初中七年级生物：泌尿系统的结构与功能探究教案

初中七年级生物：泌尿系统的结构与功能探究教案

一、设计理念与依据

本教学设计以《义务教育生物学课程标准（2022年版）》为核心指导，秉承“核心素养为纲”的课程改革理念，超越传统的器官识记与功能复述模式。教学设计立足于“结构与功能观”、“物质与能量观”等生命观念的形成，着力发展学生的科学思维与探究能力，并渗透健康生活的社会责任。

设计凸显跨学科视野，将泌尿系统置于人体作为开放生命系统的宏观背景下，有机融合物理学（渗透压、过滤原理）、化学（物质成分、平衡调节）及工程学（系统设计、稳态维持）的思维与方法。教学以“稳态与平衡”为大概念统领，通过创设真实问题情境、构建物理与概念模型、开展模拟科学论证等环节，引导学生在主动探究中建构知识网络，理解泌尿系统在维持内环境稳态中的核心作用，从而实现从知识本位向素养本位的深刻转型。

二、教学内容与学情分析

1.教学内容分析

本节内容位于苏教版七年级下册《生物圈中的人》单元，是学生理解人体新陈代谢废物排出机制的关键节点。核心知识包括：泌尿系统的组成器官（肾、输尿管、膀胱、尿道）及其宏观结构；肾脏的微观基本单位——肾单位的构成；尿液形成的基本过程（滤过、重吸收、分泌）。其深层逻辑在于揭示“结构如何适应功能”：肾小球毛细血管网的滤过功能、肾小管的重吸收功能与分布其上的线粒体数量、周边毛细血管网的包裹等结构特点密不可分。本节是学习后续“人体生命活动的调节”（如水平衡调节）的基础，更是理解“内环境稳态”这一生物学核心概念的支柱。

2.学情分析

七年级学生已具备人体消化系统、循环系统的相关知识，理解了营养物质的吸收与运输，为本课学习代谢废物的运输与排出做好了铺垫。学生的认知特点是：形象思维仍占主导，对宏观器官的结构和位置兴趣浓厚，但对微观、抽象的生理过程理解存在困难；初步具备观察、比较和分析简单现象的能力，但进行系统性思维和基于证据的推理能力尚在发展中。常见的迷思概念可能包括：将“泌尿”等同于“排尿”，混淆肾脏“产生”尿液与膀胱“储存”尿液的功能；认为尿液中的所有成分都是“废物”且对人体有害；难以想象血液如何在肾脏中“净化”并形成尿液。

三、素养导向的教学目标

基于课程标准和学情，制定如下三维融合的教学目标：

1.生命观念

1.通过对肾脏宏观与微观结构的层层剖析，阐释肾单位各组成部分的结构特点与其滤过、重吸收、分泌功能之间的适应性关系，初步形成“结构与功能相适应”的观念。

2.通过分析尿液形成过程，理解泌尿系统在排出代谢废物、调节水盐平衡、维持内环境pH稳定中的作用，初步建立“稳态与平衡”的观念。

2.科学思维

1.能够通过观察肾脏剖面模型、肾单位示意图，运用归纳与概括的方法，描述泌尿系统的组成及肾脏的核心结构。

2.能够基于“血液流经肾单位”的模拟情境，运用推理与模型建构的方法，分析并简要说明尿液形成的两个关键步骤（肾小球的滤过作用和肾小管的重吸收作用）。

3.能够根据给定的尿液成分数据（如葡萄糖、蛋白质、血细胞含量异常），结合泌尿系统结构与功能的知识，进行初步的演绎与推断，提出合理的假设性解释。

3.探究实践

1.能通过小组合作，利用简易材料（如滤网、不同孔径的筛子、海绵、导管等）设计并制作一个模拟“肾单位滤过与重吸收”功能的物理模型，并尝试解释其工作原理。

2.能利用显微镜或高清电子显微图片，观察肾脏皮质切片或肾单位模式图，识别肾小球、肾小囊、肾小管等主要结构。

4.态度责任

1.通过对泌尿系统精密结构和高效功能的认知，感悟人体生命的奥秘与精巧，激发探索生命科学的兴趣和崇尚科学的精神。

2.认同泌尿系统健康对人体稳态维持的重要性，基于所学知识分析不良生活习惯（如长期憋尿、饮水过少、高盐饮食）对泌尿系统的潜在危害，形成主动维护泌尿系统健康、养成良好生活习惯的社会责任意识。

