初中生物七年级下册《尿液的形成与排出-人体内环境的“清道夫”》教学设计

初中生物七年级下册《尿液的形成与排出——人体内环境的“清道夫”》教学设计

  一、课标解读与核心素养锚定

  本节课隶属于《义务教育生物学课程标准（2022年版）》中“人体生理与健康”主题下的重要内容。课标明确要求：描述泌尿系统的组成；概述尿液的生成和排出过程；说明排尿对维持内环境稳定的作用。基于此，本教学设计将深度超越对事实性知识的简单记忆，致力于构建结构与功能观、稳态与平衡观等生命观念。通过模拟探究、模型建构与数据分析，着力发展学生的科学探究能力与理性思维。同时，紧密联系健康生活，引导学生形成关爱身体、珍视健康的社会责任意识。本设计旨在将核心素养的培育渗透于教学全过程，实现从“知识本位”到“素养立意”的深刻转型。

  二、教学目标设计

  （一）知识与技能

  1.能够准确说出人体泌尿系统的主要器官（肾、输尿管、膀胱、尿道）及其基本功能，并绘制系统结构示意图。

  2.能够详细阐述肾单位的结构组成，辨识肾小球、肾小囊和肾小管，理解其作为肾脏结构和功能基本单位的意义。

  3.能够分步骤、有条理地描述尿液形成的两个连续性过程——肾小球的滤过作用与肾小管的重吸收作用，并解释血液、原尿、终尿在成分上的关键区别。

  4.能够完整叙述尿液排出体外的途径，并解释排尿反射的基本原理及其受意识控制的机制。

  5.能够运用本节课知识，初步分析一些与尿液异常相关的常见生活现象或简单临床指标（如蛋白尿、糖尿、尿量剧增等），建立知识迁移应用的桥梁。

  （二）过程与方法

  1.通过观察肾脏实物或高保真模型，结合微观结构示意图或数字资源，发展观察、比较与归纳的思维能力。

  2.通过参与“血液旅程——肾脏处理中心”模拟活动或利用动态滤过-重吸收模型，体验并构建尿液形成的动态物理过程，将微观、抽象的过程宏观化、具体化。

  3.通过分析真实或模拟的血液、原尿、终尿成分数据表，运用对比、推理的方法，自主归纳滤过与重吸收的选择性特征，提升基于证据进行科学论证的能力。

  4.通过小组合作，完成“设计一个肾单位工作模型”或“为肾衰竭患者制作科普手册”等探究性任务，锻炼项目式学习与创造性解决问题的能力。

  （三）情感、态度与价值观

  1.通过了解肾脏精妙、高效的工作机制，感悟人体结构与功能的协调与统一，形成对生命复杂性与精巧性的敬畏之情。

  2.深刻认识泌尿系统在排除代谢废物、维持水盐平衡和内环境稳态中的核心作用，树立“身体健康始于内部稳态”的科学健康观。

  3.关注泌尿系统健康，自觉养成适量饮水、及时排尿等良好生活习惯，并能够向家人宣传相关保健知识，体现社会责任。

  4.通过了解血液透析的原理，感受科学技术应用于人类健康的价值，激发对医学和生命科学领域的兴趣与尊重。

  三、学情分析

  七年级下学期的学生，已经学习了消化系统、循环系统和呼吸系统的相关知识，对“人体是一个统一的整体”以及“物质交换”有了初步概念。他们的抽象逻辑思维开始发展，但对肾单位微观结构及其生理过程这类高度抽象、动态的内容，仍然存在认知困难。学生好奇心强，乐于动手和参与模拟活动，但对数据的深度分析和跨学科联系（如物理的滤过压、化学的浓度差）能力较弱。部分学生可能对“尿”的话题存在羞涩或戏谑心理，需要教师以科学、严谨而又生动的态度进行引导，将其转化为探究生命奥秘的动力。因此，教学需铺设从宏观到微观、从静态到动态、从具象到抽象的阶梯，并提供充足的支撑性学习资源。

  四、教学重难点及突破策略

  （一）教学重点

  1.肾单位的结构。它是理解功能的基础。

  2.尿液形成的过程（肾小球的滤过作用和肾小管的重吸收作用）。这是本课的核心生理机制。

  （二）教学难点

  1.肾单位微观结构的空间想象与理解。

  2.肾小管重吸收作用的选择性与意义。学生难以理解为何滤出后又重新吸收。

  （三）突破策略

  1.针对结构难点：采用“三阶建模”策略。一阶：利用3D动画或可拆解放大模型，全景展示肾脏内部结构及肾单位分布。二阶：分发肾单位立体拼图模型或引导学生用超轻粘土等材料分组制作简易肾单位模型，标注各部分名称。三阶：绘制肾单位结构模式图，并类比为“滤过车间（肾小球）和精加工回收车间（肾小管）”，建立形象认知。

