第4章 第5节 体内物质的动态平衡 第1课时 营养物质的利用与泌尿系统

第4章第5节体内物质的动态平衡第1课时营养物质的利用与泌尿系统一、教学内容分析  本课隶属于初中九年级科学课程“生命科学”领域，核心在于建构“人体是一个统一整体”的生命观念。从《义务教育科学课程标准》审视，本课处于“生命系统的构成层次”与“生命的延续与进化”两大主题的交汇点。知识图谱上，它上承消化系统对营养物质的摄取、循环系统对物质的运输，下启内环境稳态调节及健康生活，是理解人体新陈代谢动态平衡的关键枢纽。其核心概念群包括：三大营养物质的代谢终产物、泌尿系统的结构与功能、尿液形成的两大过程（滤过与重吸收）。认知要求从“识记”器官名称，跃升至“理解”各结构功能与“应用”原理解释生活现象。课标蕴含的“结构与功能相适应”、“系统与模型”等学科思想，为本课设计了“解剖模型观察动态过程模拟数据图表分析”的探究路径。素养渗透上，知识载体背后是严谨求实的科学精神（如基于证据推理尿液成分变化）、珍爱生命的健康意识（理解泌尿系统对维持内环境稳定的重要性）以及运用系统思维看待生命活动的哲学观。  学情研判需立体展开。认知基础上，九年级学生已具备人体消化、循环系统的知识，知晓营养物质被吸收进入血液，但对“利用”后的去向（代谢废物）概念模糊，易产生“食物变成能量和身体的一部分，其余全部排出”的前科学概念。生活经验中，学生对排尿有感知，但普遍认为尿液在膀胱“产生”，对肾脏的精密结构与功能缺乏认知。兴趣点可能在于与自身健康密切相关的现象，如大量饮水后尿量变化、尿液化验单解读等。预设难点在于理解肾单位微观结构与尿液形成机制的动态、抽象过程。为此，教学将嵌入“前测”问题（如：“你认为血液流经肾脏后，发生了什么变化？”）和贯穿全程的图示绘制、模型模拟活动，动态评估学生从宏观到微观、从静态到动态的认知建构过程。针对不同层次学生，提供“结构示意图标注”、“动态过程排序卡片”、“基于数据的原理推导”等差异化学习支架，确保所有学生能在自身认知起点上获得发展。二、教学目标  1.知识目标：学生能清晰阐述糖类、蛋白质、脂肪三类营养物质在细胞内氧化分解释放能量后，主要的代谢终产物（二氧化碳、水、含氮废物如尿素）及其排出途径；能准确指认泌尿系统（肾脏、输尿管、膀胱、尿道）各器官并说明其功能；能运用“滤过”和“重吸收”两个核心概念，连贯描述血液在肾单位中形成尿液的全过程，理解肾脏在维持水、无机盐平衡中的作用。  2.能力目标：学生能够通过观察肾脏解剖模型或示意图，辨识肾单位的关键结构（肾小球、肾小囊、肾小管）；能够分析“血浆、原尿、尿液成分对比表”等数据，归纳滤过液成分变化规律，并据此推理肾小管重吸收作用的选择性；初步尝试用流程图或概念图构建“尿液形成”的动态模型。  3.情感态度与价值观目标：通过理解泌尿系统精密的“净化”功能，学生能感受到人体结构的精妙，增强珍爱生命、关注身体健康的意识；在小组合作建构模型的过程中，培养严谨、协作的科学态度；在讨论饮水、饮食习惯对肾脏健康的影响时，能自然生发出健康生活的社会责任感。  4.科学思维目标：重点发展学生的“模型与建模”思维与“演绎推理”能力。通过将宏观的泌尿系统分解为微观的肾单位功能模型，再将滤过、重吸收的原理演绎应用于解释不同生理状态下（如大量出汗、摄入过多蛋白质）尿液成分与量的变化，完成从具体到抽象、再从抽象到具体的思维循环。  5.评价与元认知目标：引导学生依据“结构功能对应性”、“过程逻辑自洽性”等标准，对小组构建的尿液形成流程图进行互评与优化；在课堂小结时，能够反思自己是如何通过分析数据、类比推理来突破“重吸收”这一难点的，从而提炼出“数据驱动推理”的学科学习方法。