初中生物七年级下册《人体内废物的排出》教学设计

初中生物七年级下册《人体内废物的排出》教学设计

一、指导思想与理论依据

（一）指导思想

本教学设计秉持“素养导向、学生中心、知行合一”的现代教育理念，以《义务教育生物学课程标准（2022年版）》为根本遵循，致力于发展学生的生命观念、科学思维、探究实践和态度责任等核心素养。教学聚焦于“人体是一个开放的系统，需要与外界进行物质和能量交换，并排出代谢废物以维持稳态”这一核心概念，引导学生从系统与整体的角度理解排泄的意义，形成结构与功能观、稳态与平衡观。

（二）理论依据

1.建构主义学习理论：强调学习是学习者在原有知识经验基础上，主动建构新意义的过程。本设计通过创设真实情境、设置认知冲突、提供丰富的感官材料（如模型、动画），引导学生主动探究泌尿系统的结构与功能联系，自主构建关于排泄系统的知识网络。

2.情境认知与学习理论：知识是镶嵌在活动、情境和文化中的。本设计将“尿液的形成与排出”置于“体检报告单分析”、“健康生活指导”等真实或拟真情境中，使学习与解决实际问题相关联，促进知识的迁移与应用。

3.概念转变教学理论：关注学生已有的前科学概念（如混淆排泄与排遗），通过实验观察、证据推理、合作讨论等方式，引发认知冲突，促进其原有概念向科学概念的转变。

4.学习进阶理论：围绕“人体内环境的稳态”这一核心概念，设计螺旋上升的学习路径。从“废物种类”的宏观认知，到“泌尿系统结构”的微观剖析，再到“尿液形成机制”的生理过程解析，最后上升到“健康生活与疾病预防”的社会责任，实现从事实到概念、再到观念和素养的逐步进阶。

二、教材分析与学情分析

（一）教材分析

本课内容选自人教版初中《生物学》七年级下册第四单元第五章“人体内废物的排出”。本章在教材体系中处于承上启下的关键位置：

1.承上：承接了第四章“人体内物质的运输”。血液循环系统不仅运送营养物质和氧气，也负责将细胞产生的代谢废物运输到相应的排泄器官。理解排泄过程，是对循环系统功能的深化与延伸。

2.启下：为后续学习“人体生命活动的调节”（如神经、激素调节）中维持内环境稳态的机制奠定基础。排泄是维持水、无机盐平衡及内环境稳定的核心环节之一。

教材内容主要包括：排泄的概念与途径、泌尿系统的组成、肾脏的结构、尿液的形成过程（过滤和重吸收）以及尿液的排出与意义。教材编排注重图文结合，但“尿液的形成”这一微观、动态的生理过程较为抽象，是学生理解的难点，也是教学需要重点突破的关键。

