體內(nèi)氣體的交換
教學(xué)目標(biāo)
知識目標(biāo)
1、說明氣體交換的原理。
2、掌握肺泡內(nèi)和組織內(nèi)的氣體交換過程及各結(jié)構(gòu)中含氧量的變化。
3、知道煤氣中毒原理及其預(yù)防、急救常識。
4、知道呼吸的意義。
能力目標(biāo)
1、通過做向澄清的石灰水裝置中吹氣和吸氣的對比實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力，動手能力，訓(xùn)練學(xué)生應(yīng)用科學(xué)方法做對比實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。
2、通過歸納呼吸的全過程，培養(yǎng)學(xué)生的概括能力。
情感目標(biāo)
1、通過分析煤氣中毒的原理和學(xué)習(xí)預(yù)防煤氣中毒的措施，對學(xué)生進(jìn)行關(guān)愛生命、關(guān)心他人的教育，滲透愛惜生命、預(yù)防為主的生物學(xué)觀點(diǎn)的教育。
2、在分組實(shí)驗(yàn)及討論活動中，使學(xué)生學(xué)會相互協(xié)作。
教學(xué)建議
知識體系圖解
教材分析
1、本課的重點(diǎn)是體內(nèi)氣體交換的原理和呼吸的全過程。因?yàn)椋?P> （1） 學(xué)生通過上節(jié)課學(xué)習(xí)呼吸運(yùn)動，已經(jīng)解決了人體外環(huán)境與肺泡進(jìn)行氣體交換的問題。接著要解決的是，肺泡與血液之間如何進(jìn)行氣體交換和血液與組織細(xì)胞之間如何進(jìn)行氣體交換的問題，要理解呼吸的全過程，體內(nèi)氣體交換的原理是關(guān)鍵，因而氣體交換的過程和原理是本課的重點(diǎn)。
（2）通過本章的學(xué)習(xí)，學(xué)生對人體的呼吸應(yīng)該有整體的認(rèn)識。學(xué)生在前面一章已經(jīng)學(xué)習(xí)了血液循環(huán)系統(tǒng)，具備了氣體在血液中運(yùn)輸?shù)幕A(chǔ)知識。在本章第一節(jié)中又學(xué)習(xí)了呼吸運(yùn)動，了解了肺的通氣。在此基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)了體內(nèi)氣體交換，就可以自己概括出呼吸的全過程。
因此，無論是從知識的完整性的角度來看，還是從能力培養(yǎng)的角度分析，呼吸的全過程應(yīng)作為本課的重點(diǎn)。
2、本課的難點(diǎn)是氣體交換的原理。由于學(xué)生在物理課上還沒有學(xué)習(xí)擴(kuò)散作用，這個物理概念要從生物學(xué)的角度給學(xué)生是有一定的困難的。加上肺泡里的氣體、血液中的氣體、組織細(xì)胞里的氣體都是學(xué)生看不見、摸不著的，讓學(xué)生理解體內(nèi)氣體交換的原理也是有一定困難的。
教法建議
人體呼出的氣體中二氧化碳的含量比吸入的氣體中的含量多，建議用探索實(shí)驗(yàn)：先提出問題，根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行假設(shè)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)設(shè)置對照實(shí)驗(yàn)，向裝有澄清石灰水的裝置中分別吸氣和吹氣。觀察石灰水的渾濁現(xiàn)象。根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，驗(yàn)證假設(shè)，得出結(jié)論。