四、教学重点与难点

1.教学重点：肾脏的结构（重点是肾单位的组成）；尿液形成的基本过程。

2.教学难点：肾单位微观结构与滤过、重吸收功能的适应性分析；尿液形成过程中物质跨膜运输的动态过程与原理理解。

五、教学策略与方法

为突破重难点，达成素养目标，本设计采用“情境-问题-探究-应用”的主线，综合运用以下策略与方法：

1.情境教学法：以“一份异常的体检报告（尿常规）”创设贯穿始终的真实问题情境，驱动探究欲望。

2.模型建构法：引导学生从宏观到微观，利用实物模型、示意图、自制物理模型等多重表征，具象化抽象结构。

3.探究式学习：围绕核心问题设计递进式探究活动，如观察、实验模拟、数据分析、论证研讨。

4.合作学习法：在模型制作、案例分析等环节采用小组合作，促进思维碰撞与协作。

5.信息技术融合：运用3D解剖软件、尿液形成动画微课、虚拟显微镜等数字化资源，突破时空与微观限制。

六、教学准备

1.教师准备：

1.2.多媒体课件（含体检报告情境、结构图、动画、案例资料）。

2.3.泌尿系统解剖模型（可拆卸）；肾脏冠状切面放大模型；肾单位立体模型。

3.4.模拟“滤过与重吸收”实验材料包（每组：带不同孔径滤网的漏斗、烧杯、混有不同大小颗粒物（代表血细胞、蛋白质、葡萄糖、尿素等）的“模拟血液”（可用色素、淀粉液、盐、小石子、沙子等配制）、导管、纱布、活性炭或海绵等）。

4.5.猪或羊的肾脏实物（供观察，可选）。

5.6.显微镜及肾脏组织切片（或高清数字切片图片）。

6.7.学习任务单、小组活动评价表。

8.学生准备：

1.9.复习血液循环途径相关知识。

2.10.预习课本，初步了解泌尿系统的组成器官名称。

3.11.分组（4-6人一组）。

七、教学过程实施

(一)创设情境，问题导入（预计时间：10分钟）

1.情境呈现：

【PPT展示一份简化的“学生健康体检报告”部分截图，重点圈出“尿常规”检查项，其中显示：尿蛋白（++），潜血（+），葡萄糖（-）。】

教师叙述：“同学们，这是小苏同学近期体检报告的一部分。医生看到这份报告后，特别关注了尿常规的结果，并建议他去肾内科做进一步检查。大家是否疑惑：为什么通过检查尿液，就能推测身体内部，尤其是肾脏可能出现了问题？尿液从何而来？它的成分变化又如何反映身体的健康状况？”

2.提出问题：

1.3.核心问题：泌尿系统是如何“工作”，将血液变成尿液，并以此维系我们体内环境稳定的？

2.4.驱动性问题链：

(1)完成这项“净化血液、产生尿液”任务，需要哪些器官分工合作？（系统组成与宏观功能）

(2)承担核心工作的肾脏，内部有着怎样精妙的“工厂流水线”？（肾脏与肾单位的微观结构）

(3)这条“流水线”具体如何操作，将血液中的有用物质和废物分拣开来？（尿液形成过程）

(4)小苏同学的尿检报告异常，可能对应哪个“流水线环节”出了故障？（结构与功能的应用与诊断）

5.明确目标：

教师引导学生明确本节课的探索路径：从系统到器官，从宏观到微观，从结构到功能，最终解密“尿液之谜”，并尝试为小苏同学的报告做出初步的科学分析。

(二)任务驱动，探究新知（预计时间：60分钟）

探究活动一：探秘系统组成——人体内的“净水工厂”布局（15分钟）

1.自主观察与初构：

学生以小组为单位，观察泌尿系统整体模型或示意图，结合课本图文，完成学习任务单第一部分：

1.2.标出泌尿系统由哪四个主要器官组成。

2.3.尝试用箭头和简短词汇，描述尿液从产生到排出体外的可能路径。

3.4.根据器官形状和连接关系，推测每个器官可能的主要功能（如：像“豌豆”的可能是处理站；像“管道”的可能是运输线；像“囊袋”的可能是储存罐）。

5.模型演示与精讲：

教师利用可拆卸模型，动态展示肾、输尿管、膀胱、尿道的位置关系与连接。

1.6.肾脏：强调其位于腹腔后壁、脊柱两侧，形似蚕豆，是核心的“污水处理厂”。引出其核心功能是形成尿液。

2.7.输尿管：一对细长管道，功能是输送肾脏产生的尿液至膀胱。

3.8.膀胱：囊状肌性器官，功能是暂时贮存尿液。讲解其弹性与括约肌控制排尿的机制（联系物理的弹性与压力）。

4.9.尿道：尿液排出体外的通道。简要说明男女尿道结构差异及与生殖系统的关系（跨学科联系）。

5.10.系统观强调：总结这是一个“生产-运输-储存-排出”的连续、协作系统。通过动画演示尿液从肾到尿道排出的动态过程。

11.形成性评价：

快速抢答或小组互查：根据教师描述的功能（如“暂时储存尿液”），快速说出器官名称；或根据器官名称，说出其主要功能。

探究活动二：聚焦核心器官——剖析肾脏的“精密设计”（20分钟）

1.从宏观到微观：

1.2.教师展示肾脏实物（或逼真模型）及冠状切面模型，引导学生观察其外观、触感，并重点观察切面：外层颜色较深的皮质，内部颜色较浅的髓质，以及中央的空腔——肾盂。解释尿液在髓质集合管中初步形成，汇入肾盂，再进入输尿管。