（二）学情分析

认知基础：

1.七年级学生已学习了消化、呼吸、循环等系统，对人体是一个统一整体有了初步认识，具备了“结构与功能相适应”的基本生物学观点。

2.学生已知新陈代谢会产生废物，但往往将“排便”（排遗）与“排尿”（排泄）混为一谈，存在前科学概念。

3.学生对自身的生理现象有天然的好奇心，尤其对尿液、肾脏等话题可能既有探究欲又有羞涩感，需要教师进行巧妙引导，营造严谨而轻松的课堂氛围。

能力与心理特征：

1.该年龄段学生的抽象逻辑思维正在发展，但仍需具体形象的支持。他们对复杂的生理过程（如肾单位的工作机制）的理解可能存在困难。

2.具备初步的观察、比较、归纳能力，能够进行小组合作学习，但设计实验、进行深度推理的能力仍需教师搭建“脚手架”。

3.信息时代的学生接触网络信息广泛，但信息甄别能力不强，可能对“肾虚”、“排毒”等伪科学概念存在模糊认识，教学需融入健康教育和科学思维培养。

三、教学目标

（一）生命观念

1.通过观察模型、分析图片，阐明泌尿系统的组成及各器官的功能，认同“结构与功能相适应”是生命体的基本特征之一。

2.通过模拟活动和流程图分析，描述尿液形成过程中过滤和重吸收两个主要阶段，阐释肾脏在维持体内水、无机盐平衡及内环境稳态中的核心作用，初步形成“稳态与平衡观”。

（二）科学思维

1.能够基于观察和资料，区分排泄与排遗，纠正前科学概念，发展归纳与概括能力。

2.运用类比（如将肾单位比作“精密过滤器与回收站”）和模型构建的方法，解释尿液形成的动态过程，将微观不可见的过程宏观化、可视化，发展逻辑推理与模型建构能力。

3.能够分析简单的尿常规化验单数据（如蛋白质、葡萄糖、红细胞等），并依据尿液形成原理进行初步推理，判断可能发生病变的部位，发展基于证据得出结论的科学探究能力。

（三）探究实践

1.能够通过解剖观察猪或羊的肾脏实物或标本，识别其外部形态和内部结构（皮质、髓质、肾盂），提高观察能力和动手实践能力。

2.能够以小组合作形式，设计并完成简易的“模拟肾小球的过滤作用”探究实验（如用不同孔径的滤膜模拟过滤），体验科学探究的基本过程。

3.尝试制作肾单位结构模型或尿液形成过程动态示意图，在制作中深化理解。

（四）态度责任

1.通过了解肾脏疾病的危害（如尿毒症）及其与不良生活习惯（高盐饮食、饮水不足、滥用药物）的关系，树立关爱身体健康、珍爱生命的意识，养成及时适量饮水、合理膳食的良好生活习惯。

2.关注血液透析、肾移植等现代医学技术，体会科学与技术对人类健康的贡献，激发学习生命科学的兴趣。

3.通过讨论“捐献器官”等社会伦理话题，培育社会责任感和人道主义精神。

四、教学重点与难点

1.教学重点：

1.2.泌尿系统的组成和功能。

2.3.肾单位的结构特点及其与功能相适应的关系。

3.4.尿液形成的基本过程（肾小球的过滤作用和肾小管的重吸收作用）。

5.教学难点：

1.6.肾单位微观结构的空间想象与理解。

2.7.尿液形成过程中，血液成分的动态变化及过滤与重吸收的区别与联系。

3.8.运用尿液形成的原理解释相关生活现象和临床问题（如蛋白尿、糖尿的成因）。

五、教学策略与资源准备

（一）教学策略

1.情境-问题驱动策略：以“小明爷爷的体检报告单显示尿蛋白偏高”创设贯穿始终的真实问题情境，引出“什么是排泄？”“废物如何排出？”“肾脏如何工作？”“为何会出现尿蛋白？”等一系列环环相扣的问题链，驱动学生探究。

2.直观演示与模型建构策略：综合运用肾脏实物标本、泌尿系统解剖模型、肾单位放大模型、3D动画/视频（展示血液流动、过滤、重吸收的动态过程），化微观为宏观，化静态为动态。引导学生利用橡皮泥、吸管、滤纸等材料自制简易肾单位模型。

3.探究实验与模拟活动策略：设计“观察肾脏结构”的解剖实验和“模拟肾小球过滤”的对比实验，让学生在动手做、亲眼看的实践中获得直接经验，深化对原理的理解。

4.合作学习与思维可视化策略：采用小组合作形式进行讨论、模型制作和实验探究。鼓励学生使用概念图、流程图（如绘制“血液→原尿→终尿”成分变化表）将思维过程可视化，促进知识结构化。

5.跨学科联系策略：联系物理学中的“过滤”原理（压力、孔径），化学中的溶液、浓度差等概念，帮助学生多角度理解生物学过程。

（二）资源准备

1.多媒体资源：自制或精选的PPT课件（含高清结构图、动画视频）；“尿液形成过程”3D模拟动画；血液透析原理科普短片。

2.实物与模型：新鲜的猪/羊肾脏（剖开与未剖开）、泌尿系统整体模型、肾单位精细结构放大模型。

3.实验器材：解剖盘、解剖刀、镊子、手套、护目镜；用于模拟过滤实验的装置（注射器、不同孔径的滤膜、烧杯、配制的模拟血液溶液等）。

4.学习材料：学案（含问题导学、活动记录、数据表）、简化版的“尿常规化验单”、肾单位结构拼图卡片。

5.环境布置：教室桌椅按6人合作小组摆放，便于讨论与实验。

六、教学过程实施

第一课时：识系统，辨概念——探秘人体“清洁站”

