初中生物七年级下册《尿的形成与排出》深度学习教学设计

初中生物七年级下册《尿的形成与排出》深度学习教学设计

一、教学背景分析

（一）教材定位与内容解构

本课选自北师大版《生物学》七年级下册第四单元“生物圈中的人”第十二章“人体的自我调节”第三节，是在学习了“神经系统与神经调节”“激素与激素调节”之后，从调节与稳态角度切入人体代谢废物的排出。教材以“尿的形成与排出”为载体，揭示泌尿系统如何通过精细的结构与功能实现内环境稳态，是“结构与功能观”“物质与能量观”等生命观念的重要落脚点。本节内容承前：循环系统运输代谢废物至肾脏；启后：为高中学习“水盐平衡”“稳态调节”奠定基础。教材编排突出从宏观到微观、从结构到功能的逻辑，并渗透健康生活教育。

（二）学情精准画像

七年级学生正处于从形象思维向抽象逻辑思维过渡的关键期。在知识储备上，已掌握血液循环路径、细胞代谢产生废物的基本概念，但对“过滤”“重吸收”等生理学术语缺乏具象认知；在生活经验上，对“排尿”司空见惯却极少从稳态调节角度思考，存在大量前科学概念（如“尿是脏水直接由血液变来”“肾是过滤袋子”等）。本设计将针对认知痛点，通过模拟实验、模型拆解、动态可视化等手段实现概念转变。学生具备初步的小组合作与实验观察能力，但对定量分析和建模思维尚显薄弱，需铺设思维脚手架。

（三）课程理念与顶层设计

本设计以“深度学习”为导向，以“大概念—核心问题—单元任务群”为架构。将“人体如何维持内环境稳态”作为大概念统领，提炼本课核心问题：“尿液是如何从血液中‘萃取’出来的？身体如何精准控制排出过程？”据此设计“探秘人体净水厂”单元情境，将教材内容重组为四个进阶任务：探场—识结构；揭秘—析机制；调控—悟稳态；责任—护健康。全程贯穿“模型建模—实验论证—迁移应用”的科学探究链，并嵌入基于量规的表现性评价，实现教—学—评一体化。

二、教学目标与核心素养锚定

依据《义务教育生物学课程标准（2022年版）》与深度学习理论，确立四维融合式目标：

（一）生命观念【非常重要】【高频考点】

通过观察肾单位结构模型、分析尿形成动态过程图，建立“结构与功能相适应”的观念，认同泌尿系统是维持内环境稳定的关键调节器官，形成稳态与平衡的生命自然观。

（二）科学思维【重要】【热点】

运用比较、分类、归纳等方法，分析肾小球过滤与肾小管重吸收过程中成分的变化数据；基于肾单位结构与尿液成分数据建构“尿形成机制”概念模型，发展模型与建模的科学思维。

（三）探究实践【重要】【难点突破】

设计并实施“模拟肾小球过滤”简易实验，利用豆浆、滤纸等材料探究过滤孔径与物质通过性的关系；在虚拟仿真软件中操作“病变对尿液成分影响”的模拟实验，发展控制变量、证据解释的探究能力。

（四）态度责任【一般】【社会热点】

通过分析“憋尿危害”“肾炎化验单”等真实情境案例，形成关注泌尿系统健康的意识，养成适时饮水、及时排尿的生活习惯，提升健康中国的社会责任感。

三、教学重难点与多维突破策略

（一）教学重点【非常重要】【高频考点】

1.肾单位的结构及其与尿液形成相适应的特点。

2.尿液形成过程中过滤作用与重吸收作用的机理及成分变化。

（二）教学难点【难点】【高频考点】

1.区分过滤与重吸收两个连续过程的异同及发生部位。

2.理解肾小管重吸收的主动性与选择性，澄清“肾小管只是被动渗透”的迷思概念。

（三）多维突破策略

针对难点1：采用“双过程对仗比较策略”——设计肾小球与肾小管功能对比表（以动态板书形式），同时引入“滤液=原尿=血浆-大蛋白”“终尿=原尿-有用物+少量分泌物”的恒等式可视化表达。