  2.针对过程难点：实施“动态模拟与数据解密”双线策略。动态模拟：设计分组活动，用不同大小颜色的珠子代表血细胞、蛋白质、葡萄糖、尿素、水等，模拟血液流经肾小球时，小分子物质“滤出”形成原尿；再模拟流经肾小管时，将代表葡萄糖、大部分水的珠子“回收”，剩下尿素和少量水作为“终尿”。数据解密：呈现血液、原尿、终尿成分对照表，引导学生发现：原尿与血浆相比缺少大分子蛋白质，证明滤过的选择性；终尿与原尿相比葡萄糖为零、尿素浓度大增、水量大减，证明重吸收的选择性与浓缩作用。将模拟体验与理性分析相结合，破解难点。

  五、教学策略与资源准备

  （一）总体教学策略

  本设计采用基于建构主义的“5E”教学模式（参与Engagement、探究Exploration、解释Explanation、迁移Elaboration、评价Evaluation）组织教学流程，融合问题导学、模型教学、合作学习、情境教学等多种方法。强调以学生为中心，在真实或模拟的问题情境中主动建构知识。

  （二）跨学科视野融入

  1.物理学视角：引入“滤过压”概念（类比筛子上的压力），解释肾小球滤过的动力来源。

  2.化学视角：从溶液浓度、渗透压角度浅释肾小管重吸收水和无机盐的原理。

  3.工程学视角：将肾脏比作高度集成的“污水处理与资源回收工厂”，肾单位是独立“生产线”，培养学生的系统思维。

  4.信息技术：整合使用虚拟解剖软件、尿液形成动态模拟仿真程序、互动式习题反馈平台。

  （三）资源与材料准备

  1.教具与模型：新鲜猪肾纵剖标本（或高仿真树脂模型）、肾单位放大模型、泌尿系统挂图或电子图谱。

  2.实验与活动材料：“尿液形成模拟包”（含不同孔径筛网、多种大小颗粒物、塑料管、烧杯等）、血液-原尿-终尿成分数据卡片、小组活动记录单。

  3.数字化资源：自制或精选的3D肾脏解剖动画、肾单位微观工作流程动画、血液透析原理科普视频、互动式习题课件。

  4.文本资源：精选的与尿液异常相关的科普短文或简易病例报告。

  六、教学实施过程（四课时详案）

  （一）第一课时：初探系统——揭秘人体的“下水总管”

    1.情境导入，激趣生疑（约10分钟）

    教师活动：播放一段经过艺术处理的短片，展示人体一天中摄入的水分（饮水、食物）和排出的水分（汗液、呼气、尿液等），其中尿液排出量被醒目标注。提出问题：“我们喝下去的水，最终有多少、以何种形式、经过怎样的‘旅程’离开身体？这个负责处理身体‘废水’的系统，是如何在排出废物的同时，神奇地维持着我们体内环境的平衡？”引出“泌尿系统——人体内环境的‘清道夫’”这一主题。

    学生活动：观看短片，结合生活经验思考并初步讨论。可能提出“尿是怎么来的？”“肾为什么那么重要？”“不喝水尿会变少吗？”等问题。

    设计意图：从生命整体观和物质循环视角切入，将排尿这一日常生理现象与内环境稳态这一核心概念相联系，激发探究欲望，确立本单元学习的高位目标。

    2.宏观观察，识记组成（约20分钟）

    教师活动：展示人体泌尿系统全貌图或半身模型，引导学生按“液体流动方向”有序观察。首先聚焦于腹部后壁的一对“蚕豆形”器官——肾脏，明确其“生成尿液”的核心工厂地位。接着，指出从肾脏引出的两条“管道”——输尿管，强调其蠕动输送功能。然后，展示位于骨盆的囊状结构——膀胱，解释其“暂时贮存尿液”的弹性仓库功能。最后，指出由膀胱通向外界的通道——尿道。在此过程中，教师使用规范术语，并简要提及各器官位置毗邻（如肾脏与脊柱、膀胱与骨盆的关系）。

    学生活动：跟随教师指引，在教材插图或学案示意图上依次标出肾脏、输尿管、膀胱、尿道，并用箭头表示尿液流动方向：肾脏→输尿管→膀胱→尿道→体外。尝试用自己的语言描述各器官的功能。

