初中生物学七年级下册《人体内废物的排出》导学案（教师版与学生版）一体化教案

初中生物学七年级下册《人体内废物的排出》导学案（教师版与学生版）一体化教案

一、课程基本信息与设计理念

1.1课程定位

本教学设计针对我国义务教育初中阶段七年级第二学期生物学课程。教学内容隶属于“生物圈中的人”主题范畴，具体对应人教版《生物学》七年级下册第五章“人体内废物的排出”。本章节是学生理解人体作为开放系统维持内环境稳定的关键环节，衔接着消化、呼吸、循环系统知识，并为后续神经调节、健康生活等内容奠定生理学基础。

1.2设计理念与指导思想

本教案秉持核心素养导向的教学理念，以《义务教育生物学课程标准（2022年版）》为根本遵循，深度融合生命观念、科学思维、探究实践、态度责任四大核心素养的培养。设计采用大概念统领、重要概念支撑、次位概念落实的建构路径，将“人体通过排泄系统排出代谢废物，维持内环境稳定”这一重要概念贯穿始终。

教学实施贯彻“学生为主体，教师为主导”的原则，采用项目式学习（PBL）与探究式教学深度融合的模式。通过创设“人体废物处理工厂”的真实情境，引导学生像生物学家一样思考，像工程师一样设计，在解决驱动性问题的过程中，自主建构泌尿系统的结构与功能知识体系，深刻理解排泄对于维持生命活动的意义。

教案特别注重跨学科视野的融合，有机渗透物理学（滤过压、扩散原理）、化学（尿液成分分析）、工程学（结构与功能相适应）、医学健康（疾病预防）等多学科知识，培养学生综合运用知识解决真实问题的能力。同时，贯彻教育数字化转型理念，充分整合虚拟仿真实验、数字孪生肾脏模型、传感器实时监测等信息化手段，提升教学的直观性、互动性与科学性。

