初中生物学七年级下册“尿的形成与排出”单元教学设计

初中生物学七年级下册“尿的形成与排出”单元教学设计

  一、单元整体规划与核心素养锚定

  本单元隶属于“生物圈中的人”主题范畴，是学生在学习了消化系统、循环系统、呼吸系统之后，对生命系统稳态维持机制认识的深化与关键环节。单元核心概念聚焦于“泌尿系统通过其结构与功能的完美适配，实现对内环境的精密调节，是维持机体稳态的核心系统之一”。本设计摒弃传统的、孤立的课时知识点罗列模式，采用“大概念统领，情境任务驱动，探究活动贯穿”的整体单元教学设计思路。我们将“尿的形成与排出”置于人体维持水、无机盐、尿素等废物平衡，以及整体内环境稳定的宏观图景下进行审视，引导学生像生物学家一样思考系统的工作机制及其与整体健康的关联。

  在核心素养的培养上，本单元着力达成以下目标：生命观念层面，构建“结构与功能相适应”、“系统内各组分协调统一以实现整体功能”、“稳态与平衡”的核心观念；科学思维层面，重点训练基于实验数据、模型、图表进行科学推理与论证的能力，发展模型与建模、归纳与概括的思维方法；探究实践层面，通过模拟实验、数字仿真、模型制作与修正等多样化实践，提升动手操作、设计方案、分析复杂现象的能力；态度责任层面，深刻理解泌尿系统健康对于生命质量的意义，形成珍爱生命、健康生活的态度，并初步具备基于生物学原理进行科学决策的意识（如合理饮水、关注肾脏健康）。

  二、学习者分析与教学重难点预设

  本单元教学对象为七年级下学期学生。其认知基础是：已经掌握了细胞的基本结构、物质运输方式（扩散、渗透），具备了人体四大组织、器官、系统层次的概念，并对血液循环的路径、动力、意义有了较为系统的理解。其思维特点是：抽象逻辑思维开始占主导，但仍需具体形象支持；对微观、动态的生理过程存在认知困难；具备初步的探究与合作意愿，但设计严谨方案、控制变量的能力尚在发展中。可能的认知障碍在于：难以将肾单位微观结构的空间关系与尿液形成的两个连续生理过程（滤过与重吸收）动态关联；不易理解重吸收的选择性、有限性及其调节机制；对肾小球滤过作用的动力源于血液循环动力这一跨系统联系认识模糊。

  基于以上分析，确立本单元教学重点为：肾单位的结构与功能联系；尿液形成过程中滤过和重吸收两大核心步骤的机制、部位及物质变化。教学难点为：动态、空间化理解肾小球滤过作用与肾小管重吸收、分泌作用的连续过程及其选择性；运用“结构与功能观”分析肾小管和毛细血管网分布特点的意义；理解尿液成分与血浆成分的差异及其成因，并据此推断相关生理或病理变化。

  三、单元学习目标（基于课程标准与素养导向）

  通过本单元的学习，学生将能够：

  1.通过观察肾脏实物或模型，描述泌尿系统的组成及各器官的功能，阐明肾脏作为主要排泄器官的核心地位。

  2.利用显微图像、三维动画或物理模型，识别并绘制肾单位的简化结构图，准确标注肾小球、肾小囊、肾小管等关键结构，并解释其结构与功能的基本关系。

  3.通过分析实验数据、模拟活动或数字仿真，科学解释尿液形成包含肾小球的滤过作用和肾小管的重吸收作用两个核心过程，并能用流程图或概念图清晰呈现物质（如水、葡萄糖、尿素、无机盐）在过程中的去向变化。

