八年级生物教学设计：肾脏结构与尿液形成第二课时探究活动

八年级生物教学设计：肾脏结构与尿液形成第二课时探究活动一、教学背景与设计理念本节内容属于苏教版（2024）生物八年级上册第六章“人体内物质的运输与废物的排出”中的第十五节。第一课时学生已初步认识肾脏的基本结构，包括肾单位的概念和组成，了解了肾小球、肾小囊和肾小管的位置关系。第二课时需要深入探讨尿液形成过程中涉及的两个关键阶段——肾小球的滤过作用和肾小管的重吸收作用，以及血尿、蛋白尿、糖尿等异常现象的病理分析。这些内容是理解人体内环境稳定的基础，也是培养生物学学科核心素养的重要载体。本课以“从现象到本质，从结构到功能”为认知主线，通过情境创设、模型建构、数据分析、类比迁移等多种教学策略，帮助学生建立结构与功能相适应的生命观念。设计过程中注重引导学生经历“观察现象—提出假设—设计验证—得出结论—迁移应用”的完整科学探究流程，在获取知识的同时发展科学思维和探究能力。二、教学目标与核心素养指向（一）生命观念目标学生能够准确描述肾单位中血液流动方向和原尿形成路径，阐明肾小球滤过作用与肾小管重吸收作用的生理意义，树立人体各器官系统协调配合维持内环境稳定的整体性观点。通过对肾脏功能的深入学习，体会结构与功能相适应的生命观念，认识到保护肾脏健康的重要性。（二）科学思维目标通过分析血浆、原尿和尿液成分变化的数据表格，训练学生比较、归纳、推理的逻辑思维能力。通过模拟肾小球滤过作用的实验活动，发展学生建立模型解释生物学现象的模型建构能力。通过对血尿、蛋白尿、糖尿等病例的探究分析，培养学生运用所学知识解决实际问题的综合思维能力。（三）探究实践目标通过设计对照实验验证肾小管重吸收作用，使学生体验科学探究的一般过程和方法。在小组合作完成模型制作和分析讨论的过程中，提升学生的动手操作能力、合作交流能力和表达展示能力。（四）态度责任目标结合肾结石、尿毒症等常见肾脏疾病案例，引导学生关注肾脏健康，养成良好生活习惯。通过介绍血液透析技术的原理和应用，渗透现代医学科技造福人类的科学价值观，激发学生对生命科学的学习热忱和职业向往。三、教学重难点定位（一）教学重点肾小球滤过作用的过程和特点；肾小管重吸收作用的过程和特点；血浆、原尿和尿液成分差异的比较分析。（二）教学难点肾小囊内壁和肾小球毛细血管壁结构的透性特点与滤过作用的因果关系；肾小管重吸收作用的选择性及其对内环境稳定的调节意义；运用结构与功能相适应的观点综合分析尿液异常现象。四、学情分析与教学对策八年级学生经过前一段的学习，已初步掌握细胞结构、组织类型和循环系统等相关知识，具备一定的观察、比较和归纳能力。学生对尿液的来源有生活经验但缺乏系统认识，普遍认为“尿液就是血液里的水分变来的”，对肾单位的微观结构和功能理解存在困难。学生的抽象思维能力正在发展过程中，对物质通过膜结构的选择性透性这一微观动态过程，需要借助直观教具和形象类比来建立清晰的表象。针对上述学情，本课采用“宏观现象切入—微观机制探究—回归生活应用”的教学路径，通过多媒体动画演示、模拟实验操作、数据表格分析等多种手段，将抽象过程具象化，将静态知识动态化，帮助学生建立完整的知识体系。五、教学准备教师准备：肾单位结构模型一套，肾小球滤过模拟装置（漏斗、滤纸、含有淀粉和葡萄糖的浑浊液体、烧杯、滴管、碘液、班氏试剂），多媒体课件，血浆/原尿/尿液成分比较数据表，学生分组实验材料包，肾脏疾病案例分析材料。学生准备：复习第一课时肾单位结构相关内容，完成课前预习单，收集有关肾脏疾病的生活素材。六、教学过程设计（一）创设情境，温故引新上课伊始，教师出示两份化验单，一份为某健康成人的尿常规检验报告单，各项目均显示正常，一份为该患者复查后的异常报告单。