    设计意图：遵循从整体到部分、从形态到功能的认知规律，建立对泌尿系统宏观组成的清晰、有序的认识，为后续深入微观世界打下基础。

    3.聚焦核心，初识肾脏（约10分钟）

    教师活动：出示实物猪肾纵剖标本或高仿真模型，让学生观察其外观（颜色、质地）和内部结构。重点指示皮质（颜色较深的外层）、髓质（颜色较浅的内层、有条纹）和肾盂（漏斗状的空腔）。解释皮质和髓质是尿液形成的“工作车间”，而肾盂是汇集尿液并导入输尿管的“集水槽”。提问：“尿液是在肾脏的哪部分形成的？它的基本结构单位可能是什么样子？”

    学生活动：分组观察标本或模型，触摸感受其质地。辨认皮质、髓质、肾盂。对肾脏内部复杂的结构产生好奇，猜测其基本功能单位可能非常微小且数量巨大。

    设计意图：将抽象的器官具体化，通过直观观察引发学生对肾脏内部奥秘的深入思考，自然过渡到下一课时对肾单位的学习。同时进行生命伦理教育，感谢提供标本的生物。

    4.小结与铺垫（约5分钟）

    教师活动：简要总结泌尿系统的组成、功能和尿液排出路径。布置课后思考与实践任务：1.记录自己24小时的饮水量和排尿次数、颜色（定性描述）。2.查阅资料，了解“肾结石”可能发生在泌尿系统的哪些部位，会引起什么症状。

    学生活动：整理笔记，明确课后任务。

    设计意图：巩固当堂知识，将学习延伸至生活实践，并为后续学习（如排尿异常、健康生活）埋下伏笔。

  （二）第二课时：深入工厂——解密“肾单位”的微观奇迹

    1.复习导入，聚焦问题（约5分钟）

    教师活动：快速回顾上节课内容，展示泌尿系统图。提出问题：“我们已经知道肾脏是制造尿液的工厂。那么，这个工厂里最基本的生产线是什么？它究竟是如何将血液‘加工’成尿液的？”展示一张高度放大的肾脏微观结构图，指出无数个微小单元——肾单位，就是这些生产线。

    学生活动：回忆泌尿系统组成，聚焦于肾脏的功能。对“肾单位”这一新概念产生关注。

    设计意图：承上启下，迅速将学生的注意力从宏观系统引向微观机制的核心。

    2.模型探究，建构结构（约20分钟）

    教师活动：分发肾单位立体模型或组件，播放肾单位3D结构动画。引导学生分步认识肾单位的两个主要部分：肾小体（位于皮质，像个小球）和肾小管（细长弯曲的管道）。在肾小体中，重点识别肾小球（一团毛细血管球）和包裹它的肾小囊（双层杯状结构）。强调肾小囊内层紧贴肾小球毛细血管，外层与肾小管相连，两层之间的腔隙与肾小管腔相通。肾小管又分为近端小管、细段、远端小管等部分，最终汇入集合管。

    学生活动：小组合作，拼接或观察肾单位模型，对照动画和教材插图，在学案上绘制一个简化的肾单位结构图，并标注肾小球、肾小囊、肾小管（近端、远端）等关键部位。讨论：血液从哪里进入肾单位？（入球小动脉）滤出的液体去哪里？（肾小囊腔）之后流经哪里？（肾小管）

    设计意图：通过动手操作和动态视觉辅助，将极其微观、复杂的肾单位结构直观化、立体化，帮助学生在大脑中建立清晰的空间结构影像，这是理解后续功能的基础。

    3.模拟活动，初探流程（约15分钟）

    教师活动：提出核心问题：“血液流经这个精巧的结构时，发生了什么？”引入“尿液形成模拟活动”。简要说明活动规则：每组获得一套材料，包括模拟血液的混合液（内含大小不同的颗粒物）、代表肾小球的特定孔径筛网、代表肾小囊的收集杯、代表肾小管的带有“回收口”的管道等。任务第一步：模拟血液流经肾小球，观察哪些物质能通过筛网进入收集杯（原尿），哪些不能（血细胞、大分子蛋白质）。

    学生活动：分组进行模拟滤过活动。记录能通过和不能通过筛网的颗粒类型。初步得出结论：肾小球像筛子，允许小分子物质（水、无机盐、葡萄糖、尿素等）滤出，形成原尿；而血细胞和大分子蛋白质不能滤出，留在血液中。

    设计意图：将抽象的滤过过程转化为可操作的物理模拟，让学生在动手实践中直观感受滤过的“选择性”，突破对“滤过”这一概念的认知障碍。

    4.数据分析，深化理解（约5分钟）

    教师活动：展示“血浆、原尿、终尿主要成分比较表”。引导学生重点比较血浆和原尿的成分。提问：“从数据上看，原尿和血浆成分最大的区别是什么？”“这证明了肾小球滤过作用的什么特点？”