针对难点2：开展“角色扮演”活动，部分学生扮演葡萄糖、氨基酸、水、无机盐、尿素等“溶质乘客”，部分学生扮演肾小管上皮细胞的“泵工”，在模拟腔道中演示主动运输过程，直观凸显“选择性重吸收”。辅以动画微课展示肾小管细胞膜上载体蛋白的工作机制。

四、教学方法与媒体选择

本课采用“情境贯穿—任务驱动—模型迭代”的探究式教学法。核心教学法为模型建构法、实验模拟法、论证式教学法。媒体与环境如下：配备交互式电子白板；师生每人一台平板终端接入虚拟仿真实验室（VLab）；实物展台用于投影学生绘制的概念图及模拟实验过程；分发肾单位立体拼插模型（每组一套）；自制“尿形成动态磁性贴板”用于课堂生成性板书。

五、教学准备

（一）教师准备

完成虚拟仿真实验“肾脏功能与尿液分析”的课例包开发；制作“肾炎患者的尿检报告单”真实案例材料；准备模拟过滤实验器材（漏斗、滤纸、烧杯、稀释豆浆、红墨水、淀粉液、葡萄糖试纸）；开发过程性评价量规（聚焦模型构建、证据推理、合作参与三个维度）。

（二）学生准备

课前登录智慧学习平台，观看2分钟微视频《肾脏的日与夜》，完成前测问卷：画出你认为的肾脏内部结构简图并上传，形成原始思维暴露素材。自带彩色水笔用于绘制概念模型。

六、教学实施过程（核心环节）

本过程共设计五个层层递进的教学板块，总计用时45分钟，以下为全流程详细展开。

（一）创设情境，触发疑问——从生活到科学（约5分钟）

【教师活动】

展示真实情境：某校运动会后，三位同学提供了运动前后等量的尿液样本，经快速尿试纸检测，结果如下——同学A运动前尿液中未检出葡萄糖、蛋白质，运动后依然未检出；同学B运动前正常，运动后尿糖++；同学C运动前尿蛋白+，运动后尿蛋白+++。提问：“尿液成分为何会变化？这些‘不该出现’的物质来自血液吗？肾脏内部究竟发生了什么？”【重要】【热点】

【学生活动】

观察检测结果图片，小组内交换生活经验，提出猜想。有的学生认为“剧烈运动把肾颠坏了”，有的认为“糖分随汗液排出不够就从尿里漏了”。教师不急于纠偏，而是将所有原始猜想记录在白板侧栏“我们最初的解释”区域，作为后续认知冲突的对比资源。

【设计意图】

以真实、有冲突的案例打破“排尿仅是排废水”的浅层认知，将思维焦点聚焦到“血液与尿液成分的因果关联”上，激发内在探究动机。本环节渗透“关注健康，科学分析化验单”的社会责任。

（二）任务驱动，自主建构——从宏观到微观（约25分钟）

本环节由四个子任务串联，学生以4人异质小组为单位，依次完成结构辨识、机制探析、模型迭代、证据推理。

1.任务一：初探“净水厂”布局——泌尿系统与肾单位【非常重要】【高频考点】

【师生活动】

教师利用3D交互软件透明化人体后腹腔，动态圈定肾脏、输尿管、膀胱、尿道位置。学生对照教材图12—9，在平板上拖拽器官名称至对应位置，系统实时反馈正确率。随后教师分发肾单位立体拼插模型，提出驱动问题：“如果肾脏是一座微型净水厂，那么它的‘过滤车间’设在哪里？‘回收车间’又设在哪里？”

【学生操作】

小组合作拆卸并重装肾单位模型，重点观察肾小球（入球小动脉、出球小动脉、毛细血管球）、肾小囊、肾小管（近曲、髓袢、远曲）的形态与毗邻关系。学生发现肾小管周围缠绕着丰富的毛细血管网，自发形成初步推论：“这里一定有物质交换！”

【核心标注】

此处教师强化：肾小球是毛细血管球，肾小囊内壁和毛细血管壁都具有微小孔隙——这是过滤的结构基础。并在板书“肾单位结构模式图”中标记【非常重要】【高频考点】字样，要求学生用红笔在教材相应位置批注。