三、教学重点与难点  教学重点为尿液形成的过程，特别是肾小球的滤过作用和肾小管的重吸收作用。确立依据在于：从学科大概念看，该过程是诠释“泌尿系统维持内环境稳定”这一核心观念的物理与生理基础，贯穿了物质交换、选择性渗透等生命活动基本原理。从学业评价导向看，该过程是理解各类代谢疾病（如糖尿病、肾炎）、分析化验单数据、解释生活现象的思维枢纽，是中考中高频出现的综合性考点，常以流程图、数据题、情境分析题形式考查学生的系统分析与应用能力。  教学难点在于理解肾小球的滤过作用是一种基于压力差的物理过程，而肾小管的重吸收作用是一个耗能的、选择性的生理过程。难点成因在于该过程发生在微观的肾单位内，既抽象又动态，且涉及“扩散”、“主动运输”等跨膜运输方式的前置知识。学生易将两者混淆，或无法理解重吸收的“选择性”。预设依据来自常见错误：学生常认为尿液是“肾脏分泌的”或“血液中的废物直接流入肾小管形成的”。突破方向是采用“宏观模型类比（筛子筛沙）→微观动画演示→关键数据对比分析”的递进策略，化抽象为具体。四、教学准备清单1.教师准备1.1媒体与教具：制作交互式PPT课件，内含泌尿系统结构图、肾单位放大图、尿液形成动态仿真动画、血浆/原尿/尿液成分对比表；准备人体半身模型（突出泌尿系统）、肾脏解剖模型或高清晰度解剖图。1.2实验与学具：设计并印制《学习任务单》（含前测问题、结构标注图、数据分析表、模型构建流程图框架）；准备“尿液形成过程”排序卡片（供小组活动使用）。1.3环境布置：黑板预先划分区域，左侧板书核心概念，中间预留绘制尿液形成示意图的空间。学生座位按4人异质小组排列，便于合作探究。2.学生准备  复习血液循环途径及物质交换相关知识；预习课本，初步了解泌尿系统组成；思考问题：“我们喝下去的水，最终都到哪里去了？”五、教学过程第一、导入环节  1.情境创设与认知冲突：同学们，我们先来看一组对比数据。这是某位长跑运动员在一次马拉松比赛后即刻的尿液检测报告，而这份是他平常安静状态下的报告。大家快速扫描一下，最直观的区别是什么？（停顿，等待学生反应）对，颜色深很多，化验单上某些成分的浓度也差异巨大。为什么剧烈运动后，尿液的“状态”会发生如此显著的变化？这小小的尿液，隐藏着身体内部怎样的“秘密行动”？  1.1提出核心问题：今天，我们就化身成为一位位小小的“侦探”，跟随血液去肾脏旅行一番，揭开泌尿系统如何像一座精密的“净化工厂”，清除体内代谢废物，维持我们生命内环境稳定的奥秘。这是我们本章“体内物质的动态平衡”的第一块重要拼图。  1.2唤醒旧知与路径明晰：要破案，我们得先知道“垃圾”从哪来。还记得我们吃进的米饭、瘦肉、肥肉（对应糖类、蛋白质、脂肪）在细胞里被氧化分解，释放能量后，留下了哪些“废料”吗？（引导学生回顾：二氧化碳、水，还有蛋白质分解产生的含氮废物如尿素）。二氧化碳通过呼吸系统排出了，那多余的水分、尿素、无机盐这些“溶解性垃圾”，身体靠哪个系统来清理呢？没错，就是我们今天要深入探访的泌尿系统。我们的探索路线是：先宏观了解这座“工厂”的全貌，再潜入微观车间（肾单位）看看它的核心工艺。第二、新授环节任务一：追踪“垃圾”来源，初识“净化工厂”教师活动：首先，引导全班回顾三大营养物质的氧化分解方程式（以葡萄糖、氨基酸为例），在黑板上简明书写，特别圈出终产物尿素。提问：“这些产物，尤其是尿素，如果积累在血液里会怎样？”（引发毒性思考）。接着，展示人体半身模型，请一位学生上前指认可能负责处理这些溶解性废物的系统。