教案
教学基本信息
课题
第三章
人体的呼吸
第二节
发生在肺内的气体交换（二）
学科
生物学
学段：初中
年级
初一
教材
书名：《生物学》出版社：人民教育出版社
教学目标及教学重点、难点
【学习目标】
知识目标：
概述肺泡与血液的气体交换过程
举例说明肺泡适用于气体交换特点
能力目标：
在观察图片、数据、文字等资料的过程中，逐步增强分析问题的能力
情感、态度、价值观目标：
能从结构与功能相适应的角度，分析出肺泡适用于气体交换特点，逐步形成“结构与功能”相适应的观点
能通过概念图的梳理，建构人体消化系统、呼吸系统等系统之间的内在联系，分析得出呼吸与生命活动的关系，逐步形成
“物质与能量”观
【学习重点】
概述肺泡与血液的气体交换过程
【学习难点】
能从结构与功能相适应的角度，分析出肺泡适用于气体交换特点，逐步形成“结构与功能”相适应的观点
能通过概念图的梳理，建构人体消化系统、呼吸系统等系统之间的内在联系，分析得出呼吸与生命活动的关系，逐步形成
“物质与能量”观
教学过程(表格描述)
教学环节
主要教学活动
设置意图
导入新课
1
联系旧知识，明确本节课的研究主题
回忆旧知识：
呼吸系统的结构和功能
明确本节课研究主题：
空气是多种气体的混合，它在经过呼吸道的处理后进入肺里发生了那些变化？
我们继续探究：发生在肺内的气体交换
回忆旧知识，引出课题
肺泡与血液的气体交换过程
2分析数据和实验
明确吸入气和呼出气中各种气体的容积百分比有差异
(1)数据分析：
由肺内呼出的气体，从种类上来看与吸入的气体相同，但各种气体的容积百分比已经改变，主要是氧气减少，而二氧化碳增加
(2)实验验证：人体呼出的气体中含有较多的二氧化碳
两瓶中的澄清石灰水都会发生浑浊，但是接触呼出气体的甲瓶中澄清石灰水浑浊程度更大。
二氧化碳使澄清石灰水变浑浊是它的特性，由以上现象表明人体呼出的气体中含有比较多的二氧化碳。
(3)
错误观点辨析：
分析：该实验证明呼出的气体主要是二氧化碳，这个说法对吗？
这个说法不正确。在分析吸入气和呼出气中各种气体的容积百分比时，我们就不难发现，呼出的气体主要是氮气。因此，以上结论错误。
3．资料分析
明确呼出气和吸入气中各种气体的容积百分比有变化的原因——气体扩散
(1)比较肺肺泡气、吸入气、呼出气中气体的容积百分比：
从数据中不难看出，氧气和和二氧化碳在肺泡里实现了气体交换。
(2)厘清原理：肺泡与血液的气体交换是通过气体扩散实现的
气体是从压力高的地方向压力低的地方扩散。
具体地说：当血液流经肺部毛细血管时
肺泡中的氧分压高于该处血液中的氧分压，因此氧从肺泡向毛细血管内的血液扩散
肺泡中的二氧化碳分压低于该处血液中二氧化碳分压，因此二氧化碳从毛细血管向肺泡扩散
4梳理结论
二氧化碳和氧气在肺泡内发生气体交换，气体交换是通过的气体扩散实现的
通过数据分析提出问题
通过分析实验解释问题
能结合数据和图片资料进一步解释问题的本质原因
血液与组织之间的气体交换
5
分析资料，结合旧知识，尝试解释：
血液和组织细胞是如何进行气体交换的吗？
此处发生气体交换的原理什么呢？
血液中的氧气进入到组织细胞中，组织细胞中的二氧化碳进入到血液中
原理依然是：气体扩散
当血液流经组织细胞时，由于组织内的氧分压低于血液中的氧分压，而二氧化碳分压高于血液中的二氧化碳分压
因此，氧由毛细血管的血液中向组织扩散，而二氧化碳则由组织向毛细血管中的血液扩散。
这就是血液与组织细胞之间的气体交换
迁移运用，利用所学知识解决新问题
从结构与功能的角度认识肺泡适宜气体交换的特点
6
从结构与功能的角度再次认识一下外界空气进入身体的过程
