初中七年級生物《呼吸道對空氣的處理》教案

初中七年級生物《呼吸道對空氣的處理》教案

《呼吸道對空氣的處理》單元整體教學設計

（教師版）

一、課標依據與核心素養指向

1.課程標準解讀：

本節課對應《義務教育生物學課程標準（2022年版）》中“主題二生物體的結構層次”下的“2.3多細胞生物體的結構層次”，以及“主題四生物圈中的人”下的“4.5人體通過呼吸系統與外界進行氣體交換”的具體內容。要求教師引導學生“描述人體呼吸系統的組成和功能；解釋呼吸道對吸入空氣的處理作用；認同人體結構與功能相適應的觀點；形成健康生活的態度和責任”。

2.核心素養培育目標：

本節課旨在通過探究呼吸道結構與功能，系統培育學生的生物學核心素養：

1.生命觀念（結構與功能觀、穩態與平衡觀）：深入理解呼吸道各部分結構（如鼻毛、黏膜、軟骨、纖毛等）與其加溫、濕潤、清潔空氣功能之間的適應性關系；認識呼吸道處理空氣是維持人體內環境相對穩定的第一道重要屏障。

2.科學思維（模型與建模、演繹與推理）：通過構建呼吸道物理模型或概念模型，模擬其工作原理；基于解剖學證據，推理并解釋“用鼻呼吸優于用口呼吸”的科學道理；分析生活中相關現象（如吃飯時說笑導致嗆咳）背后的生物學原理。

3.探究實踐（問題解決、實驗設計）：設計簡易實驗（如對比通過干燥和濕潤管道的氣流濕度、溫度變化），驗證呼吸道加濕、保溫功能；通過資料分析，探究吸煙、霧霾等對呼吸道纖毛和黏膜的影響。

4.態度責任（健康意識、社會責任）：樹立自覺維護呼吸道健康的意識，養成正確呼吸、佩戴口罩、遠離煙草等良好習慣；能夠基于生物學知識，向他人宣傳呼吸道保護的重要性，承擔起個人健康管理和社會科普的初步責任。

二、學情分析與教學策略預設

1.知識經驗基礎：

七年級學生已具備“細胞是生物體結構和功能的基本單位”、“動植物體的結構層次”等基礎知識。在生活中，他們對呼吸有豐富的感性認識（如感冒時鼻塞、跑步后大口喘氣、咳嗽、打噴嚏等），但尚未系統學習呼吸系統的結構與功能，對呼吸道內部精細結構和協同工作機制了解模糊，可能存在“呼吸就是肺的工作”等片面認知。

2.認知心理特點：

該年齡段學生好奇心強，樂于動手和參與活動，形象思維活躍，但抽象思維和系統綜合分析能力尚在發展。他們對與自身身體相關的內容興趣濃厚，但對純粹的解剖學名詞記憶可能感到枯燥。

3.教學策略預設：

1.情境驅動，問題鏈引領：創設“從寒冷的室外進入溫暖的室內，眼鏡片為什么會起霧？”、“人為什么會打噴嚏？”等真實生活情境，引出核心問題“空氣在進入肺之前，經歷了怎樣的‘旅行’和‘加工’？”，并分解為一系列環環相扣的子問題，驅動探究。

2.模型建構，化抽象為具體：鼓勵學生利用日常材料（如不同粗細的吸管、棉花、海綿、塑料瓶等）分組制作“呼吸道處理空氣”的動態模型或靜態剖面模型，直觀展現結構特征與功能實現。

