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《跳動起來會怎樣》的教學(xué)設(shè)計
一、教材分析
本課出自科學(xué)教材四年級上冊《我們的身體》單元，這單元主要讓學(xué)生認(rèn)識自己身體的結(jié)構(gòu)和功能，使他們意識到身體的各種活動都需要身體各個系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運作，從而逐漸建立起他們的健康意識。本課是本單元的第三課，是前兩課內(nèi)容的順延。在這之前，學(xué)生已經(jīng)了解了身體的結(jié)構(gòu)和骨骼、關(guān)節(jié)、肌肉給身體運動帶來的作用，在學(xué)生關(guān)注了骨骼、關(guān)節(jié)和肌肉在人體運動中的作用后，已經(jīng)不滿足于研究身體的外部結(jié)構(gòu)，興趣開始轉(zhuǎn)到對身體內(nèi)部的研究，教材及時安排了對呼吸和循環(huán)兩大系統(tǒng)的研究。本課是由外到內(nèi)研究的開始，引入了學(xué)生最容易體驗到的呼吸系統(tǒng)，并著重為學(xué)生理清呼吸在支持人體活動上的作用和呼吸與健康之間的關(guān)系。本課的教學(xué)對象是四年級的學(xué)生，在三年級科學(xué)課中曾經(jīng)涉及到測試平靜狀態(tài)下和運動后一分鐘的呼吸，也曾經(jīng)涉及到有關(guān)空氣的一些知識。在學(xué)生認(rèn)為：我們吸進(jìn)的都是氧氣，呼出的都是二氧化碳。本課以這一點學(xué)生的錯誤認(rèn)識入手，通過一系列的體驗，實驗，閱讀科學(xué)家的研究資料等，讓學(xué)生通過對實驗現(xiàn)象的觀察、分析，最終掌握正確的科學(xué)概念。本課教材內(nèi)容分為三部分，第一部分，體會平靜狀態(tài)下和經(jīng)過劇烈運動后，感覺到自己呼吸的差異，初步體驗到運動和呼吸之間的關(guān)系。第二部分通過反復(fù)呼吸一袋空氣的體驗，開始試著解釋吸進(jìn)的和呼出的氣體有什么不同，第三部分用實驗比較吸進(jìn)的空氣和呼出的氣體有什么不同。由于內(nèi)容較多，所以在教學(xué)時必須有所取舍。在本課的教學(xué)中要求學(xué)生能提出簡單的收集氣體的方案，收集自己呼出的氣體并進(jìn)行實驗，并能通過對火焰熄滅的觀察了解到呼出的氣體和空氣之間的差別，最終讓學(xué)生對人體的呼吸器官和功能有一定的了解，懂得運動和健康之間的關(guān)系。
二、教學(xué)設(shè)計
�。ㄒ唬┙虒W(xué)目標(biāo)
1．科學(xué)概念
人體運動需要氧氣，在肺部進(jìn)行氣體交換，將氧氣吸收，將二氧化碳排出體外。
人體運動量越大，消耗的氧氣也就越多，就需要加快肺的呼吸，以吸進(jìn)更多的氧氣。
2．過程與方法
親歷探究氣體成份是否一致的實驗過程，會運用已有知識對“吸進(jìn)的空氣和呼出的氣體是否相同”作出猜測，并會根據(jù)所觀察的實驗現(xiàn)象設(shè)計驗證呼出的氣體中含有氧氣的實驗，會用排水集氣法收集呼出的氣體驗證自己的假設(shè)。
．會對實驗中獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，作出運動后呼吸次數(shù)加快原因的分析。
