初中生物七年级下册：尿液形成与排出的科学探究教案

初中生物七年级下册：尿液形成与排出的科学探究教案

一、教学内容分析

《义务教育生物学课程标准（2022年版）》强调，生命观念的形成需建立在结构与功能相适应、物质与能量变化等核心概念之上。本节内容“尿的形成与排出”是“人体生命活动的能量供应”单元的关键节点，它上承循环系统（为肾脏供血），下启人体稳态的调节，是学生理解新陈代谢终产物如何被清除、内环境如何维持相对稳定的核心知识载体。从知识图谱看，学生需在掌握肾单位微观结构（识记）的基础上，动态理解“过滤”与“重吸收”（理解与应用）两大生理过程，并最终能解释尿液成分变化与人体健康的关系（迁移应用）。这一过程蕴含着深刻的“结构与功能观”和“物质与能量观”。探究路径上，课标倡导运用模型建构与科学推理的方法，这要求我们将抽象的生理过程转化为可视化的模拟活动，引导学生通过分析数据、建立模型来建构概念。素养渗透方面，本节是培育学生科学思维（归纳与概括、模型与建模）和社会责任感（关注肾脏健康，理解生命的珍贵）的绝佳契机。

学情是教学设计的起点。七年级学生已具备循环系统的基本知识，对“血液”、“废物”有初步概念，但对于“微观的肾单位如何工作”这一动态、连续的过程普遍感到抽象，容易将“尿液是血液直接变来的”作为前概念。此外，学生的认知风格与能力层次分化明显：部分学生具象思维强，依赖直观观察；部分则已具备初步的逻辑推理能力。因此，教学需提供从具体（结构模型）到抽象（过程图解）的多重认知支架。课堂将通过设置分层探究任务、观察学生模型操作、倾听小组讨论、分析随堂练习反馈等方式进行动态评估。针对不同层次学生，预设策略包括：为理解困难的学生提供“分步动画演示”和“关键步骤提示卡”；为学有余力的学生提供“临床尿液成分数据分析”等拓展任务，实现因材施教。

二、教学目标

知识目标方面，学生能准确指认肾单位的主要结构（肾小球、肾小囊、肾小管），并描述其功能特点；能运用“过滤”与“重吸收”这两个核心概念，连贯解释血液如何经过肾脏形成尿液的过程，并能分析当某一部分结构异常时可能引发的尿液成分变化，从而将零散知识整合为动态的功能体系。

能力目标聚焦于科学探究与模型建构。学生通过小组合作，利用给定材料模拟肾小球的过滤作用，发展动手操作和观察记录的能力；更关键的是，能够依据实验现象和数据，类比推理出人体内实际发生的生理过程，初步体验“建立模型以解释复杂生命现象”这一科学方法。

情感态度与价值观目标旨在引导学生形成健康生活的理念和社会责任感。通过探讨“水盐平衡”和“肾脏保健”，学生能体会到生命自我调节的精妙，自发形成爱护身体、健康饮水的意识；在分析透析原理等社会议题时，能表现出对肾病患者的关怀和对医学进步的敬畏。

科学思维目标的核心是发展学生的模型思维与演绎推理能力。本课将引导学生经历“观察实体结构→建立动态过程模型→运用模型解释现象”的完整思维链条。重点任务在于，学生能依据肾小球毛细血管壁和肾小囊壁的结构特点，合理推测其过滤功能；能根据重吸收后尿液成分的逆向变化，演绎推理出肾小管的功能定位。

评价与元认知目标关注学生的学习监控与调整能力。在小组模型展示环节，学生需依据清晰的标准（如：模型能否体现结构的筛选性？解释是否合乎逻辑？）进行互评；在课堂小结时，引导学生反思“我是通过哪些方法和步骤弄懂这个复杂过程的？”，从而提炼出学习此类生理过程的有效策略——即“结构先行，功能随后，过程动态化”。

三、教学重点与难点

教学重点确定为“尿的形成过程”，具体涵盖肾小球的过滤作用和肾小管的重吸收作用。其确立依据源于课标对本部分内容“理解”层次的要求，以及其在构建“人体内废物排出”大概念中的基石地位。从学业评价看，该过程是解释各类泌尿系统疾病症状、分析相关实验数据的逻辑起点，是中考中考查学生能否运用生物学原理解决实际问题的经典考点。因此，必须确保学生不仅知道“是什么”，更要理解“为什么”和“怎么样”。