（1）外界空气先通过呼吸道，经过呼吸道处理后变得温暖、湿润、清洁
气管中由软骨做支架，保证气体通畅
气管中的腺细胞分泌粘液，使气管湿润，同时粘液中含有能抵抗细菌和病毒的物质，从而起到清洁、湿润的作用
气管中还有纤毛向咽喉方向不停的摆动，把外来的细菌尘粒等和粘液一起送到咽部，通过咳嗽排出体外，也起到清洁的作用
（2）通过呼吸运动进入到肺
吸气和呼气我们称之为呼吸运动，它是依靠呼吸肌（膈肌和肋间肌）的收缩和舒张引起的胸廓（肋骨，胸骨，胸椎组成）节律性的扩大和缩小实现。
由于肺有弹性，当肋间肌和膈肌收缩时，使得胸腔容积扩大时，肺便扩张，肺内的气体压力相应降低，外界气体就被吸入
由此可见：肺与外界的气体交换也是与胸腔的结构特点息息相关
（3）在肺内与血液进行气体交换
观察图片：
尝试推测出肺泡的与完成气体交换这一功能的相适应的结构特征
肺泡数目众多，大大增加气体交换的表面积
肺泡的外面包绕着丰富的毛细血管，丰富的血流能够及时运输氧气和二氧化碳
肺泡壁和毛细血管壁都是由一层扁平的上皮细胞构成，气体只需要通过两层细胞就可以进行交换
（4）迁移运用：
进入血液中的氧，通过血液循环输送到全身各处的组织细胞里。并在组织细胞处再完成一次气体交换
推测：毛细血管的结构特征
分布广：有利于扩大交换的面积
管壁薄：有利于交换
口径小：血流速度极慢,使交换充分
从结构与功能观的角度梳理气体进出的过程
构建概念图，建立人体消化系统、呼吸系统等系统之间的内在联系，逐步形成
“物质与能量”观
7建立人体消化系统、呼吸系统等系统之间的内在联系，逐步形成
“物质与能量”观
观察图片可知：毛细血管中的血液与组织细胞发生了物质交换。
我们已经知道来自呼吸系统的氧通过血液运输到组织细胞中，那营养物质又是从何而来呢？
人体的组织细胞为什么需要营养物质和氧气呢？
营养物质自然来自于消化系统，营养物质也通过血液运输到组织细胞中
人体不断从生物圈获取各种营养物质，除了组成细胞外，还能利用吸进的氧，氧化细胞内一部分有机物，释放其中的能量，以满足人体各项生命活动的需要。
渗透物质与能量观
拓展延申
为什么氮气不能透过肺泡壁和毛细血管壁进入人体血液中呢？
血红蛋白使红细胞具有运输氧的作用。而这个氧气的搬运工不与氮气结合，因此氮气在气体交换过程中变化不大。
利用所学解释学生疑问
氧气，空气主要组分之一，我们已经知道这种生命攸关的气体在空气中的含量约为21%。那么空气中的氧气过多对人类来说会不会更有利呢？
不是，会引起氧中毒
利用所学解释学生疑问
空气中的氧气浓度为什么还是能维持在一个相对稳定的状态？
氧气的来源大部分靠绿色植物的光合作用，植物的光合作用可以吸收二氧化碳产生氧气，从而使空气中的氧气浓度维持在一个相对稳定的状态。
利用所学解释学生疑问
有些地区氧气含量就是比较低，例如到高原地区，在该地区生活的人为什么没有出现缺氧的症状？
氧气缺乏时，人类会分泌一种激素——促红细胞生成素（顾名思义就是可以促进红细胞生成，英文简称EPO）。EPO可以刺激骨髓生成新的红细胞。
2019这三位科学家发现缺氧促进人体分泌EPO的这个“开关”是一种叫做缺氧诱导因子(简称HIF)的物质。三位科学家为我们了解氧水平如何影响细胞代谢和生理功能奠定了基础。他们的发现也为抗击贫血、癌症和许多其他疾病的新策略铺平了道路。
引导学生关注前沿研究，解释生活实际问题
课堂小结
知识梳理：人体呼吸的全过程
梳理重要知识教
案
教学基本信息
课题
发生在肺内的气体交换（三）
学科
生物
学段：
初中
年级
七年级
教材
书名：
生物学
出版社：人民教育出版社
教学目标及教学重点、难点
【学习目标】