3.跨學科融合，深化理解：融合物理學（氣流動力學、溫度濕度調節）、化學（黏液成分的弱酸性）、健康教育（疾病預防）等視角，全面闡釋呼吸道處理的科學性。

4.數字資源輔助：利用高質量的3D解剖軟件、動態視頻（如纖毛擺動、吞咽與會厭軟骨閉合），清晰展示內部微觀、動態過程。

5.評價伴隨：設計貫穿始終的形成性評價，如模型評價量規、課堂思維導圖、小組討論貢獻度記錄等，及時反饋，調整教學。

三、單元/課時學習目標

1.教學目標：

1.知識與技能：

1.2.準確說出人體呼吸道的組成順序及各部分主要結構特點。

2.3.詳細闡述呼吸道（鼻、咽、喉、氣管、支氣管）對吸入空氣進行清潔、濕潤、溫暖處理的具體方式和生物學意義。

3.4.解釋吞咽與會厭軟骨協調動作防止食物入喉的原理，以及聲帶發聲的簡單機制。

4.5.舉例說明呼吸道常見疾病（如感冒、支氣管炎）與呼吸道功能受損的關系。

6.過程與方法：

1.7.通過觀察模型、圖解和視頻，提高信息提取和空間想象能力。

2.8.通過小組合作制作呼吸道功能模型，體驗模型構建的科學方法。

3.9.通過分析“北歐人鼻梁高挺”等適應性案例，學習運用“結構與功能相適應”的觀點分析生命現象。

10.情感、態度與價值觀：

1.11.認同呼吸道作為人體天然“空氣凈化器”的精妙與重要，感受生命的奧妙。

2.12.主動關注并采取行動保護呼吸道健康，摒棄損害呼吸道的不良習慣（如吸煙、隨地吐痰）。

3.13.激發進一步探究人體其他系統奧秘的興趣。

2.教學重點與難點：

1.教學重點：呼吸道的組成、順序及功能；各部位結構特點如何適應其處理空氣的功能。

2.教學難點：咽作為消化道與呼吸道交叉通道的特殊性及其協調機制；氣管壁軟骨環的支撐作用與纖毛運動的協同；從系統角度理解呼吸道處理空氣是保障肺有效氣體交換的前提。

四、教學資源與環境準備

資源類型

具體內容

用途說明

多媒體資源

1.呼吸系統3D交互式解剖軟件或高清動態圖示。

2.“纖毛擺動清除異物”微觀視頻、“吞咽與會厭動作”動畫。

3.反映空氣污染與呼吸道健康關系的短紀錄片片段。

直觀展示內部結構、動態過程和社會議題。

實驗/模型材料

1.供分組使用的材料包：不同直徑軟管（模擬氣管支氣管）、蓬松棉（模擬鼻毛）、浸濕海綿塊（模擬黏膜）、小風扇（模擬吸氣）、胡椒粉（模擬塵埃）、加熱墊（低功率，模擬毛細血管）。

2.人體半身呼吸系統解剖模型。

3.豬或牛的氣管實物標本（福爾馬林處理，妥善保存）。

學生動手探究，建構概念。實物觀察，增強真實感。

文本與圖表

1.設計精美的《學習任務單》（學生版）。

2.“呼吸道結構與功能對應表”空白框架。

3.相關閱讀資料：如《鼻子的建筑設計智慧》、《霧霾天，你的呼吸道在經歷什么？》。

引導學生自主學習，梳理知識，拓展視野。

環境布置

1.教室布置為4-6人合作學習小組格局。

2.設置“模型展示區”和“知識建構墻”。

促進合作交流，可視化學習過程與成果。

五、課時安排

建議2課時連排（90分鐘），確保探究活動的完整性。

1.第一課時：情境導入，初識組成；聚焦鼻腔，深入探究結構與功能；模型制作啟動。

2.第二課時：完成模型制作與展示；探究喉、氣管、支氣管功能；總結提升，情感升華。

六、教學過程實施與設計意圖

第一課時：空氣的“預處理車間”——初探與建模

環節一：創設情境，激疑引趣(預計時間：8分鐘)

1.活動導入：

1.2.教師展示兩組對比圖片：①潔凈的空調濾網與積滿灰塵的濾網；②森林中清新的空氣與城市擁堵路口的空氣。

2.3.提問：“我們的肺渴望潔凈、溫暖、濕潤的空氣。但外界空氣往往干燥、寒冷且含有塵粒。誰在扮演我們身體的‘空氣凈化濾網’和‘智能加濕恒溫器’？”

4.體驗活動：

1.5.請學生閉緊嘴巴，只用鼻子深吸一口氣，感受空氣進入鼻腔時的感覺（涼爽、可能有點濕潤）。

2.6.再請學生捏住鼻子，只用嘴巴快速呼吸幾下，對比感受。

3.7.引導性問題：“用鼻呼吸和用口呼吸，感覺有何不同？這暗示鼻腔可能有什么特殊‘裝備’？”

