生物八年级上册（2024）第 1 节 人体与外界进行气体交换第二课时教学设计

这是一份生物八年级上册（2024）第 1 节 人体与外界进行气体交换第二课时教学设计，共8页。教案主要包含了10分钟，答案解析，氧气分子，二氧化碳分子等内容，欢迎下载使用。
学科
初中生物
年级册别
八年级上册
共2课时
教材
苏科版
授课类型
新授课
第2课时
教材分析
教材分析
本节课承接第一课时对呼吸运动机制的探究，深入揭示“气体如何在肺泡与血液之间实现交换”的核心过程。教材以“吸入气体与呼出气体成分差异”为切入点，通过实验装置与数据分析引导学生发现氧气减少、二氧化碳增多的现象，并由此引出“气体交换依赖扩散作用”的原理。结合图15-12展示肺泡与毛细血管间的结构特点——壁薄、面积大、血流丰富，强调其作为高效交换场所的功能基础。同时，教材还拓展至组织细胞层面的气体交换路径，构建起“肺泡→血液→组织细胞→血液→肺泡”的完整循环链条，体现生命活动的整体性与连续性。该部分内容是理解人体能量代谢和内环境稳态的关键环节，在知识体系中具有承上启下的地位，为后续学习血液循环与新陈代谢奠定基础。
学情分析
经过第一课时的学习，学生已掌握呼吸运动的基本原理，具备一定的结构认知能力，但对微观层面的“气体扩散”机制仍感抽象。部分学生误认为“气体交换需要主动运输”或“肺泡像泵一样推动气体流动”，存在概念误区。此外，学生虽能记忆“氧气进入血液，二氧化碳排出”，却难以解释其背后的科学机制。教学中需借助可视化模型、动态演示和类比推理，将不可见的“分子运动”转化为可感知的学习体验。通过设计层层递进的问题链与合作探究任务，帮助学生建立“浓度差驱动扩散”的科学思维模式，突破从“宏观运动”到“微观机制”的认知跃迁。
课时教学目标
生命观念
1. 能够描述肺泡与毛细血管之间气体交换的过程，理解“结构决定功能”的生物学观点。
2. 能基于浓度差原理，解释氧气从肺泡进入血液、二氧化碳从血液进入肺泡的物理本质，形成“物质顺浓度梯度迁移”的基本观念。
科学思维
1. 能通过分析实验数据，归纳出吸入气体与呼出气体成分变化规律，发展归纳与演绎推理能力。
2. 能结合图示，构建“肺泡—毛细血管—组织细胞”之间的气体交换路径模型，提升系统思维水平。
探究实践
1. 能按照实验步骤正确操作“石灰水变色”实验装置，准确记录并比较A、B试管现象。
2. 能在小组合作中设计对比实验方案，验证“呼出气体含更多二氧化碳”的结论，并完成实验报告撰写。
态度责任
1. 能认识到呼吸系统在维持生命活动中的关键作用，增强保护呼吸健康的自觉意识。
2. 能在实验过程中遵守安全规范，尊重他人意见，体现严谨求实的科学态度。
教学重点、难点
重点
1. 理解气体交换是由于浓度差引起的扩散作用，掌握“氧气由高浓度向低浓度扩散”的基本规律。
2. 能描述肺泡与毛细血管之间以及血液与组织细胞之间的气体交换过程，形成完整的气体运输路径。
难点
1. 解释为什么气体交换不需要能量，而是依靠浓度差自然发生，突破“主动运输”思维定势。
2. 构建“肺泡→血液→组织细胞→血液→肺泡”的循环模型，理解气体交换的连续性与整体性。
教学方法与准备
教学方法
议题式教学法、情境探究法、合作探究法、讲授法
教具准备
多媒体课件、澄清石灰水实验装置、肺泡与毛细血管结构动画、学生实验记录表
教学环节
教师活动
学生活动
复习导入：呼吸之谜的延续【5分钟】
一、回顾旧知，激活前概念
（一）、提问引导，唤醒记忆
1. 教师提问：“上节课我们学习了什么？请用一句话概括。”
2. 学生回答后，教师补充：“我们知道了吸气时，膈肌收缩，胸廓扩大，肺扩张，空气进入；呼气时则相反。”
3. 出示：吸气与呼气状态下肋骨与膈的位置。
4. 提问：“现在请同学们观察，思考一个问题：当空气进入肺之后，接下来会发生什么？”
5. 引导语：“空气不是进了肺就结束啦，它还要完成一项更重要的任务——‘换货’！”
