王 茜 李建蘋

（山東省淄博市博山中學(xué) 山東淄博 255200）

1 課標(biāo)分析及設(shè)計(jì)思路

《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）中指出，要“設(shè)立跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)，加強(qiáng)學(xué)科間相互關(guān)聯(lián)，帶動(dòng)課程綜合化實(shí)施，強(qiáng)化實(shí)踐性要求”“設(shè)置‘生物學(xué)與社會(huì)·跨學(xué)科實(shí)踐’學(xué)習(xí)主題，引導(dǎo)學(xué)生綜合運(yùn)用生物學(xué)、化學(xué)、物理、地理、數(shù)學(xué)等學(xué)科的相關(guān)知識(shí)和方法，嘗試分析和解決實(shí)際問題”。人們在日常生活中遇到的很多問題錯(cuò)綜復(fù)雜，培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科解決復(fù)雜實(shí)際問題的能力很有必要。

《課程標(biāo)準(zhǔn)》要求“呼吸運(yùn)動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)肺與外界的氣體交換”，教材的內(nèi)容連貫性強(qiáng)，邏輯清晰。其中，測量胸圍差需要用到數(shù)學(xué)知識(shí)；肺與外界的氣體交換涉及氣體體積變化、壓力等物理學(xué)問題，也是本節(jié)課教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。這節(jié)課是跨學(xué)科解決實(shí)際問題的典型案例。教師引導(dǎo)學(xué)生利用演示、推理、思考、討論等，使學(xué)生認(rèn)識(shí)測量方法和數(shù)據(jù)處理方法，認(rèn)識(shí)氣壓與容積的關(guān)系，從而理解肺與外界的氣體交換的過程。學(xué)生在觀察、實(shí)踐、思考、討論中理解新知識(shí)，在學(xué)習(xí)新知識(shí)的過程中培養(yǎng)生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

2 教學(xué)目標(biāo)

①通過屈肘伸肘動(dòng)作、小組測量胸圍差、制作觀察胸廓模型、推拉注射器等活動(dòng)，探究肺與外界氣體交換的過程，理解呼吸運(yùn)動(dòng)的原理。運(yùn)用數(shù)學(xué)方法測量，運(yùn)用體育方法取值，用物理知識(shí)解釋原理。

②通過小組活動(dòng)，培養(yǎng)觀察、比較、歸納能力和提取有效信息的能力，培養(yǎng)小組合作意識(shí)。

③通過觀察鐘南山鍛煉圖片、分析游泳時(shí)的吸氣難度，認(rèn)同健康生活的理念和方法，培養(yǎng)社會(huì)責(zé)任素養(yǎng)。

3 教學(xué)過程

3.1 創(chuàng)設(shè)真實(shí)情景，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

教師播放視頻：2021年11月，我校員工李娜回家路上，看到一位老人躺在地上昏迷不醒，心臟和呼吸驟停，家人撥打了120后束手無策。李娜問明情況，在征得老人家人同意后，運(yùn)用學(xué)校培訓(xùn)的心肺復(fù)蘇技術(shù)對老人進(jìn)行急救，直到救護(hù)車趕到后才停止。教師提出問題：老人呼吸驟停，但是其呼吸道是暢通的，氧氣為什么不能主動(dòng)進(jìn)入體內(nèi)？

設(shè)計(jì)意圖：教師利用我校員工見義勇為的真實(shí)案例，聯(lián)系“氣體不能主動(dòng)進(jìn)入體內(nèi)”這一現(xiàn)象，引出本課學(xué)習(xí)內(nèi)容，引起學(xué)生關(guān)注；同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生愛心和社會(huì)責(zé)任，也激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)治病救人的志向。

3.2 設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生自主構(gòu)建知識(shí)框架

3.2.1 活動(dòng)1：探究吸氣時(shí)膈肌肋間肌狀態(tài)

