在某版本初中生物教材“发生在肺中的气体交换”一节中，“肺与外界的气体交换”的部分内容如下。 肺与外界的气体交换 肺是呼吸系统的主要器官，它位于胸腔内，左右各一个，左肺有两叶，右肺有三叶。在你不知不觉中，你的肺在有节奏地呼气和吸气，一分钟大约呼吸16次。 用手按在胸部两侧，深深地吸气，你可以感觉到肋骨在向上向外运动，胸廓扩大；再深深地呼气，你可以感觉到肋骨在向下向内运动，胸廓缩小。你所感觉到的胸廓的扩张和收缩，是肋骨间的肌肉收缩和舒张的结果。 胸廓容积的扩大和缩小，还与膈的运动有关。膈位于胸腔的底部(即腹腔的顶部)，是将胸腔和腹腔分隔开的结构，主要由肌肉组织构成。在吸气时，膈肌收缩，膈顶部下降，使胸廓的上下径增大；呼气时正好相反，膈肌舒张，膈顶部回升，胸廓的上下径缩小。 肺富有弹性，当肋骨间的肌肉和膈肌收缩使得胸腔容积扩大时，肺便扩张，肺内的气体压力相应降低，于是外界气体就被吸入。当肋骨间的肌肉和膈肌舒张使得胸腔容积缩小时，肺便收缩，肺内的气体压力相应增大，于是气体就被呼出。这就是肺与外界的气体交换。 要求： (1)选择合适的材料，设计“膈肌的运动”模型，画出模型简图，并标注结构名称。(10分) (2)设计利用模型进行探究性学习的过程。(20分)
(1)“膈肌的运动”模型简图如下：
(2)教学过程：
①引言：提出问题，引起学生思考
复习呼吸系统的组成。演示猪肺的通气，提出问题：肺是怎样实现与外界的气体交换的?
②亲身体验：组织学生用双手轻触自己胸侧的肋骨处，做深呼吸，感受自己在吸气和呼气时胸廓的变化问题：呼吸运动中胸廓是否发生变化?
讨论：在吸气和呼气时，你感受到胸廓容积发生了怎样的变化?
明确：吸气时肋骨在向上向外运动，胸廓扩大。深呼气时肋骨在向下向内运动，胸廓缩小
③探究呼吸运动时胸廓容积变化的原因
假设：根据你的感受，对胸廓容积变化的原因做出假设。教师做吸气、呼气动作，启发学生讨论、交流以做出假设——胸廓容积变化的原因是有关肌肉的收缩和舒张。
演示动画：呼吸运动。
④继续探究：肺容积的变化与吸气和呼气的关系
演示：用模型模拟膈的运动实验。
讨论题：a．橡皮膜、两个气球、玻璃钟罩分别代表什么?b．手向下拉橡皮膜时，气体进入还是排出气球?C．橡皮膜回缩时，气体进入还是排出气球?d．是肺容积的扩大导致吸气，还是因为吸气后使肺的容积扩大?
⑤进一步探究：肺客积的变化会导致吸气和呼气的原因
演示模拟实验：模拟肺容积的变化引起肺内气压的改变。
学生观察实验，思考、讨论问题，得出结论：肺容积的变化导致了吸气和呼气。吸气时，膈肌收缩，膈顶部下降，使胸廓的上下径都增大，这样胸廓的容积就增大，肺也随着扩张，导致肺内的容积增大，肺内的气压低于外界大气压，外界空气通过呼吸道进入肺，完成吸气的过程。呼气过程和吸气过程正好相反。
