體內氣體的交換
教學目標
知識目標
1、說明氣體交換的原理。
2、掌握肺泡內和組織內的氣體交換過程及各結構中含氧量的變化。
3、知道煤氣中毒原理及其預防、急救常識。
4、知道呼吸的意義。
能力目標
1、通過做向澄清的石灰水裝置中吹氣和吸氣的對比實驗，培養學生的觀察能力，動手能力，訓練學生應用科學方法做對比實驗，進而培養學生的思維能力。
2、通過歸納呼吸的全過程，培養學生的概括能力。
情感目標
1、通過分析煤氣中毒的原理和學習預防煤氣中毒的措施，對學生進行關愛生命、關心他人的教育，滲透愛惜生命、預防為主的生物學觀點的教育。
2、在分組實驗及討論活動中，使學生學會相互協作。
教學建議
知識體系圖解
教材分析
1、本課的重點是體內氣體交換的原理和呼吸的全過程。因為：
（1） 學生通過上節課學習呼吸運動，已經解決了人體外環境與肺泡進行氣體交換的問題。接著要解決的是，肺泡與血液之間如何進行氣體交換和血液與組織細胞之間如何進行氣體交換的問題，要理解呼吸的全過程，體內氣體交換的原理是關鍵，因而氣體交換的過程和原理是本課的重點。
（2）通過本章的學習，學生對人體的呼吸應該有整體的認識。學生在前面一章已經學習了血液循環系統，具備了氣體在血液中運輸的基礎知識。在本章第一節中又學習了呼吸運動，了解了肺的通氣。在此基礎上學習了體內氣體交換，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，還是從能力培養的角度分析，呼吸的全過程應作為本課的重點。
2、本課的難點是氣體交換的原理。由于學生在物理課上還沒有學習擴散作用，這個物理概念要從生物學的角度給學生是有一定的困難的。加上肺泡里的氣體、血液中的氣體、組織細胞里的氣體都是學生看不見、摸不著的，讓學生理解體內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，建議用探索實驗：先提出問題，根據生活經驗進行假設，設計實驗設置對照實驗，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象。根據實驗現象，驗證假設，得出結論。
講述體內的氣體交換，先引導學生思考一個問題：肺泡內氣體中的氧是怎樣進入人體細胞的？人體細胞內的二氧化碳又是怎樣排出體外的？引出體內氣體交換的內容。講述氣體交換的原理——擴散作用時，除了結合課本圖，教師可以準備一些香水，上課撒到教室講臺前，問教室后排的同學有什么感覺，使學生獲得氣體可以從高濃度向低濃度擴散的知識。
肺泡與血液之間的氣體交換，組織細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，有條件的學校做成電腦軟件來講述，并把這部分內容與血液循環聯系起來，給學生交代所交換的氣體都是由血液運輸的。
關于呼吸全過程所包括的四個環節及各環節和它們之間的聯系，利用書本上的插圖，并聯系學習的血液循環知識：血紅蛋白的特點、動脈血和靜脈血的知識進行總結，也可以用錄像或做成電腦軟件講述。
聯系生活實際，講述呼吸全過程中四個環節其中的任何一個環節，發生阻礙，都會造成呼吸障礙，而影響人體的正常生理活動。嚴重的會危及生命。在這基礎上，教師闡述呼吸的意義。
關于煤氣中毒，一定要從生理角度講清楚煤氣中毒的原因。這樣才能更好地預防煤氣中毒。
課時安排：本節課建議為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驗和氣體交換的原理。
第二課時：氣體交換的過程、呼吸的全過程、呼吸的意義、煤氣中毒及預防。
探究活動
[提出問題]為什么提倡課間十分鐘，教室要通風換氣？
[提出假設]
如果是同學們上課呼吸產生較多的二氧化碳，那么將剛下課的教室里的空氣導入 到澄清的石灰水中會變渾濁。
[設計并完成實驗]
實驗設計：對比實驗法
對照組：剛通風換氣的教室或室外
實驗組：剛上課結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。