3．情感態(tài)度價值觀
培養(yǎng)尊重事實、以證據(jù)求結(jié)論的科學(xué)態(tài)度。
知道經(jīng)常鍛煉身體，會增大呼吸能力，增進(jìn)身體健康。
�。ǘ┙虒W(xué)重點、難點
教學(xué)重點：用體驗和實驗的方法，驗證氣體交換后呼出的氣體中氧氣發(fā)生了變化。
教學(xué)難點：通過設(shè)計簡單實驗證明呼出的氣體中還含有一定的氧氣，會對實驗現(xiàn)象進(jìn)行細(xì)致分析，通過對實驗的分析能發(fā)現(xiàn)吸進(jìn)的空氣中氧氣較多，呼出的氣體中氧氣含量較少這一事實，并能關(guān)注其它氣體成分的變化，從而懂得新鮮空氣對健康生活的重要性。
（三）教學(xué)準(zhǔn)備
課前準(zhǔn)備：（1）指導(dǎo)學(xué)生用打火機(jī)點燃物體，（2）了解學(xué)生對氣體成份的掌握情況。
教師：課件（1分鐘計時器，人體相關(guān)呼吸器官圖，人體的氣體交換動畫示意，科學(xué)家的氣體分析資料，排水法收集氣體過程等），集氣瓶兩個，毛玻璃兩片，水槽，打火機(jī)，竹條，吸管，塑料袋。
學(xué)生小組：塑料袋一組四個，每組集氣瓶兩個，毛玻璃兩片，吸管一根，水槽，打火機(jī)，竹條。
（四）教學(xué)過程與設(shè)計意圖
課前活動：
上課之前，我們一起來做一個有趣的小游戲， 這個游戲和呼吸有關(guān)。
1．（用手勢示意一呼一吸，上升吸，下降呼），準(zhǔn)備，看教師手勢，跟著教師的手勢呼吸，用手勢指揮學(xué)生的呼吸，由慢到快，突停。
呼吸的快慢是可以由自己控制的，今天上課的時候老師要求大家不要故意的控制自己的呼吸，要平靜自然的呼吸。
（設(shè)計意圖：呼吸系統(tǒng)既受頸椎中的呼吸中樞支配（植物性神經(jīng)系統(tǒng)），又受大腦的高級神經(jīng)支配。平時我們的呼吸不必有意識地去完成，而是自然地進(jìn)行，但是一旦需要，我們又能隨意增加或減少呼吸次數(shù)，或改變呼吸深度，這就是高級神經(jīng)系統(tǒng)在作用的結(jié)果，游戲的目的在于讓學(xué)生清楚地知道我們的呼吸是可以控制的，但是在這節(jié)課內(nèi)，我們都需要平靜自然的呼吸。）
2．我們來進(jìn)行一個小小的測試，平靜狀態(tài)下一分鐘呼吸多少次？你知道怎樣才是一次完整的呼吸嗎？得出：一呼一吸就是一次完整的呼吸。
讓學(xué)生看大屏幕上的鐘，開始測試呼吸，請記住自己的測試結(jié)果。
�。ㄔO(shè)計意圖：學(xué)生在三年級科學(xué)教材中已經(jīng)接觸到了測試自己的一分鐘呼吸，了解了一次完整的呼吸以及怎樣測試的方法，課前稍作說明學(xué)生就能很好的完成測試）
游戲結(jié)束，開始上課
一、跳動后的呼吸情況
1、 如果現(xiàn)在跳動一會兒，呼吸會發(fā)生什么樣的變化呢？出示板書：跳動起來會怎樣？
請大家自由原地跳動一分鐘，然后立即看時間測量自己的呼吸。
請幾個學(xué)生匯報呼吸次數(shù)，挑選幾個學(xué)生的匯報記錄在表格上。
2、觀察這些數(shù)據(jù)，你發(fā)現(xiàn)了什么？前后呼吸次數(shù)不一樣，說明了什么？（運動后呼吸次數(shù)加快了）。