1.任务二：揭秘“过滤”与“回收”——两个连续过程的模拟与辨析【非常重要】【难点】【高频考点】

本任务细分为两个模拟实验与一次数据推理论证。

（1）模拟肾小球过滤作用——孔径与透过性

【师生活动】

每组材料：滤纸（模拟过滤膜）、烧杯、稀释豆浆（含大分子蛋白质与悬浊颗粒）、红墨水（模拟小分子色素）。学生将混合物倒入漏斗过滤，观察滤液颜色，并用葡萄糖试纸检测滤液是否含糖（本实验豆浆中含微量还原糖）。教师追问：“什么物质留在了滤纸上？什么物质进入了滤液？这与肾小囊内的原尿成分有什么相似？”

【学生发现】

滤纸截留了大部分蛋白质和豆渣颗粒，红墨水透过，试纸变色说明糖能透过。学生类比得出：肾小球过滤时，血细胞和大分子蛋白不能透过，而水、无机盐、葡萄糖、尿素等可透过进入肾小囊形成原尿。

【教师深化】

展示血浆、原尿、尿液成分对比数据表（动态投影），让学生圈出三列数据中“谁变了、谁没变、谁消失了”。学生精准指出：原尿中无大分子蛋白，与血浆相比仅是“去蛋白”；而尿液与原尿相比，几乎无葡萄糖、氨基酸，尿素浓度急剧升高。教师顺势引出核心问题：“葡萄糖哪去了？是被‘扔掉’还是被‘收回’？”

（2）模拟肾小管重吸收作用——角色扮演与载体动画

【师生活动】

教师将教室过道模拟为肾小管管腔，挑选四位学生分别扮演葡萄糖、氨基酸、水、尿素，另三位学生扮演肾小管上皮细胞（手持“载体蛋白”道具）。在“管腔”流动中，葡萄糖和氨基酸被“载体”主动拉进细胞内层毛细血管区域，水有一部分跟随，尿素基本无人问津且部分反向扩散入管腔。教师同步播放微观动画：肾小管细胞膜上钠钾泵维持胞外钠离子低浓度，钠—葡萄糖协同转运蛋白利用浓度势能将葡萄糖“拽”入细胞。

【概念澄清】

此时学生惊呼：“原来葡萄糖是被细胞主动搬回去的！”教师立即对比板书：过滤（被动、非选择、依孔径）vs重吸收（主动、选择、需载体）。并明确标注：【难点】【非常重要】【高频考点】。

（3）数据推理：推算每天重吸收量

教师呈现震撼数据：双肾每天生成原尿约180升，而终尿仅1.5升。设问：“99%的水和几乎100%的葡萄糖哪去了？”学生齐答被重吸收。教师进一步追问：“若肾小管受损不能重吸收葡萄糖，化验单会出现什么结果？”学生立即联系课始案例，解释同学B运动后尿糖可能是肾小管暂时性缺氧导致重吸收障碍。

1.任务三：构建“尿液生成”概念模型——从碎片到整合【重要】【热点】

【师生活动】

各组在A3白纸上，用箭头、方框、关键词绘制“血液→尿液”全过程概念模型，必须包含三组关键结构（入球小动脉、肾小球、肾小囊；肾小管；集合管）和三类成分变化（血细胞/蛋白、葡萄糖、尿素/水）。教师巡导，选取典型作品通过实物展台展示。

【思维外化与修正】

展示某组模型：从肾小球直接指向膀胱。引发争议，另一组指出缺失肾小管和输尿管环节。通过辩论，全体共识必须将“肾小管重吸收”作为核心枢纽环节，且重吸收的物质需标注回流至肾小管外毛细血管。最终师生共同在白板生成结构化板书——动态磁性贴板逐步呈现“血液入球→滤过作用→原尿→重吸收作用→终尿→排出”完整路径，并用红色磁钉标记过滤位点，蓝色磁钉标记重吸收位点。