實驗的具體操作：
實驗準備
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。
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）上課結束時，取裝置乙，仍由這個學生重復實驗，此時，石灰水又發生了什么變化？
或者在上課剛結束時，把裝置甲和裝置乙分別放到室外和教室內按（1）的操作
實驗結果：
上課開始時，學生作8—10次深吸氣，甲瓶的石灰水仍然保持澄清不發生任何變化。
上課結束時，這個學生重復上述實驗，乙瓶石灰水渾濁。
同樣上課剛結束時，放到室外的裝置甲仍然保持澄清，放在教室內的裝置乙發生了渾濁現象。
實驗結果的分析：
人多而不通風的教室里，空氣中的二氧化碳成分大大增加，而室內二氧化碳過多就要影響呼吸。
[得出結論] 每逢課間休息時，就必須使教室充分地換換空氣。
教學設計示例
第一課時
復習提問：
1、什么是肺通氣？
2、肺通氣由哪個運動來完成？
3、氧氣最終到身體什么地方去干什么？
（到身體細胞去，將有機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] 人體呼氣中的二氧化碳含量比空氣中的二氧化碳含量多。
[設計并完成實驗]
對比條件：吸入空氣與呼出氣體 。
實驗組：吹出的氣體，對照組：吸入的空氣。
如何檢驗二氧化碳？
實驗原理：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，結果石灰水變渾濁）
實驗用具：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，按圖所示連接好實驗裝置。
甲：檢查吸入空氣；乙：檢查呼出空氣。
2、實驗時用口含住A處，反復進行呼吸，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：一定仔細辨別實驗裝置。一人操作，其他人監督、觀察。操作前一定用酒精棉將吸、吹部位消毒。）
實驗結果：甲燒瓶無乳白色沉淀，乙燒瓶有較多的乳白色沉淀。
實驗結果的分析：
甲：吸入空氣中二氧化碳少，與石灰水反應產生的沉淀少。
乙：呼出氣體中二氧化碳多，與石灰水反應產生的沉淀多。
提供資料：科學家的實驗測定：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。
引入：為什么人體呼出的氣體中二氧化碳增多了？肺泡內氣體中的氧是怎樣進入人體細胞的？人體細胞內的二氧化碳又是怎樣排出體外的？
這與身體內進行的氣體交換及運輸有關系。下面我們來探討：
板書：第二節 和運輸
二、
體內的氣體是如何進行交換的呢？
（一）、氣體交換的原理——擴散作用
演示實驗：噴少量的香水 ：問教室前面的同學有什么感覺？后排的同學聞到有香味嗎？
接著噴大量的香水，問后排的同學有什么感覺？
提問：
1、我在講臺處噴香水，你們為什么聞著了？（香味擴散過來了）
2、香水味為什么離老師近的學生先聞到，而教室后排的同學不易聞到？（距離和香水濃度）
3、香水為什么能擴散？（分子運動）
4、香味向怎樣的方向擴散？在密閉的教室范圍內，香味到什么時候就不再擴散了？
（向低濃度方向擴散，濃度達到平衡就不再擴散）
再結合觀察課本圖——嗅到炒菜的香味，猜猜人體內氣體交換的原理是什么？（擴散作用）
什么叫擴散作用？
物質（包括氣體）總是從高濃度向低濃度的地方擴散，直到平衡為止，這叫擴散作用。
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動實現的。體內是怎樣進行氣體交換的？這是本堂課要解決的問題。
（二）、氣體交換的過程
體內的氣體交換包括肺泡內的氣體交換和組織里的氣體交換兩個過程。
1、肺泡內的氣體交換
（1）交換部位：肺泡、肺泡毛細血管處
（2）交換條件：濃度差：
肺泡O2濃度>肺毛細血管內O2濃度
肺泡CO2濃度<肺毛細血管內CO2濃度
（3）交換的過程：