8.揭示課題與目標：

1.9.教師引出本課核心任務：繪制一張“空氣進入肺部前的‘旅行’與‘加工’地圖”，明確標注每一站的“站名”（結構）、“特殊裝備”（結構特點）和“加工任務”（功能）。

2.10.設計意圖：從宏大的生命保障系統和切身的體驗入手，將呼吸道定位為至關重要的“預處理車間”，賦予學習以真實的意義和驅動力。對比體驗迅速聚焦到鼻腔這一起點，為深入探究做鋪墊。

環節二：合作探究，建構概念——以“鼻腔”為例(預計時間：25分鐘)

1.信息獲取與處理：

1.2.學生閱讀教材中關于鼻腔的部分，結合教師提供的鼻腔內部高清剖面圖或3D視圖。

2.3.小組合作，在《學習任務單》上完成“鼻腔‘特殊裝備’探查表”：

我觀察到的結構（裝備）

我推測它的功能（作用）

證據或理由（為什么這樣想）

例如：入口處的鼻毛

像篩子一樣阻擋大灰塵

生活經驗：紗窗擋蚊蟲

黏膜（看起來濕潤、有血管）

？

？

嗅細胞（感受氣味）

？

？

4.深入分析與科學解釋：

1.5.教師播放“鼻腔黏膜血管網絡”和“黏液分泌”的顯微動畫，驗證學生推測。

2.6.核心講解點：

1.3.7.鼻毛與黏液：物理過濾與黏附作用。類比“粘蠅紙”。

2.4.8.豐富的毛細血管：加熱吸入的冷空氣。用“暖氣片”比喻。

3.5.9.黏膜分泌黏液：濕潤干燥空氣，同時黏液中的溶菌酶具有初步的殺菌作用。聯系化學知識。

4.6.10.嗅覺功能：不僅是感受氣味，更是安全預警（如聞到煙味、異味）。

7.11.引導學生用“因為…所以…”的句式總結鼻腔結構與功能的關系（例：因為鼻腔黏膜內有豐富的毛細血管，所以能溫暖吸入的空氣）。

12.初步建模：

1.13.教師提出工程挑戰：“請利用材料包，設計并制作一個能模擬鼻腔至少兩項功能（如過濾、加濕）的裝置模型。”

2.14.小組討論設計方案，繪制草圖，并開始動手制作。教師巡視指導，提示注意結構的合理性（如氣流通道不能堵死）。

3.15.設計意圖：采用“觀察-推測-驗證-建模”的科學探究流程，將抽象的文本知識轉化為具身的認知活動。以鼻腔為范例，教會學生分析“結構-功能”關系的方法論，為后續自主探究其他部分奠定基礎。建模任務將思維過程外顯化、物化。

環節三：延伸思考與過渡(預計時間：7分鐘)

1.思考與討論：

1.2.提問：“經過鼻腔的精細加工，空氣是否就‘合格’了？它下一站將去往哪里？在這個過程中，是否還有新的‘風險’（如食物誤入）？身體如何防范？”

2.3.引導學生關注“咽”這個十字路口。

4.布置課后任務：

1.5.查閱資料或觀察，了解吃飯時說笑容易嗆到的原因。

2.6.繼續完善鼻腔模型，并思考如何將“咽”和“喉”納入整個呼吸道模型。

3.7.設計意圖：制造認知懸念，將學習從課內引向課外。指向下一課時的核心難點——咽部的協調功能。

第二課時：協調與防線——深化理解與總覽

環節一：模型展示與交流評價(預計時間：15分鐘)

1.模型展示會：

1.2.各小組展示第一課時完成的鼻腔模型（或已擴展的模型），并派代表講解設計思路、模擬的功能以及模型的創新點與不足。

3.互評與優化：

1.4.使用教師預先設計的簡易評價量規（如：科學性、創新性、美觀性、講解清晰度），小組間進行互評。

2.5.教師點評，著重強調模型如何體現“結構適應功能”這一核心理念，并指出普遍性問題，引導優化方向。

3.6.設計意圖：通過展示與評價，鞏固所學，鍛煉表達與批判性思維。模型作為思維載體，其完善過程即是概念深化過程。

環節二：關鍵點突破——咽喉要道與氣管防線(預計時間：25分鐘)