講述體內(nèi)的氣體交換，先引導(dǎo)學(xué)生思考一個問題：肺泡內(nèi)氣體中的氧是怎樣進(jìn)入人體細(xì)胞的？人體細(xì)胞內(nèi)的二氧化碳又是怎樣排出體外的？引出體內(nèi)氣體交換的內(nèi)容。講述氣體交換的原理——擴(kuò)散作用時，除了結(jié)合課本圖，教師可以準(zhǔn)備一些香水，上課撒到教室講臺前，問教室后排的同學(xué)有什么感覺，使學(xué)生獲得氣體可以從高濃度向低濃度擴(kuò)散的知識。
肺泡與血液之間的氣體交換，組織細(xì)胞與血液之間的氣體交換，教師可以利用板圖、剪貼圖來表示，有條件的學(xué)校做成電腦軟件來講述，并把這部分內(nèi)容與血液循環(huán)聯(lián)系起來，給學(xué)生交代所交換的氣體都是由血液運(yùn)輸?shù)摹?P> 關(guān)于呼吸全過程所包括的四個環(huán)節(jié)及各環(huán)節(jié)和它們之間的聯(lián)系，利用書本上的插圖，并聯(lián)系學(xué)習(xí)的血液循環(huán)知識：血紅蛋白的特點(diǎn)、動脈血和靜脈血的知識進(jìn)行總結(jié)，也可以用錄像或做成電腦軟件講述。
聯(lián)系生活實(shí)際，講述呼吸全過程中四個環(huán)節(jié)其中的任何一個環(huán)節(jié)，發(fā)生阻礙，都會造成呼吸障礙，而影響人體的正常生理活動。嚴(yán)重的會危及生命。在這基礎(chǔ)上，教師闡述呼吸的意義。
關(guān)于煤氣中毒，一定要從生理角度講清楚煤氣中毒的原因。這樣才能更好地預(yù)防煤氣中毒。
課時安排：本節(jié)課建議為2課時
第一課時：探索人體呼出的氣體含有較多的二氧化碳的實(shí)驗(yàn)和氣體交換的原理。
第二課時：氣體交換的過程、呼吸的全過程、呼吸的意義、煤氣中毒及預(yù)防。
探究活動
[提出問題]為什么提倡課間十分鐘，教室要通風(fēng)換氣？
[提出假設(shè)]
如果是同學(xué)們上課呼吸產(chǎn)生較多的二氧化碳，那么將剛下課的教室里的空氣導(dǎo)入 到澄清的石灰水中會變渾濁。
[設(shè)計(jì)并完成實(shí)驗(yàn)]
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：對比實(shí)驗(yàn)法
對照組：剛通風(fēng)換氣的教室或室外
實(shí)驗(yàn)組：剛上課結(jié)束的緊閉窗戶的教室
材料用品：
玻璃瓶兩個、橡皮塞兩個、打孔器、彎成直角的玻璃管四段（兩長兩短）、藥棉、石灰水、70%酒精、凡士林。
實(shí)驗(yàn)的具體操作：
實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備
1、在玻璃瓶里注入半瓶澄清的石灰水，另取橡皮塞，在塞上鉆兩個孔，插入兩根彎成直角的玻璃管，其中較長的一根浸沒在石灰水里，較短的一根不跟石灰水接觸，瓶口和孔口涂上凡士林防止漏氣。照這樣，做甲乙兩套。如圖：
2、上課前打開所有的窗戶，讓教室通風(fēng)。
方法步驟
（1）上課開始時，緊閉窗戶，取裝置甲，把較短的玻璃管的一頭用70%的酒精消毒后含在嘴里作8—10次最深的吸氣，觀察石灰水有什么變化？
（2）上課結(jié)束時，取裝置乙，仍由這個學(xué)生重復(fù)實(shí)驗(yàn)，此時，石灰水又發(fā)生了什么變化？
或者在上課剛結(jié)束時，把裝置甲和裝置乙分別放到室外和教室內(nèi)按（1）的操作
實(shí)驗(yàn)結(jié)果：
上課開始時，學(xué)生作8—10次深吸氣，甲瓶的石灰水仍然保持澄清不發(fā)生任何變化。