  4.基于血液、原尿、终尿成分的对比数据，进行推理与论证，阐明肾小管重吸收作用的选择性和限度，并举例说明（如糖尿病的成因）。

  5.构建模型（物理或概念模型）表示尿的生成与排出路径，并能在模型中体现泌尿系统与循环系统的密切联系。

  6.运用所学原理，解释一些生活现象（如大量饮水后尿量增多、剧烈运动后尿量减少且颜色加深），提出维护泌尿系统健康的合理建议，体现健康生活的态度。

  7.在小组探究活动中，能有效协作、清晰表达、批判性地审视实验证据与模型，共同完成一项关于影响尿液生成因素的微型探究项目。

  四、单元教学整体框架与课时安排（总计4课时）

  本单元以“守护体内的‘净水工厂’——探秘肾脏的精密工作”为核心驱动性任务，下设四个递进式的子任务，构成完整的学习历程。

  课时一：初识系统——体内的废物处理中心。任务：调查人体代谢废物种类及排出途径，聚焦泌尿系统，解剖观察（或模型观察）建立整体认知。

  课时二：揭秘工厂核心单元——肾单位的精妙结构。任务：制作“肾单位结构模型”，探究其结构如何为高效滤过与重吸收做准备。

  课时三：动态仿真——观摩“尿液生产线”的流水作业。任务：通过模拟实验与数字仿真，推演尿液形成的动态过程，建立滤过与重吸收的连续认知。

  课时四：应用与拓展——工厂的运行监测与健康维护。任务：分析尿常规化验单，关联生活与健康，完成“健康饮水倡议书”或“肾脏保健指南”。

  五、教学资源与环境准备

  1.实物与模型：猪或羊的肾脏纵剖标本（浸泡）、肾单位放大模型、泌尿系统整体模型。

  2.数字化资源：肾脏及肾单位三维结构解剖交互软件；尿液形成过程的动态模拟动画（清晰展示血液流动、滤过膜作用、物质跨膜运输）；虚拟尿液成分检测实验平台。

  3.实验材料：尿液形成模拟实验装置（可选：漏斗、滤纸、不同大小分子球模拟血液成分、不同孔径的筛网模拟滤过膜、收集容器等）；用于制作肾单位结构模型的材料（如不同颜色的黏土、塑料管、毛线、纱网等）。

  4.图文资料：肾脏显微结构切片图、电子显微镜下肾小球和肾小管图片；血液、原尿、终尿成分对照表；若干简化后的尿常规化验单案例。

  5.学习工具：探究学习记录单、模型设计评价量规、小组合作角色分工卡。

  六、教学实施过程详案

  课时一：初识系统——体内的废物处理中心

  （一）情境创设与任务导入（预计用时：10分钟）

    播放一段简短的纪录片片段：城市污水处理厂的繁忙景象，旁白强调“处理废物，保持环境清洁对城市运转至关重要”。随即画面切换至人体循环系统的动画，提问：“我们的身体每时每刻都在进行新陈代谢，也会产生‘垃圾’（代谢废物）。这些‘垃圾’如果不及时清理，就会毒害我们的细胞。那么，人体内是否也有类似的高效‘污水处理厂’呢？它在哪里？是如何工作的？”由此引出本单元核心任务——探秘人体内的“净水工厂”（泌尿系统）。出示学习目标，明确本节课子任务：绘制人体“废物处理系统”地图，并重点勘察“核心工厂”（肾脏）的外部与内部大体结构。

  （二）探究活动一：代谢废物从哪里来，到哪里去？（预计用时：15分钟）

    学生以小组为单位，回顾已有知识（呼吸系统、消化系统），结合教材资料，进行头脑风暴，列举人体产生的主要代谢废物种类（二氧化碳、尿素、多余的水和无机盐等）及其产生部位。随后，开展“废物排出途径寻踪”活动：每组分发印有完整人体轮廓的卡片，使用不同颜色标签贴，标记不同废物的主要排出途径（呼吸排出CO2、皮肤汗液排出一部分水、无机盐和尿素、泌尿系统排出大部分尿素、多余水和无机盐）。通过对比与分享，引导学生归纳出泌尿系统是排出代谢废物种类最多、调节能力最强的系统，从而确立其核心排泄地位。教师适时引入排泄的概念，并与排遗（排遗物）进行辨析。