二、学习目标体系（核心素养三维细化）

2.1生命观念

1.结构与功能观：能够准确辨析泌尿系统（重点为肾脏）各器官的结构特点，并科学解释这些结构如何保障其排泄功能的实现（如肾单位的结构与尿形成过程的关系）。

2.物质与能量观：理解排泄是机体物质代谢的终末环节，明确尿素、二氧化碳、多余水分和无机盐等废物的来源（与三大有机物的代谢联系）。

3.稳态与平衡观：阐述排泄系统在维持体内水、无机盐平衡及内环境稳态中的核心调节作用，理解其与循环系统、内分泌系统的协同关系。

2.2科学思维与探究实践

1.模型与建模：能够利用实物模型、概念图或计算机模拟，构建并阐释肾单位的结构模型及尿液形成的动态过程模型。

2.推理与论证：能基于实验数据（如原尿与终尿成分对比）或临床案例（如血尿、蛋白尿），运用归纳与演绎进行逻辑推理，论证肾脏的滤过、重吸收和分泌功能。

3.实验设计与探究：设计并实施简单的模拟实验（如滤过装置），探究影响肾小球滤过作用的因素；或通过虚拟实验平台，探究不同情况下（如饮水多少、运动前后）尿量的变化。

4.批判性思维：能评价关于肾脏保健的各种民间说法或广告宣传的科学性，提出基于证据的个人见解。

2.3态度责任与社会认同

1.健康生活：形成主动关注泌尿系统健康的意识，养成适量饮水、及时排尿、预防感染等良好生活习惯，并能向家人宣传相关健康知识。

2.社会责任感：关注肾脏疾病人群（如尿毒症患者），了解血液透析、肾移植等现代医学手段，体会科学技术对人类健康的贡献，培养关爱他人、珍爱生命的情感。

3.生态意识：初步认识人体排泄物（尿液）经处理后可作为资源循环利用（如生态农业），建立“废物是放错地方的资源”的初步生态观。

三、教学重点与难点分析

3.1教学重点

1.肾脏的基本结构和功能单位——肾单位的微观结构。

2.尿液形成的过程：肾小球的滤过作用、肾小管的重吸收和分泌作用。

3.排泄系统在维持人体内环境稳态中的重要意义。

3.2教学难点

1.肾单位结构的空间想象与动态过程理解：学生需在微观层面理解肾小球、肾小囊、肾小管等结构的空间关系，并想象血液成分在此的动态变化。

2.滤过与重吸收的区别与联系：理解滤过是形成原尿的物理过程，而重吸收是主动选择性的生理过程，两者发生的部位、原理和结果不同。

3.稳态调节的抽象理解：将排泄功能与体内水盐平衡、血压调节等抽象的稳态概念联系起来。

3.3突破策略

1.针对难点1：采用“宏观-微观-模型”递进策略。先观察动物肾脏实物、剖面模型，再利用高清晰度3D动画、可交互虚拟现实（VR）肾单位模型，让学生进行“虚拟解剖”和“内部漫游”，最后动手拼接物理模型或绘制立体结构图。

2.针对难点2：设计“分拣工厂”类比活动和数字化模拟实验。将肾小球比作“初筛机”（滤过），肾小管比作“智能分拣回收线”（重吸收）。利用模拟软件，动态显示血液流经肾单位时各成分（水、葡萄糖、尿素、蛋白质）的浓度变化与去向。

3.针对难点3：创设“航海冒险（淡水不足/过量）”或“马拉松运动”等情境故事，引导学生分析机体在失水、补水等不同状态下，泌尿系统与神经系统、内分泌系统如何协同调节尿量，以维持稳态。引入简易传感器测量不同饮水情况下的尿量变化，将抽象调节具体化。

四、教学准备与资源清单

4.1教师准备

1.数字资源包：

1.2.肾脏解剖、肾单位结构的3D交互式课件/VR资源。

2.3.尿液形成过程（滤过、重吸收、分泌）的微观动态模拟动画。

3.4.“人体水盐平衡调节”情境互动微课。

4.5.云端互动平台（如ClassIn、希沃）课件，包含投票、抢答、分组任务、屏幕共享等功能模块。

6.实验与模型教具：

1.7.猪或羊的肾脏浸制标本（每组一个）、解剖盘、解剖工具。

2.8.肾单位放大物理模型或可拼接模型组件。

3.9.尿液形成模拟实验装置（可选：漏斗、滤纸、不同大小珠子模拟血细胞、蛋白质、小分子物质）。

4.10.尿液成分检测试纸（用于拓展探究）。

11.评价工具：

1.12.嵌入式评价量规（课堂观察记录表、小组合作评价表）。

2.13.概念图评价标准。

3.14.单元终结性项目（“肾脏健康宣传手册”或“智能肾脏辅助设备创意设计”）评价量表。

4.2学生准备（预习任务）

1.前置知识回顾：复习血液循环的途径、毛细血管的特点、物质交换原理。

2.生活经验链接：记录自己24小时的饮水次数、水量及排尿感受；收集家人对“多喝水”、“憋尿”的看法。

3.信息搜集：通过网络或书籍，了解一个关于肾脏疾病（如肾炎、肾结石）或治疗技术（透析）的简单资料。

4.预习教材：通读教材第五章，用思维导图或问题清单的形式记录下自己的初步理解和疑惑。

五、教学实施过程详案（共3课时）

第一课时：探秘“净化工厂”——泌尿系统的结构与功能初探

【环节一：情境导入，发布项目任务】（预计时间：10分钟）

1.教师活动：

1.2.播放一段快节奏的城市生活视频，对比展示现代化的污水处理厂如何高效净化城市污水。提问：“我们的身体每天产生大量代谢‘污水’（废物），体内是否也有一个‘污水处理厂’？它是如何工作的？”

2.3.出示一组数据：人体每天产生约35克尿素、多余的水分和盐分。引出核心驱动性问题：“请以工程师小组的身份，为人体的‘废物净化工厂’——泌尿系统，设计一份涵盖结构布局、工作流程和智能调控的‘超级工厂’设计方案。”