上課結(jié)束時，這個學(xué)生重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，乙瓶石灰水渾濁。
同樣上課剛結(jié)束時，放到室外的裝置甲仍然保持澄清，放在教室內(nèi)的裝置乙發(fā)生了渾濁現(xiàn)象。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析：
人多而不通風(fēng)的教室里，空氣中的二氧化碳成分大大增加，而室內(nèi)二氧化碳過多就要影響呼吸。
[得出結(jié)論] 每逢課間休息時，就必須使教室充分地?fù)Q換空氣。
第一課時
復(fù)習(xí)提問：
1、什么是肺通氣？
2、肺通氣由哪個運(yùn)動來完成？
3、氧氣最終到身體什么地方去干什么？
（到身體細(xì)胞去，將有機(jī)物分解成二氧化碳和水，釋放能量，供人體生理活動需要。）
4、二氧化碳到哪去？（由呼氣排出體外）
一、探索：人體呼出的氣體中二氧化碳的含量比吸入的氣體中的含量多（板書）
[提出問題] 人體呼出的氣體中，二氧化碳的含量是否比吸入的氣體（空氣）中的含量多？
[提出假設(shè)] 人體呼氣中的二氧化碳含量比空氣中的二氧化碳含量多。
[設(shè)計(jì)并完成實(shí)驗(yàn)]
對比條件：吸入空氣與呼出氣體 。
實(shí)驗(yàn)組：吹出的氣體，對照組：吸入的空氣。
如何檢驗(yàn)二氧化碳？
實(shí)驗(yàn)原理：二氧化碳使澄清的石灰水變渾濁（用注射器把C02注射到澄清的石灰水里，結(jié)果石灰水變渾濁）
實(shí)驗(yàn)用具：三角瓶2個，瓶塞2個，異形玻璃管1組，橡皮套管2個，石灰水一瓶。
方法步驟：
1、將等量的石灰水倒入容積相同的兩個三角燒瓶內(nèi)，按圖所示連接好實(shí)驗(yàn)裝置。
甲：檢查吸入空氣；乙：檢查呼出空氣。
2、實(shí)驗(yàn)時用口含住A處，反復(fù)進(jìn)行呼吸，吸氣時用手緊捏C處的橡皮管，呼氣時用手緊捏B處的橡皮管。
3、觀察兩個燒瓶中石灰水的變化。
（注意：一定仔細(xì)辨別實(shí)驗(yàn)裝置。一人操作，其他人監(jiān)督、觀察。操作前一定用酒精棉將吸、吹部位消毒。）
實(shí)驗(yàn)結(jié)果：甲燒瓶無乳白色沉淀，乙燒瓶有較多的乳白色沉淀。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析：
甲：吸入空氣中二氧化碳少，與石灰水反應(yīng)產(chǎn)生的沉淀少。
乙：呼出氣體中二氧化碳多，與石灰水反應(yīng)產(chǎn)生的沉淀多。
提供資料：科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)測定：人的吸入氣和呼出氣中成分的比較：
成分
吸入氣（%）
呼出氣（%）
O2
20、96
16、4
CO2
0、04
4、1
N2
79、00
79、5
數(shù)值說明：吸入空氣中的O2濃度大于呼出的氣體中的O2濃度，呼出的氣體中的CO2濃度大于吸入的空氣中的CO2濃度。（計(jì)算一下，人體呼出氣體含的二氧化碳大約是吸入氣體的100多倍）
[得出結(jié)論] 人體呼氣中的二氧化碳含量比空氣中的二氧化碳含量多。
支持假設(shè)。
引入：為什么人體呼出的氣體中二氧化碳增多了？肺泡內(nèi)氣體中的氧是怎樣進(jìn)入人體細(xì)胞的？人體細(xì)胞內(nèi)的二氧化碳又是怎樣排出體外的？
這與身體內(nèi)進(jìn)行的氣體交換及運(yùn)輸有關(guān)系。下面我們來探討：
