大象版（2017秋）科学四年级上册第四单元《人体的呼吸器官》大单元整体教学设计

基 本 信 息
学科 小学科学 版本 大象版
年级 四年级上册
单元名称 第4单元《人体的呼吸器官》
单元主题 探秘呼吸系统，守护生命之源
课时安排 5课时
一、单元主题
“探秘呼吸系统，守护生命之源”
围绕人体呼吸系统的结构、功能及健康保护，引导学生理解呼吸与生命的本质联系。
二、单元大情景
“健康小卫士训练营”
学生化身“健康小卫士”，通过完成三项任务探索呼吸奥秘：
1.任务一：呼吸侦察兵（对应第1-2课）——探究呼吸现象与器官结构；
2.任务二：能量实验室（对应第3-4课）——验证呼吸与运动的关系；
3.任务三：健康保卫战（对应第5课）——设计呼吸器官保护方案。
最终形成《呼吸健康手册》，举办“校园健康科普展”。。
三、课程标准分析
依据 《义务教育科学课程标准（2022年版）》
核心概念 生命系统的构成层次； 6.生物体的稳态与调节
学习内容 5.5人体由多个系统组成； 6.3人体通过调节机制保持稳态
学段目标 （3-4年级） ①描述呼吸器官的结构与功能； ②解释呼吸与能量供应的关系； ③树立健康生活方式意识
四、单元教材分析
本单元包括《我们需要呼吸》《我们的呼吸器官》《肺是怎样呼吸的》《呼吸与运动》《保护呼吸器官》这5课。
《我们需要呼吸》通过澄清石灰水实验验证人体呼出气体中二氧化碳增多（使石灰水变浑浊），建立“呼吸是气体交换”的核心概念。结合植物光合作用，说明氧气与二氧化碳对生命的意义，奠定呼吸系统功能认知基础。
《我们的呼吸器官》通过拼摆模型活动（口腔→咽→气管→肺），系统认识鼻、咽、喉、气管、支气管、肺等器官结构。结合肺泡气体交换示意图，理解氧气进入血液、二氧化碳排出的微观过程。
《肺是怎样呼吸的》利用膈肌模型（塑料瓶+气球）模拟呼吸机制：膈下压→肺扩张（吸气）；膈上提→肺收缩（呼气）。通过“下-扩-吸/上-收-呼”口诀强化呼吸运动原理。
《呼吸与运动》通过肺活量测试实验（水瓶倒立法），对比安静/运动后呼吸频率差异。分析运动员肺活量数据，建立“运动增加氧气需求→呼吸加快→肺活量反映肺功能”的逻辑链。
《保护呼吸器官》开展果胶粘灰尘实验、口罩对比观察，验证污染物对呼吸系统的危害。结合吸烟者肺部病变案例，提出“戴口罩、勤通风、远离烟雾”等防护措施。
课程递进关系：
1.纵向深化：从宏观现象（气体成分变化）→器官结构→微观机制（膈肌运动）→功能应用（运动调节）→健康行为，形成“现象→结构→原理→应用→行为”的认知闭环。
2.横向整合：
实验贯穿：气体检测（课1）、模型制作（课3）、肺活量测量（课4）、污染模拟（课5）
3.素养进阶：
科学观念（呼吸本质）→探究实践（模型实验）→态度责任（健康生活方式），呼应新课标核心素养要求。
五、教学目标
维度 目标内容
科学观念 解释呼吸作用的气体交换原理，描述呼吸器官的结构与功能。
科学思维 设计对比实验验证呼出气体成分，制作膈肌运动模型。
探究实践 通过数据分析（如呼吸频率统计）归纳运动与耗氧量的关系。
态度责任 1.制定《班级空气保护公约》，培养环保与健康责任感。
六、学情分析
1.年龄特点：四年级学生具象思维为主，对“看不见的气体”理解较难，需借助可视化实验。