教学难点在于“理解肾小管重吸收作用的选择性及其意义”。难点成因有三：其一，该过程微观且抽象，学生难以直观感知；其二，涉及物质（如葡萄糖、大部分水）从尿液成分中“消失”并返回血液的逆向思维，与学生“废物一直往外排”的直觉相悖；其三，理解其“选择性”（为何重吸收葡萄糖和水而不重吸收尿素）需要联系不同物质对人体的价值，思维跨度较大。突破方向在于：利用对比鲜明的数据（原尿与终尿成分表），制造认知冲突；通过动画将“重吸收”可视化为物质“逆流而上”的主动过程；联系生活实例（如运动后尿液变黄、糖尿病患者尿糖）进行意义建构。

四、教学准备清单

1.教师准备

1.1媒体与教具：交互式课件（内含肾单位结构动画、尿液形成动态过程图、相关临床数据）；人体肾脏模型与肾单位放大模型；演示实验器材一套（漏斗、滤纸、混有细沙和清水的烧杯模拟血液）。

1.2学习材料：分层学习任务单；小组探究活动材料包（塑料瓶、纱布、不同大小的豆子与石子模拟血细胞、大分子蛋白质、葡萄糖、尿素等）。

2.学生准备

2.1预习任务：复习血液循环途径，观察家庭净水器滤芯或网上搜索其工作原理。

2.2物品：彩色笔、笔记本。

3.环境布置

3.1座位安排：小组合作式座位（4-6人一组），便于讨论与实验。

五、教学过程

第一、导入环节

1.情境激疑：同学们，我们先来看一则简短的新闻报道（PPT展示：一位尿毒症患者接受肾脏移植后重获新生的故事）。大家想一想，肾脏这个器官，到底在为我们身体做着怎样不可替代的工作？我们每天喝下去的水，最终都去了哪里？（稍作停顿）没错，大部分以尿液的形式排出了。那么，一个看似简单的问题：我们喝下去的清亮的水，是如何在肾脏里转变成尿液的呢？

2.提出问题与路径预览：这堂课，我们就化身“人体侦探”，深入肾脏的最小工作单位——肾单位，去揭秘“尿的形成与排出”这个生命奇迹。我们的探索路线是：先摸清“工厂”的结构（肾单位），再搞懂“生产线”的工艺流程（过滤和重吸收），最后我们就能当“质检员”，分析尿液成分来判断健康了。大家之前学过的血液循环知识，就是我们今天探索的重要基础。

第二、新授环节

###任务一：探秘“生命过滤器”——肾单位的结构拼图

1.教师活动：首先，请大家观察手中的肾脏模型，肾脏内部密布着像“毛细血管团”一样的结构，这就是我们工作的核心车间。现在，让我们借助放大模型和动画，聚焦其中一个最小单位——肾单位。我会指着动画问：“大家找找看，肾单位从哪里开始‘接收任务’？（肾小球）它像什么？（毛线团/小球）包裹着它的是什么？（肾小囊）这条长长的‘管道’又是什么？（肾小管）”接着，分发结构卡片，要求小组合作，在任务单上拼出肾单位的完整结构图，并标注名称。

2.学生活动：学生观察模型与动画，聆听教师讲解。以小组为单位，协作完成结构拼图任务，相互指认和记忆肾小球、肾小囊、肾小管等结构。可能会提出：“老师，肾小球看起来就是一团毛细血管，为什么它这么重要？”

3.即时评价标准：①拼图完成的准确性与速度；②小组成员间能否相互准确指认结构；③在随机提问中，学生能否用“肾小球是毛细血管球，外面包着肾小囊，下面连着肾小管”这样的语言描述关系。

4.形成知识、思维、方法清单：★肾单位是肾脏结构与功能的基本单位。★肾小球：一个由入球小动脉分支形成的毛细血管球，是过滤发生的场所。▲肾小囊：双层壁的囊状结构，内层紧贴肾小球，外层与肾小管相连，形成原尿的“收集腔”。★肾小管：细长而曲折的管道，外围有丰富的毛细血管网，是重吸收的关键部位。（教学提示：此环节重在建立直观印象，为理解功能奠定坚实的结构基础。可以比喻为“认识工厂的各个车间和流水线”。）

