初中生物七年级下册《人体内废物的排出》单元整体教学设计

初中生物七年级下册《人体内废物的排出》单元整体教学设计

一、设计理念与背景定位

本设计立足于《义务教育生物学课程标准（2022年版）》所倡导的核心素养导向，针对七年级学生的认知特点，将“人体内废物的排出”这一核心概念进行解构与重构。本设计摒弃传统的碎片化知识点罗列，转而以“人体内部稳态的维持”为上位概念，通过“代谢废物的识别——运输路径的追踪——泌尿系统的结构与功能——皮肤的结构与功能——健康生活的联系”这一逻辑主线展开教学。我们致力于将静态的生理知识转化为动态的探究过程，引导学生在建模、实验分析和生活应用中，构建系统化、结构化的生物学观念，尤其是结构与功能观、物质与能量观。本单元设计深度融合了跨学科实践，涉及物理学的压强原理（肾小球滤过作用）、化学的物质检测（尿液成分分析）以及工程学的模型制作（肾单位模型），旨在通过多维度的学习体验，达成深度学习，实现教学效果的最优化。

二、教学内容与课标要求

本章内容对应课程标准中“人体生理与健康”主题下的重要概念，即“人体通过泌尿系统、皮肤等途径排出代谢废物，维持内环境的稳定”。具体涵盖以下核心概念：明确人体产生的主要代谢废物及其排出途径；描述泌尿系统的组成及各器官的功能；阐明肾单位的结构及其与尿液形成过程（滤过、重吸收、分泌）的对应关系；概述尿液收集、贮存与排出的路径；描述皮肤的结构及其在调节体温和排出废物方面的功能。教学要求从单纯的“是什么”的描述，上升到“为什么”和“怎样”的机理阐释，最终落脚于引导学生形成健康的生活习惯，如适量饮水、科学排尿、注意个人卫生等，体现“学生发展核心素养”中对健康生活的要求。

三、学情精准分析

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。他们在日常生活中对于“排尿”、“出汗”等生理现象有直观感受，但对其背后的精密机理缺乏系统认识。学生对身体内部结构有着天然的好奇心，这为探究学习提供了情感基础。然而，微观的肾单位结构、复杂的滤过与重吸收过程对学生而言是认知难点。因此，教学设计必须化抽象为具体，充分利用模型、动画、类比等教学手段。同时，学生已学习过循环系统，对血液的成分有一定了解，这为本节课理解血液流经肾脏后的成分变化搭建了知识桥梁，教师需要激活这一前概念，构建知识网络。

四、单元教学目标设定

（一）生命观念

通过泌尿系统和皮肤结构的学习，认同生物体结构与功能相适应的观念。理解人体通过排出废物维持内部环境相对稳定的重要性，形成稳态与平衡的生命观。

（二）科学思维

能够运用比较、分类、归纳等方法，分析血浆、原尿和尿液成分的差异，推测肾单位各部分的功能。尝试通过构建物理模型（如肾单位模型）或概念模型（如尿液形成流程图）来解释生物学问题，培养模型与建模的思维能力。

（三）科学探究

通过“观察哺乳动物肾脏”的实物（或标本）探究，以及“模拟尿液形成”的滤过装置实验，提升观察、动手操作和数据分析的能力。学会设计对照实验探究汗液的成分。

（四）社会责任

能够运用所学知识解释尿毒症、肾炎、尿路感染等常见疾病的相关病因及预防措施。自觉形成适量饮水、及时排尿、爱护肾脏的健康生活习惯，并向家庭成员宣传相关健康知识。

五、教学实施过程（核心环节）

本单元计划安排3课时，分别为第1课时《尿的形成》、第2课时《尿的排出与泌尿系统的卫生》、第3课时《汗液的排出与皮肤的结构》。整个实施过程严格遵循“情境导入——自主建构——合作探究——迁移应用”的教学范式。

