初中生物七年级下册《探秘泌尿系统：尿的形成与排出》教学设计

初中生物七年级下册《探秘泌尿系统：尿的形成与排出》教学设计一、教学背景与设计理念【基础】本节课是北京师范大学出版社义务教育教科书《生物学》七年级下册第四单元“生物圈中的人”中的重点内容，属于“人体生理与健康”学习主题。在此之前，学生已学习了人体的营养、呼吸和物质运输，为本节课理解代谢废物的排出奠定了知识基础。尿液的形成与排出是人体内环境稳态维持的关键环节，也是初中生物学中生理学知识的集大成者，具有高度的综合性和抽象性。【重要】本设计深度贯彻《义务教育生物学课程标准（2022年版）》的核心素养导向，摒弃单纯的知识灌输，以“大概念”统领教学。设计围绕“结构与功能相适应”的生命观念，以“尿液是如何在肾脏这个精密的‘过滤器’中诞生的？”这一核心问题驱动，创设连贯的、生活化的情境。通过模型建构、动态模拟、资料分析和探究实验等多种活动，将微观的生理过程宏观化、动态化，引导学生在“做中学”和“思中悟”，亲身经历科学探究的过程，发展科学思维和探究实践能力。同时，结合泌尿系统健康知识，培养学生的社会责任感和健康生活意识，实现学科育人的终极目标。二、教学内容分析【基础】本节内容主要包括三个核心部分：泌尿系统的组成、尿的形成过程、尿的排出及意义。这三部分内容层层递进，逻辑关系紧密。（一）泌尿系统的组成：从宏观层面认识尿液排出的“通道”和形成尿液的“工厂”——肾脏。（二）尿的形成过程：这是本节课的【核心】与【难点】，需要从微观层面深入理解肾单位这一基本结构和功能单位的工作原理。具体包括肾小球和肾小囊内壁的滤过作用形成原尿，以及肾小管的重吸收作用形成终尿。（三）尿的排出及意义：在理解尿液形成的基础上，掌握尿液排出的途径，并升华理解排尿对于调节人体内水和无机盐平衡、维持组织细胞正常生理功能的重要意义。三、学情分析【基础】七年级学生正处于形象思维向抽象思维过渡的阶段，对自身生理现象有朴素的好奇心，但对微观世界的想象能力和逻辑推理能力尚在发展中。1.知识储备：学生知道排尿是排出“废物”，但对废物的具体成分、尿液在体内的形成过程知之甚少。他们已经学习了循环系统，对血液的成分和流动有初步了解，这为学习滤过和重吸收提供了知识支撑点。2.认知特点：对于肾小球“滤过”和肾小管“重吸收”这种同时发生、肉眼不可见的复杂生理过程，学生理解起来存在较大困难，容易混淆流入和流出的液体成分，是典型的【难点】所在。3.能力基础：具备了一定的观察、阅读图表和小组合作能力，但科学建模和基于证据的推理能力有待加强。四、核心素养教学目标依据新课标要求，结合具体学情，制定如下教学目标：（一）生命观念：通过观察泌尿系统组成和肾单位结构，能准确描述肾脏、肾单位的结构特点，认同肾脏是形成尿液的器官，初步形成生物体结构与功能相适应的观念；通过分析排尿对水和无机盐平衡的调节，建立人体内环境稳态与平衡的生命观【重要】。（二）科学思维：通过对血浆、原尿和尿液成分数据的比较分析，运用归纳和演绎的方法，推测肾小球和肾小管的作用，培养逻辑推理能力；通过构建肾单位物理模型或绘制过程图，将抽象的生理过程形象化、模型化，锻炼模型与建模的科学思维方法【核心】。（三）探究实践：通过小组合作拆解和观察肾脏实物（或高清模型），提升观察与动手能力；针对“尿液中为何无葡萄糖”等问题提出假设，并尝试利用模型或动画演示验证假设，初步体验探究过程【热点】。（四）社会责任：了解肾透析、肾移植等医学常识，关注泌尿系统卫生和健康，养成良好的饮水、排尿习惯，珍爱生命，关爱他人【非常重要】。五、教学重难点（一）教学重点：1.泌尿系统的组成及各器官的功能。2.尿液的形成过程，特别是肾小球的滤过作用和肾小管的重吸收作用。3.尿液的排出途径及排尿的意义。（二）教学难点：1.准确理解肾单位中血液、原尿和尿液成分的变化及其原因。2.内化“滤过”和“重吸收”两个生理过程的本质区别及其在维持内环境稳定中的作用。六、教学准备（一）教师准备：1.制作多媒体课件，包含高清的泌尿系统解剖图、肾单位结构示意图、尿形成过程的三维动态模拟动画。2.