舊知識：
呼吸系統的結構和功能
明確本節課研究主題：
空氣是多種氣體的混合，它在經過呼吸道的處理后進入肺里發生了那些變化？
我們繼續探究：發生在肺內的氣體交換
回憶舊知識，引出課題
肺泡與血液的氣體交換過程
2分析數據和實驗
明確吸入氣和呼出氣中各種氣體的容積百分比有差異
(1)數據分析：
由肺內呼出的氣體，從種類上來看與吸入的氣體相同，但各種氣體的容積百分比已經改變，主要是氧氣減少，而二氧化碳增加
(2)實驗驗證：人體呼出的氣體中含有較多的二氧化碳
兩瓶中的澄清石灰水都會發生渾濁，但是接觸呼出氣體的甲瓶中澄清石灰水渾濁程度更大。
二氧化碳使澄清石灰水變渾濁是它的特性，由以上現象表明人體呼出的氣體中含有比較多的二氧化碳。
(3)
錯誤觀點辨析：
分析：該實驗證明呼出的氣體主要是二氧化碳，這個說法對嗎？
這個說法不正確。在分析吸入氣和呼出氣中各種氣體的容積百分比時，我們就不難發現，呼出的氣體主要是氮氣。因此，以上結論錯誤。
3．資料分析
明確呼出氣和吸入氣中各種氣體的容積百分比有變化的原因——氣體擴散
(1)比較肺肺泡氣、吸入氣、呼出氣中氣體的容積百分比：
從數據中不難看出，氧氣和和二氧化碳在肺泡里實現了氣體交換。
(2)厘清原理：肺泡與血液的氣體交換是通過氣體擴散實現的
氣體是從壓力高的地方向壓力低的地方擴散。
具體地說：當血液流經肺部毛細血管時
肺泡中的氧分壓高于該處血液中的氧分壓，因此氧從肺泡向毛細血管內的血液擴散
肺泡中的二氧化碳分壓低于該處血液中二氧化碳分壓，因此二氧化碳從毛細血管向肺泡擴散
4梳理結論
二氧化碳和氧氣在肺泡內發生氣體交換，氣體交換是通過的氣體擴散實現的
通過數據分析提出問題
通過分析實驗解釋問題
能結合數據和圖片資料進一步解釋問題的本質原因
血液與組織之間的氣體交換
5
分析資料，結合舊知識，嘗試解釋：
血液和組織細胞是如何進行氣體交換的嗎？
此處發生氣體交換的原理什么呢？
血液中的氧氣進入到組織細胞中，組織細胞中的二氧化碳進入到血液中
原理依然是：氣體擴散
當血液流經組織細胞時，由于組織內的氧分壓低于血液中的氧分壓，而二氧化碳分壓高于血液中的二氧化碳分壓
因此，氧由毛細血管的血液中向組織擴散，而二氧化碳則由組織向毛細血管中的血液擴散。
這就是血液與組織細胞之間的氣體交換
遷移運用，利用所學知識解決新問題
從結構與功能的角度認識肺泡適宜氣體交換的特點
6
從結構與功能的角度再次認識一下外界空氣進入身體的過程
（1）外界空氣先通過呼吸道，經過呼吸道處理后變得溫暖、濕潤、清潔
氣管中由軟骨做支架，保證氣體通暢
氣管中的腺細胞分泌粘液，使氣管濕潤，同時粘液中含有能抵抗細菌和病毒的物質，從而起到清潔、濕潤的作用
氣管中還有纖毛向咽喉方向不停的擺動，把外來的細菌塵粒等和粘液一起送到咽部，通過咳嗽排出體外，也起到清潔的作用
（2）通過呼吸運動進入到肺
吸氣和呼氣我們稱之為呼吸運動，它是依靠呼吸肌（膈肌和肋間肌）的收縮和舒張引起的胸廓（肋骨，胸骨，胸椎組成）節律性的擴大和縮小實現。
由于肺有彈性，當肋間肌和膈肌收縮時，使得胸腔容積擴大時，肺便擴張，肺內的氣體壓力相應降低，外界氣體就被吸入
由此可見：肺與外界的氣體交換也是與胸腔的結構特點息息相關
（3）在肺內與血液進行氣體交換
觀察圖片：
嘗試推測出肺泡的與完成氣體交換這一功能的相適應的結構特征
肺泡數目眾多，大大增加氣體交換的表面積