3.4.简要介绍为期三课时的项目学习流程与最终成果（设计方案/模型+汇报）。

5.学生活动：

1.6.观看视频，联系生活与身体，产生共鸣与疑问。

2.7.明确项目任务，组建4-6人合作学习小组，进行初步角色分工（如结构工程师、流程设计师、健康顾问等）。

8.设计意图：创设真实、富有挑战性的项目情境，激发学习内驱力。将本章知识转化为待解决的工程问题，明确学习目标和产出导向。

【环节二：宏观考察，初识系统组成】（预计时间：15分钟）

1.教师活动：

1.2.引导学生触摸自身腰部，大致定位肾脏位置。

2.3.展示人体泌尿系统结构图或半身模型，指导各小组观察并完成任务单第一部分：标注肾脏、输尿管、膀胱、尿道的位置，并推测其功能。

3.4.分发动物肾脏标本，指导安全观察外部形态（形状、颜色、触感），并纵向剖开，观察内部皮质、髓质、肾盂的宏观结构。

5.学生活动：

1.6.结合挂图和自身体验，在任务单上完成泌尿系统器官的识别与功能猜想。

2.7.小组合作观察肾脏标本，描述所见，绘制简易剖面图，猜测“尿液是在哪里产生的？”

8.设计意图：从整体到局部，从自身到实物，建立直观感受。观察实物标本能极大激发兴趣，将抽象的器官具体化，并为理解微观结构埋下伏笔。

【环节三：微观解密，聚焦核心车间——肾单位】（预计时间：15分钟）

1.教师活动：

1.2.提问过渡：“肾脏这个‘工厂’的核心车间是什么？”展示肾单位的3D放大模型动画。

2.3.引导学生利用交互课件，自主“拆解”和“组装”一个肾单位，重点识别肾小球（毛细血管球）、肾小囊（双层壁）、肾小管及其周围的毛细血管网。

3.4.提供肾单位物理模型组件，让各小组进行拼接比赛，并派代表讲解其结构。

5.学生活动：

1.6.操作数字模型，探究肾单位的组成部件及其连接关系。

2.7.小组合作拼接物理模型，在动手操作中深化对肾小球、肾小囊、肾小管空间关系的理解。

3.8.尝试用语言描述肾单位的血液流入和流出路径。

9.设计意图：化解微观结构认知难点。数字化交互提供自主探索机会，物理模型拼接强化空间建构能力，两者结合，使学生对肾单位这一核心结构形成深刻印象。

【环节四：首课小结与项目衔接】（预计时间：5分钟）

1.教师活动：

1.2.引导学生总结本节课的核心发现：泌尿系统的组成、肾脏的宏观与微观（肾单位）核心结构。

2.3.布置课后项目任务：各小组根据今天所学，绘制“人体净化工厂”的结构布局图，需清晰展示从肾脏到尿道的整体管道系统，并特别标注出“核心车间（肾单位）”的内部构造。鼓励创意绘制。

4.学生活动：

1.5.参与课堂小结，梳理知识脉络。

2.6.领取项目任务，小组内规划课后完成结构图的分工与思路。

7.设计意图：及时归纳，巩固当堂所学。将知识应用转化为项目任务的阶段性产出，保持项目学习的连续性。

第二课时：解析“流水线”——尿液的形成与排出

【环节一：项目回顾，聚焦核心流程】（预计时间：5分钟）

1.教师活动：展示各小组上节课后完成的“工厂结构图”优秀案例，进行简要互评。提问：“有了精良的车间（肾单位），原料（血液）如何进来？产品（尿液）如何产生？废料又如何处理？”