（一）创设情境，激疑导入（预计时间：8分钟）

1.情境呈现：课件展示一张简化的人物体检报告单局部，重点突出“尿常规”栏目中“尿蛋白：+（阳性）”。教师叙述：“这是我们邻居小明爷爷的体检报告单，医生指着这一项说需要进一步检查。小明很担心，‘尿蛋白’是什么？为什么出现在尿里就有问题？我们身体产生的‘废物’到底是怎么排出去的？”

2.问题驱动：教师提问：“提到人体排出的‘废物’，你首先想到什么？呼吸、出汗、排尿、排便，这些都是在排‘废物’吗？它们排出的废物有何不同？”学生自由发言，教师将关键词（二氧化碳、水、尿素、食物残渣等）板书。

3.揭示课题：教师引导学生比较，指出像二氧化碳、尿素、多余水分等，是细胞代谢产生的真正需要排出体外的“废物”，这个过程称为排泄；而粪便主要是食物消化吸收后剩下的残渣，未进入血液参与细胞代谢，其排出称为排遗。今天，我们重点研究人体最主要的排泄方式——通过泌尿系统排出尿液。板书优化后的课题。

【设计意图】从真实、关己的健康问题切入，迅速激发学生的好奇心和探究欲。通过辨析“排泄”与“排遗”这一易混淆概念，扫清认知障碍，明确本节课的科学范畴，实现概念的精准建构。

（二）任务探究，初识系统（预计时间：20分钟）

活动一：地图寻踪——泌尿系统的组成与功能

1.自主研学：学生结合教材图文，自主完成学案上的“泌尿系统组成填空图”，标出肾脏、输尿管、膀胱、尿道的位置，并尝试写出其功能。

2.模型观察：各小组观察泌尿系统解剖模型。教师引导学生用手依次触摸、指出各器官，并思考：“这些器官是如何连接的？尿液可能按什么路径流动？”请小组代表在班级模型上边指认边解说。

3.功能归纳：师生共同总结，并板书形成简洁流程图：肾脏（形成尿液）→输尿管（输送尿液）→膀胱（贮存尿液）→尿道（排出尿液）。教师强调：肾脏是核心“生产车间”，其他是“输送和储存管道”。

活动二：聚焦核心——观察肾脏的外部与内部结构

1.宏观观察：每小组分发一个未剖开的猪肾。学生佩戴手套观察：形状（像蚕豆）、颜色（红褐色）、手感（光滑有弹性）。触摸肾门凹陷处，猜测血管和输尿管出入的位置。

2.剖切探究：教师演示沿肾门纵剖肾脏。学生小组合作，剖开自己组的肾脏，观察内部结构。教师提出问题链引导：

1.3.“外层颜色较深的部分叫什么？（皮质）”

2.4.“内部颜色较浅、有条纹的部分呢？（髓质）”

3.5.“中央的空腔是什么？连接着什么？（肾盂，连接输尿管）”

6.记录与交流：学生在学案上绘制肾脏剖面简图并标注。小组间交流观察结果。教师利用高清剖面图或大模型进行总结，明确皮质、髓质、肾盂的空间关系。

【设计意图】遵循从整体到局部、从宏观到微观的认知规律。通过填图、模型观察建立整体框架；通过实物解剖这一震撼性的直接经验，将书本上的名词转化为鲜活的感官认知，极大地增强了学习兴趣和记忆深度。

（三）设疑深化，引出微观（预计时间：7分钟）

1.提出问题：教师指着肾脏皮质和髓质区域问：“尿液是在这个空腔（肾盂）里产生的吗？不是。那么，真正制造尿液的‘微型工厂’藏在哪里？”引导学生猜想在肾脏的实质部分，即皮质和髓质中。

2.展示微观：播放肾单位3D动画的起始部分，展示无数个像“小蝌蚪”一样的微观结构——肾单位，密密麻麻分布在皮质和髓质中。告知学生：每个肾脏约有100万个这样的肾单位，它们才是尿液形成的结构和功能基本单位。

3.布置课后任务：下发“肾单位结构卡”，要求学生在课后预习，尝试拼出肾单位的完整结构，并思考每一部分可能的功能。

【设计意图】在学生对肾脏宏观结构有了具体感知后，自然引出更深层次的微观结构问题，制造新的认知悬念，为下节课学习肾单位和尿液形成这一核心难点做好铺垫，保持探究的连续性。

