第 5 节 人的运动系统和保健教案

课程名称	课时安排	教学类型	授课对象
科学：人的运动系统和保健	45分钟	新授课	九年级（初三）·普通城市校

教材版本	授课教师	教学主题	课标依据
（未指定）	__________	运动系统的组成、协同机制与运动保健	义务教育科学课程标准（2022年版）：科学观念、科学思维、探究实践、态度责任

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一、教材分析

本课《人的运动系统和保健》是初中科学课程中人体生理与健康模块的核心内容，归属于"生命系统的结构与功能"主题。在整套课程体系中，本课安排在人体消化、呼吸、循环等系统之后，学生已经在器官—系统水平上形成了"多个器官协同完成生理功能"的基本观念；本课又为后续学习神经调节、动物的运动和行为以及"健康地生活"专题奠定结构基础，具有承上启下的作用。

本课核心知识包括三个方面：一是运动系统的组成，即骨、关节、骨骼肌三部分及其功能分工；二是骨骼肌跨关节附着、成对拮抗驱动骨绕关节转动的协同机制，这是学生理解"运动是如何发生的"的关键；三是运动损伤的常见类型、成因与预防措施，以及骨的成分随年龄变化对骨骼保健的启示。教材通过"观察骨骼模型—模拟手臂实验—分析生活情境"的路径，引导学生从直观经验走向科学概念，既落实"结构与功能相适应"的生命观念，也体现科学知识在日常保健中的应用价值。因此，本课不仅是人体系统的知识补充，更是培养科学思维、渗透健康生活态度的重要载体。

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二、学情分析

九年级学生已具备人体由八大系统组成的基本认知，能说出肌肉的功能是收缩和舒张，也能从生活经验中初步感知"运动离不开骨头和肌肉"。但学生的经验大多是零散的、静态的：相当一部分学生误认为"骨本身能主动运动"，或以为"一块肌肉收缩就能完成一个动作"，对"骨骼肌跨过关节、成对拮抗配合"缺乏动态建模能力。学生普遍知道关节"能活动"，但很少意识到关节在运动中扮演"支点"的力学角色。

普通城市校学生的特点表现为两端分化明显、中等生为主体、家庭辅导参差不齐。因此在教学设计上必须平衡抽象与直观：借助人体骨骼模型、鸡翅实物、模拟手臂装置等材料，把"肌肉如何拉骨"这一不可见的动态过程转化为看得见、摸得着的操作经验，帮助中等生顺利建构概念；同时设置基础型与提高型双层作业，保护学困生的学习信心，也为学有余力的学生提供挑战。语言上，学科术语需配合生活化解释，如把"拮抗"说成"一拉一推、轮流上班"。

九年级学生形式逻辑思维快速发展、批判性思维萌芽，适合采用"猜想—验证—分析—表达"的探究路径。教师应充分利用学生"不服气、想争论"的心理特点，引导他们用证据说话，在动手与表达中实现概念转变。

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三、教学目标（核心素养导向）

1. 【对应核心素养：科学观念】知识与技能目标： 通过观察人体骨骼模型、关节结构示意图和鸡翅实物，学生能用自己的话解释运动系统的组成（骨、关节、骨骼肌），能描述三者在运动中的功能分工：骨是杠杆、关节是支点、骨骼肌是动力。

2. 【对应核心素养：科学思维】过程与方法目标： 通过模拟手臂实验和对比屈肘、伸肘动作，学生能举例说明"成对骨骼肌跨关节附着、交替收缩舒张"的拮抗配合方式，能区分屈肘与伸肘时肱二头肌、肱三头肌各自的收缩、舒张状态，并能运用杠杆平衡原理 $F_1 \times l_1 = F_2 \times l_2$ 解释肌肉用力与负重的关系。

3. 【对应核心素养：态度责任】情感态度与价值观目标： 通过分析扭伤、拉伤、骨折三种运动损伤情境图，学生能描述这些损伤的成因及预防措施，并能结合骨的成分随年龄变化的规律，举例说明青少年强健骨骼的科学方法，认同科学运动与自我保护的重要性。

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四、教学重难点

类别	要点
教学重点	①运动系统的组成（骨、关节、骨骼肌）及其在运动中的协同作用 ②屈肘与伸肘动作中肱二头肌、肱三头肌的拮抗配合方式
教学难点	①骨骼肌"跨关节附着、成对拮抗"驱动骨绕关节转动的动态模型 ②学生易将肌肉收缩简单理解为"骨被拉近"，难以建立"一块肌肉只能拉骨向一个方向动"的力学认识