屏幕上展示：尿蛋白（++），尿糖（+），红细胞镜检每高倍视野12~15个。教师引导学生仔细观察化验单上的异常项目，提出问题：“这份尿液检验报告说明了什么？为什么正常的尿液中不会有蛋白质和葡萄糖？血液中明明含有这些物质，它们跑到哪里去了？”学生在教师引导下回顾上节课所学的肾单位结构，明确肾单位包括肾小球、肾小囊和肾小管三部分，说出血液流经肾脏的路径：肾动脉→入球小动脉→肾小球毛细血管→出球小动脉→肾小管周围的毛细血管→肾静脉。教师在此基础上追问：“血液中的物质从肾动脉进入肾脏后，究竟经过怎样的过程才变成尿液排出体外？今天我们就来深入探究尿液形成的内在机制。”此环节充分激发学生的好奇心，将生活情境与课堂知识有机衔接，为后续新知识的学习奠定了良好的心理基础。（二）任务驱动，探究肾小球的滤过作用1.观察结构，推测功能教师利用肾单位模型，引导学生观察肾小球的结构特征。学生通过放大模型可以看到，肾小球是由入球小动脉分支形成的毛细血管网，外包着肾小囊。肾小囊壁由两层上皮细胞构成，内层紧贴肾小球毛细血管壁。教师提供电子显微镜下肾小球毛细血管壁和肾小囊内壁的超微结构图片，学生观察到两层壁上都有许多微小的孔道。教师提出问题：“肾小球毛细血管壁和肾小囊内壁都具有小孔结构，这些孔道对血液中的物质通过有怎样的影响？血液中哪些成分可能透过这些孔道进入肾小囊腔？哪些不能？”学生分组讨论，各小组代表发表看法，教师引导总结：血细胞和大分子蛋白质因为体积较大无法透过，而水、无机盐、葡萄糖、尿素等小分子物质可以透过。2.模拟实验，感性认识教师演示模拟实验，装置如下：将一团棉花塞入漏斗颈部模拟肾小囊内壁的微孔结构，在棉花上铺一层玻璃纸模拟肾小球毛细血管壁，将一个盛有淀粉悬浊液和葡萄糖溶液的烧杯置于高处，通过乳胶管连接漏斗。实验开始时，教师将淀粉和葡萄糖的混合液缓缓倒入漏斗，用烧杯接取漏斗下方滤出的液体。学生观察到滤出的液体是澄清的，教师向滤出液中分别滴加碘液和班氏试剂并加热，发现碘液不变蓝，而班氏试剂出现砖红色沉淀。教师引导学生分析：淀粉无法通过玻璃纸和棉花的微孔，所以滤液中检测不到淀粉；葡萄糖分子较小可以通过，所以滤液中出现葡萄糖。教师结合演示实验总结：肾小球的滤过作用是指当血液流经肾小球时，除血细胞和大分子蛋白质外，血浆中的部分水分、无机盐、葡萄糖、尿素等物质，都可以通过肾小球毛细血管壁和肾小囊内壁滤过到肾小囊腔内，形成原尿。3.数据佐证，量化认知多媒体展示血浆和原尿成分比较数据表。成分血浆中含量（克/100毫升）原尿中含量（克/100毫升）尿液（最终尿）中含量（克/100毫升）水91~9297~9995~97蛋白质7~9微量0葡萄糖0.10.10无机盐0.70.71.1~1.8尿素0.030.032.0~2.5（三）合作探究，探索肾小管的重吸收作用4.问题引导，提出假设教师引导学生回顾肾单位结构中肾小管的位置和形态，肾小管细长而曲折，周围缠绕着毛细血管网。教师提问：“原尿在流经肾小管的过程中，可能发生哪些变化？肾小管管壁细胞与周围的毛细血管之间能进行物质交换吗？原尿中对人体有用的物质会被重新吸收回到血液中吗？”学生根据前面的数据差异分析，提出合理假设：原尿中的大部分水、全部葡萄糖、大部分无机盐等有用物质可能在流经肾小管时被重新吸收回血液，而尿素等废物则不被重吸收，随尿液排出体外。5.实验验证，深化认识教师组织学生分组设计模拟实验验证肾小管重吸收的“选择性”。提供以下材料：两个相同的半透膜袋（模拟肾小管管壁，通透性介于玻璃纸和普通滤纸之间），分别装入等量的含有葡萄糖、无机盐和尿素的混合溶液，一个半透膜袋外置放蒸馏水，另一个半透膜袋外置放含高浓度葡萄糖的溶液。