板書：第二節(jié) 和運(yùn)輸
二、
體內(nèi)的氣體是如何進(jìn)行交換的呢？
（一）、氣體交換的原理——擴(kuò)散作用
演示實(shí)驗(yàn)：噴少量的香水 ：問教室前面的同學(xué)有什么感覺？后排的同學(xué)聞到有香味嗎？
接著噴大量的香水，問后排的同學(xué)有什么感覺？
提問：
1、我在講臺處噴香水，你們?yōu)槭裁绰勚�？（香味擴(kuò)散過來了）
2、香水味為什么離老師近的學(xué)生先聞到，而教室后排的同學(xué)不易聞到？（距離和香水濃度）
3、香水為什么能擴(kuò)散？（分子運(yùn)動）
4、香味向怎樣的方向擴(kuò)散？在密閉的教室范圍內(nèi)，香味到什么時候就不再擴(kuò)散了？
（向低濃度方向擴(kuò)散，濃度達(dá)到平衡就不再擴(kuò)散）
再結(jié)合觀察課本圖——嗅到炒菜的香味，猜猜人體內(nèi)氣體交換的原理是什么？（擴(kuò)散作用）
什么叫擴(kuò)散作用？
物質(zhì)（包括氣體）總是從高濃度向低濃度的地方擴(kuò)散，直到平衡為止，這叫擴(kuò)散作用。
第二課時
引入新課：外界空氣與肺泡之間的氣體交換是通過呼吸運(yùn)動實(shí)現(xiàn)的。體內(nèi)是怎樣進(jìn)行氣體交換的？這是本堂課要解決的問題。
（二）、氣體交換的過程
體內(nèi)的氣體交換包括肺泡內(nèi)的氣體交換和組織里的氣體交換兩個過程。
1、肺泡內(nèi)的氣體交換
（1）交換部位：肺泡、肺泡毛細(xì)血管處
（2）交換條件：濃度差：
肺泡O2濃度>肺毛細(xì)血管內(nèi)O2濃度
肺泡CO2濃度<肺毛細(xì)血管內(nèi)CO2濃度
（3）交換的過程：
（4）交換結(jié)果：本質(zhì)變化：氧氣進(jìn)入血液與紅細(xì)胞血紅蛋白結(jié)合，二氧化碳跑出（看得見嗎？）
外在變化：血液由靜脈血à動脈血
2、組織里的氣體交換
提問：原理？（擴(kuò)散作用）。
提問：有交換的條件嗎？或說有沒有濃度差？
為什么組織細(xì)胞里的O2含量總是比動脈血中的少？而CO2含量總是比動脈血中的多？
組織細(xì)胞生命活動消耗了大量的氧氣，產(chǎn)生許多的二氧化碳，因此這個部位的氧氣的濃度低，CO2含量比動脈血中的多。
（2）條件：濃度差：
體毛細(xì)血管O2濃度>組織細(xì)胞O2濃度
體毛細(xì)血管CO2濃度<組織細(xì)胞CO2濃度
（3）交換的過程：
（4）結(jié)果：外在變化：動脈血à靜脈血
本質(zhì)變化：O2與紅細(xì)胞血紅蛋白分離，進(jìn)入組織細(xì)胞，CO2進(jìn)入血液。
提問：氧氣進(jìn)入肺泡毛細(xì)血管后，如何到達(dá)組織毛細(xì)血管？（通過血液的運(yùn)輸）
三、氣體在血液中的運(yùn)輸
提問：指什么氣體的運(yùn)輸？（氧氣和二氧化碳）
氧氣由誰運(yùn)？二氧化碳誰來運(yùn)？
載體：氧氣：由紅細(xì)胞血紅蛋白
二氧化碳：部分由紅細(xì)胞攜帶，大部分溶于血漿
指出：呼吸是指人體與外界進(jìn)行氣體交換的過程。
小組討論，總結(jié)呼吸的全過程：
投影顯示討論題：
1、外界空氣中的氧氣到達(dá)全身組織細(xì)胞的大致過程？
2、呼吸的全過程包括哪幾個相互聯(lián)系的環(huán)節(jié)？
3、每個環(huán)節(jié)的原理是什么？
4、呼吸的意義是什么？呼吸全過程所包含的各個環(huán)節(jié)的生理意義是什么？
5、呼吸系統(tǒng)與血液循環(huán)系統(tǒng)的生理功能有什么關(guān)系？
6、呼吸系統(tǒng)與消化系統(tǒng)的生理功能有什么關(guān)系？