2.学生活动：欣赏同伴作品，回顾结构知识，思考功能实现，进入新课学习状态。

3.设计意图：承上启下，展示项目进程，激发成就感和持续探究欲。

【环节二：探究“初筛”奥秘——肾小球的滤过作用】（预计时间：15分钟）

1.教师活动：

1.2.类比引导：展示筛沙子的视频，类比肾小球像一面“筛子”。提问：这面“筛子”筛出的是什么？筛不出的是什么？依据是什么？

2.3.模拟实验：介绍或演示滤过模拟装置（漏斗内铺滤纸模拟滤过膜，倒入含大、小珠子的混合液）。引导学生预测并观察结果。

3.4.数据分析：呈现一份“血浆、原尿成分对比表”，引导学生分析：哪些物质能通过“筛子”进入原尿？（水、无机盐、葡萄糖、尿素等小分子）哪些不能？（血细胞、大分子蛋白质）。总结滤过的定义和结果。

5.学生活动：

1.6.通过类比理解滤过的物理本质。

2.7.观察或动手进行模拟实验，验证猜想。

3.8.分析数据表，归纳滤过作用的特点，理解原尿是血浆的超滤液。

9.设计意图：通过类比和模拟实验，将不可见的微观滤过过程可视化、可感知。数据分析培养学生依据证据得出结论的科学思维。

【环节三：揭秘“智能分拣”——肾小管的重吸收与分泌】（预计时间：15分钟）

1.教师活动：

1.2.制造认知冲突：展示“原尿每日生成量约180L，而终尿仅约1.5L”的数据。提问：“巨大的差额去哪了？难道都被排掉了？”

2.3.引导探究：呈现第二张数据表“原尿与终尿成分对比”。引导学生重点关注葡萄糖、大部分水、部分无机盐的变化。引出重吸收概念——肾小管将原尿中有用物质“回收”回血液。

3.4.深入辨析：对比尿素、尿酸、氨等物质在终尿中浓度反而升高，引出分泌概念——肾小管将血液中某些废物主动排入尿液。

4.5.动态建模：播放尿液形成全过程的动态模拟动画，强调三个步骤的连续性、部位特异性和结果。

6.学生活动：

1.7.被数据反差所震撼，产生强烈探究动机。

2.8.对比分析数据，自主发现葡萄糖在终尿中消失、水大量减少等现象，推理出“重吸收”的存在和意义。

3.9.理解分泌是排泄的补充途径。

4.10.观看动画，在脑海中整合滤过、重吸收、分泌的动态图景。

11.设计意图：利用数据制造认知冲突是激发高阶思维的有效手段。引导学生像科学家一样分析数据、推理概念，自主建构知识。动画整合帮助学生形成完整、动态的认知模型。

【环节四：整合与模拟，深化理解】（预计时间：10分钟）

1.教师活动：

1.2.发起小组挑战：利用提供的卡片（成分：血细胞、蛋白质、葡萄糖、水、无机盐、尿素、氨等；地点：入球小动脉、出球小动脉、原尿、终尿、肾静脉等），在展板上动态贴出某成分（如葡萄糖）的“旅行路线图”。

2.3.邀请1-2个小组展示讲解，其他小组补充或质疑。

3.4.总结尿液形成的三个阶段，并联系血液循环，强调泌尿系统与循环系统的紧密合作。

5.学生活动：

1.6.小组合作，讨论并粘贴成分的路径，完成“旅行图”。

2.7.展示交流，在辩论中澄清概念。

8.设计意图：卡片游戏是一种有效的形成性评价，能即时检测学生对复杂过程的理解程度。通过动手、协作和表达，将内化的知识外显化、系统化。

第三课时：调控·应用·拓展——排泄与健康生活

【环节一：项目深化——工厂的“智能调控系统”】（预计时间：15分钟）

1.教师活动：

1.2.情境导入：“如果工厂只能固定生产，那在原料（饮水）变化或订单（代谢废物）波动时就会出问题。我们身体的‘工厂’是如何智能调节的？”