�。ㄔO(shè)計意圖：提出“前后呼吸次數(shù)不一樣，說明了什么？”的問題在于讓學(xué)生思考運動和呼吸之間的關(guān)系。根據(jù)學(xué)生的掌握情況，只能理解到運動后呼吸會加快這一事實，而對事實的本質(zhì)還無法理解的。）
二、認(rèn)識和呼吸有關(guān)的器官
1．提問：平時呼吸要吸進(jìn)空氣，跳動后也要吸進(jìn)空氣，吸進(jìn)去的空氣到了哪里？ 希望學(xué)生回答：到達(dá)肺部。
在自己身上找一找肺部，感受一下呼吸時肺部的變化。（課件展示）在人體半身圖中展示肺的部位。
2．提問：空氣經(jīng)過了哪些地方到達(dá)肺部？匯報（課件展示，認(rèn)識直接參與呼吸的呼吸器官）
呼出的氣體又經(jīng)過了哪些地方？
3．小結(jié)空氣在人體內(nèi)的流動路線：（課件展示并解說）氣體從鼻腔吸入，經(jīng)過氣管，支氣管到達(dá)肺，人體不需要的氣體在肺部集中，經(jīng)過支氣管，氣管，鼻腔流出體外。
�。ㄔO(shè)計意圖：從學(xué)生自身的生活經(jīng)驗上看，對于呼吸器官已經(jīng)有了一定的認(rèn)識，雖然學(xué)生知道人體需要呼吸，但是對于自己身體內(nèi)究竟哪些器官直接參與了呼吸，屬于呼吸器官這一問題，還沒有認(rèn)真考慮過，對呼吸器官的認(rèn)識還比較片面。在教學(xué)中，要重視學(xué)生已有的知識經(jīng)驗，在交流過程中完成對已有知識經(jīng)驗的整理。在匯報的過程中，學(xué)生可能提到口腔和心臟參與呼吸的問題，這時需要教師引導(dǎo)，讓學(xué)生明白口腔是輔助呼吸器官，而心臟，由于氣體并不直接到達(dá)，因此不屬于呼吸器官。最后安排一個吸入呼出氣體的動畫，則有助于加深學(xué)生對完成一次呼吸和氣體在身體內(nèi)的流動路線的理解。）
三、 呼吸作用使氣體發(fā)生變化的證據(jù)
1．提問：我們吸入空氣又呼出來，吸進(jìn)的空氣在肺里發(fā)生了什么變化？
預(yù)計學(xué)生回答：氧氣被吸收了，呼出了二氧化碳。 師板書：吸進(jìn) 氧氣
呼出 二氧化碳
提問：你有什么證據(jù)證明我們吸收氧氣，呼出了二氧化碳？
2．尋找氣體發(fā)生變化的證據(jù)
�。ㄒ唬w驗反復(fù)呼吸一袋空氣的感覺。
1．我們一直在呼吸新鮮空氣，人不會有不舒服的感覺，（出示一個塑料袋）如果讓你反復(fù)呼吸這袋空氣，可能會有什么樣的感覺？
師演示呼吸塑料袋中的空氣，把鼻子和口都罩在袋中，呼吸時口袋會發(fā)生大小變化，說明操作方法是正確的。
開始實驗，讓每人反復(fù)呼吸至少15次，如果感到難受了，就立即停止，并把口袋袋口擰緊。
2．匯報：反復(fù)呼吸一袋空氣，你有什么感覺？說明了什么？
與生活的聯(lián)系：有些人喜歡晚上用被子悶著頭睡，其實就是在反復(fù)呼吸被子里的空氣，會引起惡夢，早上起來也會覺得不舒服，這樣的生活習(xí)慣對身體健康不利。
�。ǘ┍容^新鮮空氣與呼吸過的氣體的不同
1．觀察新鮮空氣與呼吸過的氣體。
師出示兩瓶氣體，告訴學(xué)生一瓶是新鮮空氣，一瓶是呼吸過的氣體。讓學(xué)生觀察比較這兩瓶氣體有什么不同。估計學(xué)生很難用肉眼能夠看出它們的不同。
2．提問：你能用實驗的方法證明呼出的氣體中沒有氧氣了嗎？或者是氧氣含量要比新鮮空氣中的氧氣含量少嗎？