2.认知基础：已知“呼吸是生命特征”，但对器官协同工作缺乏系统认知。
3.兴趣点：角色扮演（如“小卫士”）、动手制作模型（如肺呼吸模拟器）。
七、活动设置
课时 活动主题 达成方式 跨学科融合
1 捕捉呼吸的痕迹 用石灰水对比空气与呼出气体 化学（气体性质）
2 呼吸通道拼图 拼装呼吸器官模型并标注功能 美术（绘制结构图）
3 膈肌升降机 用瓶、气球模拟膈肌收缩与舒张 工程（模型制作）
4 奔跑的呼吸 测量跳绳前后的呼吸频率，绘制折线图 数学（数据统计）
5 抗霾小卫士 辩论“吸烟的危害”，设计校园禁烟海报 语文（倡议书写作）
八、教学方法
1.情境驱动法：以“健康小卫士”任务卡推进每课学习。
2.实验探究法：重点实验“呼出气体验证”（对比石灰水变化）。
3.模型建构法：用塑料瓶+气球制作“肺呼吸模型”（突破膈肌运动难点）。
九、学习方法
1.合作学习：4人小组分工操作实验（记录员、操作员等）。
2.项目式学习：制作《呼吸健康手册》（整合单元知识）。
3.反思学习：填写“健康日志”，记录每日呼吸保健行动。
十、评价策略
（一）单元总体评价策略
类型 内容
过程性评价（60%） 实验记录单、模型制作、健康日志
终结性评价（40%） 《呼吸健康手册》内容完整度、科普展表现
（二）分活动评价表
活动1：第1课《我们需要呼吸》——“捕捉呼吸的痕迹”
评价维度 ★（基础） ★★（良好） ★★★（优秀）
实验操作 完成石灰水对比实验，记录现象 准确描述空气与呼出气体中石灰水变化的差异 解释变化原因（CO 增多使石灰水浑浊）
数据分析 填写气体成分对比表（O 减少） 补充CO 增多的数据 用数据说明呼吸本质是气体交换
科学表达 口头描述呼吸作用 用图文记录实验过程 提出新问题（如“植物呼吸产生什么气体？”）
活动2：第2课《我们的呼吸器官》——“呼吸通道拼图”
评价维度 ★（基础） ★★（良好） ★★★（优秀）
模型拼装 正确组装鼻→气管→肺的模型 标注3个以上器官名称 用箭头标注气体流动方向并说明功能
结构描述 说出2个呼吸器官名称 描述肺泡的形态特征（如“像小气球”） 解释肺泡气体交换原理（O 进血液）
创意设计 绘制简单呼吸系统图 用黏土制作立体器官模型 设计“呼吸之旅”互动游戏（如迷宫闯关）
活动3：第3课《肺是怎样呼吸的》——“膈肌升降机”
评价维度 ★（基础） ★★（良好） ★★★（优秀）
模型制作 用瓶+气球完成膈肌模型 演示吸气（气球鼓起）/呼气（气球收缩） 改进模型（如增加肋骨模拟胸廓运动）
原理解释 复述“膈肌下压→吸气” 用符号标注呼吸时膈肌运动方向（↓↑） 类比解释潜水时憋气的原理
问题解决 回答“为什么跑步后呼吸加快？” 设计实验验证深呼吸对肺活量的影响 提出哮喘患者呼吸困难的科学干预方案
活动4：第4课《呼吸与运动》——“奔跑的呼吸”
评价维度 ★（基础） ★★（良好） ★★★（优秀）
数据测量 记录安静/运动后1分钟呼吸次数 绘制呼吸频率变化折线图 计算运动后呼吸增幅百分比
结论归纳 说出“运动后呼吸更快” 解释“呼吸加快为肌肉供氧” 联系能量转换（葡萄糖+O →能量+CO ）
健康应用 列出2项增强肺活量的运动 设计家庭运动计划（如每日跳绳打卡） 分析运动员肺活量数据撰写训练建议
活动5：第5课《保护呼吸器官》——“抗霾小卫士”