2.3.讲述“马拉松运动员”或“沙漠行者”的故事，引导学生分析：大量出汗后，尿量如何变化？为什么？

3.4.简化介绍抗利尿激素（ADH）的调节机制：大脑感知→垂体释放ADH→作用于肾小管→重吸收水分增加→尿量减少。强调这是神经-体液调节维持水盐平衡的实例。

4.5.引导学生思考：大量饮水后，调节过程相反。

6.学生活动：

1.7.分析生活/极限情境，理解排泄的调节性。

2.8.在教师引导下，初步理解激素调节的基本原理，体会人体调节的精妙。

3.9.将“智能调控”思路补充进自己的项目设计方案。

10.设计意图：将排泄功能从静态认知提升到动态调节的高度，渗透稳态与平衡观。简化介绍激素调节，为高中学习埋下伏笔，体现初高衔接。

【环节二：健康警示与社会责任】（预计时间：15分钟）

1.教师活动：

1.2.案例分析：呈现“青少年因长期憋尿、饮水不足导致急性膀胱炎或肾结石”的新闻报道或模拟病例。

2.3.小组讨论：基于所学知识，分析病例中不良习惯如何危害泌尿系统健康。各小组总结并分享“肾脏健康守则”。

3.4.社会责任拓展：简要介绍尿毒症及其治疗方法——血液透析（人工肾）和肾移植。展示透析机原理图（模拟肾小球滤过），或播放肾移植技术发展的短视频。引导学生思考科学技术对生命的挽救，培养关爱患者的同理心。

4.5.生态视角：简介尿液中的氮、磷、钾是植物养分，在某些生态农业中可资源化利用，引导学生以发展的眼光看待“废物”。

6.学生活动：

1.7.分析案例，将知识与健康生活紧密结合。

2.8.参与讨论，制定并宣传健康守则（如“足量饮水、及时排尿、注意卫生”）。

3.9.了解现代医学的成就，感受生命可贵，科技力量。

4.10.接受初步的生态教育，拓宽视野。

11.设计意图：落实态度责任素养。将学习从书本引向健康生活实践和社会责任担当，实现生物学教育的育人价值。

【环节三：项目成果展示与总结评价】（预计时间：15分钟）

1.教师活动：

1.2.组织各小组展示最终的“人体废物净化工厂”设计方案。形式可以是：图文并茂的海报、PPT简报、简易物理模型+解说、甚至一段短视频。

2.3.要求方案必须体现：结构布局（泌尿系统及肾单位）、核心工艺流程（尿液形成三步）、智能调控设想（如模拟ADH调节）、健康运行建议。

3.4.引导学生使用评价量表进行组间互评，教师进行补充点评和总结性评价。

4.5.梳理本章知识网络，回归“人体通过排泄系统排出代谢废物，维持内环境稳定”这一核心概念。

6.学生活动：

1.7.小组代表精彩展示项目成果。

2.8.作为观众和评委，认真聆听，依据量表进行评价。

3.9.参与构建本章知识概念图。

10.设计意图：项目成果展示是学习历程的总结和高潮，综合考察了知识应用、合作能力、创新思维与表达交流。多元评价促进反思与提升。最终的概念梳理使分散的知识系统化、结构化。

六、分层作业设计与拓展探究

6.1基础巩固层（全体必做）

1.绘制本节知识概念图或思维导图。

2.完成教材课后练习题，重点辨析尿液形成过程中各成分的变化。

3.撰写一篇200字左右的“给肾脏的感谢信”，简述其功能和重要性。

6.2能力提升层（选做，鼓励完成）

1.实验探究：设计一个简易家庭实验，记录自己连续三天在不同饮水情况（正常、少饮、多饮）下的排尿次数和大致尿量（定性描述），并尝试用所学知识解释差异。

2.模型制作：利用超轻粘土、塑料管等材料，制作一个更加精细的肾单位结构模型。

3.资料分析：查找关于“人工肾”（透析机）工作原理的更多资料，写一份简要说明，对比其与真实肾脏工作的异同。

6.3创新拓展层（选做，学有余力或兴趣浓厚者）

1.未来设计：发挥想象力，设计一款未来可用于监测肾脏健康的可穿戴设备或家用智能马桶的雏形方案，描述其可能的功能（如初步尿常规筛查、饮水提醒等）。

2.跨学科研究：探究一种利用动物或人类尿液进行生态种植（如“尿肥”）的技术，评估其利弊，形成一个小型研究报告。