（設(shè)計意圖：這是一個關(guān)鍵性的實驗體驗，通過反復(fù)呼吸一袋空氣，能讓學(xué)生思考我們呼吸的意義，是吸進(jìn)氧氣，呼出二氧化碳呢？還是兩種氣體和其他氣體都具備？從而體驗到吸進(jìn)和呼出的氣體的不同。學(xué)生經(jīng)過慎重思考后可能會提出，呼出的氣體中包含了一部分的氧氣，原因是反復(fù)呼吸的過程中，前面幾次呼吸沒有感到難受，是越往后越難受，但這只是學(xué)生的一個猜測。但討論的結(jié)果是我們既吸進(jìn)氧氣，二氧化碳和其他氣體，同時我們也呼出氧氣，二氧化碳和其他氣體,那么必然是吸進(jìn)呼出的氣體成份發(fā)生了變化。怎樣才能證明呼出的氣體中氧氣確實少了呢？于是自然而然的進(jìn)入了下一步關(guān)于呼出氣體中氧氣有多少的研究之中。）
3．引導(dǎo)：我們一起來看一個事實，（點燃竹條）竹條能在空氣中燃燒，是由于空氣中存在著支持燃燒的氧氣，而其它氣體不能支持燃燒。你能根據(jù)這個事實設(shè)計一個實驗來證明我們的猜測嗎？
情況一：
放在新鮮的空氣中會持續(xù)燃燒一段時間。用點燃的竹條放在呼出的氣體中，如果竹條在呼出的氣體中不能燃燒了，說明呼出的氣體中沒有氧氣了。
用點燃的竹條放呼出的氣體中，如果點燃的竹條在呼出的氣體中燃燒一下才熄滅或者沒有火焰了但是還有火星，說明呼出的氣體只含有少量的氧氣。
情況二：
點燃的竹條在新鮮空氣中會持續(xù)燃燒一段時間。把點燃的竹條放入呼出的氣體中，如果點燃的竹條能繼續(xù)燃燒，說明呼出的氣體含有氧氣。
情況三：
點燃的竹條放在新鮮的空氣中會持續(xù)燃燒一段時間，把點燃的竹條放入呼出的氣體中，如果點燃的物體在呼出的氣體中燃燒一會兒才熄滅或者是慢慢熄滅的，說明呼出的氣體中只含有少量的氧氣。
4．討論收集氣體的方法。
實驗的方法已經(jīng)有了，現(xiàn)在只要能收集到呼出的氣體，就能用竹條來進(jìn)行實驗了。你能把空氣和呼出的氣體收集到這兩個集氣瓶中嗎？請小組討論收集氣體的方法。
討論后課件演示收集氣體的過程（照片），教師解說并提示實驗的注意點：
收集空氣的方法：灌水――倒水――蓋上毛玻璃
收集呼出的氣體的方法：灌水――在水底翻面――輕提，不要離開水面――吹掉吸管內(nèi)空氣――收集呼出氣體――蓋上毛玻璃
5．做對比實驗
學(xué)生收集好氣體，教師檢查后要求做到以下幾點：
出示提示：
1、點燃的竹簽要慢慢放入瓶中，放入后蓋上毛玻璃。
2、仔細(xì)觀察發(fā)生了什么現(xiàn)象，想想說明了什么？
3、實驗結(jié)束后請小組長立刻整理好實驗器材。
師下發(fā)打火機(jī)學(xué)生開始實驗，教師巡回指導(dǎo)。
6．實驗后小組匯報研討
我們觀察到了什么現(xiàn)象，這些現(xiàn)象說明了什么？
如果學(xué)生說：竹條在空氣瓶中燃燒了一會兒，竹條在呼出的氣體中馬上熄滅了，沒有氧氣了，只剩下二氧化碳。那么追問：火焰是怎樣熄滅的呢？是很快的熄滅還是慢慢的熄滅?說明什么？有沒有觀察的更仔細(xì)的同學(xué)？火星也沒有了嗎？
還有火星，還會繼續(xù)燃燒一會兒，又說明什么？
小節(jié)：通過剛才的實驗和分析，吸進(jìn)的氣體和呼出的氣體有什么不同？