评价维度 ★（基础） ★★（良好） ★★★（优秀）
污染认知 列举2种空气污染物（如PM2.5、尼古丁） 用果胶实验证明灰尘吸附现象 分析雾霾天呼吸道疾病高发的原因
防护措施 说出戴口罩、开窗通风的作用 设计校园禁烟标语 制定《教室空气净化方案》（如绿植摆放）
社会责任 承诺“拒绝二手烟” 向家人宣传吸烟危害 组织社区“清洁空气”公益倡导活动
十一、作业设计
第1课《我们需要呼吸》
作业类型 内容 评价标准
基础作业 填写呼出气体成分表（O ↓、CO ↑） ★：填对O 减少； ★★：补充CO 增多； ★★★：用数据对比空气与呼出气体成分差异
提升作业 设计实验验证“植物呼吸释放CO ” ★：写出实验步骤； ★★：记录豆芽+石灰水实验现象； ★★★：对比光照/黑暗环境差异
拓展作业 拍摄“家庭空气质量检测”微视频（3分钟） ★：展示1种检测工具（如PM2.5检测仪）； ★★：分析检测数据； ★★★：提出改善措施并验证效果
第2课《我们的呼吸器官》
作业类型 内容 评价标准
基础作业 绘制呼吸器官简图并标注名称 ★：画出3个器官； ★★：标注5个器官； ★★★：用箭头标明气体流动路径
提升作业 用吸管+塑料袋模拟“肺呼吸” ★：完成模型组装； ★★：演示吸/呼气过程； ★★★：解释模型与真实肺的异同
拓展作业 制作“呼吸系统”科普手账（图文+互动页） ★：收集3种器官图片； ★★：设计“肺泡放大镜”折页； ★★★：加入“气体交换”AR互动页
第3课《肺是怎样呼吸的》
作业类型 内容 评价标准
基础作业 填写呼吸原理表（膈肌↓→吸气） ★：填对关键词； ★★：补充膈肌运动方向图； ★★★：对比吸气/呼气时胸廓体积变化
提升作业 测量深呼吸与浅呼吸的肺活量差异 ★：记录1组数据； ★★：对比3次测量平均值； ★★★：分析深呼吸对供氧效率的提升
拓展作业 发明“智能呼吸训练器”设计方案 ★：描述功能（如计时）； ★★：绘制设计草图； ★★★：用传感器原理说明如何监测呼吸
第4课《呼吸与运动》作业设计
作业类型 内容 评价标准
基础作业 记录运动前后呼吸频率：
- 安静：_____次/分
- 跳绳后：_____次/分 ★：填对2组数据；
★★：补充运动停止5分钟后数据；
★★★：计算呼吸恢复速度（次/分）
提升作业 分析运动员数据：
游泳选手肺活量5500ml vs 普通人3500ml ★：指出运动员肺活量大；
★★：解释“供氧能力与运动表现关系”；
★★★：设计游泳运动员呼吸训练计划
拓展作业 组织家庭运动赛：
1. 测全家运动前后呼吸频率；
2. 制作数据雷达图 ★：记录3人数据；
★★：绘制对比图；
★★★：分析年龄与呼吸恢复速度的关系
第5课《保护呼吸器官》作业设计
作业类型 内容 评价标准
基础作业 列出3条保护呼吸器官的方法：
如“雾霾天戴口罩” ★：写出1条有效方法；
★★：写出3条方法；
★★★：说明每条方法的科学原理
提升作业 设计禁烟海报：
1. 吸烟肺病变图；
2. 标语“拒吸二手烟” ★：画出1种危害；
★★：用数据说明危害 ★★★：提出校园禁烟方案
拓展作业 实施空气改善计划：
1. 记录一周空气质量；
2. 种植绿萝净化空气 ★：坚持3天记录；
★★：分析绿植摆放前后PM2.5变化；
★★★：撰写《班级空气优化报告》