肺泡的外面包繞著豐富的毛細血管，豐富的血流能夠及時運輸氧氣和二氧化碳
肺泡壁和毛細血管壁都是由一層扁平的上皮細胞構成，氣體只需要通過兩層細胞就可以進行交換
（4）遷移運用：
進入血液中的氧，通過血液循環輸送到全身各處的組織細胞里。并在組織細胞處再完成一次氣體交換
推測：毛細血管的結構特征
分布廣：有利于擴大交換的面積
管壁薄：有利于交換
口徑小：血流速度極慢,使交換充分
從結構與功能觀的角度梳理氣體進出的過程
構建概念圖，建立人體消化系統、呼吸系統等系統之間的內在聯系，逐步形成
“物質與能量”觀
7建立人體消化系統、呼吸系統等系統之間的內在聯系，逐步形成
“物質與能量”觀
觀察圖片可知：毛細血管中的血液與組織細胞發生了物質交換。
我們已經知道來自呼吸系統的氧通過血液運輸到組織細胞中，那營養物質又是從何而來呢？
人體的組織細胞為什么需要營養物質和氧氣呢？
營養物質自然來自于消化系統，營養物質也通過血液運輸到組織細胞中
人體不斷從生物圈獲取各種營養物質，除了組成細胞外，還能利用吸進的氧，氧化細胞內一部分有機物，釋放其中的能量，以滿足人體各項生命活動的需要。
滲透物質與能量觀
拓展延申
為什么氮氣不能透過肺泡壁和毛細血管壁進入人體血液中呢？
血紅蛋白使紅細胞具有運輸氧的作用。而這個氧氣的搬運工不與氮氣結合，因此氮氣在氣體交換過程中變化不大。
利用所學解釋學生疑問
氧氣，空氣主要組分之一，我們已經知道這種生命攸關的氣體在空氣中的含量約為21%。那么空氣中的氧氣過多對人類來說會不會更有利呢？
不是，會引起氧中毒
利用所學解釋學生疑問
空氣中的氧氣濃度為什么還是能維持在一個相對穩定的狀態？
氧氣的來源大部分靠綠色植物的光合作用，植物的光合作用可以吸收二氧化碳產生氧氣，從而使空氣中的氧氣濃度維持在一個相對穩定的狀態。
利用所學解釋學生疑問
有些地區氧氣含量就是比較低，例如到高原地區，在該地區生活的人為什么沒有出現缺氧的癥狀？
氧氣缺乏時，人類會分泌一種激素——促紅細胞生成素（顧名思義就是可以促進紅細胞生成，英文簡稱EPO）。EPO可以刺激骨髓生成新的紅細胞。
2019這三位科學家發現缺氧促進人體分泌EPO的這個“開關”是一種叫做缺氧誘導因子(簡稱HIF)的物質。三位科學家為我們了解氧水平如何影響細胞代謝和生理功能奠定了基礎。他們的發現也為抗擊貧血、癌癥和許多其他疾病的新策略鋪平了道路。
引導學生關注前沿研究，解釋生活實際問題
課堂小結
知識梳理：人體呼吸的全過程
梳理重要知識教
案
教學基本信息
課題
發生在肺內的氣體交換（三）
學科
生物
學段：
初中
年級
七年級
教材
書名：
生物學
出版社：人民教育出版社
教學目標及教學重點、難點
【學習目標】
（一）知識目標：說出人呼出的氣體與空氣成分有差異。
（二）能力目標：
設計實驗，探究人呼出的氣體與吸入的空氣成分有差異；
（三）情感態度與價值觀
1.通過分析各種生物的呼吸，認同不同生物進行氣體交換的結構不同，但都與其生活方式相適應；
2.區分呼吸與呼吸作用，認同呼吸作用是生物的共同特征，為生命活動提供動力
【學習重點】
1.通過分析各種生物的呼吸，認同不同生物進行氣體交換的結構不同，但都與其生活方式相適應
2.區分呼吸與呼吸作用，認同呼吸作用是生物的共同特征，為生命活動提供動力
【學習難點】
設計實驗，探究人呼出的氣體與吸入的空氣成分有差異。
教學過程(表格描述)
教學環節
主要教學活動
設置意圖
導入新課
1