1.“十字路口的交警”：咽與喉的協作

1.2.播放“吞咽與會厭軟骨閉合”的慢動作動畫。請學生模擬吞咽動作，觸摸自己喉結的移動。

2.3.角色扮演活動：請兩名學生分別扮演“食物團”和“空氣流”，另一名學生扮演“會厭軟骨”。演示正常吞咽時（會厭軟骨蓋住喉口）和說笑時吞咽（會厭軟骨未能及時蓋住）的情景。

3.4.總結：咽是消化與呼吸的共同通道，喉是呼吸通道和發聲器官。會厭軟骨猶如一個自動化的“道岔”，協調兩者，防止食物“錯軌”。聲帶振動產生聲音，引導學生思考保護聲帶的方法。

5.“不斷加固的清潔通道”：氣管與支氣管

1.6.觀察氣管實物標本或高倍模型，重點觸摸其軟骨環。

2.7.探究問題：“氣管壁為什么要有‘C’形軟骨環？如果是‘O’形閉環會怎樣？（提示：思考食道在氣管后方，吞咽時食物需要通過）”——引導學生理解軟骨環既保證了氣道持續開放，又留有后方彈性空間利于食物通過。

3.8.觀看“氣管壁纖毛運動”視頻，觀察纖毛如何像麥浪一樣將黏液層（粘附了灰塵、細菌）向咽喉部推送。

4.9.聯系實際：解釋吸煙、嚴重空氣污染如何損害纖毛，導致清潔功能下降，引發咳嗽、多痰甚至慢性支氣管炎。

10.知識整合：

1.11.學生小組合作，在一張大海報上完成整個“呼吸道空氣處理流程圖”。用不同顏色和圖標標注從鼻到支氣管各環節的處理步驟（過濾、加溫、加濕、殺菌、進一步清潔）。

2.12.設計意圖：針對難點，采用多重感官刺激（觀看、觸摸、角色扮演）和啟發性問題，化難為易。將氣管結構與相鄰的食道功能聯系起來，體現人體結構的整體性。緊密聯系健康問題，強化學以致用。

環節三：總結升華，拓展責任(預計時間：15分鐘)

1.系統總結與概念升華：

1.2.教師引導學生回顧整個“地圖”，總結呼吸道是一個層層設防、精密協作的系統。

2.3.提煉核心觀點：人體通過呼吸道的精細結構，對吸入空氣進行有效的清潔、濕潤和溫暖處理，這體現了“結構與功能相適應”的生命觀念，也是維持人體內部環境相對穩定（穩態）的重要前提。

3.4.對比呼吸系統模型與高效的新風系統或空調凈化系統，感受生物結構的精妙與啟發性。

5.健康行動倡議：

1.6.小組討論：“作為自己健康的第一責任人，我們如何愛護這套精密的‘空氣處理系統’？”

2.7.形成“呼吸道健康守護公約”，內容可包括：堅持用鼻呼吸；不隨地吐痰；遠離煙草和二手煙；霧霾天科學佩戴口罩；感冒時及時治療休息；多喝水保持呼吸道濕潤；吃飯時細嚼慢咽不說話等。

3.8.教師展示一些高科技防護口罩、空氣凈化器的工作原理，說明其設計靈感與呼吸道功能的相通之處，體現仿生學價值。

9.評價與反饋：

1.10.學生完成《學習任務單》上的自我評價部分，反思本課收獲與疑惑。

2.11.教師收集《學習任務單》和小組流程圖，作為過程性評價依據。

3.12.設計意圖：從知識層面上升到觀念層面，形成穩定的生命觀念。將學習成果轉化為具體的、可執行的健康行為，落實態度責任素養。通過仿生學聯系，打開學生的科技視野，體會生物學的應用價值。

七、板書設計（思維導圖式）

呼吸道對空氣的處理

——人體的“智能空氣處理系統”