教师补充总结：“这套管路系统，就是我们的泌尿系统，它是人体最主要的排泄系统。”随后，利用PPT动画，从整体到局部展示泌尿系统组成：肾脏（生成尿液）→输尿管（输送尿液）→膀胱（暂时贮存尿液）→尿道（排出尿液）。强调：“肾脏是核心器官，是‘净化工厂’本身，其他都是‘物流通道和仓库’。”学生活动：跟随教师回顾，齐答或个别回答代谢终产物。观察模型和动画，在《学习任务单》的示意图上标注各器官名称。同桌间互相提问：“输尿管和尿道功能有何不同？”尝试用自己的话描述泌尿系统的工作流程。即时评价标准：1.能否准确说出至少两种代谢终产物及其可能危害。2.能否在模型或图片上正确指认肾脏和膀胱。3.描述工作流程时，逻辑是否清晰，能否体现“产生输送贮存排出”的顺序。形成知识、思维、方法清单：  ★代谢终产物：细胞内营养物质氧化分解后产生的、不再被身体利用且需排出的物质，如CO₂（呼吸系统排出）、水、尿素、无机盐（泌尿系统为主排出）。提示：尿素是蛋白质代谢特有的含氮废物，毒性强，必须及时清除。  ★泌尿系统组成与功能：肾脏—形成尿液；输尿管—输送尿液至膀胱；膀胱—暂时贮存尿液；尿道—排出尿液。思维：建立“结构功能”对应观念。  ▲排泄概念辨析：排泄≠排遗。排遗是指将未消化的食物残渣（粪便）排出消化道的末端，主要成分未被细胞利用过。任务二：解剖“工厂核心”——肾脏与肾单位教师活动：聚焦肾脏。“这个拳头大小、像蚕豆的器官，内部结构极其精密。”展示肾脏冠状切面模型或高清图，引导学生观察外层（皮质）、内部（髓质）和中央空腔（肾盂）。提问：“尿液是在哪个区域产生的呢？”引出微观功能单位——肾单位。用类比说明：“就像工厂由无数车间组成，肾脏由约100万个肾单位构成。”动态呈现一个肾单位的放大图：肾小球（毛细血管球）、肾小囊（包裹肾小球的双层壁小囊）、肾小管（细长迂曲的管道）。强调：“血液在这里被‘加工’，形成尿液。大家注意，肾小囊另一端连着肾小管，它们是一个连续的结构。”学生活动：观察肾脏内部结构，在任务单上标注“皮质”、“髓质”。仔细观察肾单位结构图，识别“肾小球像毛线团”、“肾小囊像个‘小口袋’套住它”、“肾小管很长”。尝试描绘一个肾单位的简图。即时评价标准：1.能否在示意图中指出肾小球和肾小管的位置。2.绘制的简图能否体现肾小球、肾小囊、肾小管三者的空间连接关系。形成知识、思维、方法清单：  ★肾脏内部结构：皮质（含大量肾小球）、髓质（含肾小管等）、肾盂（收集尿液）。提示：尿液在皮质和髓质的肾单位中形成，汇集到肾盂。  ★肾单位：肾脏结构和功能的基本单位。核心结构：肾小球（动脉毛细血管球，滤过血液）、肾小囊（包绕肾小球，收集滤液）、肾小管（对滤液进行重吸收和分泌，最终形成尿液）。方法：学习微观复杂结构时，先分解识别各部分，再思考其连接与功能。任务三：揭秘核心工艺一——肾小球的“滤过”作用教师活动：“现在，我们进入肾单位这个‘微型车间’。第一步，‘粗加工’：滤过。”播放血液流经肾小球的动画，突出显示血液成分分离：血细胞和大分子蛋白质无法穿过毛细血管壁，留在血液中；而水、无机盐、葡萄糖、尿素等小分子物质则被“挤压”出来，进入肾小囊腔。提问：“这个分离过程，像我们生活中什么现象？”（引导类比：用筛子筛沙子，小颗粒漏下，大颗粒留下）。明确概念：这种基于血压差，将血液中部分成分压出到肾小囊的过程叫滤过。进入肾小囊的液体称为原尿。并提问：“大家猜猜，原尿的成分和血液比，少了什么？和最终的尿液比呢？为我们下一步探索埋下伏笔。”学生活动：观看动画，理解“滤过”的动态过程。进行类比思考，回答教师提问。