  （三）探究活动二：解剖观察——揭秘肾脏的大体结构（预计用时：20分钟）

    此环节采用“观察-记录-推测”模式。每组提供肾脏纵剖标本（或高度仿真的解剖模型）、放大镜、塑料镊子。学生按照学习记录单的引导进行观察：1.观察外形（颜色、质地、形状像什么），触摸感受其质感；2.观察纵剖面，辨认皮质（外周，颜色较深）、髓质（内部，颜色较浅，有条纹）、肾盂（漏斗状空腔）三个主要区域；3.用细塑料管轻轻探入肾盂，推测其连通方向（通向输尿管）。教师利用交互白板展示肾脏CT或MRI影像，将实物观察与医学影像关联。随后提出问题链：“肾脏内部复杂的结构暗示着其功能必定十分精密。皮质和髓质颜色、纹理的差异可能意味着什么？（提示：结构和功能单位分布密度不同）肾盂这个‘集水漏斗’又提示了尿液形成的最终步骤是什么？（收集与暂存）”引导学生基于结构对功能做出初步推测，为下一课时深入微观世界埋下伏笔。

  （四）总结与桥梁搭建（预计用时：5分钟）

    请学生用一句话总结肾脏在泌尿系统中的作用。教师总结：今天我们定位了体内的“净水工厂”，并初步勘察了其主要“厂房”（肾脏）的宏观结构。但真正的净化流水线，隐藏在我们肉眼无法直接看到的微观世界里。下节课，我们将借助高倍“显微镜”，深入这座工厂的核心车间——肾单位，去探究其内部令人惊叹的精妙设计。

  课时二：揭秘工厂核心单元——肾单位的精妙结构

  （一）复习导入与问题聚焦（预计用时：8分钟）

    快速回顾上节课内容：泌尿系统的组成、肾脏的大体结构（皮质、髓质、肾盂）。提出问题：“肾脏的皮质和髓质是由什么更基本的‘功能单元’构成的？这个单元如何能像一个小小的‘过滤器’和‘回收站’一样，从血液中制造出尿液？”引出本课核心：肾单位——尿液形成的结构和功能基本单位。出示肾单位的显微图片和模式图，让学生直观感受其微观与复杂。

  （二）探究活动一：层层深入，解构肾单位（预计用时：22分钟）

    本活动采用“从整体到局部，从静态到动态关联”的策略。

    第一步：整体初识。利用三维交互软件，学生可自由旋转、缩放一个完整的肾单位模型，观察其蜿蜒曲折的整体形态，初步建立“它是一根非常长且结构特化的‘小管’”的感性认识。教师讲解肾单位分为肾小体（滤过装置）和肾小管（重吸收和分泌装置）两大部分。

    第二步：聚焦肾小体。放大观察肾小体，它由“一团毛细血管球”（肾小球）和包裹它的“双层杯状小囊”（肾小囊）构成。引导学生关注：1.肾小球毛细血管的血液来源（入球小动脉）和去路（出球小动脉），强调这是一个“动脉性毛细血管网”，血流压力大，为滤过提供动力。2.肾小囊内、外两层壁的结构特点，特别是内层（脏层）紧贴毛细血管，共同构成滤过膜。此处展示电子显微镜下滤过膜的精细结构（内皮窗孔、基膜、足细胞裂孔膜），让学生惊叹于微观世界的精密，理解其“筛子”功能的结构基础。

    第三步：追踪肾小管。观察肾小管与肾小囊的连接，以及肾小管漫长的行程（近端小管、髓袢、远端小管），强调其周围缠绕着丰富的毛细血管网（肾小管周围毛细血管，主要来自出球小动脉）。引导学生思考：如此漫长的管道和密集的毛细血管网包裹，暗示了肾小管可能承担着什么重要任务？（充分进行物质交换——重吸收和分泌）。

  （三）探究活动二：模型构建——“我的肾单位”设计与制作（预计用时：15分钟）

    此为突破难点、深化理解的关键实践环节。任务：以小组为单位，利用提供的材料（如：红色毛线代表毛细血管网，透明塑料袋或纱网制作肾小囊，不同直径和颜色的软管代表肾小管各段，黏土制作肾小球等），合作制作一个放大、简化的肾单位物理模型。要求模型必须体现：1.肾小球与入球、出球小动脉的连接；2.肾小囊双层壁包裹肾小球；3.肾小管的连续性与大致走向；4.肾小管周围有毛细血管网缠绕。制作过程中，学生需不断对照标准模式图，讨论各部分的连接关系与空间排布。教师巡视指导，针对共性问题（如肾小囊的双层结构体现不清、血管连接错误）进行点拨。模型制作完成后，各组派代表展示并解说自己的模型，重点说明如何用材料体现关键结构和功能暗示。其他组可依据评价量规（结构完整性、准确性、创意性）进行互评。