教師出示“共和國勛章”獲得者——鐘南山院士健身圖片，讓學(xué)生學(xué)習(xí)鐘院士曲臂健身，通過肌肉收縮，感受“肌肉收縮容易累”。接著，要求學(xué)生吸氣后呼氣，并說出吸氣和呼氣哪個(gè)動(dòng)作更累，思考呼吸肌的狀態(tài)。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生尚未學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)相關(guān)知識(shí)，通過“曲肘——肌肉收縮——累”，聯(lián)想到“吸氣——累”，理解原因是呼吸肌收縮。這樣的設(shè)計(jì)從學(xué)生體驗(yàn)入手，可以幫助學(xué)生形成科學(xué)思維；同時(shí)，還能讓學(xué)生意識(shí)到良好的身體是學(xué)習(xí)工作的基本條件，培養(yǎng)學(xué)生終生鍛煉的理念，樹立鍛煉身體為國效力的理想。

3.3.2 活動(dòng)2：測量胸圍差，理性認(rèn)識(shí)胸廓變化

教師引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真閱讀課本，標(biāo)注關(guān)鍵詞，學(xué)習(xí)測量胸圍差的方法。教師介紹：通過胸圍周長可以反應(yīng)肺的最大通氣能力，因此要取最大值。學(xué)生分組用軟尺測量胸圍差，并記錄在導(dǎo)學(xué)案上。在學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中，教師巡視，及時(shí)糾正學(xué)生實(shí)驗(yàn)中的不當(dāng)行為。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，學(xué)生展示成果。師生共同討論，得出結(jié)論：吸氣時(shí)膈肌肋間肌收縮，胸廓大。同時(shí)，教師介紹粗略測量方法，即讓學(xué)生豎直方向卷緊自己的校服上衣，然后吸氣、呼氣，感受到吸氣時(shí)校服勒得更緊。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生通過測量胸圍差，運(yùn)用比較、分析的方法，進(jìn)行獨(dú)立思考和判斷，對吸氣時(shí)胸廓變大有理性認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)了科學(xué)思維。學(xué)生學(xué)會(huì)一種粗略測量的方法，為解釋“束胸影響吸氣”“水中吸氣困難”打下基礎(chǔ)。

3.3.3 活動(dòng)3：觀察“模擬胸廓”的活動(dòng)，分析膈肌運(yùn)動(dòng)狀態(tài)

教師出示用花生油桶自制的教具——胸廓模型，引導(dǎo)學(xué)生思考教具各部分模擬的結(jié)構(gòu)。學(xué)生分組合作，拿出自己制作的教具觀察，拉伸“膈肌”，觀察“肺”的變化和氣體進(jìn)出。教師引導(dǎo)學(xué)生思考膈肌運(yùn)動(dòng)對肺的狀態(tài)和氣體進(jìn)出的影響。師生討論，得出結(jié)論：吸氣時(shí)，肺擴(kuò)張。教師在巡視時(shí)提示學(xué)生：真實(shí)的膈肌向上隆起，不能拉到向下的狀態(tài)。

設(shè)計(jì)意圖：教師提前布置學(xué)生制作胸廓模型，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力。學(xué)生利用自制教具，運(yùn)用建模的方法，對既有的觀點(diǎn)和結(jié)論進(jìn)行驗(yàn)證，直觀感受到吸氣時(shí)膈肌的運(yùn)動(dòng)和肺的狀態(tài)。

3.3.4 活動(dòng)4：觀察分析吸氣時(shí)肺內(nèi)氣壓變化

教師展示注射新冠疫苗的圖片，出示問題：藥水如何進(jìn)入注射器針筒內(nèi)？又如何離開針筒進(jìn)入人體？并提示相關(guān)的物理學(xué)知識(shí)：活塞靜止不動(dòng)的原因是內(nèi)外氣體壓力相等。教師提供去掉針頭的注射器，學(xué)生小組合作，推拉注射器活塞，用手指堵住出氣口感受，思考問題：①注射器內(nèi)壓力與吸氣、呼氣有什么關(guān)系？②肺內(nèi)壓減小引起吸氣，還是吸氣導(dǎo)致肺內(nèi)壓減小？學(xué)生都有注射新冠疫苗的經(jīng)歷，對注射器很感興趣，在親自感受壓力變化后，很容易得出“肺內(nèi)壓小吸氣”的結(jié)論。學(xué)生通過小組活動(dòng)，得出結(jié)論：肺內(nèi)壓減小引起吸氣。吸氣是被動(dòng)的。

