“人體與外界環(huán)境的氣體交換”教學(xué)設(shè)計(jì)及反思

■於琳雅

一、教學(xué)分析

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

二、教學(xué)目標(biāo)

通過“觀察豬肺組織塊”的實(shí)驗(yàn)，歸納肺的結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的特點(diǎn)，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)觀察和分析歸納能力，樹立結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生命觀念；通過自制肺模型，感受呼吸運(yùn)動的過程，培養(yǎng)觀察推理和語言表達(dá)能力，增強(qiáng)合作分工的意識；通過學(xué)習(xí)海姆立克急救法，提升關(guān)心他人、關(guān)愛生命的社會責(zé)任感。

三、教學(xué)重難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)：說出人體呼吸系統(tǒng)的組成；歸納肺的結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的特點(diǎn)；描述呼吸運(yùn)動的過程。

教學(xué)難點(diǎn)：描述呼吸運(yùn)動的過程。

四、教學(xué)流程

1.創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)習(xí)動機(jī)。

師：同學(xué)們，今天上課前，我們先來玩?zhèn)€游戲，這個(gè)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(shí)間最長。請各組派一名同學(xué)上臺，每人領(lǐng)一個(gè)小球，可以先自行練習(xí)一下。準(zhǔn)備好了吧？各就各位，預(yù)備，吸氣，吹！

學(xué)生一起玩“吹懸浮球”的游戲，游戲結(jié)束后，選出優(yōu)勝者。

師：該同學(xué)的小球在空中懸浮時(shí)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(gè)人的肺活量大小，與哪些因素有關(guān)呢？我們的肺是如何與外界環(huán)境進(jìn)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(shè)計(jì)意圖］教師通過創(chuàng)設(shè)游戲情境，讓學(xué)生親自參與游戲，體驗(yàn)肺與外界環(huán)境的氣體交換，讓枯燥的知識變得貼近生活、富有意義，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生快速進(jìn)入課堂狀態(tài)。

2.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，增加認(rèn)知體驗(yàn)。

師：鼻、咽、喉、氣管、支氣管和肺，共同構(gòu)成了人體的呼吸系統(tǒng)。作為呼吸系統(tǒng)的主要器官，肺的結(jié)構(gòu)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(shí)驗(yàn)，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(xiàn)象及時(shí)記錄在活動單上。建議同學(xué)們一個(gè)人戴手套進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，另一個(gè)人及時(shí)記錄現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后把用過的手套扔在廢物缸內(nèi)。

生1：我發(fā)現(xiàn)新鮮的豬肺組織塊呈粉紅色。

生2：我捏了捏豬肺組織塊，發(fā)現(xiàn)它有彈性，而且能夠擴(kuò)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(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)切面出現(xiàn)了大量微小的氣泡，跟海綿類似，說明肺組織塊有許多細(xì)小結(jié)構(gòu)，能“裝”下氣體，這種結(jié)構(gòu)就是肺泡。

師：據(jù)統(tǒng)計(jì)，我們一個(gè)成年人的肺大約有3～4億個(gè)肺泡。請同學(xué)們仔細(xì)觀察肺泡的電鏡圖和光鏡圖，嘗試歸納肺泡的特點(diǎn)。（圖略。）

生5：肺泡有與氣體交換相適應(yīng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。①肺泡數(shù)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(xì)胞構(gòu)成，有利于氣體的進(jìn)出；③肺泡外表面纏繞著豐富的毛細(xì)血管，有利于氣體的交換。

師：正是由于肺泡具有如上結(jié)構(gòu)，所以它非常適于進(jìn)行氣體交換，是氣體交換的主要場所。而肺泡是構(gòu)成肺的主要結(jié)構(gòu)，也正因?yàn)槿绱?，肺成為呼吸系統(tǒng)的主要器官，是氣體交換的場所。

［設(shè)計(jì)意圖］通過“觀察豬肺組織塊”的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對肺的結(jié)構(gòu)有更直觀的認(rèn)識，為學(xué)習(xí)肺泡與其功能相適應(yīng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)做鋪墊，有利于形成“結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”的生物學(xué)觀點(diǎn)。

3.優(yōu)化模型，拓展認(rèn)知方式。

師：那我們的肺是如何與外界空氣進(jìn)行氣體交換的呢？讓我們繼續(xù)探索有關(guān)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(jié)構(gòu)保護(hù)。（圖片略。）

生6：人體的肺在胸腔中被胸廓保護(hù)著。

師：呼吸時(shí)胸廓容積是否發(fā)生改變？老師這里有一個(gè)胸廓的簡易模型，首先我們來認(rèn)識一下結(jié)構(gòu)，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(dǎo)線代表肋骨。接下來我和模型朝同一個(gè)方向站立，請同學(xué)們仔細(xì)觀察，隨著我深吸氣和深呼氣，胸廓容積是否發(fā)生變化？

生7：我們可以觀察到，深吸氣時(shí)，肋骨向上向外運(yùn)動，胸廓擴(kuò)大；深呼氣時(shí)，肋骨向下向內(nèi)運(yùn)動，胸廓縮小。

師：我們將人體胸廓有節(jié)律地?cái)U(kuò)大和縮小的運(yùn)動稱為呼吸運(yùn)動。那胸廓容積的擴(kuò)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(guān)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(yùn)動是如何導(dǎo)致胸廓容積改變的。