6. 板书课题第二部分：《气体交换——生命的‘换货’之旅》
7. 播放一段微视频：一名运动员剧烈运动后喘息，镜头聚焦其胸口起伏，背景音效模拟“氧气进入”“二氧化碳排出”的声音。
8. 教师设问：“你听到了什么？这些声音背后隐藏着怎样的生理过程？”
9. 引入核心问题：“为什么我们呼出的气体中二氧化碳含量更高？这说明了什么？”
10. 学生自由发言，教师记录关键词：“变浑浊”“有味道”“含量上升”。
11. 教师总结：“今天，我们就来揭开这场‘换货’的秘密——气体交换是如何发生的？”
二、实验探究：谁让石灰水变色？【10分钟】
（一）、分组实验，观察现象
1. 教师发放实验材料包：两个试管、等量澄清石灰水、夹子、橡皮管、玻璃管、口吹气装置。
2. 展示实验装置，逐项讲解：
- A试管：连接呼气端，用于收集呼出气体；
- B试管：连接吸气端，用于对照吸入气体。
3. 强调操作要点：
“吸气时夹紧B试管的橡皮管，防止石灰水被吸入；呼气时夹紧A试管的橡皮管，避免气体外泄。”
4. 教师示范一次完整操作流程：
- 口对呼吸处缓慢吸气，夹紧B管；
- 呼气时，夹紧A管，重复3～5次；
- 观察两支试管中石灰水的变化。
5. 每组学生动手操作，教师巡视指导，提醒注意“夹子方向不能反”
6. 询问各组：“你们发现了什么？哪个试管里的石灰水更浑浊？”
7. 学生汇报：“呼气端的试管变浑浊了！”
8. 教师追问：“为什么会变浑浊？你知道这是什么气体造成的吗？”
9. 引导学生回忆：“二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊。”
10. 板书关键现象：呼出气体使石灰水变浑浊 → 含有大量二氧化碳。
11. 进一步提问：“那吸入气体呢？为什么没有明显变化？”
12. 学生回答：“因为吸入气体中二氧化碳含量极低。”
13. 教师总结：“这说明我们呼出的气体中，二氧化碳含量显著增加！”
1. 回答教师提问，复述呼吸运动过程。
2. 观看视频，感受呼吸节奏变化。
3. 分组领取实验材料，明确操作规则。
4. 按照步骤完成实验，观察并记录现象。
评价任务
操作规范：☆☆☆
现象准确：☆☆☆
记录完整：☆☆☆
设计意图
以“换货”比喻引入，增强趣味性与代入感。通过真实实验让学生亲眼见证“呼出气体含更多二氧化碳”的事实，激发探究欲望。设置操作陷阱提示，培养学生严谨的实验习惯。
数据分析：成分变化的背后【8分钟】
一、解读数据，寻找规律【4分钟】
（一）、呈现表格，引导分析
1. 人体吸入气体与呼出气体成分含量比较。
2. 提问：“请仔细观察，哪些气体的含量发生了明显变化？”
3. 学生回答：“氧气减少了，二氧化碳增加了。”
4. 教师继续追问：“具体减少多少？增加多少？”
5. 引导计算：
- 氧气：20.71% → 16.40%，下降约4.31个百分点；
- 二氧化碳：0.04% → 4.10%，上升超过100倍！
6. 教师强调：“这不是巧合，而是身体内部正在进行一场高效的‘气体置换’！”
7. 提问：“这么多氧气去哪儿了？这么多二氧化碳又是从哪儿来的？”
8. 学生讨论后回答：“氧气被细胞利用了，二氧化碳是细胞代谢产生的。”
9. 教师板书：氧气消耗 → 产生二氧化碳 → 气体交换发生。
二、提出核心问题，引发深度思考【4分钟】
（一）、设置悬念，挑战认知
1. 教师抛出问题：“既然气体进入了血液，那么它们是怎么‘穿越’肺泡壁和毛细血管壁的？是靠肌肉推吗？”
2. 学生摇头表示“不是”。
3. 教师追问：“那它是怎么过去的？有没有动力？”
4. 引导学生思考：“有没有可能是一种看不见的力量在推动？”
5. 展示人体内气体交换与运输。
6. 特别放大肺泡与毛细血管交界处：
- 肺泡壁只有一层上皮细胞；
- 毛细血管壁也仅由一层内皮细胞构成；
- 两者紧密贴合，间距极小。