2.3.提出关键问题：“肾脏的‘净化’能力就藏在这小小的皮质和髓质里。它们是由什么基本‘工作单元’构成的呢？”引出肾单位的概念——肾脏结构和功能的基本单位。每个肾脏约有100万个以上的肾单位。

4.建构肾单位微观模型：

1.5.【播放3D肾单位结构动画】，从整体到局部展示一个肾单位的完整结构：肾小球（毛细血管球）→肾小囊（包裹肾小球的双层壁囊）→肾小管（近曲小管、髓袢、远曲小管）→集合管。强调肾小球和肾小囊合称肾小体，位于皮质；肾小管蜿蜒曲折，部分深入到髓质。

2.6.学生小组合作，利用教师提供的肾单位平面示意图或简易立体模型套件，动手拼装一个肾单位模型，并在任务单上标注各部分名称。

3.7.微观观察：使用显微镜观察肾脏皮质切片（或高清数字切片），在教师指导下，尝试寻找并辨认肾小体的近似圆形结构（肾小球截面），建立实物与概念的关联。

8.“结构与功能相适应”的初步分析：

1.9.引导学生针对肾单位各部分结构特点，进行功能推测讨论：

1.2.10.肾小球：为什么是一团毛细血管球？（增大滤过面积，密集的毛细血管利于高效滤过）

2.3.11.肾小囊内壁：为什么紧贴毛细血管？（共同构成滤过屏障）

3.4.12.肾小管：为什么那么长且周围缠绕大量毛细血管网？（延长重吸收路径和时间，密集的毛细血管网利于物质高效交换）

5.13.教师总结：肾单位的这种特殊结构，是其实现“滤过”与“重吸收”两大功能的物质基础。

探究活动三：模拟核心过程——解密“尿液诞生记”（25分钟）

这是突破难点、发展科学思维与探究实践能力的核心环节。

1.提出过程假设：

教师提问：“血液流经这个精巧的肾单位，到底经历了怎样的‘改造’才变成了尿液？请根据肾单位的结构，猜想可能发生的步骤。”收集学生猜想（如“过滤”、“挑选”、“浓缩”等）。

2.进行模拟探究——自制“肾单位”模型：

1.3.任务：各小组利用提供的“模拟实验材料包”，设计并搭建一个能模拟肾单位“滤过”和部分“重吸收”功能的简易装置。

2.4.材料提示：

1.3.5.“模拟血液”：清水（血浆）中混合沙子（代表血细胞）、淀粉糊（代表大分子蛋白质）、葡萄糖水（代表葡萄糖）、食盐（代表无机盐）、食用色素（代表尿素等代谢废物）。

2.4.6.“肾小球滤过膜”：双层滤网（内层孔径极小，模拟毛细血管壁和肾小囊内壁的滤过屏障，允许水、葡萄糖、无机盐、尿素等小分子通过，截留血细胞和大分子蛋白质）。

3.5.7.“肾小管重吸收”：用纱布包裹活性炭或海绵，模拟肾小管壁，能够选择性地从流过的滤液中“重吸收”大部分水分、全部葡萄糖、部分无机盐等有用物质回“血液”（用另一烧杯接收模拟重吸收后的物质）。

6.8.小组设计与操作：小组讨论装置连接顺序（如：混合液→滤过装置→收集初始滤液→滤液流经“重吸收”装置→收集最终“尿液”），并进行操作。观察并记录各阶段液体成分的变化（颜色、沉淀、可用尿糖试纸测葡萄糖变化等）。