    学生活动：分析数据，发现原尿中不含蛋白质（或含量极微），其他小分子物质浓度与血浆相近。得出结论：肾小球的滤过作用具有选择性，像一个精细的筛子，血液中的小分子物质可以自由通过，而大分子蛋白质则被保留。

    设计意图：将模拟活动的感性认识与理性数据分析相结合，用科学数据证实滤过作用的选择性特征，培养学生的证据意识。

    5.课堂小结与悬念（约5分钟）

    教师活动：总结肾单位的结构和尿液形成的第一步——肾小球的滤过作用，强调形成了原尿（每天约180升！）。提出新悬念：“每天生成180升原尿，但我们每天排出的尿液只有约1.5升。那剩下的178.5升原尿去哪儿了？难道被浪费了？还是经历了又一次神奇的转变？”布置课后思考。

    学生活动：整理笔记，惊叹于原尿的巨大生成量，并对原尿的“去向”产生强烈好奇。

    设计意图：巩固新知，同时利用巨大的数据反差（180升vs1.5升）制造认知冲突，为下节课学习重吸收作用设置强烈悬念，保持学习连续性。

  （三）第三课时：精工细作——动态解析“滤过”与“重吸收”

    1.悬念导入，明确任务（约5分钟）

    教师活动：直接抛出上节课的悬念：“178.5升的原尿‘消失’之谜”。展示一个肾单位结构图，在原尿进入肾小管处画上问号。宣布本节课任务：扮演“侦探”，追踪原尿在肾小管中的旅程，揭开“消失”的真相。

    学生活动：回顾上节课内容，明确本节课的探究焦点——肾小管的作用。

    设计意图：快速切入主题，延续探究情境，激发学生解决问题的动机。

    2.继续模拟，探究“重吸收”（约20分钟）

    教师活动：引导小组继续上节课的模拟活动。任务第二步：将“原尿”（收集杯中的小颗粒混合物）倒入代表肾小管的特制管道。该管道设有若干“选择性回收口”，只能让特定大小的颗粒（代表葡萄糖、大部分水、部分无机盐）被“回收”回旁边的“毛细血管”（用另一个容器代表）。流经整个管道后，最终从末端流出的液体就是“终尿”。

    学生活动：进行模拟重吸收活动。操作“回收”机制，观察终尿中剩下的主要是什么颗粒（代表尿素和少量无机盐、水）。记录被“回收”和未被“回收”的物质种类。讨论：肾小管做了什么？为什么要“回收”这些物质？

    设计意图：通过模拟，让学生亲身体验肾小管对原尿的“加工”过程，理解“重吸收”是主动的、选择性的回收有用物质的过程，破解“原尿大量消失”之谜。

    3.深度数据分析与概念生成（约15分钟）

    教师活动：再次聚焦“血浆、原尿、终尿主要成分比较表”。这次引导学生重点比较原尿和终尿的成分。

    提出系列问题链：

    （1）终尿中葡萄糖含量为零，说明了什么？（葡萄糖被全部重吸收）

    （2）终尿中尿素的浓度比原尿中高了很多，这如何解释？（水被大量重吸收，尿素被浓缩）

    （3）终尿中无机盐的浓度与血浆相比有变化，这反映了什么？（无机盐被选择性重吸收，以维持平衡）

    （4）每天1.5升的终尿与原尿180升相比，体积大大减少，主要原因是什么？（约99%的水被重吸收回血液）

    教师在此基础上，精讲并板书尿液形成的两个核心过程：①肾小球的滤过作用（形成原尿）——关键词：选择性、血细胞和大分子蛋白质不滤过。②肾小管的重吸收作用（形成终尿）——关键词：选择性、重吸收全部葡萄糖、大部分水、部分无机盐；不重吸收尿素、部分无机盐、少量水。

    学生活动：基于模拟体验，深度分析数据表，小组讨论并回答教师的问题链。最终在教师引导下，用自己的语言归纳总结出尿液形成的两个步骤及其核心要点，完成概念建构。

    设计意图：这是本节课的核心环节。通过层层递进的问题引导，将模拟活动的体验、数据的变化与科学概念的生成严密地结合起来。让学生自己“发现”规律，得出结论，实现对“重吸收”意义（回收有用物质、调节水盐平衡、浓缩废物）的深刻理解。