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核心目標：為肺的氣體交換提供潔凈、溫暖、濕潤的空氣

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【清潔】【濕潤】【溫暖】【其他功能】

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鼻毛過濾黏膜分泌黏液毛細血管加熱嗅覺預警(鼻)

黏液粘附細菌(含溶菌酶)發聲(喉)

纖毛擺動推送吞咽協調(會厭)

(氣管、支氣管)氣道通暢(軟骨環)

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**總原則：結構與功能相適應，協同工作維持穩態**

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↓應用與責任↓

愛護呼吸道，踐行健康生活方式，擔當健康責任

八、分層作業設計

1.基礎鞏固層（必做）：

1.2.繪制呼吸道的結構概念圖，并用關鍵詞標注各部位的主要功能。

2.3.解釋下列生活現象的科學原理：(a)為什么感冒時鼻子會不通氣？(b)為什么吃飯時不宜大聲說笑？

4.能力拓展層（選做）：

1.5.小論文（二選一）：①以“鼻子的‘建筑設計’智慧”為題，寫一篇短文。②調研一種常見的呼吸道傳染病（如流感、肺結核）的傳播途徑與預防措施，并說明這些措施是如何阻斷傳播或保護呼吸道的。

2.6.設計與制作：設計一個更具創新性的呼吸道功能演示教具或動畫腳本。

7.實踐探究層（選做）：

1.8.家庭實驗：用鏡子和熱水，觀察對比用口哈氣和用鼻呼出的氣在鏡面上凝結水霧的速度和面積，分析原因。

2.9.社會行動：在家庭或社區中，進行一次關于“保護呼吸道，從拒絕二手煙開始”的微型宣傳活動。

九、教學反思與改進預設（教師用）

（此部分在教學實施后填寫，預設可能遇到的問題及對策）

1.模型制作耗時問題：準備半成品組件或提供多種難度級別的材料包，供不同能力小組選擇，確保在規定時間內能完成核心功能的模擬。

2.微觀過程理解難點：備好更多比喻、類比和慢速動畫，如將纖毛運動比作“千萬把小掃帚整齊劃一地清掃”。

3.概念混淆（如咽、喉、氣管位置與功能）：準備可拆卸的拼圖式人體模型，讓學生在拼裝中強化空間位置關系。

4.情感態度落地：可引入真實病例（經脫敏處理）或邀請校醫進行簡短講座，增強健康教育的沖擊力和說服力。

《呼吸道對空氣的處理》學習任務單

（學生版）

班級：__________姓名：__________小組：__________

核心任務：化身人體“空氣處理系統”的工程師，繪制空氣入肺前的“旅行加工地圖”，并設計建造一個功能演示模型。

第一部分：我的探索記錄

探索活動一：初識“空氣凈化器”

1.對比用鼻呼吸和用口呼吸，寫下你的感受差異。

用鼻呼吸：_________________________________________________________

用口呼吸：_________________________________________________________

我的猜測：這種差異可能與鼻腔內的__________________________有關。

探索活動二：聚焦第一站——鼻腔“加工廠”

2.觀察圖片、模型或視頻，完成下表：

鼻腔內的“特殊結構”

它像什么？（你的比喻）

它的主要“工作任務”（功能）是什么？

鼻毛

（黏膜層下的）毛細血管網

黏膜分泌的黏液

嗅黏膜

1.嘗試用一句話總結鼻腔是如何加工空氣的。

探索活動三：挑戰！設計我的“鼻腔模型”

4.你們小組計劃模擬鼻腔的哪幾項功能？、。

5.草圖設計區（請簡單畫出你們的模型設計圖，并標注所用材料代表的結構）：

[此處可留出空白方框供學生繪圖]

6.模型測試與改進記錄：

*我們的模型成功模擬了__________功能，證據是____________________。

*遇到的困難：_______________________________________________________

*我們改進的方法是：_________________________________________________

探索活動四：深入要道與防線

7.觀看“吞咽動畫”，結合自身動作，解釋吃飯時說笑易嗆咳的原因。

>_____________________________________________________________________

>_____________________________________________________________________

8.觀察氣管標本，觸摸其軟骨環。思考：“C”形軟骨環的設計有什么優點？

>優點1（對呼吸）：____________________________________________________

>優點2（對吞咽）：____________________________