第一课时尿的形成：结构与功能的微观解密

【课堂实施步骤】

1.创设生活情境，激发认知冲突

【课堂起始】教师呈现三份医院检验科的真实尿常规化验单（匿名处理），引导学生观察其中异常项（如蛋白质、葡萄糖、红细胞、白细胞等指标呈阳性）。提出问题：“尿液是血液的一部分吗？正常情况下，血液里的大分子蛋白质和葡萄糖怎么会出现在尿液中？这背后的人体‘净化工厂’——肾脏，究竟是如何运作的？”以此激活学生的好奇心，将学生带入“侦探”角色，从寻找“不应该出现”的成分入手，开启对肾脏工作机理的探究。

2.宏观感知与微观建模——泌尿系统与肾单位

【自主阅读与整体建构】学生阅读教材，自主构建泌尿系统组成的概念图，明确肾脏、输尿管、膀胱、尿道的名称、位置和功能。教师强调：【基础】【重要】肾脏是形成尿液的器官，其结构和功能的基本单位是肾单位。

【难点突破】肾单位的微观结构教学。教师播放高清3D动画，展示肾单位（肾小体、肾小管）的立体形态。随后，引导学生利用手中的材料（红色和蓝色毛线表示入球小动脉和出球小动脉、带有小孔的透明塑料杯模拟肾小球、长而弯曲的吸管模拟肾小管、细网模拟肾小囊内壁）分组合作搭建肾单位物理模型。在制作过程中，学生必须解释：为什么用带孔的杯子？为什么用小网？这迫使他们思考结构特点。教师巡视，挑选优秀模型进行展示，并让制作者讲解各部分结构名称及推测的功能。此环节将【难点】的结构转化为可触摸的实体，极大地提升了学生的空间想象力。

3.实验探究与数据分析——揭秘尿液的诞生

【核心实验模拟】教师展示“模拟肾小球滤过作用”的装置：一个倒置的三层漏斗，内层放置多层纱布（模拟毛细血管壁和肾小囊内壁），漏斗下方接试管。教师将混有红墨水（模拟血细胞）、淀粉液（模拟大分子蛋白质）、白糖水（模拟小分子物质如葡萄糖、无机盐、水）的混合液缓缓倒入漏斗。

【观察与记录】学生观察到：红色颗粒和大部分淀粉被截留在纱布上方（模拟血液），而白糖水透过纱布流入下方试管（模拟原尿）。通过直观的现象，学生轻松理解：【核心知识】【高频考点】当血液流经肾小球时，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，都可以通过滤过作用形成原尿。

【数据分析与推理论证】教师展示精心设计的表格，列出血液、原尿、尿液中主要成分的百分比数据（如蛋白质、葡萄糖、尿素、无机盐等的含量）。提出问题链：

（1）比较血液与原尿的成分，哪些成分消失了？为什么？（引导回顾刚才的模拟实验，得出大分子蛋白质和血细胞未滤过）

（2）比较原尿与尿液的成分，为什么尿液中没有了葡萄糖，而尿素和无机盐的浓度却大幅增加了？这些物质去哪了？

学生分组讨论，思维激烈碰撞。教师引导他们聚焦于肾小管的作用。随后，教师展示肾小管细胞电子显微镜图片，指出其表面有大量微绒毛（增加吸收面积），且细胞内含有丰富的线粒体（提供能量，暗示主动运输）。

【得出结论】学生最终能自主归纳出：【核心知识】【重中之重】【高频考点】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被肾小管重吸收，送回肾小管周围毛细血管；而剩余的物质（包括水、无机盐、尿素等）则形成尿液。教师需补充说明肾小管还可分泌某些物质（如氨、药物）进入尿液，进一步完善尿液形成过程。

4.回归生活，学以致用

课堂尾声，教师再次展示开头的尿常规化验单。请学生扮演“小医生”，利用本节课所学分析：如果尿液中出现蛋白质或红细胞，可能是肾单位的哪个部位发生了病变？（肾小球）如果出现葡萄糖呢？（肾小管）如果尿量异常多或异常少呢？（引导学生课后思考可能与肾小管的重吸收功能或抗利尿激素有关，为下节课或内分泌章节埋下伏笔）。这不仅巩固了核心知识，更让学生体验到知识的价值。

