体内气体的交换
教学目标
知识目标
1、说明气体交换的原理。
2、掌握肺泡内和组织内的气体交换过程及各结构中含氧量的变化。
3、知道煤气中毒原理及其预防、急救常识。
4、知道呼吸的意义。
能力目标
1、通过做向澄清的石灰水装置中吹气和吸气的对比实验，培养学生的观察能力，动手能力，训练学生应用科学方法做对比实验，进而培养学生的思维能力。
2、通过归纳呼吸的全过程，培养学生的概括能力。
情感目标
1、通过分析煤气中毒的原理和学习预防煤气中毒的措施，对学生进行关爱生命、关心他人的教育，渗透爱惜生命、预防为主的生物学观点的教育。
2、在分组实验及讨论活动中，使学生学会相互协作。
教学建议
知识体系图解
教材分析
1、本课的重点是体内气体交换的原理和呼吸的全过程。因为：
（1） 学生通过上节课学习呼吸运动，已经解决了人体外环境与肺泡进行气体交换的问题。接着要解决的是，肺泡与血液之间如何进行气体交换和血液与组织细胞之间如何进行气体交换的问题，要理解呼吸的全过程，体内气体交换的原理是关键，因而气体交换的过程和原理是本课的重点。
（2）通过本章的学习，学生对人体的呼吸应该有整体的认识。学生在前面一章已经学习了血液循环系统，具备了气体在血液中运输的基础知识。在本章第一节中又学习了呼吸运动，了解了肺的通气。在此基础上学习了体内气体交换，就可以自己概括出呼吸的全过程。
因此，无论是从知识的完整性的角度来看，还是从能力培养的角度分析，呼吸的全过程应作为本课的重点。
2、本课的难点是气体交换的原理。由于学生在物理课上还没有学习扩散作用，这个物理概念要从生物学的角度给学生是有一定的困难的。加上肺泡里的气体、血液中的气体、组织细胞里的气体都是学生看不见、摸不着的，让学生理解体内气体交换的原理也是有一定困难的。
教法建议
人体呼出的气体中二氧化碳的含量比吸入的气体中的含量多，建议用探索实验：先提出问题，根据生活经验进行假设，设计实验设置对照实验，向装有澄清石灰水的装置中分别吸气和吹气。观察石灰水的浑浊现象。根据实验现象，验证假设，得出结论。
讲述体内的气体交换，先引导学生思考一个问题：肺泡内气体中的氧是怎样进入人体细胞的？人体细胞内的二氧化碳又是怎样排出体外的？引出体内气体交换的内容。讲述气体交换的原理——扩散作用时，除了结合课本图，教师可以准备一些香水，上课撒到教室讲台前，问教室后排的同学有什么感觉，使学生获得气体可以从高浓度向低浓度扩散的知识。
肺泡与血液之间的气体交换，组织细胞与血液之间的气体交换，教师可以利用板图、剪贴图来表示，有条件的学校做成电脑软件来讲述，并把这部分内容与血液循环联系起来，给学生交代所交换的气体都是由血液运输的。
关于呼吸全过程所包括的四个环节及各环节和它们之间的联系，利用书本上的插图，并联系学习的血液循环知识：血红蛋白的特点、动脉血和静脉血的知识进行总结，也可以用录像或做成电脑软件讲述。
联系生活实际，讲述呼吸全过程中四个环节其中的任何一个环节，发生阻碍，都会造成呼吸障碍，而影响人体的正常生理活动。严重的会危及生命。在这基础上，教师阐述呼吸的意义。
关于煤气中毒，一定要从生理角度讲清楚煤气中毒的原因。这样才能更好地预防煤气中毒。
课时安排：本节课建议为2课时
第一课时：探索人体呼出的气体含有较多的二氧化碳的实验和气体交换的原理。
第二课时：气体交换的过程、呼吸的全过程、呼吸的意义、煤气中毒及预防。
探究活动
[提出问题]为什么提倡课间十分钟，教室要通风换气？
[提出假设]
如果是同学们上课呼吸产生较多的二氧化碳，那么将刚下课的教室里的空气导入到澄清的石灰水中会变浑浊。
[设计并完成实验]
实验设计：对比实验法
对照组：刚通风换气的教室或室外
实验组：刚上课结束的紧闭窗户的教室
材料用品：
玻璃瓶两个、橡皮塞两个、打孔器、弯成直角的玻璃管四段（两长两短）、药棉、石灰水、70%酒精、凡士林。
实验的具体操作：
实验准备
1、在玻璃瓶里注入半瓶澄清的石灰水，另取橡皮塞，在塞上钻两个孔，插入两根弯成直角的玻璃管，其中较长的一根浸没在石灰水里，较短的一根不跟石灰水接触，瓶口和孔口涂上凡士林防止漏气。照这样，做甲乙两套。如图：
2、上课前打开所有的窗户，让教室通风。
方法步骤
（1）上课开始时，紧闭窗户，取装置甲，把较短的玻璃管的一头用70%的酒精消毒后含在嘴里作8—10次最深的吸气，观察石灰水有什么变化？