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五、教学资源与准备

教师准备： 人体骨骼模型（或挂图）1个、鸡翅（每组1个）、两根木条＋两颗螺丝钉＋两根橡皮筋（每组1套）、模拟手臂演示装置、运动员起跑慢动作视频（约8秒）、三幅运动损伤情境图（踝关节扭伤、大腿后侧拉伤、前臂骨折）、PPT课件、实验记录单。

学生准备： 课前回忆自己在体育课上完成引体向上、俯卧撑或下蹲起立时身体各部位的感觉；带好笔记本和笔；预习时想一想"人为什么能做出屈肘和伸肘动作"。

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六、教学过程（总时长 45 分钟）

环节1：观察与提问（自然现象引发科学问题）

教师活动：

"同学们，我们先来观察一样东西——这是人体骨骼模型。成年人的身体里有206块骨，它们构成了人体的基本支架。接下来请看一段运动员起跑的慢动作视频，请注意观察他的手臂和腿部是怎样配合的。"

播放视频后教师提问："完成一个简单的摆臂动作，身体里哪些结构在参与？"根据学生发言继续追问："有没有同学注意到，视频里运动员的摆臂动作中，肩关节和肘关节都在活动？关节在运动中就好像门上的合页，让骨能改变方向。"

"刚才同学们提到了骨头、肌肉、关节，很好。骨与骨之间并不是直接贴在一起的，它们之间有关节相连。人体运动不是某一块骨或某一块肌肉单独完成的，而是由骨、关节和骨骼肌组成一个整体系统来完成的。这个系统，我们称为‘运动系统’。"

教师进一步追问："大家想一个问题：如果只有骨没有肌肉，人能动吗？如果只有肌肉没有骨呢？"引导学生得出"骨提供支架、肌肉提供动力、关节让骨能转动"的初步结论。

"今天我们就来研究运动系统的组成和它怎样实现运动，以及怎样才能科学地保护它。"

板书要点： 中央写"运动系统"，下方写"骨 + 关节 + 骨骼肌"，右侧记录学生提到的关键词（"骨头""肌肉""关节""韧带"等）。

学生活动：

学生观察人体骨骼模型和慢动作视频，自由发言，预设回答："骨头、肌肉""关节""韧带""靠肌肉拉动才能动""没有骨身体就是一堆肉"等。教师在倾听时把关键词写在黑板副栏。学生在笔记本上写下"运动系统由骨、关节、骨骼肌组成"，并尝试用一句话说出三者的分工："骨是支架，关节能让骨转弯，肌肉提供动力。"

设计意图：

以直观模型和运动视频激活学生已有的零散经验，通过连续追问让"骨—关节—骨骼肌"的整体关系显性化，引导学生从生活经验走向科学概念，落实科学观念素养，同时为后续猜想环节制造认知需求。

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环节2：猜想与假设（根据已有经验做出预测）

教师活动：

"刚才大家说到，运动靠肌肉拉动骨头。那么请同学们再深入想一想：骨本身能动吗？"

（教师举起一块鸡骨展示）"看，鸡骨放在桌上，它自己会动吗？不会。骨是不能自主运动的，那它为什么能在人体内改变位置？"

"我换个问法：如果将骨骼肌比作一根绳子，这根绳子要怎样拴、怎样拉，骨头才会动？"

学生回答后教师追问："如果这根‘绳子’的两端长在同一块骨上，它能拉动这块骨吗？"

"显然不行，必须跨过一个关节，连在两块不同的骨上，肌肉缩短时才能拉动骨绕关节转动。同学们提出了不同的看法，老师把它记在黑板上：有的同学认为肌肉像绳子一样直接拉动骨，有的同学认为需要跨过关节才行。到底是哪种情况？我们能不能通过实验来检验这些猜想？科学不是靠争论分出胜负，而是要用证据说话。"

"那么，一个动作只需要一块肌肉吗？设想一下，只有一根橡皮筋拉着两根木条，手臂能伸能屈吗？大家带着这个猜想，我们进入实验探究环节。"

板书要点： 在黑板副栏写"猜想①：肌肉直接拉骨；猜想②：肌肉跨过关节拉骨；猜想③：一个动作需要多块肌肉配合"。

学生活动：

学生结合生活经验猜想，预设回答："骨头自己不能动，是肌肉收缩让骨头动的""肌肉可以比作绳子，跨过关节，一收缩就把骨头拉过去""关节像门轴一样，让骨头能转弯"。也有学生会提出"一块肌肉就够了"的朴素观点。学生将猜想记录在实验记录单"我的猜想"一栏，并写下一句理由。