聯系舊知識，明確本節課的研究主題
回憶舊知識：呼吸系統的結構和功能
明確本節課研究主題：
人體呼出的氣體與空氣相比，二氧化碳含量有什么變化？
利用日常情境，回顧舊知，啟發新知，建立知識的連續性，引出課題。
探究人體呼出氣體與吸入氣體成分的差異
探究人體呼出氣體與吸入氣體成分的差異
提出問題：人體呼出的氣體與空氣相比，二氧化碳含量有什么變化？
引導學生根據二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁，思考解決問題的方法。
簡易吹氣法
方法步驟：在試管或燒杯中加入等量的澄清石灰水，分別加塑料吸管，一組直接呼氣，另一組用洗耳球（或氣泵）打入空氣。觀察液體的渾濁程度。結果發現150mL燒杯加入50mL澄清石灰水，向里吹氣10秒，開始出現白色物質，至30秒澄清石灰水完全變成白色渾濁液。40mL大試管加入2mL左右澄清石灰水，6秒時澄清石灰水完全渾濁。而打入同樣時間長短的空氣，澄清石灰水無明顯變化。說明呼出的氣體中含有較多的二氧化碳。這種方法不需要連接復雜的實驗裝置，節省時間，簡便易行。
氣球法：
方法步驟：
（1）在相同的2只試管中分別倒入2
mL澄清石灰水。
（2）取同樣大的2只氣球，分別用呼出氣體和空氣充滿，從氣球口部插入塑料吸管，將氣球系好，分別將帶有氣球的吸管插入到2只試管中，放松氣球口部的線繩，以便氣體緩緩通入到試管中，觀察現象。還可以使用針筒從氣球口部的褶皺處扎入，取相同體積的氣體，分別注入澄清石灰水中，觀察現象。
結果：使用直徑12cm左右的氣球，通入呼出氣體的一半體積時，澄清石灰水完全渾濁，而通入同樣體積的空氣，試管中的澄清石灰水無明顯變化。說明呼出的氣體中含有較多的二氧化碳。這種方法也非常簡便易行，而且還可以很好地控制單一變量，保證通入氣體體積相同。
塑封袋法：
方法步驟：在兩只塑料袋上分別標記：空氣，呼氣，“空氣袋”直接兜入空氣，封口，“呼氣袋”向內吹氣，封口，呼氣袋中的石灰水變渾濁，而空氣袋中的石灰水保持澄清。這種方法的材料用具及操作都很簡單，價格便宜并且可以反復使用，不受場地、時間等限制，在教室內即可進行分組實驗，
取氣非常方便而且能夠很快看到現象。
選用密封袋可以更好地控制單一變量，保證氣體量一致，而且在注入澄清石灰水
時從封口處加入，更容易操作，減少氣體漏出。
經典方法：
方法步驟：
（1）將等量的澄清石灰水分別倒入容積相同的甲、乙錐形瓶中，并按圖中所示連接好實驗裝置。
（2）用酒精棉簽擦拭C處的玻璃管，然后用口含住C處，反復進行吸氣和呼氣。
（3）觀察并記錄兩個錐形瓶中澄清石灰水的變化情況。
2.強調注意要點，防止誤吸石灰水。
3.觀看實驗視頻資料，分析實驗結果：我們發現甲瓶中的澄清石灰水不變渾濁，乙瓶中的澄清石灰水變渾濁。
4.得出結論：人呼出的氣體中含有較多的二氧化碳。
BTB指示劑法：
1號試管中通入呼出的氣體20mL的試管中藍色的BTB溶液變為綠色；
2號試管中通入呼出的氣體80mL的試管中藍色的BTB溶液變為黃色；3號試管中通入空氣80mL的試管中溶液的顏色與未做處理的4號試管中溶液顏色無明顯差異。說明2號試管中的二氧化碳含量最多，1號試管比3號和4號試管多，由此說明人呼出的氣體中含有較多的二氧化碳。
探究人呼出氣體與吸入氣體成分的差異：
排水集氣法方法步驟：
（1）在玻璃水槽內加一定量的水。
（2）取2個一樣的集氣瓶，均加滿水，用毛玻璃蓋住瓶口，保證沒有氣體。