7、為什么人體呼出的氣體中二氧化碳比吸入的氣體中二氧化碳多？為什么人體呼出的氣體中氧比吸入的氣體中氧少？
8、請各小組在討論的基礎(chǔ)上用文字簡要概括呼吸的全過程，比一比哪個小組的文字總結(jié)最準(zhǔn)確、最簡練。請將本題的討論結(jié)果寫在投影膠片上。
各組派一名代表上講臺匯報(bào)本組討論結(jié)果——展示寫的投影片，教師和同學(xué)們共同評價(jià)：教師把關(guān)，若有科學(xué)性錯誤，要引導(dǎo)學(xué)生自我糾正。對總結(jié)得好的組，加以表揚(yáng)，并可用做板書。
呼吸的全過程包括相互聯(lián)系的四個環(huán)節(jié)：
這四個過程無論哪一個環(huán)節(jié)發(fā)生異常，就會造成呼吸障礙。
提問：1、溺水死亡是呼吸的哪一個環(huán)節(jié)發(fā)生障礙？（第一個環(huán)節(jié)）
2、為什么呼吸出現(xiàn)障礙時，會危及生命？
因?yàn)槿梭w進(jìn)行生理活動所需要的能量，一般是由細(xì)胞內(nèi)的有機(jī)物（如葡萄糖、脂肪），在氧的參與下被分解成二氧化碳和水時釋放出來的。如下面的公式：
有機(jī)物（貯藏著能量）+氧氣→二氧化碳+水+能量
如果細(xì)胞缺氧，就會影響有機(jī)物的分解和能量的釋放，進(jìn)而也就危及人的生命了。
因此，呼吸的意義就是：吸入氧將體內(nèi)的有機(jī)物不斷地分解，釋放出能量，供給人體進(jìn)行各項(xiàng)生理活動和維持體溫的需要；同時，可以不斷地將體內(nèi)產(chǎn)生的二氧化碳排出體外。
3、誰知道煤氣中毒是怎么一回事？它所造成的死亡又是呼吸過程中的哪個環(huán)節(jié)發(fā)生了障礙？
五、煤氣中毒及其預(yù)防
學(xué)生用2分鐘時間看書中的內(nèi)容（煤氣中毒及其預(yù)防）：請從呼吸全過程的各個環(huán)節(jié)分析煤氣中毒的原因。
教師引導(dǎo)學(xué)生完成此分析：
（1） 由于冬季用煤火取暖時，爐子不裝煙筒或煙筒排氣不良，室內(nèi)一氧化碳濃度過高。人體通過呼吸運(yùn)動實(shí)現(xiàn)了肺的通氣，將含有大量一氧化碳的空氣吸入肺泡內(nèi)。
（2） 進(jìn)入肺泡的一氧化碳通過肺泡內(nèi)的氣體交換擴(kuò)散到毛細(xì)血管的血液中。由于一氧化碳與血紅蛋白的結(jié)合能力比氧氣與血紅蛋白的結(jié)合能力大200多倍，并且結(jié)合以后再分離的速度極慢，于是，人體血液中會缺氧。
（3） 含有大量一氧化碳的血液通過血液循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)輸?shù)饺砀魈�，造成全身缺氧�?P> （4） 人體血液中缺氧，組織里的氣體交換受阻，全身各處組織細(xì)胞得不到氧，發(fā)生呼吸障礙，嚴(yán)重的會危及生命。
板書設(shè)計(jì) ：
第二節(jié) 和運(yùn)輸
一、實(shí)驗(yàn)：探索人呼出的氣體中含有較多的二氧化碳
二、
（一）、氣體交換的原理——擴(kuò)散作用
物質(zhì)（包括氣體）總是從高濃度向低濃度的地方擴(kuò)散，直到平衡為止，這叫擴(kuò)散作用。
（二）、氣體交換的過程
體內(nèi)的氣體交換包括肺泡內(nèi)的氣體交換和組織里的氣體交換兩個過程。
1、肺泡內(nèi)的氣體交換 （肺泡與血液之間）
2、組織里的氣體交換 （組織細(xì)胞與血液之間）
三、氣體在血液中運(yùn)輸
紅細(xì)胞運(yùn)氧氣和部分二氧化碳 血漿運(yùn)大部分二氧化碳
五、煤氣中毒及其預(yù)防