设计意图：

暴露学生前概念中"骨能主动运动"或"一块肌肉完成动作"的错误认识，制造认知冲突，让学生带着问题、带着猜想进入实验环节，体现"猜想与假设"是科学探究的起点，落实科学思维素养。

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环节3：制定计划与实验探究（动手操作，记录数据）

教师活动：

"接下来我们通过实验来验证猜想。请各小组组长领取材料：一根鸡翅、两根木条、两颗螺丝钉、两根橡皮筋。"

"请同学们先观察鸡翅，找到白色坚韧的条索状结构——肌腱。请摸一摸，感受它的韧性。再看看它附着在什么位置？"教师巡视指导："肌腱连接的是两块骨，跨越了肘关节。这就是‘跨关节附着’。"

"现在组装模拟手臂：用螺丝将两根木条一端连接起来，让它可以像关节一样转动。然后像肌腱那样，将一根橡皮筋的两端分别固定在两根木条上，跨过‘关节’。注意，橡皮筋要拉紧一点。"

"装好后，先拉动一根橡皮筋，观察木条怎样运动；然后松开，再拉动另一根橡皮筋，观察运动方向有什么不同。把观察结果记录在表中。"

学生汇报后教师总结："大家发现：单根橡皮筋只能让‘手臂’向一侧弯；在另一侧再装一根橡皮筋、交替拉动，才能让它既能屈也能伸。两块肌肉一伸一屈、轮流配合，就像手臂里的肱二头肌和肱三头肌。"

板书要点： 写"实验结论：单根橡皮筋→只能向一侧弯；两根交替→可屈可伸"，副栏画简笔装置示意图（木条—螺丝—橡皮筋）。

学生活动：

学生分组观察鸡翅，找到肌腱并感受其韧性；合作组装模拟手臂装置；拉动橡皮筋并记录现象。预设学生的困惑："为什么一根橡皮筋拉不动？""两根橡皮筋方向相反才行"。学生在实验记录表上写下："拉动一侧橡皮筋时‘手臂’屈曲，拉动另一侧橡皮筋时‘手臂’伸直。"之后小组内交流发现，并修正环节2中的猜想。

设计意图：

借助实物材料和模拟装置，让学生亲眼看到"跨关节附着、成对拮抗"才能完成屈伸，把抽象的肌肉协作机制转化为可操作、可观察的经验，突破教学难点，落实探究实践素养。

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环节4：分析与结论（数据分析，形成科学解释）

教师活动：

"实验现象告诉我们，一根肌肉只能让骨向一个方向运动，两组肌肉交替收缩舒张，才能让关节完成屈伸。我们来对照真实的手臂结构。"

教师出示手臂肌肉示意图，讲解："这块是肱骨，这是尺骨、桡骨。肱二头肌在上臂前侧，起点在肩胛骨，止点在桡骨；肱三头肌在上臂后侧，起点在肩胛骨和肱骨，止点在尺骨。两块肌肉都跨过了肘关节。"

"现在请大家做屈肘动作，用另一只手摸一摸上臂前侧和后侧。前侧的肱二头肌是什么感觉？后侧的肱三头肌呢？"

"大家摸到了：屈肘时肱二头肌变硬鼓起，说明它在收缩；肱三头肌相对松软，说明它在舒张。伸肘时正好相反。像这样作用相反、互相配合的两块肌肉，称为‘拮抗肌’。"

"我们再从杠杆的角度看：当我们用手拿东西时，前臂骨是杠杆，肘关节是支点，肱二头肌的拉力是动力，手和物体重力是阻力。杠杆平衡原理写成公式就是 $F_1 \times l_1 = F_2 \times l_2$。"

"我们来做一道计算题：小明手持一个重10N的哑铃，前臂水平，哑铃重力对肘关节的阻力臂约为4cm，肱二头肌肌腱到肘关节的动力臂约为6cm。请问肱二头肌需要提供多大的拉力才能维持前臂水平？"

"根据杠杆平衡原理，设肱二头肌拉力为 $F_1$，动力臂 $l_1 = 6\text{cm}$，阻力 $F_2 = 10\text{N}$，阻力臂 $l_2 = 4\text{cm}$。则 $F_1 \times 6 = 10 \times 4$，解得 $F_1 = \frac{40}{6} \approx 6.7\text{N}$。可见肌肉拉力只比重物稍大一点，这是因为动力臂略长于阻力臂。"