###任务二：模拟“第一道筛子”——肾小球的过滤作用

1.教师活动：结构清楚了，它们怎么工作呢？大家看我的演示（用铺有滤纸的漏斗过滤混有沙子和水的液体）。“大家注意观察，哪些物质留在了滤纸上？哪些穿过去了？这个实验模拟了肾单位里的哪个过程？”引导学生将滤纸类比为肾小球毛细血管壁，沙子类比为血细胞和大分子蛋白质，水和小分子物质类比为葡萄糖、尿素等。然后提出驱动性问题：“根据这个模拟实验，请大家推理一下，血液流经肾小球时，哪些成分会被‘筛’到肾小囊中，形成‘原尿’？”

2.学生活动：观察演示实验，积极回答教师提问。小组讨论，基于实验现象和肾小球的结构特点（毛细血管壁有小孔），合作完成学习任务单上的推理填空：血液中的水、无机盐、葡萄糖、尿素等小分子物质可滤过进入肾小囊形成原尿；而血细胞和大分子蛋白质不能滤过，留在血液中。

3.即时评价标准：①能否准确将实验装置各部分与肾脏结构进行类比；②推理得出的原尿成分是否完整、准确；③小组讨论时，逻辑是否清晰，表述是否有依据。

4.形成知识、思维、方法清单：★肾小球的过滤作用：血液流经肾小球时，除血细胞和大分子蛋白质外，血浆中的一部分水、无机盐、葡萄糖和尿素等物质，通过过滤进入肾小囊腔，形成原尿。▲过滤的动力：主要来自心脏收缩产生的血压。★原尿与血浆的主要区别：原尿中不含大分子蛋白质和血细胞。（教学提示：这是突破“过滤”概念的关键活动。要强调“筛选”的标准是分子大小，并指出这是形成尿液的第一步，但此时形成的还不是终尿。）

###任务三：破解“回收再利用”——肾小管的重吸收之谜

1.教师活动：这是最奇妙的一步！我们来看一组数据对比（PPT展示：每天形成的原尿约180升，而排出的终尿约1.5升；原尿中含有葡萄糖，终尿中没有）。“看到这组数据，大家有什么惊人的发现？180升对比1.5升，那177.5升去哪儿了？原尿里的葡萄糖又为什么消失了？”引导学生产生强烈认知冲突。接着播放肾小管重吸收的动画，并提问：“动画里，哪些物质被‘抓’回了血液？主要在哪里被‘抓’回去的？”然后引导学生联系肾小管周围缠绕的毛细血管网，理解重吸收的物质重新进入血液循环。

2.学生活动：观察数据，发出惊叹，积极思考并回答问题。观看动画，描述重吸收的动态过程。在任务单上绘制简单的示意图，表示葡萄糖、大部分水、部分无机盐等从肾小管重新回到周围毛细血管的过程。

3.即时评价标准：①能否从数据对比中发现核心问题；②观看动画后，能否口头描述重吸收的过程和主要物质；③绘制的示意图是否能体现物质移动的方向（从肾小管到血液）。

4.形成知识、思维、方法清单：★肾小管的重吸收作用：当原尿流经肾小管时，全部葡萄糖、大部分水和部分无机盐等对人体有用的物质，被肾小管重新吸收，送回血液。▲重吸收的特点：具有选择性，且需要消耗能量，是主动运输的过程。★终尿的形成：原尿经过肾小管的重吸收后，剩下的水、无机盐和尿素等就形成了终尿（尿液）。（教学提示：通过数据制造冲突是此环节的灵魂。要引导学生理解，重吸收是节约资源的“精打细算”，体现了生命系统的高度经济性。）

###任务四：绘制“尿液形成动态路线图”

1.教师活动：现在，我们已经揭开了两大核心过程的神秘面纱。请大家以小组为单位，担任“人体科普讲解员”，在白板或大幅纸上，用彩笔绘制一幅“尿液形成动态路线图”。要求必须包含：血液流入、过滤作用（标注成分变化）、原尿、重吸收作用（标注成分变化）、终尿形成、血液流出等关键节点和过程。“看看哪个小组的路线图既科学准确，又清晰美观！”