第二课时：析过程，明原理——洞察“尿液工厂”的流水线

（一）模型拼装，建构微观（预计时间：15分钟）

1.小组拼图竞赛：各小组利用上节课下发的“肾单位结构卡”（包含肾小球、肾小囊、肾小管、集合管、入球小动脉、出球小动脉、毛细血管网等），合作拼出一个完整的肾单位结构示意图，并贴在海报纸上。

2.展示与精讲：选取2-3个小组展示拼图成果。教师结合精细的肾单位模型和动画，进行关键点的强调与讲解：

1.3.肾小球：一个毛细血管球，强调其壁薄、血压高的特点（与入球小动脉粗、出球小动脉细相关）。

2.4.肾小囊：套在肾小球外的双层杯状囊，内层紧贴毛细血管，形成过滤的“场地”。

3.5.肾小管：细长弯曲的管道，外面缠绕着丰富的毛细血管网。强调其重吸收功能的结构基础（上皮细胞、微绒毛增大面积）。

6.达成共识：师生共同确认肾单位的两大功能部分：肾小球（过滤）和肾小管（重吸收）。板书核心结构关系。

【设计意图】拼图活动将个人预习转化为团队合作下的知识建构，趣味性强，能有效检验预习效果并加深对肾单位复杂空间结构的理解。教师的精讲则针对共性问题进行突破，确保科学性的准确。

（二）模拟探究，破解机制（预计时间：25分钟）

核心环节：尿液是如何形成的？

1.第一阶段：过滤作用——制造“原尿”

1.2.动画感知：播放肾小球过滤作用的动画：血液流经肾小球，水、无机盐、葡萄糖、尿素等小分子物质透过毛细血管壁和肾小囊内壁，进入肾小囊腔，形成原尿；而血细胞和大分子蛋白质无法透过。

2.3.模拟实验：进行“模拟肾小球过滤”实验。提供两种不同孔径的滤膜（模拟健康的和受损的肾小球滤过膜）、模拟“血液”的混合液（含红墨水颗粒代表血细胞、淀粉液代表大分子蛋白质、食盐和葡萄糖溶液）。学生分组实验，观察哪种滤膜能滤出“原尿”，哪种滤膜会让不该出现的物质（如“蛋白质”）漏出。

3.4.数据分析：教师展示数据：正常成年人每天形成约180升原尿！学生震惊。提问：“我们每天排尿有180升吗？显然没有。这说明原尿经过了怎样的处理？”

5.第二阶段：重吸收作用——浓缩为“终尿”

1.6.推理过渡：引导学生思考：原尿与最终排出的尿液（终尿）在成分和量上有什么巨大差异？（量：180L→1.5L；成分：原尿有葡萄糖，终尿无）。

2.7.动画与讲解：播放肾小管重吸收动画。讲解：当原尿流经漫长的肾小管时，约99%的水、全部的葡萄糖、大部分的无机盐等对人体有用的物质，被肾小管外毛细血管重新吸收回血液。而尿素、一部分无机盐和水则不被或少量被重吸收。

3.8.绘制流程图：学生在学案上完成“血液、原尿、终尿主要成分比较表”，并用箭头和百分比示意重吸收过程。形成清晰认知：尿液是“滤过-重吸收”后剩余的“糟粕”和多余物质。

9.概念整合：

1.10.教师引导学生用一句话概括尿液形成过程：血液经肾小球过滤形成原尿，原尿经肾小管重吸收后形成终尿。

2.11.动态板书，形成完整的过程示意图。

【设计意图】这是突破难点的核心环节。通过“震撼数据引发认知冲突→模拟实验直观感知过滤→动画演示理解动态重吸收→图表比较厘清成分变化”的层层递进策略，将抽象的生理过程分解、具象化。学生通过动手、观察、对比、绘图，主动建构了关于尿液形成机制的清晰模型。

（三）回归情境，学以致用（预计时间：5分钟）

1.解决导入问题：回顾小明爷爷“尿蛋白+”。提问：“现在，你能根据尿液形成的原理，推测问题可能出在哪个环节吗？”学生讨论后回答：可能是肾小球的过滤膜受损，通透性增大，导致本不该滤过的大分子蛋白质漏到了原尿中，而肾小管又不能重吸收蛋白质，因此终尿中出现蛋白质。