（一）知识目标：说出人呼出的气体与空气成分有差异。
（二）能力目标：
设计实验，探究人呼出的气体与吸入的空气成分有差异；
（三）情感态度与价值观
1.通过分析各种生物的呼吸，认同不同生物进行气体交换的结构不同，但都与其生活方式相适应；
2.区分呼吸与呼吸作用，认同呼吸作用是生物的共同特征，为生命活动提供动力
【学习重点】
1.通过分析各种生物的呼吸，认同不同生物进行气体交换的结构不同，但都与其生活方式相适应
2.区分呼吸与呼吸作用，认同呼吸作用是生物的共同特征，为生命活动提供动力
【学习难点】
设计实验，探究人呼出的气体与吸入的空气成分有差异。
教学过程(表格描述)
教学环节
主要教学活动
设置意图
导入新课
1
联系旧知识，明确本节课的研究主题
回忆旧知识：呼吸系统的结构和功能
明确本节课研究主题：
人体呼出的气体与空气相比，二氧化碳含量有什么变化？
利用日常情境，回顾旧知，启发新知，建立知识的连续性，引出课题。
探究人体呼出气体与吸入气体成分的差异
探究人体呼出气体与吸入气体成分的差异
提出问题：人体呼出的气体与空气相比，二氧化碳含量有什么变化？
引导学生根据二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，思考解决问题的方法。
简易吹气法
方法步骤：在试管或烧杯中加入等量的澄清石灰水，分别加塑料吸管，一组直接呼气，另一组用洗耳球（或气泵）打入空气。观察液体的浑浊程度。结果发现150mL烧杯加入50mL澄清石灰水，向里吹气10秒，开始出现白色物质，至30秒澄清石灰水完全变成白色浑浊液。40mL大试管加入2mL左右澄清石灰水，6秒时澄清石灰水完全浑浊。而打入同样时间长短的空气，澄清石灰水无明显变化。说明呼出的气体中含有较多的二氧化碳。这种方法不需要连接复杂的实验装置，节省时间，简便易行。
气球法：
方法步骤：
（1）在相同的2只试管中分别倒入2
mL澄清石灰水。
（2）取同样大的2只气球，分别用呼出气体和空气充满，从气球口部插入塑料吸管，将气球系好，分别将带有气球的吸管插入到2只试管中，放松气球口部的线绳，以便气体缓缓通入到试管中，观察现象。还可以使用针筒从气球口部的褶皱处扎入，取相同体积的气体，分别注入澄清石灰水中，观察现象。
结果：使用直径12cm左右的气球，通入呼出气体的一半体积时，澄清石灰水完全浑浊，而通入同样体积的空气，试管中的澄清石灰水无明显变化。说明呼出的气体中含有较多的二氧化碳。这种方法也非常简便易行，而且还可以很好地控制单一变量，保证通入气体体积相同。
塑封袋法：
方法步骤：在两只塑料袋上分别标记：空气，呼气，“空气袋”直接兜入空气，封口，“呼气袋”向内吹气，封口，呼气袋中的石灰水变浑浊，而空气袋中的石灰水保持澄清。这种方法的材料用具及操作都很简单，价格便宜并且可以反复使用，不受场地、时间等限制，在教室内即可进行分组实验，
取气非常方便而且能够很快看到现象。
选用密封袋可以更好地控制单一变量，保证气体量一致，而且在注入澄清石灰水
时从封口处加入，更容易操作，减少气体漏出。
经典方法：
方法步骤：
（1）将等量的澄清石灰水分别倒入容积相同的甲、乙锥形瓶中，并按图中所示连接好实验装置。
（2）用酒精棉签擦拭C处的玻璃管，然后用口含住C处，反复进行吸气和呼气。
（3）观察并记录两个锥形瓶中澄清石灰水的变化情况。
2.强调注意要点，防止误吸石灰水。
3.观看实验视频资料，分析实验结果：我们发现甲瓶中的澄清石灰水不变浑浊，乙瓶中的澄清石灰水变浑浊。
4.得出结论：人呼出的气体中含有较多的二氧化碳。
BTB指示剂法：