"再看一道概念辨析题：①‘骨本身能主动运动’这种说法对吗？②‘屈肘时肱二头肌和肱三头肌都处于收缩状态’对吗？"

"第一问：不对。骨是被动运动的结构，必须依靠骨骼肌牵拉才能改变位置，这正是我们前面实验验证过的。第二问：不对。屈肘时肱二头肌收缩、肱三头肌舒张，它们是拮抗关系，不可能同时收缩（除僵持状态外）。"

"请同学们完成填空：屈肘时，肱二头肌____，肱三头肌____；伸肘时，肱二头肌____，肱三头肌____。"

板书要点： 写"拮抗肌：屈肘（肱二头肌收缩→肱三头肌舒张）；伸肘（相反）"，下方写公式 $F_1 \times l_1 = F_2 \times l_2$ 及计算式。

学生活动：

学生对照示意图找到肱二头肌和肱三头肌的位置；做屈肘和伸肘动作，用另一只手触摸上臂前后侧，预设发现："屈肘时前面变硬了，后面是软的""伸肘时后面变硬、前面变软"。学生完成概念辨析填空：屈肘时肱二头肌收缩、肱三头肌舒张；伸肘时相反。同桌之间互相描述"我先收缩、你后收缩"的拮抗关系，并尝试解释做引体向上时哪块肌肉在主动发力。

设计意图：

将操作经验与解剖结构对应，通过自我体感帮助学生建立"拮抗肌"动态模型，并引入杠杆原理说明骨、关节、骨骼肌的力学关系，实现从感性经验到科学概念的提升，落实科学观念与科学思维素养。

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环节5：表达与交流（汇报展示，质疑完善）

教师活动：

"运动系统让我们能够跑跳投举，但如果使用不当，也会受伤。老师带来了三幅运动损伤情境图，请各小组根据今天所学，讨论以下问题：这些损伤分别伤到了运动系统的哪一部分？可能的原因是什么？如何预防？"

教师逐图引导分析："图一：踝关节扭伤，俗称‘崴脚’。伤到的是关节，常见原因是脚踝突然过度扭转，超过了关节囊和韧带的承受范围。预防要点是运动前热身、选合适的鞋、避免在不平地面跑跳。"

"图二：大腿后侧拉伤。伤到的是骨骼肌，常见原因是准备活动不充分或用力过猛，肌肉被突然过度拉伸。预防要点是循序渐进、量力而行。"

"图三：前臂骨折。伤到的是骨，常见原因是摔倒时手臂撑地，瞬间撞击力超过了骨的强度。预防要点是掌握正确的摔倒姿势、运动时使用护具。"

"请小组代表汇报本组对某一幅图的分析，其他小组可以补充或质疑。"

板书要点： 写"损伤预防：热身 / 量力而行 / 正确姿势 / 护具"，并在每种损伤名称旁标注其伤及的运动系统部位。

学生活动：

小组围绕三幅情境图讨论，预设回答："图一伤到关节，是脚踝转得太猛了""图二伤到肌肉，没热身就猛跑容易拉伤""图三伤到骨头，摔倒时手撑地力量太大"。学生在汇报中能结合环节3、4所学知识说明损伤部位与运动系统组成的关系。其他小组成员进行补充，如"我上次打篮球崴脚就是没热身""骨折恢复要很久，所以运动前一定要做准备活动"。

设计意图：

将所学生物学知识迁移到真实运动场景中，在表达、倾听、质疑中完善对运动系统的理解，引导学生关注运动安全，落实态度责任素养。

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环节6：拓展与应用（迁移应用，联系生活）

教师活动：

"除了急性损伤，运动系统还会受到年龄和习惯的影响。老师问大家一个问题：为什么老人摔一跤就容易骨折，而青少年很少出现这种情况？"

"这与骨的成分有关。骨的成分包括有机物（主要是骨胶蛋白）和无机物（主要是钙盐）。青少年骨中有机物含量较高，骨柔韧、弹性大、硬度较小，不易骨折但容易变形；老年人骨中无机物比例升高，骨硬而脆，弹性减小，所以更容易骨折。"

"那么，青少年时期怎样让骨骼更强健？请结合生活经验，用今天学的知识来解释。"

"同学们说了很多，老师归纳起来：第一，合理营养，多吃含钙和蛋白质丰富的食物（牛奶、豆制品、鱼虾），多晒太阳促进维生素D合成；第二，保持正确的坐、立、行姿势，防止脊柱变形；第三，适度进行负重运动（跑步、跳绳、球类），刺激骨骼生长和强度增加。"