【核心标注】

教师强调：原尿≠尿液，其根本区别在于是否经历了重吸收。此处在板书标题旁标注【高频考点】【非常重要】。

1.任务四：尿的排出与神经调节——从自动到自主【一般】【社会热点】

【师生活动】

短暂过渡：尿液在集合管汇入肾盂，之后的路程是什么？学生根据已有常识迅速答出输尿管→膀胱→尿道→体外。教师聚焦两个生活化问题：为什么憋尿会难受甚至得病？为什么小孩夜间易尿床？

【机制解析】

利用FLASH交互游戏“膀胱的警报”：当膀胱储尿量达到一定阈值，牵张感受器兴奋，传入脊髓、大脑皮层产生尿意；若环境允许，大脑下发指令，脊髓调控排尿反射完成；若不允许，大脑抑制反射。学生通过游戏操控角色在不同场景下的排尿行为，理解高级中枢对低级反射的有意识控制。

【价值引领】

播放因长期憋尿导致肾盂肾炎的青少年案例微访谈（片段），引导学生总结保护泌尿系统的方法：适量饮水、及时排尿、注意个人卫生。此处渗透【社会热点】与健康中国行动，标注【重要】。

（三）整合提升，模型迭代——从浅表到本质（约7分钟）

【师生活动】

教师回扣课始三位同学的尿检异常现象，要求学生运用本节建构的“过滤—重吸收”机制模型进行归因与修正，重写解释。

【典型表达】

小组代表发言：“同学B运动后尿糖，最可能是剧烈运动导致肾小管细胞缺氧，主动运输能量不足，葡萄糖重吸收不彻底；同学C尿蛋白，说明肾小球毛细血管网通透性增加，或滤过膜破损，大分子蛋白漏出。这属于肾炎典型表现。”教师顺势展示一份真实肾小球肾炎尿检单，学生迅速指认蛋白质、红细胞阳性项，并解释其临床意义。

【建模进阶】

在初始概念图基础上，学生用橙色笔补充“当结构损伤时可能出现的成分异常”，并在葡萄糖重吸收旁标注“需能量（ATP）”，实现从常态模型到病理模型的认知扩容。

（四）应用迁移，拓展延伸——从课内到课外（约5分钟）

【师生活动】

呈现两个真实情境问题：

1.医生给某些肾功能衰竭患者开“氢氯噻嗪”等利尿剂，目的是增加尿液排出以消除水肿。请结合尿液形成过程，推测该药物可能作用在哪个部位？

2.血液透析机的原理是什么？它与肾小球的过滤作用有何异同？

【小组研讨】

组内调用平板电脑登录虚拟实验室，点击“透析器工作原理”模块，观察半透膜两侧血液与透析液的成分流动。学生发现透析液不含代谢废物却含葡萄糖、无机盐，立刻迁移出“这是模拟肾小球的过滤，同时补充有益成分防止过度流失”。并类比透析膜孔径相当于滤过膜，体现结构与功能跨案例统一。

【设计意图】

以远迁移任务检验概念理解的深刻度。利尿剂靶点预测为下一课时“激素调节”埋下伏笔，透析机则紧密勾连STS教育，体悟生物科技改善生命质量。本环节不做等级考核，重在激发职业憧憬。

（五）检测反馈，评价总结——从学会到会学（约3分钟）

【师生活动】

实施“三阶递进式”即时评价：

第一阶（基础复现）：闭眼默画肾单位结构简图，标注过滤与重吸收发生部位。同桌互评，精确度达90%以上视为达标。

第二阶（变式判断）：教师口述若干陈述，学生起立判断正误并说明理由，如“原尿中虽然没有蛋白质，但含有葡萄糖和大量尿素”“肾小管重吸收水分是被动过程，而重吸收葡萄糖是主动过程”。通过身体反应暴露理解盲点。

第三阶（元认知反思）：学生用一句话总结“我今天最大的认知突破是什么”，教师选取典型语录投屏。如：“我以前以为尿是肾把血里的脏东西挤出来的，现在知道是精密的分拣和回收。”“肾小管不是管子那么简单，它是会主动干活的。”

【总结升