�。ㄔO(shè)計意圖：實驗時，由于每個學(xué)生觀察的角度不同，觀察的習(xí)慣不同，能觀察到的實驗細(xì)節(jié)也不一樣，不一樣的實驗細(xì)節(jié)會影響到學(xué)生對實驗的分析。雖然已經(jīng)觀察到了實驗現(xiàn)象，但最關(guān)鍵的是能否關(guān)注到更多的實驗細(xì)節(jié)，這將直接關(guān)系到學(xué)生對現(xiàn)象的分析是否能深入，并得到正確結(jié)論。安排學(xué)生進(jìn)行交流：第一、關(guān)注到更多的實驗現(xiàn)象；二、發(fā)現(xiàn)實驗現(xiàn)象之間也存在著差異。在學(xué)生的觀察中往往會只關(guān)注到火焰的熄滅，而忽視了對火星，白煙等現(xiàn)象的觀察，在討論中必須指導(dǎo)學(xué)生對實驗中的現(xiàn)象進(jìn)行詳細(xì)的描述，并通過比較發(fā)現(xiàn)實驗中出現(xiàn)的火星等細(xì)微現(xiàn)象是普遍存在的。并由此可以推測出呼出的氣體中還是存在著氧氣的。）
提問：反復(fù)呼吸的這一袋氣體（出示反復(fù)呼吸的氣體），氧氣的含量又會有什么不同？
教師演示實驗。
竹條是怎樣熄滅的？――根據(jù)時間決定是否演示。
四、研討呼吸作用的意義
1．閱讀資料，分析比較
科學(xué)家對呼出的氣體進(jìn)行了更加精密的研究，我們一起來看看科學(xué)家的研究成果。（出示科學(xué)家的研究記錄）空氣中的主要氣體成份是氮氣，氧氣，二氧化碳和水蒸氣，100克空氣中包含了78克氮氣，21克氧氣，0.4克二氧化碳和0.6克的水蒸氣，請比較表中上下兩行不同顏色的數(shù)據(jù)，吸進(jìn)的空氣在肺里發(fā)生了什么變化？
�。ㄕn件展示科學(xué)家的研究成果）科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了人體呼吸的秘密：人體運動需要氧氣，通過呼吸使氧氣進(jìn)入血液，同時排出二氧化碳，完成氣體交換的過程。板書：氣體交換
�。ㄔO(shè)計意圖：上課所進(jìn)行的實驗是比較粗糙的，必須引入更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)讓學(xué)生進(jìn)行量化的分析。根據(jù)自己所做的實驗和分析，學(xué)生能發(fā)現(xiàn)吸進(jìn)的氣體和呼出的氣體的確存在著氧氣含量不同的差異，并且通過比較能深入認(rèn)識到其它氣體成分也發(fā)生了量的變化。最終認(rèn)識到人體呼吸的意義：人體運動需要氧氣，通過呼吸使氧氣進(jìn)入血液，同時排出二氧化碳，完成氣體交換的過程。）
2．提問：人體運動后呼吸會加快又說明了什么？
預(yù)計學(xué)生回答：運動后需要更多的氧氣，造成呼吸加快。
3．運動員經(jīng)常在參加運動，運動員的身體都很健康，經(jīng)常鍛煉身體，會增大我們的呼吸量，獲得更多的氧氣，讓我們的身體更健康。運動員和普通人之間的呼吸能力有什么差別呢？我們一起來看一份資料，（展示資料，出示可樂瓶）醫(yī)學(xué)上對人的呼吸能力有一個專用名詞，叫肺活量。成人的一次呼吸所產(chǎn)生的肺活量是3500毫升左右，相當(dāng)于2個可樂瓶的空氣，而運動員的肺活量可達(dá)到5500毫升，當(dāng)于與3個半可樂瓶的空氣。你知道現(xiàn)在你的肺活量嗎？出示可樂瓶肺活量計，讓一個學(xué)生測試。指導(dǎo)：吸足一口氣，完整呼出。實驗后分析：測試學(xué)生肺活量和運動員肺活量的差別。