  （四）总结与预期（预计用时：5分钟）

    总结肾单位结构的核心特点：高度分化、血管丰富、管道系统漫长曲折。指出所有这些结构特点，都是为了高效地执行两个核心步骤：滤过（在肾小体）和重吸收/分泌（在肾小管）。提出问题：“这个精妙的结构‘机器’是如何动起来的？血液如何变成原尿，原尿又如何变成终尿？”自然过渡到下一课时的动态过程学习。

  课时三：动态仿真——观摩“尿液生产线”的流水作业

  （一）情境再现与核心问题提出（预计用时：5分钟）

    回顾上节课制作的肾单位模型，教师手持模型说：“现在，我们设计好了这座微型工厂的‘硬件’（结构）。接下来，让我们接通‘电源’（血液循环），启动流水线，看看它是如何生产‘产品’（尿液）的。核心问题是：血液流经这个精巧装置时，究竟发生了什么？”

  （二）探究活动一：第一道工序——肾小球的滤过作用（模拟实验与原理分析）（预计用时：18分钟）

    首先进行模拟实验。装置简介：一个装有混合液（模拟血液，含大分子红色颜料“蛋白质”、小分子绿色颜料“葡萄糖、无机盐”、细小颗粒“尿素分子”）的注射器连接一段特制管道，管道某处装有特定孔径的滤膜（模拟滤过膜），下方有收集容器。推动注射器活塞施加压力（模拟血压），观察滤出液（模拟原尿）的成分。

    学生分组实验并记录：1.滤出液的颜色（是否含大分子红色？）与成分；2.推动活塞用力大小（模拟血压高低）对滤出速度和量的影响。实验后分析：1.为什么红色大分子没有出现在滤出液中？（滤过膜的筛选作用——血细胞和大分子蛋白质不能滤过）2.推动活塞的力模拟什么？（肾小球毛细血管内的血压，是滤过的动力）3.如果滤膜孔径变大或堵塞，可能会发生什么？（蛋白尿或滤过减少）

    教师结合实验，精讲原理：强调滤过作用的两个关键条件——滤过膜的通透性（结构基础）和有效滤过压（动力，=肾小球毛细血管血压-血浆胶体渗透压-肾小囊内压）。利用动画清晰展示血液成分在通过肾小球时，水、无机盐、葡萄糖、尿素等小分子物质如何被“挤压”进肾小囊，形成原尿。明确原尿的本质是除去血细胞和大分子蛋白质的血浆超滤液。

  （三）探究活动二：第二道工序——肾小管的重吸收与分泌作用（数据分析与推理）（预计用时：22分钟）

    这是本课时的思维训练核心。首先，向学生提供一份“血浆、原尿、终尿主要成分对比表”。引导学生进行“数据侦探”活动：

    任务一：纵向比较（血浆vs.原尿）。得出结论：原尿中除蛋白质外，其他成分浓度与血浆基本相同，验证了滤过作用。

    任务二：纵向比较（原尿vs.终尿）。聚焦关键变化：1.葡萄糖浓度从有到无（全部被重吸收）；2.尿素、尿酸浓度大幅升高（被浓缩）；3.水、大部分钠离子等被大量重吸收；4.可能出现肌酐等（被分泌）。

    任务三：定量分析。计算每日原尿生成量（约180L）与终尿排出量（约1.5L），得出重吸收率高达99%以上，凸显肾小管重吸收的巨大工作量和高效率。

    基于以上数据分析，引导学生小组讨论并推理：1.肾小管重吸收具有什么特点？（选择性、有限性）。举例：正常情况下葡萄糖全部被重吸收，但如果血糖浓度过高（如糖尿病），超过肾小管重吸收能力（限度），尿中就会出现葡萄糖。2.尿素浓度为什么升高？（水被重吸收浓缩所致，同时可能有少量尿素被分泌）。3.哪些结构特点保障了肾小管能高效重吸收？（漫长、上皮细胞有微绒毛增大面积、紧贴丰富毛细血管）。