（2）上课结束时，取装置乙，仍由这个学生重复实验，此时，石灰水又发生了什么变化？
或者在上课刚结束时，把装置甲和装置乙分别放到室外和教室内按（1）的操作
实验结果：
上课开始时，学生作8—10次深吸气，甲瓶的石灰水仍然保持澄清不发生任何变化。
上课结束时，这个学生重复上述实验，乙瓶石灰水浑浊。
同样上课刚结束时，放到室外的装置甲仍然保持澄清，放在教室内的装置乙发生了浑浊现象。
实验结果的分析：
人多而不通风的教室里，空气中的二氧化碳成分大大增加，而室内二氧化碳过多就要影响呼吸。
[得出结论] 每逢课间休息时，就必须使教室充分地换换空气。
教学设计示例
第一课时
复习提问：
1、什么是肺通气？
2、肺通气由哪个运动来完成？
3、氧气最终到身体什么地方去干什么？
（到身体细胞去，将有机物分解成二氧化碳和水，释放能量，供人体生理活动需要。）
4、二氧化碳到哪去？（由呼气排出体外）
一、探索：人体呼出的气体中二氧化碳的含量比吸入的气体中的含量多（板书）
[提出问题] 人体呼出的气体中，二氧化碳的含量是否比吸入的气体（空气）中的含量多？
[提出假设] 人体呼气中的二氧化碳含量比空气中的二氧化碳含量多。
[设计并完成实验]
实验类型：对照实验法
对比条件：吸入空气与呼出气体 。
实验组：吹出的气体，对照组：吸入的空气。
如何检验二氧化碳？
实验原理：二氧化碳使澄清的石灰水变浑浊（用注射器把C02注射到澄清的石灰水里，结果石灰水变浑浊）
实验用具：三角瓶2个，瓶塞2个，异形玻璃管1组，橡皮套管2个，石灰水一瓶。
方法步骤：
1、将等量的石灰水倒入容积相同的两个三角烧瓶内，按图所示连接好实验装置。
甲：检查吸入空气；乙：检查呼出空气。
2、实验时用口含住A处，反复进行呼吸，吸气时用手紧捏C处的橡皮管，呼气时用手紧捏B处的橡皮管。
3、观察两个烧瓶中石灰水的变化。
（注意：一定仔细辨别实验装置。一人操作，其他人监督、观察。操作前一定用酒精棉将吸、吹部位消毒。）
实验结果：甲烧瓶无乳白色沉淀，乙烧瓶有较多的乳白色沉淀。
实验结果的分析：
甲：吸入空气中二氧化碳少，与石灰水反应产生的沉淀少。
乙：呼出气体中二氧化碳多，与石灰水反应产生的沉淀多。
提供资料：科学家的实验测定：人的吸入气和呼出气中成分的比较：
成分
吸入气（%）
呼出气（%）
O2
20、96
16、4
CO2
0、04
4、1
N2
79、00
79、5
数值说明：吸入空气中的O2浓度大于呼出的气体中的O2浓度，呼出的气体中的CO2浓度大于吸入的空气中的CO2浓度。（计算一下，人体呼出气体含的二氧化碳大约是吸入气体的100多倍）
[得出结论] 人体呼气中的二氧化碳含量比空气中的二氧化碳含量多。
支持假设。
引入：为什么人体呼出的气体中二氧化碳增多了？肺泡内气体中的氧是怎样进入人体细胞的？人体细胞内的二氧化碳又是怎样排出体外的？
这与身体内进行的气体交换及运输有关系。下面我们来探讨：
板书：第二节 体内气体的交换和运输
二、体内气体的交换
体内的气体是如何进行交换的呢？
（一）、气体交换的原理——扩散作用
演示实验：喷少量的香水 ：问教室前面的同学有什么感觉？后排的同学闻到有香味吗？
接着喷大量的香水，问后排的同学有什么感觉？
提问：
1、我在讲台处喷香水，你们为什么闻着了？（香味扩散过来了）
2、香水味为什么离老师近的学生先闻到，而教室后排的同学不易闻到？（距离和香水浓度）
3、香水为什么能扩散？（分子运动）
4、香味向怎样的方向扩散？在密闭的教室范围内，香味到什么时候就不再扩散了？
（向低浓度方向扩散，浓度达到平衡就不再扩散）
再结合观察课本图——嗅到炒菜的香味，猜猜人体内气体交换的原理是什么？（扩散作用）
什么叫扩散作用？
物质（包括气体）总是从高浓度向低浓度的地方扩散，直到平衡为止，这叫扩散作用。
人体内的气体交换究竟是怎样进行的？人体呼吸的全过程包括哪些环节？我们下一节继续讨论。
第二课时
复习提问：举生活中的实例说明气体的扩散作用。
引入新课：外界空气与肺泡之间的气体交换是通过呼吸运动实现的。体内是怎样进行气体交换的？这是本堂课要解决的问题。
（二）、气体交换的过程
体内的气体交换包括肺泡内的气体交换和组织里的气体交换两个过程。
1、肺泡内的气体交换
（1）交换部位：肺泡、肺泡毛细血管处