4．運動一段時間后，再來測試一下，看看肺活量會發(fā)生什么樣的變化？到時候你也關(guān)注一下你的身體發(fā)生什么樣的變化？請大家課外在科學(xué)老師的指導(dǎo)下繼續(xù)研究。
�。ㄔO(shè)計意圖：通過上面的實驗，分析，和出示的科學(xué)家的研究成果，學(xué)生很快就能推斷出運動和呼吸的關(guān)系以及運動和健康的關(guān)系，至此，本節(jié)課水到渠成。）
板書設(shè)計
跳動起來會怎樣？
吸進(jìn) 二氧化碳 少 氧氣 多 水蒸氣 少 ……
氣體交換
呼出 二氧化碳 多 氧氣 少 水蒸氣 多 ……
三、施教體會
以活動促進(jìn)學(xué)生概念發(fā)展
由于本課是新修訂的教材，和原教材《運動與健康》和五年級的《健康生活需要新鮮空氣》都有一定的聯(lián)系。課前調(diào)查了一部分的學(xué)生，大部分學(xué)生認(rèn)為：我們吸入的都是氧氣，呼出的都是二氧化碳，只有極少部分的學(xué)生從一些簡單的事實分析出：我們吸入的空氣中應(yīng)該還有其他氣體，而我們呼出的氣體中不但有二氧化碳，也包含有氧氣等其他氣體。由此可見，絕大部分的學(xué)生的前概念都停留在吸進(jìn)氧氣和呼出二氧化碳的認(rèn)識上。學(xué)生的前概念和正確的科學(xué)概念之間存在著很大的差異，正確認(rèn)識這種差距，關(guān)注學(xué)生正確概念的形成過程，是能否順利的達(dá)成本課教學(xué)目標(biāo)的關(guān)鍵。仔細(xì)分析教材，教材中的一個活動值得重視：反復(fù)呼吸一袋空氣。以下是課堂實錄片斷：
教師發(fā)下中號保鮮袋讓學(xué)生體驗，反復(fù)呼吸一袋空氣后學(xué)生匯報：
生：氣悶了
胸口有點疼
氣管好像火燒一樣了
胸口很難受
……
師：反復(fù)呼吸一袋空氣，你有什么感覺？說明了什么？
生：我們吸入的都是氧氣，呼出的是二氧化碳，袋里面的氧氣沒有了，剩下全都是二氧化碳，我們?nèi)司碗y受了。
師出示兩瓶氣體，告訴學(xué)生一瓶是新鮮空氣，一瓶是呼吸過的氣體。讓學(xué)生觀察比較著兩瓶氣體有什么不同。幫助學(xué)生從自己的體驗中去分析呼出的氣體中是否還含有氧氣。
……
體驗活動要由每個學(xué)生參與，活動結(jié)果的分析造成了學(xué)生認(rèn)知上的矛盾沖突：如果吸入的是氧氣，但是我們在吸入的時候沒有分離出氧氣，而是一袋空氣基本上被吸入了，也就是說吸入的還包括了其他氣體。個別學(xué)生會從反復(fù)呼吸這個實驗提出了自己的質(zhì)疑：既然呼出的是二氧化碳，那么我們應(yīng)該是在第二次吸入呼出的氣體的時候感到難受，而不是過一會兒才感到難受，說明我們呼出的氣體中不單單只有二氧化碳，可能還有一部分的氧氣。學(xué)生思考的很對，但是這時候就會出現(xiàn)一個新的問題：既然呼出的氣體中也包括了氧氣，你能證明呼出的氣體中確實不存在氧氣或是氧氣含量很少？引導(dǎo)學(xué)生用實驗來證明自己的猜測，通過檢驗呼出的氣體中是否還有氧氣，用事實修正了學(xué)生原有的片面認(rèn)識，從而獲得正確的科學(xué)概念。
總之，我們要關(guān)注學(xué)生的前概念，有效利用教材活動，時刻關(guān)注學(xué)生概念的發(fā)展，讓活動成為學(xué)生正確科學(xué)概念形成的奠基石。
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