    教师利用动态动画，演示肾小管上皮细胞如何通过主动运输（如葡萄糖、氨基酸）、被动运输（如水、部分离子）等方式将有用物质重新吸收回周围毛细血管血液中，同时将血液中一些多余的物质（如氢离子、钾离子、药物）分泌到管腔中。最终，形成终尿。

  （四）总结归纳与流程建构（预计用时：5分钟）

    请学生尝试脱离教材，以小组为单位，在白板上绘制“尿液形成动态流程图”。要求用箭头、简图、关键词清晰表示出：血液→肾小球滤过→原尿→肾小管重吸收（有用物质回血）+分泌（废物入管）→终尿。各组展示并互评。教师总结，强调这是一个连续的、两个步骤紧密衔接的过程，任何一步发生障碍都会影响尿液的形成，进而影响内环境稳定。

  课时四：应用与拓展——工厂的运行监测与健康维护

  （一）导入：从生理到病理，从知识到应用（预计用时：7分钟）

    承接上节课，教师提问：“我们的‘净水工厂’日夜不停工作。如何知道它运转是否正常？如果出现故障，身体会发出哪些警报？”展示一张真实的尿常规化验单（简化版），指出它是监测肾脏和全身健康状况的“窗口”之一。引出本课任务：学会初步解读尿检指标，并基于对泌尿系统工作原理的理解，提出科学的健康维护方案。

  （二）探究活动一：我是小医生——尿常规报告单分析（预计用时：20分钟）

    学生分组，每组分发1-2张设置不同异常情况的简化尿检单案例（如：葡萄糖++、蛋白质+、红细胞过多、尿比重异常等）。同时提供正常值参考范围和泌尿系统工作原理图。

    任务：根据尿检异常指标，结合所学知识，小组讨论并推测：1.可能是泌尿系统哪个环节出现了问题？（例如：蛋白尿可能提示肾小球滤过膜损伤；糖尿可能提示肾小管重吸收功能障碍或血糖过高；血尿可能提示肾小球或泌尿道出血）。2.可能会给患者的生活提出什么初步建议？（如发现蛋白尿或血尿，应立即就医；发现糖尿，需进一步检查血糖等）。各组派代表汇报分析结果，教师进行点评和修正，强调生物学知识在疾病初步判断中的应用价值，同时指出最终诊断需由专业医生完成，避免学生简单自我诊断。

  （三）探究活动二：健康生活设计师——维护我们的泌尿系统（预计用时：15分钟）

    任务驱动：以小组为单位，设计一份面向七年级学生的“肾脏健康守护行动”倡议书或制作一份科普小海报。要求至少包含以下基于生物学原理的建议：1.适量饮水的重要性（保障充足尿量，稀释废物，减少结石和感染风险）；2.合理膳食（避免过量高盐、高蛋白饮食，减轻肾脏负担）；3.避免滥用药物（许多药物需经肾脏排泄，滥用可能损伤肾小管）；4.预防感染（特别是注意泌尿道卫生）；5.定期体检的重要性（包括尿常规检查）。学生利用平板电脑或手绘进行创作，完成后进行班级内展示交流。教师引导学生将健康行为与泌尿系统的结构和功能原理紧密联系，使倡议书不仅列出“做什么”，更能解释“为什么”，体现科学素养。

  （四）单元总结与评价（预计用时：8分钟）

    引导学生回顾本单元学习历程，从宏观系统到微观结构，从静态观察到动态过程模拟，再到实际应用。教师利用概念图软件，与学生共同构建本单元的核心概念网络图，将“泌尿系统”、“肾单位”、“滤过”、“重吸收”、“稳态”、“健康”等关键概念有机连接，形成结构化知识体系。最后，布置开放式单元总结任务：请以“人体内的精密净水厂”为题，撰写一篇科学短文或制作一个短视频脚本，向家人科普肾脏是如何工作的以及保护肾脏的重要性。

  七、学习评价设计

  本单元评价遵循“过程性评价与终结性评价相结合”、“多元主体参与”的原则，贯穿学习始终。

  1.过程性表现评价（占比60%）