（4）交換結果：本質變化：氧氣進入血液與紅細胞血紅蛋白結合，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？
組織細胞生命活動消耗了大量的氧氣，產生許多的二氧化碳，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：
體毛細血管O2濃度>組織細胞O2濃度
體毛細血管CO2濃度<組織細胞CO2濃度
（3）交換的過程：
（4）結果：外在變化：動脈血à靜脈血
本質變化：O2與紅細胞血紅蛋白分離，進入組織細胞，CO2進入血液。
提問：氧氣進入肺泡毛細血管后，如何到達組織毛細血管？（通過血液的運輸）
三、氣體在血液中的運輸
提問：指什么氣體的運輸？（氧氣和二氧化碳）
氧氣由誰運？二氧化碳誰來運？
載體：氧氣：由紅細胞血紅蛋白
二氧化碳：部分由紅細胞攜帶，大部分溶于血漿
指出：呼吸是指人體與外界進行氣體交換的過程。
小組討論，總結呼吸的全過程：
投影顯示討論題：
1、外界空氣中的氧氣到達全身組織細胞的大致過程？
2、呼吸的全過程包括哪幾個相互聯系的環節？
3、每個環節的原理是什么？
4、呼吸的意義是什么？呼吸全過程所包含的各個環節的生理意義是什么？
5、呼吸系統與血液循環系統的生理功能有什么關系？
6、呼吸系統與消化系統的生理功能有什么關系？
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最準確、最簡練。請將本題的討論結果寫在投影膠片上。
各組派一名代表上講臺匯報本組討論結果——展示寫的投影片，教師和同學們共同評價：教師把關，若有科學性錯誤，要引導學生自我糾正。對總結得好的組，加以表揚，并可用做板書。
呼吸的全過程包括相互聯系的四個環節：
這四個過程無論哪一個環節發生異常，就會造成呼吸障礙。
提問：1、溺水死亡是呼吸的哪一個環節發生障礙？（第一個環節）
2、為什么呼吸出現障礙時，會危及生命？
因為人體進行生理活動所需要的能量，一般是由細胞內的有機物（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：
有機物（貯藏著能量）+氧氣→二氧化碳+水+能量
如果細胞缺氧，就會影響有機物的分解和能量的釋放，進而也就危及人的生命了。
因此，呼吸的意義就是：吸入氧將體內的有機物不斷地分解，釋放出能量，供給人體進行各項生理活動和維持體溫的需要；同時，可以不斷地將體內產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節發生了障礙？
五、煤氣中毒及其預防
學生用2分鐘時間看書中的內容（煤氣中毒及其預防）：請從呼吸全過程的各個環節分析煤氣中毒的原因。
教師引導學生完成此分析：
（1） 由于冬季用煤火取暖時，爐子不裝煙筒或煙筒排氣不良，室內一氧化碳濃度過高。人體通過呼吸運動實現了肺的通氣，將含有大量一氧化碳的空氣吸入肺泡內。
（2） 進入肺泡的一氧化碳通過肺泡內的氣體交換擴散到毛細血管的血液中。由于一氧化碳與血紅蛋白的結合能力比氧氣與血紅蛋白的結合能力大200多倍，并且結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系統運輸到全身各處，造成全身缺氧。
（4） 人體血液中缺氧，組織里的氣體交換受阻，全身各處組織細胞得不到氧，發生呼吸障礙，嚴重的會危及生命。
板書設計 ：
第二節 和運輸
一、實驗：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——擴散作用
物質（包括氣體）總是從高濃度向低濃度的地方擴散，直到平衡為止，這叫擴散作用。
（二）、氣體交換的過程
體內的氣體交換包括肺泡內的氣體交換和組織里的氣體交換兩個過程。
1、肺泡內的氣體交換 （肺泡與血液之間）
2、組織里的氣體交換 （組織細胞與血液之間）
三、氣體在血液中運輸
紅細胞運氧氣和部分二氧化碳 血漿運大部分二氧化碳
五、煤氣中毒及其預防