2.学生活动：小组合作，整合前面所学，集体构思并绘制完整的流程图。期间需要不断讨论、修正，明确每一步的物质变化。完成后，准备派代表进行简要讲解。

3.即时评价标准：①流程图是否完整涵盖两个核心生理过程；②标注的成分变化是否准确；③小组分工是否明确，合作是否高效；④讲解是否清晰有条理。

4.形成知识、思维、方法清单：★尿液形成总流程：血液→肾小球（过滤）→原尿→肾小管（重吸收）→终尿（尿液）。★核心思维方法：通过建立动态模型（流程图）来整合和表征复杂的连续生理过程。▲易错点提醒：尿液（终尿）来源于原尿，而非直接来源于血液。原尿是血液过滤后的产物，终尿是原尿经重吸收后的剩余部分。（教学提示：此任务是知识建构的升华，将零散知识点系统化、可视化。鼓励学生创造性表达，并在讲解中巩固语言表述能力。）

###任务五：学以致用——“尿液检验报告单”分析

1.教师活动：掌握了原理，我们就能当小医生了。出示两份“尿液检验报告单”虚拟案例：一份显示尿液中检出葡萄糖（+），另一份显示尿液中蛋白质（+）。“请大家运用今天所学的知识，以小组为单位会诊：这两个病例，可能分别是肾脏的哪个‘工作环节’出了故障？你的诊断依据是什么？”

2.学生活动：小组热烈讨论，分析异常数据。对于尿糖，学生应推理出可能是肾小管重吸收功能受损；对于尿蛋白，应推理出可能是肾小球过滤膜通透性增大。形成初步诊断意见和依据。

3.即时评价标准：①诊断结论与所学原理的关联是否准确；②推理依据是否充分、逻辑是否严密；③能否用专业术语进行解释（如“肾小球滤过屏障受损”、“肾小管重吸收障碍”）。

4.形成知识、思维、方法清单：★应用：尿液成分异常是诊断肾脏疾病的重要窗口。尿液中出现葡萄糖，可能提示肾小管重吸收功能障碍（或血糖浓度极高）；出现蛋白质，可能提示肾小球滤过膜受损。★健康启示：关注尿液变化，养成健康饮水习惯，是对肾脏最好的保护。▲拓展联系：血液透析仪的原理，就是模拟肾小球的过滤作用，帮助肾功能衰竭的患者清除血液中的废物。（教学提示：将知识置于真实问题情境中应用，是实现素养提升的关键一步。引导学生体会生物学知识在生活中的价值。）

第三、当堂巩固训练

基础层（全体必做）：1.请完成概念填空：肾单位包括____、____和____三部分。尿的形成包括肾小球的____作用和肾小管的____作用。2.判断：原尿和血液的区别在于原尿中不含血细胞和大分子蛋白质。（）

综合层（大多数学生完成）：3.看图（尿液形成示意图）回答问题：箭头A和B分别代表什么过程？如果某人的尿液中出现红细胞，可能是图中哪个结构出现了异常？

挑战层（学有余力选做）：4.思考题：剧烈运动后，尿液往往会变少、颜色变深。请尝试从尿液形成过程的角度，结合人体调节机制，解释这一现象。

反馈机制：基础题答案通过全班齐答或手势反馈快速核对。综合题采取小组互评，教师抽取典型答案进行投影点评，重点讲解分析思路。挑战题作为拓展，请有想法的学生简要分享，教师给予点拨和鼓励，不作为统一要求。

第四、课堂小结

知识整合：“同学们，经过今天的探索之旅，谁能用一句话概括，尿液是怎么形成的？”引导学生用“血液经过肾脏，通过过滤和重吸收，最终形成尿液”来总结核心。然后，邀请几位学生上台，以他们小组绘制的“动态路线图”为依托，向全班简述整个过程，实现知识的结构化内化。

方法提炼：“回想一下，我们今天是如何弄懂这个看不见摸不着的过程的？”引导学生回顾“从结构推功能、用模型模拟过程、借数据分析推理”的科学探究方法。

作业布置与延伸：必做作业：完善课堂绘制的流程图，并用自己的话在作业本上写出尿液形成的简要过程。选做作业（二选一）：①查阅资料，了解“人工肾”（血液透析）的工作原理，写一篇200字左右的科普小短文。②设计一个简易的家庭饮水与健康小贴士宣传单。下节课，我们将走进“尿的排出及意义”，看看尿液排出后，它还能告诉我们身体的哪些秘密。