    4.整合与类比，形成系统认知（约5分钟）

    教师活动：展示完整的尿液形成动态流程图（动画或板图）。将整个过程类比为一座先进的“城市废水处理与资源回收工厂”：肾小球是“初级滤过车间”，将污水（血液）中的垃圾（废物）和还有用的东西（水、营养）初步分离；肾小管是“深度处理与资源回收车间”，将还有用的净水（水）和宝贵原料（葡萄糖、无机盐）重新回收利用，送回城市供水管网（血液循环），而高度浓缩的污泥（终尿）则被排出。强调肾脏工作的效率与环保理念。

    学生活动：观看流程图，理解类比，从整体上把握尿液形成的连续过程，体会其对于维持内环境稳定的重要意义。

    设计意图：用生动形象的类比，将复杂的生理过程系统化、意义化，帮助学生从更高维度理解结构与功能，深化生命观念，同时渗透可持续发展观念。

    5.课堂小结与随堂检测（约5分钟）

    教师活动：系统梳理尿液形成的全过程。利用概念图或填空形式进行简短随堂检测，即时反馈。

    学生活动：回顾整理，完成检测。

    设计意图：巩固核心概念，评估当堂学习效果。

  （四）第四课时：联系拓展——稳态维持与健康生活

    1.情境导入，聚焦排出（约10分钟）

    教师活动：播放一段“憋尿”的幽默动画小短片，引发学生共鸣和笑声。提问：“尿意是如何产生的？为什么我们可以暂时‘憋尿’，但最终必须去排尿？这个过程是如何被控制的？”引导学生将注意力从尿液形成转向排出机制及其意义。

    学生活动：观看短片，结合自身体验讨论。认识到膀胱储存尿液有一定限度，排尿受神经控制。

    设计意图：从生活经验出发，自然过渡到尿液排出及调节的学习，激发兴趣。

    2.学习排尿反射与意义（约15分钟）

    教师活动：讲解排尿反射的基本过程：膀胱壁感受器→传入神经→脊髓（低级中枢）→传出神经→膀胱括约肌舒张，同时上传至大脑皮层产生尿意。强调大脑皮层对脊髓低级中枢有调控作用，因此排尿是受意识控制的反射活动。阐述及时排尿的意义：排出废物；调节体内水和无机盐的平衡；维持组织细胞的正常生理功能；对于泌尿系统自身，可防止膀胱过度膨胀和细菌滋生。

    学生活动：理解排尿反射的神经传导路径，明白“憋尿”和“主动排尿”都是大脑参与调控的结果。讨论不及时排尿可能带来的危害。

    设计意图：将生理机制与行为习惯联系起来，使学生不仅知其然，更知其所以然，为养成良好习惯奠定科学基础。

    3.联系实际，健康专题（约20分钟）

    教师活动：设置三个健康专题研讨环节。

    专题一：“尿液——健康的镜子”。展示几张不同颜色、澄清度的尿液图片（正常与异常），提供几份模拟的“尿常规化验单”（包含蛋白质、葡萄糖、红细胞、白细胞等指标）。引导学生小组合作，分析哪些指标异常可能对应什么问题（如蛋白尿可能提示肾小球滤过膜受损；糖尿可能提示血糖过高，超过肾小管重吸收能力；血尿、脓尿提示可能有炎症等）。

    专题二：“饮水与肾脏健康”。讨论每日适量饮水的重要性（保证充足尿量，稀释废物，减少结石和感染风险）。辨析“多喝水”与“过量饮水”的区别。

    专题三：“科技与生命——当肾脏‘工厂’停工时”。播放血液透析原理的科普视频，简要讲解其如何模拟肾小球的滤过功能，清除血液中的废物。介绍肾移植，引导学生感受健康的珍贵和医学科技的伟大。

    学生活动：分组选择或轮流参与专题研讨，分析案例，交流观点，形成健康共识。

    设计意图：将生物学知识紧密联系生活实际和医学前沿，发展学生应用知识解决实际问题的能力，强化健康生活的责任感，并渗透敬畏生命、感恩科技的情感教育。

    4.单元总结与项目展示（约10分钟）

    教师活动：引导学生回顾本单元核心知识脉络：从泌尿系统组成，到肾单位结构，再到尿液形成的两个关键过程，最后到排出调节与健康意义。展示或请学生展示优秀的课后项目成果，如“肾单位工作模型设计图”、“关爱肾脏健康倡议书”或“肾衰竭患者家庭护理简易手册”等。

    学生活动：参与总结，分享学习成果，体验知识整合与应用的成就感。

    设计意图：构建完整的知识体系，并通过项目式成果展示，综合评价学生的学习效果，体现学以致用。

  七、教学评价设计

  （一）形成性评价

  1.课堂观察：记录学生在模拟活动、小组讨论、回答问题中的参与度、合作情况及思维表现。