2.拓展思考：进一步提问：“如果尿液中检测出葡萄糖（糖尿），可能是什么原因？”引导学生思考两种可能：一是肾小管重吸收功能障碍；更常见的是血液中葡萄糖浓度过高（如糖尿病），超过了肾小管的重吸收能力。

3.课堂小结：师生共同总结本节课核心：肾单位的结构如何完美适配其“过滤”与“重吸收”功能，从而高效、精准地完成清除废物、保留有用的任务，维持内环境稳定。

【设计意图】将习得的新知识、新原理，立即应用于解决课初提出的真实问题，完成探究闭环。学生体验到学以致用的成就感，同时也深化了对原理的理解，并初步接触到病理分析的科学思维方法。

第三课时：联生活，促健康——守护生命“滤芯”，担当社会责任

（一）巩固迁移，能力提升（预计时间：15分钟）

活动：我是小小化验分析师

1.提供案例：分发给每个小组2-3份简化版的“尿常规化验单”虚拟案例，包含正常情况、蛋白尿、糖尿、血尿（尿中带红细胞）等不同情景。

2.小组会诊：各小组合作，根据化验单上的异常指标（+/-号或数值），结合尿液形成原理，分析可能导致该异常的病变部位（肾小球？肾小管？）及可能原因。

3.全班会诊：小组代表上台汇报“诊断”思路和结论。其他小组补充或质疑。教师进行点评和总结，强调“循证”推理的重要性。

【设计意图】将生物学知识与医学情境深度结合，通过角色扮演式的“案例分析”，提升学生运用核心概念解决复杂问题的能力、信息提取能力和合作交流能力，实现从知识理解到能力迁移的飞跃。

（二）联系实际，珍爱健康（预计时间：15分钟）

1.肾脏的“劳模”与“脆弱”：教师展示数据：肾脏每分钟过滤约1升血液，每天工作不息。提问：“如此重要的器官，我们日常哪些行为会伤害它？”

2.小组讨论与分享：学生讨论后列举：长期高盐饮食、饮水过少、经常憋尿、滥用药物（特别是某些止痛药、抗生素）、过度劳累、不控制血压血糖等。

3.健康倡议：每个小组针对一条伤肾行为，提出一条具体的、可执行的“护肾行动倡议”，如“每天保证饮水1.5-2升”、“饮食清淡，每日食盐不超过5克”、“不随意服用非处方药”等，并制作成小标语或宣传画草图。

4.科技与人文关怀：

1.5.播放“血液透析（人工肾）”工作原理短片，让学生了解当肾脏功能衰竭时，现代科技如何替代部分功能，维持患者生命。感受科技的力量。

2.6.简要介绍肾移植。引导学生讨论：“器官捐献意味着什么？”在教师引导下，探讨其对于拯救生命的意义，以及背后需要的爱心与奉献精神，潜移默化地进行生命教育和社会责任感教育。

【设计意图】将学习从课本引向广阔的生活与社会。通过讨论不良习惯的危害，强化健康生活的态度与行为；通过了解医疗技术，认识科学的价值；通过探讨器官捐献，触及生命伦理，培育同理心与责任感，全面提升学科核心素养。

（三）总结拓展，布置作业（预计时间：5分钟）

1.体系化总结：教师引导学生以概念图的形式，总结本章核心知识网络：从“排泄概念”出发，延伸到“泌尿系统组成”，聚焦“肾脏与肾单位结构”，核心阐明“尿液形成过程”，最终落实到“维持稳态与健康生活”。

2.分层作业：

1.3.基础性作业：完成课后练习题；绘制一幅尿液形成过程的创意示意图。

2.4.实践性作业：连续记录自己三天的饮水量和大致排尿次数/感觉，撰写一篇短文《我的饮水习惯科学吗？》。

3.5.拓展性作业：查阅资料，了解除泌尿系统外，皮肤和呼吸系统在排泄中的作用，以及它们是如何协同工作的，撰写一份小报告。

七、教学评价设计

1.过程性评价：

1.2.课堂观察：记录学生在小组讨论、模型拼装、实验操作、发言质疑等活动中的参与度、合作精神、思维深度。

2.3.学案检核：检查学案上填图、表格、流程图的完成质量与准确性。

3.4.作品评价：