（3）將集氣瓶倒扣在水槽中，保證水槽的水沒過集氣瓶2/3，傾斜時也不會進入空氣。
（4）在水槽中，將毛玻璃推開一段，插入吸管，向一只集氣瓶內呼出氣體，另一只向內打入空氣。
（5）2只集氣瓶內的水排空后，
再將毛玻璃推回，蓋住瓶口，將集氣瓶從水槽中取出。
（6）從瓶口處加入澄清石灰水，振蕩后觀察現象。
含量變化：無論吸入還是呼出的氣體，含量最高的都是氮氣；氧氣的含量都高于二氧化碳的含量。第二，與吸入的空氣相比，呼出的氣體中氧氣含量減少，二氧化碳和水含量增加。
啟發學生在提出問題后，有探究未知的好奇心，培養學能利用身邊的材料解決問題的能力和意識。
提倡利用身邊隨手可得的物品進行探究活動。例如氣球、塑封袋等是身邊的常見物品，利用這些
成本較低的材料能夠更廣泛地開展探究活動，在課堂中還可以引導學生討論如何利用方便取用的材料改進實驗設計，從而達成構建“科學探究”概念的目標。組織學生進行探究活動還可以拉近生物學與生活的距離，讓學生深切體驗到科學的真實性，體會生物學的發展對人類生活和社會發展的影響，提升學生對生物學課程學習的興趣。
培養學生查閱資料，利用物質的多種性質解決問題的能力。
總結人呼出氣體與吸入氣體成分的差異。
其他生物的呼吸
其他生物的呼吸
單細胞生物直接與外界環境進行氣體交換
草履蟲、變形蟲等單細胞生物大多生活在水中，溶解在水中的氧氣通過其體表進入細胞內部，細胞生命活動產生的二氧化碳也通過體表排出體外。
蚯蚓通過濕潤的體壁進行氣體交換
蚯蚓生活在富含腐殖質的濕潤的土壤中，以植物的枯葉、朽根和土壤中的有機物為食，在土壤中鉆來鉆去，疏松土壤。蚯蚓是如何進行氣體交換的呢？蚯蚓沒有專門的呼吸器官，靠分泌黏液，始終保持濕潤的體壁來完成呼吸，蚯蚓的體壁外面有黏液，有利于溶解氧氣，體壁里密布毛細血管，有利于氣體交換。
魚類依靠鰓進行呼吸
魚的鰓位于頭部后方的鰓蓋內。魚通過口吞進大量的水，再通過鰓把水排出去。魚鰓上有許多微細的鰓絲，鰓絲上分布著豐富的毛細血管。當水流經鰓絲時，溶解在水中的氧氣通過擴散作用進入毛細血管內的血液中，血液中的二氧化碳通過擴散作用進入水中。
科學解釋：夏季清晨，魚塘中的魚往往出現魚的“浮頭”現象，你能解釋為什么嗎？
兩棲動物的呼吸
隨著生物進化的歷程，古代魚類演化為兩棲動物。兩棲動物屬于從水生到陸生的過渡類型，以青蛙為例，幼體蝌蚪生活在水中，用鰓呼吸，成體生活在潮濕的陸地或水中，以肺呼吸為主，但是蛙的肺是一對結構簡單、薄壁的囊狀結構，進行氣體交換的能力有限。青蛙的皮膚裸露，很薄，能分泌大量黏液，皮膚上還分布有豐富的毛細血管，能夠與外界進行氣體交換。因此，青蛙的皮膚具有輔助呼吸的功能。因此，兩棲動物幼體用鰓呼吸，成體用肺呼吸，皮膚輔助呼吸。
鳥類的呼吸
鳥類的呼吸系統由鼻咽、氣管、支氣管、肺和一些氣囊組成，支氣管一致穿過肺而與氣囊相通。鳥類的肺呈海綿狀，由支氣管及其分支構成。分支很細的毛細支氣管周圍有大量的毛細血管分布，這是鳥類進行氣體交換的場所。鳥類有9個與肺相通的氣囊，可以分成前后兩組。氣囊只有貯存氣體的功能，沒有氣體交換的作用。
當鳥類吸氣時，氣囊擴張，大量的新鮮空氣直接通過支氣管進入氣囊。同時，還有部分氣體進入肺部的毛細支氣管，并與毛細血管中的血液進行氣體交換。呼氣時，氣囊縮小，氣囊中貯存的新鮮空氣進入肺中的毛細支氣管，與毛細血管中的血液再次進行氣體交換。這種在吸氣與呼氣時，肺均能夠進行氣體交換的現象，稱為雙重呼吸。雙重呼吸大大提高了鳥類氣體交換的效率，這是與鳥類飛行生活耗氧量大、生命活動旺盛相適應的。