（2）交换条件：浓度差：
肺泡O2浓度>肺毛细血管内O2浓度
肺泡CO2浓度<肺毛细血管内CO2浓度
（3）交换的过程：
（4）交换结果：本质变化：氧气进入血液与红细胞血红蛋白结合，二氧化碳跑出（看得见吗？）
外在变化：血液由静脉血à动脉血
2、组织里的气体交换
提问：原理？（扩散作用）。
提问：有交换的条件吗？或说有没有浓度差？
为什么组织细胞里的O2含量总是比动脉血中的少？而CO2含量总是比动脉血中的多？
组织细胞生命活动消耗了大量的氧气，产生许多的二氧化碳，因此这个部位的氧气的浓度低，CO2含量比动脉血中的多。
（2）条件：浓度差：
体毛细血管O2浓度>组织细胞O2浓度
体毛细血管CO2浓度<组织细胞CO2浓度
（3）交换的过程：
（4）结果：外在变化：动脉血à静脉血
本质变化：O2与红细胞血红蛋白分离，进入组织细胞，CO2进入血液。
提问：氧气进入肺泡毛细血管后，如何到达组织毛细血管？（通过血液的运输）
三、气体在血液中的运输
提问：指什么气体的运输？（氧气和二氧化碳）
氧气由谁运？二氧化碳谁来运？
载体：氧气：由红细胞血红蛋白
二氧化碳：部分由红细胞携带，大部分溶于血浆
指出：呼吸是指人体与外界进行气体交换的过程。
小组讨论，总结呼吸的全过程：
投影显示讨论题：
1、外界空气中的氧气到达全身组织细胞的大致过程？
2、呼吸的全过程包括哪几个相互联系的环节？
3、每个环节的原理是什么？
4、呼吸的意义是什么？呼吸全过程所包含的各个环节的生理意义是什么？
5、呼吸系统与血液循环系统的生理功能有什么关系？
6、呼吸系统与消化系统的生理功能有什么关系？
7、为什么人体呼出的气体中二氧化碳比吸入的气体中二氧化碳多？为什么人体呼出的气体中氧比吸入的气体中氧少？
8、请各小组在讨论的基础上用文字简要概括呼吸的全过程，比一比哪个小组的文字总结最准确、最简练。请将本题的讨论结果写在投影胶片上。
各组派一名代表上讲台汇报本组讨论结果——展示写的投影片，教师和同学们共同评价：教师把关，若有科学性错误，要引导学生自我纠正。对总结得好的组，加以表扬，并可用做板书。
呼吸的全过程包括相互联系的四个环节：
这四个过程无论哪一个环节发生异常，就会造成呼吸障碍。
提问：1、溺水死亡是呼吸的哪一个环节发生障碍？（第一个环节）
2、为什么呼吸出现障碍时，会危及生命？
因为人体进行生理活动所需要的能量，一般是由细胞内的有机物（如葡萄糖、脂肪），在氧的参与下被分解成二氧化碳和水时释放出来的。如下面的公式：
有机物（贮藏着能量）+氧气→二氧化碳+水+能量
如果细胞缺氧，就会影响有机物的分解和能量的释放，进而也就危及人的生命了。
因此，呼吸的意义就是：吸入氧将体内的有机物不断地分解，释放出能量，供给人体进行各项生理活动和维持体温的需要；同时，可以不断地将体内产生的二氧化碳排出体外。
3、谁知道煤气中毒是怎么一回事？它所造成的死亡又是呼吸过程中的哪个环节发生了障碍？
五、煤气中毒及其预防
学生用2分钟时间看书中的内容（煤气中毒及其预防）：请从呼吸全过程的各个环节分析煤气中毒的原因。
教师引导学生完成此分析：
（1） 由于冬季用煤火取暖时，炉子不装烟筒或烟筒排气不良，室内一氧化碳浓度过高。人体通过呼吸运动实现了肺的通气，将含有大量一氧化碳的空气吸入肺泡内。
（2） 进入肺泡的一氧化碳通过肺泡内的气体交换扩散到毛细血管的血液中。由于一氧化碳与血红蛋白的结合能力比氧气与血红蛋白的结合能力大200多倍，并且结合以后再分离的速度极慢，于是，人体血液中会缺氧。
（3） 含有大量一氧化碳的血液通过血液循环系统运输到全身各处，造成全身缺氧。
（4） 人体血液中缺氧，组织里的气体交换受阻，全身各处组织细胞得不到氧，发生呼吸障碍，严重的会危及生命。
板书设计：
第二节 体内气体的交换和运输
一、实验：探索人呼出的气体中含有较多的二氧化碳
二、体内气体的交换
（一）、气体交换的原理——扩散作用
物质（包括气体）总是从高浓度向低浓度的地方扩散，直到平衡为止，这叫扩散作用。
（二）、气体交换的过程
体内的气体交换包括肺泡内的气体交换和组织里的气体交换两个过程。
1、肺泡内的气体交换 （肺泡与血液之间）
2、组织里的气体交换 （组织细胞与血液之间）
三、气体在血液中运输
红细胞运氧气和部分二氧化碳 血浆运大部分二氧化碳
五、煤气中毒及其预防