7.9.教师巡视指导：引导学生思考滤网孔径选择的依据、如何模拟选择性重吸收等。

10.建构科学概念：

结合模拟实验现象和动画微课（展示尿液形成的完整动态过程），教师系统讲解两个核心生理过程：

1.11.肾小球的滤过作用：

1.2.12.过程：当血液流经肾小球时，除了血细胞和大分子的蛋白质外，血浆中的一部分水、无机盐、葡萄糖和尿素等物质，都可以经过肾小球过滤到肾小囊腔中，形成原尿。

2.3.13.强调：原尿与血浆的主要区别在于不含大分子蛋白质；原尿的量很大（每天约180升）。

3.4.14.结构适应性：肾小球毛细血管壁和肾小囊内壁都很薄，构成过滤膜，便于滤过。

5.15.肾小管的重吸收作用：

1.6.16.过程：当原尿流经肾小管时，其中对人体有用的物质，如全部葡萄糖、大部分水、部分无机盐等，被肾小管周围的毛细血管重新吸收回血液。

2.7.17.结果：剩下的水、无机盐、尿素等就形成了终尿，即通常所说的尿液（每天约1.5升）。

3.8.18.结构适应性：肾小管长，内壁有微绒毛增大吸收面积；管壁细胞含大量线粒体，为重吸收（主动运输）提供能量；周围毛细血管网密集，利于物质运输。

9.19.总结：尿液的形成是连续的，包括滤过和重吸收两个连续的过程。排尿是间歇的，受神经系统调节。

20.分析实验与模型局限：

引导学生反思自制模型的不足（如无法模拟主动运输、激素调节、髓袢的逆流倍增效应等），认识到科学模型的简化性和不断改进性，培养严谨的科学态度。

(三)迁移应用，解决问题（预计时间：10分钟）

回归课堂伊始的“体检报告”情境，开展案例分析。

1.小组研讨：

各小组结合本节课所学知识，讨论并尝试解释：

1.2.尿蛋白（++）：提示什么？可能是什么结构（肾小球滤过膜）的功能受损？

2.3.潜血（+）：提示什么？可能是什么物质（血细胞）出现在尿液中？原因可能是什么？

3.4.葡萄糖（-）：为什么正常尿液中没有葡萄糖？如果报告显示尿糖阳性（+），又可能提示什么问题？（肾小管重吸收功能障碍或血糖浓度过高超出重吸收能力）

5.交流分享与教师总结：

小组代表发言，教师点评、补充和完善。总结：尿液成分就像是反映肾脏健康和体内代谢状况的“晴雨表”。泌尿系统，特别是肾脏，通过其精密的结构和高效的功能，扮演着体内“环境卫士”的角色，时刻清理废物，调节平衡，维持内环境的稳定。

(四)联系生活，升华责任（预计时间：5分钟）

1.健康对话：

提问：“为了守护我们的泌尿系统健康，尤其是肾脏，我们应该养成哪些良好的生活习惯？”引导学生结合知识进行讨论。

教师归纳建议：足量饮水（保证尿液形成，冲刷尿道）、不憋尿（减少膀胱和肾脏压力）、均衡饮食（避免高盐高糖加重肾脏负担）、谨慎用药（某些药物经肾排泄，需遵医嘱）、注意个人卫生（预防尿路感染）等。

2.课堂小结与延伸：

教师以概念图形式（板画或PPT），和学生一起回顾本节课核心知识脉络：系统组成（器官）→核心结构（肾单位）→关键过程（滤过、重吸收）→核心功能（维持稳态）。

布置延伸任务（二选一）：

1.3.科普短文：以“肾脏的‘一天’”或“一滴尿液的旅程”为题，写一篇科普小短文。

2.4.调查访谈：采访一位医生或查阅资料，了解一种常见的泌尿系统疾病（如肾炎、肾结石）的成因及预防措施，制作一份简易的健康宣传海报。

八、板书设计（概念图式）

人体泌尿系统——维持内环境稳态的“净化中心”

组成器官：肾脏(核心)→输尿管→膀胱→尿道

(形成尿液)(输送)(储存)(排出)

核心结构：肾单位(每个肾约有100万个以上)

↓

肾小体肾小管（长，外绕毛细血管网）

↓

肾小球(毛细血管球)+肾小囊(双层壁)

(滤过屏障)

关键过程：尿液的形成

↓

第一步：肾小球滤过作用→形成原尿(不含大分子蛋白质)

(结构基础：滤过膜)

第二步：肾小管重吸收作用→形成终尿(尿液)

(结构基础：长、面积大、线粒体多)

核心功能：排出代谢废物、调节水盐平衡、维持内环境稳态

健康警示：关注尿常规，养成良好生活习惯

九、作业设计与评价

1.基础性作业（必做）：

1.绘制泌尿系统的组成示意图，并标注各器官名称及功能。

2.绘制一个肾单位的结构简图，并注明各部分名称。

3.简述尿液形成的主要步骤。

2.拓展性作业（选做，二选一）：

1.模型改进：思考并画出草图，如何改进课堂上自制的“肾单位模型”，使其能更精确地模拟重吸收的选择性（例如，如何模拟只重吸收葡萄糖而不重吸收尿素）？

2.资料分析：查阅资料，了解“人工肾”（血液透析机）的工作原理。比较“人工肾”与人体自