設(shè)計(jì)意圖：本節(jié)內(nèi)容位于七年級(jí)上冊。七年級(jí)尚未開設(shè)物理課，學(xué)生物理學(xué)知識(shí)不同步，沒有學(xué)習(xí)相關(guān)氣體壓力知識(shí)。因此，肺內(nèi)氣壓變化引起氣體進(jìn)出是本節(jié)課的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。此環(huán)節(jié)中，學(xué)生利用注射器感受氣壓變化，推測氣體進(jìn)出情況，從而突破肺內(nèi)壓與吸氣呼氣的關(guān)系這一難點(diǎn)。同時(shí)，學(xué)生可利用注射器進(jìn)一步思考，厘清肺內(nèi)壓變化和吸氣呼氣狀態(tài)的因果關(guān)系。教師借助物理學(xué)知識(shí)跨學(xué)科解決實(shí)際問題，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維以及勇于探究的科學(xué)精神。

3.4 學(xué)生回顧知識(shí)，完善知識(shí)體系

教師引導(dǎo)學(xué)生完成本節(jié)知識(shí)的回顧，并以流程圖的形式表現(xiàn)吸氣的過程。即“膈肌肋間肌收縮→胸廓變大→肺張開→肺內(nèi)壓減小→吸氣”。教師出示呼氣的圖片，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到呼氣過程與吸氣相反，從而完善知識(shí)體系。

3.5 學(xué)以致用，認(rèn)識(shí)科學(xué)原理，認(rèn)同良好的生活方式

教師出示15世紀(jì)歐洲鐵質(zhì)“束胸”的圖片，引導(dǎo)學(xué)生思考：緊身束胸影響吸氣還是影響呼氣？教師出示運(yùn)動(dòng)員在游泳池水下岸邊的圖片，請有游泳經(jīng)歷的學(xué)生說說感受，并提出問題：水漫過胸膛，我們?nèi)绾螒?yīng)對隨之而來的呼吸不暢？游泳有什么好處？

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生通過本節(jié)課內(nèi)容，參與一些社會(huì)事務(wù)的討論，解決實(shí)際生活中的問題，在掌握生物學(xué)知識(shí)和科學(xué)原理的基礎(chǔ)上，認(rèn)同良好的生活方式，形成健康生活的態(tài)度和行為習(xí)慣。

4 教學(xué)反思

本節(jié)課所要完成的教學(xué)任務(wù)是讓學(xué)生理解通過呼吸運(yùn)動(dòng)氣體進(jìn)入肺的過程。其中，學(xué)生通過數(shù)學(xué)方法測量胸圍差，可認(rèn)識(shí)到胸廓變大引起吸氣；胸圍差取最大值，是反應(yīng)肺的最大通氣量的。學(xué)生通過推拉注射器探究容積變化引起氣體壓強(qiáng)變化，從而認(rèn)識(shí)到肺擴(kuò)張引起吸氣。通過建模解決物理知識(shí)缺乏所引起的學(xué)習(xí)困難。整節(jié)課中，教師運(yùn)用多種方式方法，以流程圖的行進(jìn)路線引領(lǐng)學(xué)生逐一認(rèn)識(shí)到“膈肌肋間肌收縮引起胸廓變大、胸廓變大引起肺張開、肺張開引起肺內(nèi)壓減小、肺內(nèi)壓減小引起吸氣”，讓學(xué)生親歷結(jié)論得出的過程，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的意識(shí)；同時(shí)，也培養(yǎng)了學(xué)生生命觀念、科學(xué)思維、探究實(shí)踐、態(tài)度責(zé)任生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。