小結：不同生物類群生活在不同的環境中，進行氣體交換的結構也多種多樣，但都與其生活方式相適應，都是為了從外界環境中獲取氧氣，滿足生命活動的需要。
從單細胞生物到多細胞生物，由低等生物到高等生物，沿著生物進化的方向，分析不同生物進行氣體交換的結構的多樣性，滲透結構與功能觀、進化與適應觀。
科學解釋，學以致用，利用所學知識指導生活。
認識到生命活動的多樣性和統一性。
呼吸與呼吸作用
呼吸是生物體與外界進行氣體交換的過程
呼吸作用是生物的共同特征
呼吸作用是發生在細胞內的物質氧化分解過程，其實質都是分解有機物，釋放能量。
明確呼吸與呼吸作用的聯系與區別。
課堂小結
吸收氧氣、呼出二氧化碳只是生命活動的表面現象，發生在細胞中的變化才接近生命的本質。一切生命活動都需要消耗能量，這些能量來自于細胞的呼吸作用。
無論是植物、動物或其他生物，只要是活的生物體，細胞內就一直在進行著呼吸作用。呼吸作用與細胞的能量供應關系密切。雖然不同生物的呼吸方式不同，但是在細胞這個層次上，有機物的氧化分解有著高度的統一性。
認識生物呼吸作用獲得能量的高度統一性。
2教
案
教學基本信息
課題
發生在肺內的氣體交換（第1課時）
學科
生物學
學段：
初中
年級
七年級
教材
書名：
生物學
出版社：人民教育出版社
教學目標及教學重點、難點
教學目標：
知識目標：
1.
概述肺與外界的氣體交換過程。
能力目標：
1.
嘗試制作呼吸肌運動模型，說明呼吸肌和呼吸運動之間的關系。
2.
用肺與外界氣體交換的原理，解釋與呼吸運動相關的一些現象。
情感態度價值觀目標：
1.
認同呼吸運動依賴胸廓特定的結構，形成結構與功能相適應的生命觀念。
2.
認同體育鍛煉對肺活量的影響，倡導健康地生活方式。
教學重點：
嘗試制作呼吸肌運動模型，說明呼吸肌和呼吸運動之間的關系，概述肺與外界的氣體交換過程。
教學難點：概述肺與外界的氣體交換過程。
教學過程(表格描述)
教學環節
主要教學活動
設置意圖
引入
回顧海姆立克氏急救法，設疑：擠壓腹部為何能使肺部產生氣流呢？
通過與學生已有知識的思維沖突，激發學生學習興趣。
體驗活動
一只手按在胸骨處，另一只手按在肋骨處，深呼吸，體會胸廓的擴大與縮小與吸氣和呼氣之間的關系。
體驗、總結、交流，說出胸廓與呼吸之間的關系。
模型推演
1.
觀察肋骨和胸骨運動模型，描述肋間肌收縮和舒張時肋骨和胸骨的運動方向，分析這種運動引起的胸腔容積變化。
2.
制作膈肌運動模型，觀察膈肌舒縮和呼吸之間的關系。
運用模型推演呼吸肌、胸廓大小及呼吸運動之間的關系。
了解氣壓與體積的關系
1.
介紹馬德堡半球實驗。
2.
通過注射器實驗，分析氣壓和體積的關系。
將抽象的氣壓知識形象化，總結歸納氣壓與體積的關系及氣體流動的方向。
類比推演
將擠壓、放松瓶體引起外界空氣進出塑料瓶的機理，與胸廓擴張和縮小引起呼吸運動類比，結合動畫視頻，概括肺與外界氣體交換的過程。
引導學生構建完整邏輯鏈，概述肺與外界的氣體交換過程，鍛煉學生理性思維能力。
學以致用
認同體育鍛煉對肺活量的影響，鼓勵學生堅持體育鍛煉，倡導健康地生活方式。
生物學知識源于生活、高于生活、指導生活。

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