在任务单上完成填空：“肾小球像_____，能把血液中的_____和_____滤出，形成原尿。”即时评价标准：1.能否准确说出滤过作用发生的位置和结果（形成原尿）。2.能否正确类比，解释滤过的物理本质是基于大小的筛选。形成知识、思维、方法清单：  ★肾小球的滤过作用：当血液流经肾小球毛细血管时，除了血细胞和大分子蛋白质，血浆中的一部分水、无机盐、葡萄糖、尿素等物质，均可透过毛细血管壁和肾小囊内壁进入肾小囊腔。关键点：这是一个依靠血压驱动的物理过程，筛选的关键是物质分子的大小。  ★原尿：滤过作用后进入肾小囊腔的液体，成分是水、无机盐、葡萄糖、尿素等小分子物质，不含血细胞和蛋白质。提示：一个健康成年人每天生成的原尿约180升，但最终尿液仅1.5升左右，暗示了后续“精加工”环节的存在。任务四：揭秘核心工艺二——肾小管的“重吸收”作用教师活动：这是突破难点的关键。“原尿量很大，但成分和血浆很像，有很多有用物质（如葡萄糖）。如果直接排出，身体就亏大了。所以需要第二步‘精加工’：重吸收。”出示“血浆、原尿、尿液成分对比表”，引导学生小组讨论：“比较三份数据，原尿变成尿液的过程中，哪些物质含量剧减？哪些物质含量剧增？这说明了什么？”巡视指导，引导学生发现：葡萄糖含量降为0，大部分水、部分无机盐被重新吸收回血液；尿素、尿酸浓度显著增加。总结：肾小管能将原尿中对人体有用的物质（如全部葡萄糖、大部分水、部分无机盐）重新吸收回包绕在肾小管外的毛细血管血液中，这个过程叫重吸收。同时，它还能将一些多余的物质或废物（如氢离子、钾离子）分泌到尿液中。提问：“重吸收和滤过有什么本质不同？”（引导思考：选择性、耗能、主动运输）。学生活动：以小组为单位，仔细分析对比表中的数据，寻找规律。派代表发言，阐述发现：“葡萄糖被‘回收’了，水被‘回收’了很多，尿素被‘浓缩’了。”在教师引导下，理解重吸收的“选择性”和“主动性”。尝试解释为什么尿液中通常没有葡萄糖。即时评价标准：1.小组是否能从数据中正确归纳出葡萄糖被完全重吸收、水被大部分重吸收的结论。2.能否区分“滤过”（物理筛选）和“重吸收”（生理选择）的本质差异。形成知识、思维、方法清单：  ★肾小管的重吸收作用：流经肾小管的原尿中，对人体有用的物质（如全部葡萄糖、大部分水、部分无机盐）被肾小管上皮细胞重新吸收，送回血液。关键点：这是一个选择性的、需要消耗细胞代谢能量（ATP）的生理过程。  ★尿液：经肾小管重吸收和分泌作用后，最终形成的液体，主要含水、尿素、尿酸、无机盐（尤其是钠离子、钾离子、氯离子）等代谢废物，不含葡萄糖和蛋白质。思维：学会通过数据分析（对比表）进行科学推理，是获取结论的重要方法。  ▲分泌作用：肾小管还能将血液中一些多余的物质（如H⁺、K⁺）或某些药物主动转运到尿液中，是排泄的补充途径。任务五：模型建构——动态流程图还原“尿液形成之旅”教师活动：现在，请各小组合作，利用发放的卡片（卡片上写有：血液、原尿、尿液、肾小球滤过、肾小管重吸收、血细胞、蛋白质、葡萄糖、水、无机盐、尿素等），在白板上或任务单的流程图上，拼贴并绘制出“尿液形成的动态流程图”。要求体现从血液流入到尿液排出的关键步骤与成分变化。教师巡回指导，关注各组的逻辑是否自洽。完成后，请一个小组上台展示讲解。学生活动：小组热烈讨论，合作拼贴卡片，绘制箭头，构建完整的生理过程模型。可能经历争论与修正，最终形成共识。展示小组需面向全班清晰讲解：“血液流经肾小球发生滤过，形成原尿……原尿流经肾小管，发生重吸收和分泌，最终形成尿液。”即时评价标准：1.