1号试管中通入呼出的气体20mL的试管中蓝色的BTB溶液变为绿色；
2号试管中通入呼出的气体80mL的试管中蓝色的BTB溶液变为黄色；3号试管中通入空气80mL的试管中溶液的颜色与未做处理的4号试管中溶液颜色无明显差异。说明2号试管中的二氧化碳含量最多，1号试管比3号和4号试管多，由此说明人呼出的气体中含有较多的二氧化碳。
探究人呼出气体与吸入气体成分的差异：
排水集气法方法步骤：
（1）在玻璃水槽内加一定量的水。
（2）取2个一样的集气瓶，均加满水，用毛玻璃盖住瓶口，保证没有气体。
（3）将集气瓶倒扣在水槽中，保证水槽的水没过集气瓶2/3，倾斜时也不会进入空气。
（4）在水槽中，将毛玻璃推开一段，插入吸管，向一只集气瓶内呼出气体，另一只向内打入空气。
（5）2只集气瓶内的水排空后，
再将毛玻璃推回，盖住瓶口，将集气瓶从水槽中取出。
（6）从瓶口处加入澄清石灰水，振荡后观察现象。
含量变化：无论吸入还是呼出的气体，含量最高的都是氮气；氧气的含量都高于二氧化碳的含量。第二，与吸入的空气相比，呼出的气体中氧气含量减少，二氧化碳和水含量增加。
启发学生在提出问题后，有探究未知的好奇心，培养学能利用身边的材料解决问题的能力和意识。
提倡利用身边随手可得的物品进行探究活动。例如气球、塑封袋等是身边的常见物品，利用这些
成本较低的材料能够更广泛地开展探究活动，在课堂中还可以引导学生讨论如何利用方便取用的材料改进实验设计，从而达成构建“科学探究”概念的目标。组织学生进行探究活动还可以拉近生物学与生活的距离，让学生深切体验到科学的真实性，体会生物学的发展对人类生活和社会发展的影响，提升学生对生物学课程学习的兴趣。
培养学生查阅资料，利用物质的多种性质解决问题的能力。
总结人呼出气体与吸入气体成分的差异。
其他生物的呼吸
其他生物的呼吸
单细胞生物直接与外界环境进行气体交换
草履虫、变形虫等单细胞生物大多生活在水中，溶解在水中的氧气通过其体表进入细胞内部，细胞生命活动产生的二氧化碳也通过体表排出体外。
蚯蚓通过湿润的体壁进行气体交换
蚯蚓生活在富含腐殖质的湿润的土壤中，以植物的枯叶、朽根和土壤中的有机物为食，在土壤中钻来钻去，疏松土壤。蚯蚓是如何进行气体交换的呢？蚯蚓没有专门的呼吸器官，靠分泌黏液，始终保持湿润的体壁来完成呼吸，蚯蚓的体壁外面有黏液，有利于溶解氧气，体壁里密布毛细血管，有利于气体交换。
鱼类依靠鳃进行呼吸
鱼的鳃位于头部后方的鳃盖内。鱼通过口吞进大量的水，再通过鳃把水排出去。鱼鳃上有许多微细的鳃丝，鳃丝上分布着丰富的毛细血管。当水流经鳃丝时，溶解在水中的氧气通过扩散作用进入毛细血管内的血液中，血液中的二氧化碳通过扩散作用进入水中。
科学解释：夏季清晨，鱼塘中的鱼往往出现鱼的“浮头”现象，你能解释为什么吗？
两栖动物的呼吸
随着生物进化的历程，古代鱼类演化为两栖动物。两栖动物属于从水生到陆生的过渡类型，以青蛙为例，幼体蝌蚪生活在水中，用鳃呼吸，成体生活在潮湿的陆地或水中，以肺呼吸为主，但是蛙的肺是一对结构简单、薄壁的囊状结构，进行气体交换的能力有限。青蛙的皮肤裸露，很薄，能分泌大量黏液，皮肤上还分布有丰富的毛细血管，能够与外界进行气体交换。因此，青蛙的皮肤具有辅助呼吸的功能。因此，两栖动物幼体用鳃呼吸，成体用肺呼吸，皮肤辅助呼吸。
鸟类的呼吸
鸟类的呼吸系统由鼻咽、气管、支气管、肺和一些气囊组成，支气管一致穿过肺而与气囊相通。鸟类的肺呈海绵状，由支气管及其分支构成。分支很细的毛细支气管周围有大量的毛细血管分布，这是鸟类进行气体交换的场所。鸟类有9个与肺相通的气囊，可以分成前后两组。气囊只有贮存气体的功能，没有气体交换的作用。