師：（教師將肋間肌所在區(qū)域放大，然后比對這個(gè)區(qū)域，制作了一個(gè)模型）我們來認(rèn)識一下結(jié)構(gòu)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(xué)們以小組為單位，先辨認(rèn)下模型中的各個(gè)結(jié)構(gòu)，然后體驗(yàn)一下，隨著肋間肌的收縮和舒張，肋骨是如何運(yùn)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(yùn)動，此時(shí)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(nèi)運(yùn)動，此時(shí)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(fā)生改變，那就是膈肌。請同學(xué)們仔細(xì)觀看動畫，分析膈肌的收縮和舒張是如何導(dǎo)致胸廓容積改變的。

生9：膈肌收縮時(shí)，膈頂部會下降，胸廓容積增大；膈肌舒張時(shí)，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(dǎo)致了胸廓的擴(kuò)大和縮小?？墒钱?dāng)胸廓容積改變時(shí)，里面的肺是否也發(fā)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(guān)系。

師：（教師事先準(zhǔn)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(xué)們利用這些材料，制作呼吸運(yùn)動模型，并說明每一部分代表什么結(jié)構(gòu)。然后利用模型，嘗試探究胸廓容積的改變和呼吸的關(guān)系。

生10：我發(fā)現(xiàn)，向下拉瓶底，現(xiàn)象是氣球脹大；松手或向上推瓶底，現(xiàn)象是氣球癟了。所以我們得出的結(jié)論是胸廓擴(kuò)大，肺擴(kuò)張，氣體進(jìn)入肺；胸廓縮小，肺收縮，氣體排出肺。

師：老師這里也有一個(gè)呼吸運(yùn)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(xì)觀察我手中模型的展示。

生11：當(dāng)膈頂部下降，胸廓擴(kuò)大，肺擴(kuò)張，氣體進(jìn)入肺；當(dāng)膈頂部上升，胸廓縮小，肺回縮，氣體排出肺。

［設(shè)計(jì)意圖］學(xué)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(kuò)張與呼吸的關(guān)系，把復(fù)雜的問題簡單化。教師通過優(yōu)化呼吸運(yùn)動模型，降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)難度，有助于學(xué)生對呼吸運(yùn)動概念的理解。

4.注重交流，延伸思維應(yīng)用。

師：剛才我在做模型的過程中，不小心把異物堵進(jìn)了氣管，大家能不能想想辦法，幫老師解決這突發(fā)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(shí)在生活中，由于異物堵塞氣管的情形還挺多。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國每年因?yàn)楫愇镒枞麣夤?，而?dǎo)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(jìn)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(xué)習(xí)一下吧。

學(xué)生一起跟著視頻學(xué)習(xí)海姆立克急救法。

師：同學(xué)們，安全無小事，老師在此呼吁大家，課后認(rèn)真學(xué)習(xí)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(gè)人都能做到。

［設(shè)計(jì)意圖］利用自制的模型來解決異物堵塞氣管的狀況，引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)的生物學(xué)知識運(yùn)用于實(shí)際問題中；教師和學(xué)生一起，跟著視頻學(xué)習(xí)海姆立克急救法，培養(yǎng)學(xué)生珍愛生命、關(guān)愛他人的意識，增強(qiáng)學(xué)生的社會責(zé)任感。

五、教學(xué)反思

生物學(xué)課標(biāo)的主旨是促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的形成。如何在課堂教學(xué)中，通過整合教材資源，落實(shí)教學(xué)目標(biāo)，注重學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，筆者在本節(jié)課的教學(xué)過程中進(jìn)行了嘗試。

1.巧設(shè)實(shí)驗(yàn)，滲透科學(xué)觀念。

本節(jié)課中，筆者設(shè)計(jì)了“新鮮豬肺組織塊的觀察”實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)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(xué)生在體驗(yàn)中加深對肺結(jié)構(gòu)的直觀認(rèn)識，感受肺的結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的特點(diǎn)，形成“結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”的生物學(xué)觀點(diǎn)。

2.注重實(shí)踐，提高模型建構(gòu)能力。

學(xué)生先觀察胸廓模型，從整體上理解肺所處的環(huán)境；然后體驗(yàn)肋間肌模型，感知呼吸運(yùn)動時(shí)肋間肌牽引肋骨運(yùn)動導(dǎo)致胸廓橫向的變化；隨后自制膈肌模型，在建構(gòu)模型的過程中加深對呼吸運(yùn)動原理的理解；最后對模型進(jìn)行應(yīng)用，利用模型解決生活中的實(shí)際問題。教師通過構(gòu)建不同的模型，幫助學(xué)生從整體到局部，由淺入深，逐步培養(yǎng)學(xué)生的模型開發(fā)及建構(gòu)能力。

3.聯(lián)系實(shí)際，增強(qiáng)社會責(zé)任感。

在模型的應(yīng)用方面，教師巧妙地聯(lián)系了生活實(shí)際，將學(xué)生制作好的胸廓模型，與實(shí)際生活中的異物堵塞氣道現(xiàn)象相結(jié)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(xué)生學(xué)以致用。通過引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注生活實(shí)際，嘗試將科學(xué)與技術(shù)應(yīng)用于實(shí)踐，解決現(xiàn)實(shí)生活中的問題，培養(yǎng)學(xué)生對生命的尊重態(tài)度和對社會的責(zé)任感。

當(dāng)然，生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)不是一朝一夕就可以養(yǎng)成的，需要我們教師與時(shí)俱進(jìn)，大膽探索，勇于創(chuàng)新，在提升學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)方面進(jìn)行積極的探索。