7. 教师讲解：“这种‘薄如纸’的结构，使得气体可以轻松穿过，就像两片玻璃中间只有几毫米距离。”
8. 提问：“如果氧气从肺泡进入血液，而血液中氧气浓度本来就高，它还会进去吗？”
9. 学生思考后回答：“不会，除非肺泡里氧气多，血液里少。”
10. 教师点明：“这就对了！气体总是从浓度高的地方流向浓度低的地方——这就是‘扩散作用’！”
11. 板书核心原理：气体交换 = 浓度差驱动的扩散作用
1. 观察表格数据，找出变化趋势。
2. 计算氧气与二氧化碳的变化幅度。
3. 小组讨论：气体去向与来源。
4. 思考气体如何“穿墙过壁”？
评价任务
数据敏感：☆☆☆
逻辑清晰：☆☆☆
思维深刻：☆☆☆
设计意图
通过数据分析培养学生的量化意识与归纳能力。借助图示强化“结构薄”与“交换快”的关系，引导学生从“被动运输”转向“扩散原理”认知。设置反问挑战固有思维，促进高阶思维发展。
模型建构：绘制气体交换路线图【10分钟】
一、分组合作，构建路径模型【5分钟】
（一）、布置任务，提供支架
1. 教师分发任务卡：“用箭头和文字标出气体交换的完整路径。”
2. 每组4人，配备彩色笔、白纸、参考图。
3. 明确要求：
- 必须包含四个关键环节：
（1）肺泡中的氧气进入血液；
（2）血液携带氧气运送到组织细胞；
（3）组织细胞产生的二氧化碳进入血液；
（4）血液将二氧化碳送回肺泡排出。
- 使用不同颜色区分氧气与二氧化碳。
4. 教师巡视指导，鼓励学生大胆表达。
5. 随机抽取两组展示作品，进行互评：
“他们的路径是否完整？有没有遗漏？”
6. 教师点评并补充：
“这条路径就像一条‘双向高速公路’，一边运送氧气，一边回收废气。”
7. 板书路径图：
肺泡 → 血液 → 组织细胞 → 血液 → 肺泡（循环）
二、深化理解，揭示本质【5分钟】
（一）、类比解释，突破难点
1. 教师举例子：“想象一下，教室里有人抽烟，烟味弥漫。如果你站在门口，闻到的是浓烟；而你在里面坐久了，反而觉得没那么呛。为什么？”
2. 学生回答：“因为外面烟味浓，里面稀。”
3. 教师总结：“这就是‘浓度差’的作用！气体也是这样，总往浓度低的地方走。”
4. 再次强调：“所以，气体交换不需要能量，也不靠肌肉，全靠‘浓度差’这个‘隐形推手’！”
5. 提问：“如果肺泡里氧气浓度低于血液，会发生什么？”
6. 学生回答：“氧气会倒流回肺泡！”
7. 教师警示：“这就是为什么我们要保持良好呼吸环境，否则会影响气体交换效率。”
1. 分组绘制气体交换路径图。
2. 用不同颜色标注氧气与二氧化碳流向。
3. 展示作品，接受同伴评价。
4. 理解“浓度差驱动扩散”的本质。
评价任务
路径完整：☆☆☆
标注清晰：☆☆☆
理解透彻：☆☆☆
设计意图
通过模型建构活动，将抽象的气体交换路径可视化、结构化，促进学生深度理解。采用类比法降低认知难度，帮助学生突破“扩散无需能量”的思维障碍，实现从“知道”到“理解”的跃迁。
课堂小结：生命的交换之舞【5分钟】
一、总结升华，提炼核心【3分钟】
（一）、师生共议，梳理主线
1. 教师提问：“今天我们揭开了哪几个秘密？”
2. 学生逐一回答：
- 呼出气体含更多二氧化碳；
- 气体交换靠浓度差；
- 气体通过扩散作用完成交换；
- 气体在体内形成循环路径。
3. 教师板书关键词：
- 扩散作用；
- 浓度差；
- 循环路径；
- 结构适应功能。
4. 引导学生用一句话总结：“人体的气体交换，是一场由浓度差驱动的、精密有序的生命之舞。”
5. 再次播放开头视频，此时加入字幕：“每一次呼吸，都在完成一场无声的‘换货’。”
二、展望未来，埋下伏笔【2分钟】
（一）、提出延伸问题
1. 教师神秘地说：“其实，我们身体里还有另一个‘交换站’——肝脏！它也能进行气体交换，你知道吗？”
2. 肝细胞与毛细血管交界。
3. 提问：“如果肝脏也进行气体交换，那它的结构会有什么特点？”