流程图是否包含“滤过”和“重吸收”两个核心环节，且顺序正确。2.成分变化标注是否准确（如滤过后无血细胞/蛋白质，重吸收后无葡萄糖）。3.小组协作是否有效，每位成员是否参与。形成知识、思维、方法清单：  ★尿液形成全过程整合：血液→肾小球滤过→原尿（水、无机盐、葡萄糖、尿素等）→肾小管重吸收与分泌→尿液（水、尿素、无机盐等）→收集排出。核心思维：模型建构——将动态、微观的生理过程，用流程图等模型进行抽象和表征，是理解和阐述复杂系统的重要科学方法。  ▲肾单位与血液循环：肾动脉（入球小动脉）→肾小球→出球小动脉→肾小管周围毛细血管网→肾静脉。提示：出球小动脉再次形成毛细血管网包绕肾小管，为重吸收的物质重新进入血液提供了结构基础。第三、当堂巩固训练  现在，让我们用刚学的知识来解决一些问题，检验一下我们的“侦探”功力。  1.基础层（全体必做）：①请判断：“尿液是在膀胱中产生的。”（）“肾单位是肾脏的结构和功能单位。”（）②连线题：将肾小球、肾小囊、肾小管与其主要功能（滤过、收集原尿、重吸收）相连。  2.综合层（多数学生挑战）：分析一份尿液常规化验单（模拟）。如果化验单显示“尿糖+”（含有葡萄糖），可能是尿液形成过程的哪个环节出现了问题？为什么？如果“尿蛋白+”（含有蛋白质），又可能是什么环节的问题？  3.挑战层（学有余力选做）：请用“结构与功能相适应”的观点，尝试解释以下现象：a)肾小管为什么非常细长且迂回曲折？b)出球小动脉为什么再次形成毛细血管网包绕肾小管？  反馈机制：基础题通过全班齐答或手势判断快速反馈。综合题采用小组讨论后随机抽签回答，教师点评并追问推理依据。挑战题邀请自愿者分享观点，教师进行提炼和升华，表扬其系统思维。同时，教师巡视收集共性错误，在下一环节小结时集中点拨。第四、课堂小结  旅程接近尾声，我们来梳理一下今天的收获。请闭上眼睛回顾一分钟，然后尝试在笔记本上画一个简单的概念图，中心词是“泌尿系统”，看看你能联想到哪些核心概念和过程。（给予1分钟时间）很好，我看到了很多优秀的作品。本质上，我们今天构建了一个关于“清洁”的精密故事：细胞代谢产生“垃圾”（尿素等）→血液运输至肾脏→在肾单位这座微型车间里，经过滤过（粗筛，形成原尿）和重吸收（精挑细选，回收有用物质）两道核心工艺→形成浓缩的尿液→排出体外，从而维持了我们体内环境的平衡与稳定。  作业布置：  必做（基础性作业）：1.整理本节课核心概念，完成课本对应基础练习题。2.绘制尿液形成过程的示意图，并用自己的话向家人解释一遍。  选做A（拓展性作业）：查阅资料，了解“肾透析”技术的原理，并思考它模拟了肾脏的哪些功能？写一份不超过200字的简要说明。  选做B（探究性作业）：设计一个简易的模拟实验（可使用不同孔径的纱布、沙子、石子、水等材料），来类比肾小球的滤过作用，并记录你的设计和模拟结果。六、作业设计  基础性作业（全体必做）：  1.完成教材本节后配套的基础练习，重点巩固泌尿系统组成、尿液形成两个过程的基本概念。  2.绘制一张包含以下要素的示意图：泌尿系统四大器官（标注名称与功能）、一个肾单位的简化图（标出肾小球、肾小管）、并用箭头简要示意尿液形成的主要步骤。  拓展性作业（建议大多数学生完成）：  3.情境分析：小明因急性肠胃炎上吐下泻，医生说他可能有“脱水”和“电解质紊乱”的风险。请运用本节课所学知识，解释大量丢失水分和无机盐，为什么会影响到泌尿系统的功能及内环境的稳定？  4.资料阅读：阅读一篇关于“健康饮水”的科普短文，结合泌尿系统功能，总结出两条科学饮水的建议，并说明其生理学依据。  