准备实验材料：新鲜的猪肾脏（需提前联系购买并确保安全）、解剖盘、解剖器、肾单位结构模型。3.设计并打印导学案（含血浆、原尿、尿液成分数据表）。4.自制教具材料：如红色毛线（模拟动脉）、蓝色毛线（模拟静脉）、细网眼纱布（模拟滤过膜）、漏斗、橡胶管等，供学生分组制作简易模型。（二）学生准备：1.预习教材内容，完成导学案中的预习部分。2.分组准备：每6人一组，选出组长。七、教学实施过程（核心环节，详细展开）（一）创设情境，激趣导入——生命的“净化工厂”（约5分钟）教师活动：上课伊始，多媒体屏幕上展示两幅对比鲜明的图片：一幅是浑浊不堪的工业污水流经湿地后变得清澈的生态修复图；另一幅是一个健康、活泼的孩子正在运动的图片。教师提出问题：“同学们，工业污水需要污水处理厂来净化，我们的身体每时每刻也在产生大量的‘废物’，比如蛋白质分解产生的含氮废物（如尿素）。这些废物如果堆积在体内，血液就会变得像那滩污水一样‘有毒’。那么，我们身体的哪个器官承担着‘污水处理厂’的重任，能把‘污浊’的血液变得‘清澈’呢？”学生活动：思考并尝试回答，部分学生可能根据生活经验或预习说出“肾脏”。教师活动：引出课题并板书：“对，就是肾脏。今天，我们就一起走进这台24小时不间断工作的、人体最精密的‘生物净化工厂’，去探究它的核心工艺——尿的形成与排出。”【设计意图】通过生活化、震撼性的情境对比，制造认知冲突，迅速抓住学生的注意力，激发其对肾脏这一“生命净化工厂”工作原理的探究欲望，明确本节课的学习任务。（二）初识结构，宏观建模——参观“工厂流水线”（约8分钟）教师活动：展示人体泌尿系统组成的彩图。引导学生阅读教材，采用“快速抢答”的形式，明确泌尿系统的组成器官：肾脏、输尿管、膀胱、尿道。接着提问：“在这个系统中，哪个是真正的生产车间（形成尿液）？哪个是仓库（暂时储存）？哪个是运输管道和出口？”【重要】学生活动：观察图片，阅读教材，回答问题。明确：肾脏是形成尿液的器官；输尿管输送尿液；膀胱暂时储存；尿道排出尿液。教师活动：为了加深理解，教师可以拿出一个新鲜的猪肾脏（装在托盘里，戴上手套），进行实物展示和解剖演示。“这就是一个猪的肾脏，和人的肾脏结构非常相似。大家看，它的形状像不像蚕豆？外侧颜色深红，这是皮质；内侧颜色浅一些，是髓质。凹陷处叫肾门，是血管、输尿管等进出肾脏的地方。”教师用解剖刀纵向剖开肾脏，让学生观察皮质、髓质和肾盂的结构，并指出输尿管与肾盂相连。学生活动：以小组为单位，传看和观察已经切开的猪肾脏标本（或用高倍放大镜观察），对照挂图，辨认结构。并用手触摸，感受肾脏的质地。【设计意图】通过从宏观到微观、从图片到实物的多层次观察，将抽象的文字描述转化为直观的视觉和触觉体验，帮助学生建立清晰的宏观结构模型，并为后续理解微观的肾单位做铺垫。（三）微观探秘，聚焦核心——走进“生产车间”（约12分钟）教师活动：承上启下。“肾脏这个工厂里，有大约100万个一模一样的小车间，这些小车间就是肾脏结构和功能的基本单位——肾单位。每个肾单位都是一个独立的生产线。”教师播放肾单位结构的flash动画，并结合模型讲解肾单位的组成：肾小球（一个毛细血管球）、肾小囊（套在肾小球外的双层杯状结构）和肾小管（细长而曲折的管道）。教师活动：【难点突破1——动态模拟肾小球】为了让学生理解肾小球是毛细血管球这一特点，教师可以利用自制的简单教具：将一段红色毛线（代表入球小动脉）的一端分出很多细毛线，缠绕成一个球（肾小球），然后再将这些细毛线汇集成另一根红色毛线（出球小动脉）。教师解释：“血液从入球小动脉进入肾小球，在球内分流到无数细小的毛细血管中，然后再汇集从出球小动脉流出。这样的结构有什么好处？”引导学生思考，增加了过滤的面积。学生活动：分组利用教师提供的材料（毛线、气球等）在桌面上模拟搭建肾单位的结构模型，并互相讲解各部分名称。【设计意图】动手搭建模型是化解微观结构认知障碍的有效手段。学生在“做”的过程中，手眼脑并用，将二维平面图转化为三维立体模型，深刻理解肾单位中各结构的空间位置关系，特别是肾小球与肾小囊的套叠关系，为理解滤过作用打下坚实的结构基础。