4. 宣布：“下节课我们将走进‘器官内的交换’世界，看看其他器官如何参与气体交换。”
5. 布置预习任务：查阅资料，了解“肝功能”与“气体交换”的关系。
1. 回顾本节课核心知识点。
2. 体会“浓度差驱动”的神奇力量。
3. 思考“其他器官是否也交换气体？”
4. 记录预习问题，准备下节课探讨。
评价任务
要点全面：☆☆☆
语言优美：☆☆☆
兴趣浓厚：☆☆☆
设计意图
通过诗意总结提升情感共鸣，强化科学美感。巧妙设置“肝脏交换”悬念，激发学生持续探究兴趣，实现“承上启下”的教学闭环。
作业设计
一、基础巩固：填空与判断
1. 人体呼出气体中二氧化碳含量显著增加，是因为在__________中发生了气体交换。
2. 气体交换是由于__________差引起的__________作用，不需要消耗能量。
3. 肺泡壁和毛细血管壁都只由__________细胞构成，有利于气体快速交换。
4. 判断题（正确的打√，错误的打×）：
（1）氧气从血液进入肺泡，二氧化碳从肺泡进入血液。（ ）
（2）气体交换的动力来自肌肉收缩。（ ）
（3）浓度高的地方气体自动流向浓度低的地方。（ ）
二、应用分析：生活中的气体交换
1. 医生建议哮喘患者在雾霾天尽量减少外出，请从气体交换角度解释原因。
2. 为什么深呼吸时，感觉“换气更足”？请结合气体交换原理说明。
3. 小明在剧烈运动后脸色发红、呼吸急促。请分析其呼吸频率加快的原因，并说明这与气体交换的关系。
三、创新实践：设计“气体交换小剧场”剧本
1. 请以“氧气与二氧化碳的一天”为主题，编写一个简短的对话剧本（不少于100字）。
2. 要求：角色包括“氧气分子”“二氧化碳分子”“肺泡”“毛细血管”“红细胞”等；情节包含“进入肺泡”“扩散进入血液”“运输至细胞”“释放二氧化碳”“返回肺泡排出”等环节。
3. 可配图或制作手抄报形式提交。
【答案解析】
一、基础巩固：填空与判断
1. 肺泡
2. 浓度；扩散
3. 一层
4. （1）×；（2）×；（3）√
二、应用分析：生活中的气体交换
1. 雾霾中含有大量颗粒物和有害气体，会堵塞肺泡，影响氧气与二氧化碳的扩散效率，导致气体交换障碍，加重哮喘症状。
2. 深呼吸时胸廓容积更大，吸入更多空气，肺泡内氧气浓度升高，有利于氧气向血液扩散，从而提高气体交换效率。
3. 剧烈运动时细胞耗氧量增加，产生大量二氧化碳，刺激呼吸中枢，使呼吸频率加快，以补充氧气并排出二氧化碳，维持内环境稳定。
三、创新实践：设计“气体交换小剧场”剧本
（示例）
【氧气分子】：我是氧气，刚从空气中跑进肺泡！哇，这里真干净！
【二氧化碳分子】：嘿，老兄，小心点，我刚从细胞那边回来，要排出去了！
【肺泡】：快，快进来！你们俩一起跳进毛细血管吧！
【红细胞】：欢迎光临！我可是专业的搬运工！
【氧气分子】：太棒了，我要去给细胞送温暖啦！
【二氧化碳分子】：我也要回肺泡，再见啦！
（结尾字幕：每一次呼吸，都是生命的交换之舞。）
板书设计
[气体交换核心原理]
┌────────────┐
│ 气体交换 = 浓度差驱动的扩散作用 │
└────────────┘
[交换路径图]
↑ 肺泡 → 血液 → 组织细胞 ← 血液 ← 肺泡 ↓
↓
（氧气） （二氧化碳）
[结构优势]
• 肺泡壁：一层细胞
• 毛细血管壁：一层细胞
• 表面积大，血流丰富
教学反思
成功之处
1. 以“换货”为比喻贯穿始终，使抽象的气体交换变得生动有趣，极大提升了学生的学习兴趣。
2. 实验与数据分析双线推进，证据充分，逻辑严密，有效突破“扩散作用无需能量”的认知难点。
3. 模型建构活动设计精巧，学生在画图中深化理解，实现了从“知道”到“理解”的跨越。
不足之处
1. 部分学生对“浓度差”概念仍存模糊，需在后续练习中加强类比训练。
2. 时间安排略紧，模型建构环节部分小组未能完成全部内容，应预留更充足时间。
3. 个别学生对“肝脏也进行气体交换”感到意外，需提前准备拓展资料，避免误解。