探究性/创造性作业（学有余力学生选做）：  5.微型项目：制作一个动态演示模型（可以是物理实物模型、PPT动画或一段短视频脚本），生动展示肾单位滤过和重吸收的过程。要求模型能清晰区分不同成分（如血细胞、葡萄糖、尿素）的去向。  6.跨学科联系：从化学渗透压和生物学稳态调节的角度，探究“为什么一次性饮用大量纯净水与饮用等量生理盐水，对身体水分平衡的影响不同？”撰写一篇小短文，阐述你的观点。七、本节知识清单及拓展  ★1.排泄与排遗：排泄指排出细胞代谢终产物（如CO₂、尿素）；排遗指排出未消化的食物残渣（粪便）。前者关乎细胞，后者关乎消化道。  ★2.泌尿系统的功能：排出代谢废物（尤其是含氮废物），调节体内水分和无机盐的平衡，维持内环境稳态。  ★3.泌尿系统组成：肾脏（形成尿）输尿管（输尿）膀胱（贮尿）尿道（排尿）。肾脏是核心器官。  ★4.肾脏的结构：外层皮质（颜色深，含肾小球）、内部髓质（颜色浅，含肾小管等）、中央肾盂（收集尿液）。  ★5.肾单位：肾脏结构与功能的基本单位，约100万个。包括肾小球（毛细血管球）、肾小囊（双层壁小囊）、肾小管（细长管道）。  ★6.尿液形成过程Ⅰ：肾小球的滤过作用。血液流经肾小球时，除血细胞和大分子蛋白质外，血浆中的水、无机盐、葡萄糖、尿素等被滤出到肾小囊腔，形成原尿。此为物理过程。  ★7.原尿成分：水、无机盐、葡萄糖、尿素等小分子物质。每天约180L。  ★8.尿液形成过程Ⅱ：肾小管的重吸收作用。原尿流经肾小管时，全部葡萄糖、大部分水、部分无机盐等有用物质被重新吸收回血液。此为选择性、耗能的生理过程。  ★9.肾小管的分泌作用：将血液中多余物质（如H⁺、K⁺）排入尿液中，是排泄的补充。  ★10.尿液成分：水、尿素、尿酸、无机盐（如Na⁺、K⁺、Cl⁻）等代谢废物。每天约1.5L。  ★11.滤过与重吸收的比较：滤过依据分子大小，在肾小球，为物理过程；重吸收依据身体需要，在肾小管，为生理过程。  ▲12.尿糖与蛋白尿：若尿液中检出葡萄糖，通常意味着血糖浓度过高超过了肾小管重吸收能力，或肾小管功能受损；检出蛋白质，则提示肾小球滤过膜可能受损。  ▲13.肾脏的血液循环特点：肾动脉→入球小动脉→肾小球毛细血管网（滤过）→出球小动脉→肾小管周围毛细血管网（重吸收物质回血）→肾静脉。出球小动脉细，有利于维持肾小球内较高滤过压。  ▲14.水盐平衡调节：肾脏通过调节重吸收水、无机盐（如Na⁺）的量，来维持机体水盐平衡，这受神经系统和激素（如抗利尿激素）调节。八、教学反思  本课设计旨在将“导入目标前测参与式学习后测总结”的认知模型与差异化支持、素养导向深度结合。从假设的课堂实施看，目标达成度可通过多元证据评估：知识层面，通过课堂提问、任务单填写、流程图构建，能观测到大多数学生能清晰描述两阶段过程；能力层面，数据分析任务和模型建构任务中，学生展现出了从数据推理和系统建模的初步能力；情感与思维层面，在讨论健康饮水与肾脏保护时，学生表现出强烈的认同感，并能初步运用“结构功能观”解释现象。  （一）环节有效性评估：1.导入环节：以运动员尿液数据对比创设情境，成功引发了普遍的好奇与认知冲突，“为什么不一样？”成为了驱动整堂课探索的强劲引擎。2.新授环节：五个任务阶梯设计基本合理。任务三（滤过）的类比（筛子）和任务四（重吸收）的数据分析是亮点，有效化解了抽象性。学生在小组分析数据时那份“发现了！”的兴奋表情，是思维被激活的明证。但任务五的模型建构环节，部分小组在卡片排序时出现了逻辑循环错误，反映出仍有学生对“滤过”与“重吸收”发生的先后顺序及物质基础理解不透。