"最后请同学们总结：运动系统包含哪些部分？运动时它们是怎样的关系？保护运动系统要做到哪几点？"

板书要点： 写"保健：营养（钙＋蛋白质）＋正确姿势＋适量运动"，副栏写"青少年的骨：弹性大→易变形；老年人的骨：脆性大→易骨折"。

学生活动：

学生联系生活经验举例回答："老人骨头脆所以容易断""我奶奶一摔就骨折""青少年要多喝牛奶、多晒太阳""要坐直，不能驼背""跳绳可以长高"等。学生在教师引导下用自己的话归纳骨的成分与年龄的关系，最后全班在教师带领下完成课堂总结，用两句话概括："运动系统由骨、关节、骨骼肌组成，骨是杠杆、关节是支点、骨骼肌是动力；保护运动系统要科学营养、保持姿势、适量运动。"

设计意图：

将课堂知识延伸到日常生活保健，突出"科学为生活服务"的课程理念，帮助学生把零散知识整合为结构化认识，落实态度责任素养，并为课后分层作业提供方法指引。

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七、板书设计

板书区域	内容要点
中央主题	人的运动系统和保健
左分支1	运动系统组成：骨（杠杆）→ 关节（支点）→ 骨骼肌（动力）
左分支2	关节结构：关节面、关节囊、关节腔（灵活与牢固的统一）
右分支1	拮抗肌模型：屈肘（肱二头肌收缩、肱三头肌舒张）→ 伸肘（相反）
右分支2	杠杆公式：$F_1 \times l_1 = F_2 \times l_2$，例：$F_1 = \frac{40}{6} \approx 6.7\text{N}$
下方示例	"模拟手臂"：两根木条＋橡皮筋→单根只能屈、两根交替才能屈伸
总结栏	保健要点：热身 / 正确姿势 / 补钙＋蛋白质 / 适量运动

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八、作业设计

基础作业（必做）：

1. 画出"模拟手臂"装置的简图，标出骨、关节、骨骼肌分别对应杠杆系统中的哪个部分，并用一句话解释为什么骨骼肌必须成对附着在关节两侧才能完成屈伸。（预估用时：10分钟）

2. 概念辨析题：判断下列说法是否正确，并说明理由——"骨本身能主动运动"；"屈肘时肱二头肌和肱三头肌同时收缩，互相帮助"。（预估用时：5分钟）

拓展作业（选做）：

1. 结合今天所学，为家人写一条"科学运动防损伤"小建议（如运动前热身、动作幅度适度、佩戴护具），并说明理由。（预估用时：5分钟）
2. 观察并记录自己一天中做"下蹲起立"动作时，大腿前侧和后侧肌肉的配合感受，用"收缩/舒张"进行描述。（预估用时：5分钟，二选一）

合计预估时长：20 分钟（书面作业总量符合"双减"政策要求：各科书面作业合计≤90分钟/天）

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九、核心概念与原理速查表

序号	概念/原理名称	LaTeX 表达式	适用范围
01	杠杆平衡原理	$F_1 \times l_1 = F_2 \times l_2$	骨—关节—骨骼肌构成的杠杆系统
02	拮抗肌配合	屈肘：肱二头肌收缩＋肱三头肌舒张；伸肘：相反	分析屈肘与伸肘动作
03	运动系统组成	骨（杠杆）＋关节（支点）＋骨骼肌（动力）	人体运动的结构基础
04	骨的成分与年龄	有机物:无机物 ≈ 1:2（成年人）	理解骨的硬度、弹性与骨折风险
05	关节结构	关节面＋关节囊＋关节腔	分析关节的灵活性与牢固性

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教学反思模板（课后填写）

1. 目标达成情况： 学生是否达到"理解"层级目标？是否能用"说给同伴听"的方式解释运动系统组成及拮抗配合？
2. 学生参与情况： 模拟手臂实验环节各组完成度如何？触摸自身肌肉的活动是否有效帮助学生建立动态模型？
3. 教学调整记录： 杠杆计算题对部分中等生是否偏难？是否需要改用更直观的比值分析？
4. 下节课改进方向： 是否需要在复习环节增加"关节结构"与"骨折急救"的现实情境演练？

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本教案由 BestTeach AI 辅助生成，依据《人工智能生成合成内容标识办法》（国信办通字〔2025〕2号）第四条标识。教师应独立审核修改后使用。