当鸟类吸气时，气囊扩张，大量的新鲜空气直接通过支气管进入气囊。同时，还有部分气体进入肺部的毛细支气管，并与毛细血管中的血液进行气体交换。呼气时，气囊缩小，气囊中贮存的新鲜空气进入肺中的毛细支气管，与毛细血管中的血液再次进行气体交换。这种在吸气与呼气时，肺均能够进行气体交换的现象，称为双重呼吸。双重呼吸大大提高了鸟类气体交换的效率，这是与鸟类飞行生活耗氧量大、生命活动旺盛相适应的。
小结：不同生物类群生活在不同的环境中，进行气体交换的结构也多种多样，但都与其生活方式相适应，都是为了从外界环境中获取氧气，满足生命活动的需要。
从单细胞生物到多细胞生物，由低等生物到高等生物，沿着生物进化的方向，分析不同生物进行气体交换的结构的多样性，渗透结构与功能观、进化与适应观。
科学解释，学以致用，利用所学知识指导生活。
认识到生命活动的多样性和统一性。
呼吸与呼吸作用
呼吸是生物体与外界进行气体交换的过程
呼吸作用是生物的共同特征
呼吸作用是发生在细胞内的物质氧化分解过程，其实质都是分解有机物，释放能量。
明确呼吸与呼吸作用的联系与区别。
课堂小结
吸收氧气、呼出二氧化碳只是生命活动的表面现象，发生在细胞中的变化才接近生命的本质。一切生命活动都需要消耗能量，这些能量来自于细胞的呼吸作用。
无论是植物、动物或其他生物，只要是活的生物体，细胞内就一直在进行着呼吸作用。呼吸作用与细胞的能量供应关系密切。虽然不同生物的呼吸方式不同，但是在细胞这个层次上，有机物的氧化分解有着高度的统一性。
认识生物呼吸作用获得能量的高度统一性。
2教
案
教学基本信息
课题
发生在肺内的气体交换（第1课时）
学科
生物学
学段：
初中
年级
七年级
教材
书名：
生物学
出版社：人民教育出版社
教学目标及教学重点、难点
教学目标：
知识目标：
1.
概述肺与外界的气体交换过程。
能力目标：
1.
尝试制作呼吸肌运动模型，说明呼吸肌和呼吸运动之间的关系。
2.
用肺与外界气体交换的原理，解释与呼吸运动相关的一些现象。
情感态度价值观目标：
1.
认同呼吸运动依赖胸廓特定的结构，形成结构与功能相适应的生命观念。
2.
认同体育锻炼对肺活量的影响，倡导健康地生活方式。
教学重点：
尝试制作呼吸肌运动模型，说明呼吸肌和呼吸运动之间的关系，概述肺与外界的气体交换过程。
教学难点：概述肺与外界的气体交换过程。
教学过程(表格描述)
教学环节
主要教学活动
设置意图
引入
回顾海姆立克氏急救法，设疑：挤压腹部为何能使肺部产生气流呢？
通过与学生已有知识的思维冲突，激发学生学习兴趣。
体验活动
一只手按在胸骨处，另一只手按在肋骨处，深呼吸，体会胸廓的扩大与缩小与吸气和呼气之间的关系。
体验、总结、交流，说出胸廓与呼吸之间的关系。
模型推演
1.
观察肋骨和胸骨运动模型，描述肋间肌收缩和舒张时肋骨和胸骨的运动方向，分析这种运动引起的胸腔容积变化。
2.
制作膈肌运动模型，观察膈肌舒缩和呼吸之间的关系。
运用模型推演呼吸肌、胸廓大小及呼吸运动之间的关系。
了解气压与体积的关系
1.
介绍马德堡半球实验。
2.
通过注射器实验，分析气压和体积的关系。
将抽象的气压知识形象化，总结归纳气压与体积的关系及气体流动的方向。
类比推演
将挤压、放松瓶体引起外界空气进出塑料瓶的机理，与胸廓扩张和缩小引起呼吸运动类比，结合动画视频，概括肺与外界气体交换的过程。
引导学生构建完整逻辑链，概述肺与外界的气体交换过程，锻炼学生理性思维能力。
学以致用
认同体育锻炼对肺活量的影响，鼓励学生坚持体育锻炼，倡导健康地生活方式。
生物学知识源于生活、高于生活、指导生活。