（四）合作探究，剖析原理——揭秘“生产工艺”（核心环节）（约15分钟）教师活动：【难点突破2——滤过作用的探究】“肾小球的毛细血管壁和紧贴它的肾小囊内壁都很薄，它们就像一张‘筛网’。当血液流经这里时，什么东西可以‘漏’过去，什么东西‘漏’不过去呢？”教师展示精心设计的导学案表格，表格中提供正常人血浆、原尿（肾小囊中的液体）和尿液（终尿）的主要成分数据（单位：g/100mL）。成分血浆原尿尿液水蛋白质790.000.00葡萄糖0.10.10.00无机盐0.720.721.50尿素0.030.032.00【高频考点】教师提出问题，引导学生小组讨论：1.比较血浆和原尿的成分，为什么原尿中没有了蛋白质？这说明了什么？（肾小球和肾小囊内壁不能过滤大分子蛋白质）2.原尿中的葡萄糖含量和血浆是一样的，这说明什么？（葡萄糖这样的较小分子可以被过滤）3.比较原尿和尿液，为什么尿液中没有了葡萄糖？为什么尿素和无机盐的浓度大大增加了？（推断出肾小管对葡萄糖有重吸收作用，并重吸收了大量的水）学生活动：小组合作，分析数据，进行思维碰撞。小组代表发言，阐述本组的推理过程。教师根据学生的回答，适时引导和纠偏，共同得出结论：1.【基础】肾小球和肾小囊内壁的滤过作用：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，都可以滤过到肾小囊腔中，形成原尿。2.【重要】肾小管的重吸收作用：当原尿流经肾小管时，全部葡萄糖、大部分的水和部分无机盐等被肾小管重新吸收，送回到血液中。剩下的水和无机盐、尿素等就形成了尿液。教师活动：播放完整、精准的尿形成过程的三维动画，动态展示从入球小动脉的血，到形成尿液的全过程，清晰展示两条路径：一条是“血路”（动脉血→肾小球→出球小动脉→肾小管毛细血管→静脉血），一条是“尿路”（原尿→肾小管→尿液）。特别强调出球小动脉内流的依然是动脉血，以及血液成分在流经肾单位前后的变化。【热点】学生活动：观看动画，并结合刚才的数据推理，用自己的语言复述尿的形成过程，尝试画出尿液形成的概念图或流程图。【设计意图】本环节是突破难点的关键。采用“先学后教，以学定教”的策略，不直接给出结论，而是让学生面对真实的科学数据，像科学家一样去分析、比较、推理、论证。这种基于证据的探究式学习，不仅让学生深刻理解了滤过和重吸收的本质，更锻炼了高阶思维能力，将知识点牢牢地“镶嵌”在思维链条上。（五）联系生活，拓展应用——了解“产品”去向与健康（约5分钟）教师活动：“尿液在肾单位中形成后，又该何去何从呢？”引导学生回顾泌尿系统的组成，说出尿液的排出途径：肾脏→输尿管→膀胱→尿道→体外。并提问：“排尿有什么意义？如果一个人一天不喝水，尿量会有什么变化？这说明了什么？”学生活动：回答排尿途径，并基于尿的形成过程，思考排尿的意义：1.排出废物；2.调节体内水和无机盐的平衡；3.维持组织细胞的正常生理功能。教师活动：【社会责任渗透】展示几张化验单（尿常规报告单），讲解几个异常指标（如尿糖、尿蛋白、尿红细胞）可能暗示的疾病（如糖尿病、肾炎）。并播放一小段关于肾透析的科普视频，简单介绍其原理就是利用了人工滤过膜替代受损的肾脏工作。教育学生：为了保护好我们这台宝贵的“净化工厂”，我们应该怎么做？（引导学生回答：适量饮水，及时排尿，注意个人卫生，慎用药物等。）【非常重要】学生活动：观看视频，讨论健康生活习惯，并表达对肾病患者和透析治疗的同情与尊重。【设计意图】将知识从课堂延伸到生活，让学生感受到所学知识就在身边，能够解释自身现象和解决健康问题。通过尿检分析和肾透析的介绍，既强化了核心概念，又培养了学生关注健康、珍爱生命的社会责任感，体现了生物学科的独特价值。八、板书设计第2节尿的形成与排出一、泌尿系统——净化工厂肾脏（形成尿液）→输尿管（输送）→膀胱（储存）→尿道（排出）二、肾单位——核心车间（结构模型示意图，标注肾小球、肾小囊、肾小管）三、尿的形成——核心工艺1.肾小球滤过作用：血液→原尿（水、无机盐、葡萄糖、尿素）（特点：除血细胞和大分子蛋白质外）2.肾小管重吸收作用：原尿→尿液（水、无机盐、尿素）（特点：全部葡萄糖、大部分水、部分无机盐）