第二课时尿的排出与泌尿系统卫生：稳态调节与健康生活

【课堂实施步骤】

1.回顾引入，承上启下

通过简短提问，复习尿液的形成过程，强调尿液是持续不断形成的。紧接着提出矛盾：“既然肾脏每时每刻都在产生尿液，为什么我们不是时时刻刻都在排尿？尿液去了哪里？又是如何被排出的？”由此自然过渡到尿液的排出路径。

2.路径追踪与模型解读——尿的排出

【自主构建流程图】学生在上一节课对泌尿系统宏观认识的基础上，独立构建尿液排出路径的流程图：肾脏（形成尿液）→输尿管（输送尿液）→膀胱（暂时贮存尿液）→尿道（排出尿液）。教师强调输尿管通过平滑肌的周期性蠕动将尿液推入膀胱。

【难点解析】膀胱的贮尿机制与排尿反射。教师播放膀胱充盈与排空的3D动画，重点展示膀胱壁的平滑肌（逼尿肌）和内外括约肌的协同工作。讲解：【重要】膀胱有暂时贮存尿液的功能，当尿液达到一定量时，膀胱壁受压，产生神经冲动，经传入神经传到脊髓（低级排尿中枢），再经传出神经使逼尿肌收缩、括约肌舒张，尿液排出。同时，教师指出，大脑皮层作为高级中枢，可以对脊髓的初级中枢进行调控（例如，在有尿意时可以暂时憋住），这体现了神经系统对机体的分级调节，也解释了婴幼儿易尿床的原因（大脑发育尚未完善）。

3.角色扮演与健康教育——泌尿系统的呵护

【热点讨论】教师创设情境：小明是一名初一学生，他喜欢打游戏，经常一坐就是半天，为了省事很少喝水，还经常憋尿。请学生分组讨论小明的习惯有哪些危害，并提出建议。

【学生讨论成果预设】

（1）饮水少：尿量减少，废物浓度过高，易形成结石，损害肾脏；细菌不易被冲刷，易引起尿路感染。

（2）憋尿：膀胱过度充盈，使膀胱壁肌肉疲劳，收缩无力，导致排尿困难；长期憋尿易导致尿液倒流回输尿管甚至肾脏，引发肾盂肾炎；还会影响括约肌功能，严重时导致尿失禁。

【教师精讲与升华】教师系统总结泌尿系统的卫生保健知识，并提升到理论高度：适量饮水（每天1500-2000毫升）不仅可以及时排出废物，还能有效预防结石和感染。及时排尿是保护膀胱和肾脏最简单有效的方法。注意个人卫生，特别是女性尿道短，更应注意预防尿路感染。

【重要】【高频考点】教师结合本节课内容，提出一个综合性的问题：“大量饮水后，为什么尿量会增加？而夏天出汗多时，为什么尿量会减少？”引导学生运用所学知识进行跨情境解释。学生需要调用尿的形成原理：饮水多→血液量增加→肾小球滤过率增加→原尿增多；出汗多→体内水分减少→下丘脑合成、垂体释放抗利尿激素增多→促进肾小管和集合管对水的重吸收→尿量减少。这个问题链接了泌尿与激素调节，为后续学习打下基础，体现了知识的系统性。

第三课时汗液的排出与皮肤的结构：人体的第三肾脏

【课堂实施步骤】

1.温故知新，引入新课

通过回顾人体主要的排泄途径（呼吸系统排出二氧化碳、泌尿系统排出尿素等），引出还有一条重要途径——皮肤。提问：“夏天我们出汗时，汗水是咸的，这说明汗液里含有哪些成分？”引发学生思考。