六、作业设计

基础性作业：

1.绘制肾单位结构简图，并标注各部分名称。

2.简述尿液形成的主要步骤（要求使用“过滤”、“重吸收”、“原尿”、“终尿”等关键词）。

拓展性作业：

3.情境写作：假如你是一滴血中的水分子，请以第一人称写下你从进入肾脏到变成尿液排出（或重回血液）的“旅行日记”。要求体现经过的关键结构和发生的变化。

探究性/创造性作业：

4.项目式学习（一周时间）：小组合作，利用身边易得材料（如塑料瓶、纱布、橡皮管、色素水等），设计并制作一个能模拟“尿液形成过程”的物理动态模型。需附上模型设计说明，解释各部分代表的生理结构或过程，并准备在班级科技角展示。

七、本节知识清单、考点及拓展

★1.肾单位：肾脏结构和功能的基本单位。每个肾包含约100万个肾单位。包括肾小球、肾小囊和肾小管。

★2.肾小球：一个毛细血管球，入球小动脉分支形成，再汇集成出球小动脉。此处发生过滤作用。管壁薄，有孔隙，允许小分子物质通过。

★3.肾小囊：套在肾小球外的双层杯状囊。内层紧贴肾小球，外层与肾小管相连。其腔隙容纳滤出的原尿。

★4.肾小管：细长弯曲的管道，周围缠绕大量毛细血管网。是重吸收发生的场所。

★5.过滤作用（肾小球）：血液流经肾小球时，除血细胞和大分子蛋白质外，血浆中的一部分水、无机盐、葡萄糖、尿素等小分子物质被过滤到肾小囊腔，形成原尿。（考点：原尿成分；过滤的结构基础）

★6.原尿：与血浆相比，不含大分子蛋白质和血细胞。正常人每天形成约180升。

★7.重吸收作用（肾小管）：原尿流经肾小管时，全部葡萄糖、大部分水、部分无机盐等对人体有用的物质被重新吸收回血液。此过程需要能量，具有选择性。（考点：终尿与原尿成分差异的原因；重吸收的意义）

★8.终尿（尿液）：原尿经重吸收后剩余的物质，主要包括水、无机盐、尿素等。每天排出约1.5升。

★9.尿液形成全过程：血液→肾小球（过滤）→原尿→肾小管（重吸收）→尿液。（核心综合考点，常以流程图、识图题形式考查）

▲10.尿液异常与疾病：尿液中检出葡萄糖可能源于糖尿病（血糖过高）或肾小管病变；检出蛋白质（蛋白尿）可能提示肾小球病变。（考点：联系生活实际的应用分析题）

▲11.肾小管重吸收的意义：回收对人体有用的物质，维持体内水、盐平衡和血糖稳定，体现了生命系统的节约性和精密性。

▲12.健康饮水：适量、定时饮水，有助于稀释尿液，减少废物对肾脏的损伤，是重要的保健行为。

▲13.血液透析原理：人工模拟肾小球的过滤作用，利用半透膜清除肾功能衰竭者血液中的代谢废物和多余水分。

▲14.科学方法——模型建构：通过实物模型、流程图、概念图等方式，将微观、动态的生理过程可视化、可操作化，是学习生物学的重要方法。

八、教学反思

回顾本节教学的设计与实施，教学目标基本达成。在知识层面，通过结构拼图、模拟实验、数据分析、流程图绘制等层层递进的任务，绝大多数学生能清晰阐述尿液形成的两个核心过程，并在“尿液检验报告单”分析中展现出良好的知识迁移能力。能力与思维目标上，小组合作建模与案例分析有效锻炼了学生的模型建构、科学推理和合作探究能力。情感目标在探讨肾脏保健和透析原理时得到自然渗透，学生表现出对生命机制的赞叹和对健康的关注。

（一）环节有效性评估

导入环节的社会新闻迅速抓住了学生的注意力，提出的核心问题贯穿全课，导向明确。新授环节的五个任务构成了坚实的认知支架：任务一（结构认知）是基石，任务二（过滤模拟）实现了从抽象到具象的转化，任务三（重吸收推理）通过数据冲突成功突破了难点，任务四（流程图整合）促进了知识系统化，任务五（案例分析）实现了学以致用。其中，任务三的数据对比和任务五的真实情境应用是亮点，学生参与度高，思维活跃。当堂巩固的分层设计满足了不同层次学生的需求，小结时的学生自主讲解有效检测了学习成果。

（二）学生表现深度剖析

在小组活动中观察到明显