2.观察与探究——皮肤的结构与功能

【模型观察】学生分组观察皮肤结构的挂图或立体模型，对照教材，自主识别皮肤由表皮和真皮构成，以及皮下组织、附属物（毛发、汗腺、皮脂腺、指甲等）。

【重点精讲】教师结合皮肤烧伤的临床案例，讲解表皮（角质层和生发层）和真皮（富含血管、神经末梢）的结构特点与功能：【基础】【重要】角质层细胞排列紧密，防止体内水分过度蒸发和细菌侵入（屏障功能）；生发层细胞分裂能力强，补充脱落的角质层细胞，与伤口愈合有关；真皮内有丰富的血管（调节体温）和感觉神经末梢（感受外界刺激）。黑色素细胞的作用（防晒）。

【核心聚焦】汗腺的结构与功能。教师引导学生观察汗腺模型，明确汗腺包括分泌部和导管两部分。分泌部盘曲成团，位于真皮深层或皮下组织，周围有丰富的毛细血管。导管开口于皮肤表面。

3.实验验证与概念构建——汗液的排出与体温调节

【模拟实验】设计一个简易实验证明汗液中含有无机盐。取两块洁净的玻璃片，用棉签蘸取汗液涂抹于其中一块玻璃片上，另一块不涂抹作为对照。将两块玻璃片置于酒精灯火焰上方小心烘干（或自然晾干）。观察发现涂抹汗液的玻璃片上有白色结晶析出，对照玻璃片则没有。

【分析与讨论】学生由此得出：汗液中含有水、无机盐（主要是氯化钠）以及少量尿素。从而明确【核心知识】【高频考点】皮肤具有排泄的功能。

【热点探究】出汗与体温调节。教师播放剧烈运动后或炎热环境下，人体皮肤血管舒张、汗液分泌增多的动画。引导学生分析这一生理反应的意义：

（1）血管舒张：血流量增加，加速散热。

（2）汗液分泌：汗液蒸发会带走大量热量，从而降低体温。

教师强调这是人体维持体温相对恒定的重要机制，体现了皮肤调节体温的功能。引申至寒冷环境下，血管收缩，汗液分泌减少，减少散热。

4.整合建构与拓展延伸

【知识对比】引导学生列表对比排泄三条途径（呼吸、泌尿、皮肤）排出的废物种类及其生理意义。

【生活链接】针对青春期常见的皮肤问题——痤疮（青春痘），教师进行科学解释：皮脂腺分泌旺盛，导管堵塞，细菌感染引起。引导学生养成勤洗脸、少吃辛辣油腻食物、保持皮肤清洁的健康习惯。此外，结合皮肤屏障功能，教育学生不要随意挤压皮肤上的痘痘，以免引发严重感染。

六、板书与背记笔记系统设计

在整个教学过程中，同步引导学生构建结构化的背记笔记，采用层级标注法明确学习重点，便于课后复习。

（一）人体内废物的排出途径

【基础】三条途径：呼吸系统（排出二氧化碳、少量水）；泌尿系统（排出大部分水、无机盐、尿素）；皮肤（排出少量水、无机盐、尿素）。

（二）泌尿系统的组成

【重要】肾脏（形成尿液）、输尿管（输送尿液）、膀胱（暂时贮存尿液）、尿道（排出尿液）。

（三）肾单位的结构与功能

【核心知识】【重中之重】【高频考点】

1.组成：肾小体（包括肾小球和肾小囊）和肾小管。

2.功能：

（1）肾小球：滤过作用，形成原尿。

（2）肾小囊：收集原尿。

（3）肾小管：重吸收作用（全部葡萄糖、大部分水、部分无机盐），分泌作用（部分物质）。

（四）尿的形成过程

【难点】【高频考点】

3.滤过：血液流经肾小球，除血细胞和大分子蛋白质外，滤入肾小囊形成原尿（每天约180升）。

4.重吸收：原尿流经肾小管，大部分物质被重吸收回血液。

5.最终排尿：剩余物质（水