静置一段时间后，检测袋外液体中各物质含量变化。各小组成员分工合作，有的负责操作，有的负责记录，有的负责观察，有的负责汇报。实验结果显示：袋外蒸馏水组中检测到葡萄糖和少量无机盐，未检测到尿素；而袋外高浓度葡萄糖组中检测到无机盐但未检测到葡萄糖。教师引导学生分析原因，半透膜可以让小分子物质透过，但物质的通透方向受浓度差影响，当袋内葡萄糖浓度高于袋外时，葡萄糖向袋外扩散，当袋外葡萄糖浓度高于袋内时，水向袋内渗透。这说明肾小管的重吸收不仅取决于管壁的通透性，还与肾小管细胞的主动运输功能密切相关。教师进一步结合微观动画展示肾小管上皮细胞的结构特征：肾小管管腔面的细胞膜上有大量微绒毛，增大了重吸收的面积；细胞内有大量的线粒体，提供能量供主动运输使用。动画演示葡萄糖分子与肾小管细胞膜上的载体蛋白结合后被转运至细胞内的过程，学生直观感受到重吸收是一个消耗能量的主动过程。6.归纳总结，建构概念教师引导学生结合实验和动画，综合归纳肾小管重吸收作用的要点：肾小管将原尿中对人体有用的物质重新吸收回血液的过程叫重吸收。全部葡萄糖、大部分水和部分无机盐被肾小管重新吸收进入包绕在肾小管外面的毛细血管中，回到血液中。尿素、一部分水和其他废物则随尿液排出体外。通过重吸收作用，人体每天排出的尿液只有1.5升左右，比原尿少得多。7.数据再分析，完成认知闭环教师再次呈现血浆、原尿和尿液成分对比表，学生完整分析三列数据变化的原因，用自己的语言说明每种成分在尿液形成过程中的变化路径。如蛋白质：血浆中有7~9克/100毫升，原尿中微量，尿液中为0，原因是大分子蛋白质不能滤过肾小球，微量进入原尿的蛋白质也被肾小管重吸收。葡萄糖：血浆和原尿中都有0.1克/100毫升，尿液中为0，说明葡萄糖可以滤过肾小球但不能通过肾小管重吸收的检验。尿素：从血浆中的0.03到尿液中的2.0~2.5，说明尿素在尿液中被高度浓缩，因为大部分水被重吸收而尿素不被重吸收。学生通过完整的数据链分析，实现对尿液形成两个过程的深度理解，突破本节教学难点，建立“血液→原尿→尿液”的物质变化认知模型。（四）学以致用，分析尿液异常现象8.病例探究，病理分析教师出示课前准备的异常化验单案例，组织学生分组讨论分析：“请结合肾小球滤过和肾小管重吸收的知识，分析这些异常指标可能的原因。”小组讨论完毕后，各小组代表汇报分析结果：血尿的原因：尿液中出现了红细胞，说明肾小球毛细血管壁可能受损，通透性增大，血细胞透过毛细血管壁进入肾小囊腔，随尿液排出。常见于急性肾小球肾炎等疾病。蛋白尿的原因：尿液中出现了大量蛋白质，说明肾小球毛细血管壁受损，大分子蛋白质透过滤过膜进入原尿，而肾小管无法完全重吸收。长期蛋白尿会导致血浆蛋白减少，出现水肿等严重后果。糖尿的原因：尿液中出现了葡萄糖，可能是血糖浓度过高，超过肾小管重吸收葡萄糖的能力极限，也可能是肾小管重吸收功能障碍。学生联系糖尿病知识进行讨论，明确糖尿既可见于血糖异常升高的一型或二型糖尿病，也可见于肾小管疾病导致的肾性糖尿。9.生活链接，健康教育教师结合肾结石的形成机制介绍：尿液中某些溶质浓度过高时，会结晶析出形成结石。学生讨论预防肾结石的方法：多饮水、适量运动、均衡饮食、避免长期高盐高蛋白饮食。教师介绍血液透析的基本原理：将患者的血液引出体外，通过透析器中的半透膜与透析液进行物质交换，去除代谢废物，再将净化后的血液回输体内。学生体会到现代医学科技与生物学基础知识的紧密联系。10.知识延伸，系统整合教师引导学生梳理尿液形成的完整路径，将本节内容与前几章所学知识建立联系：心脏将血液泵入肾脏，肺排出二氧化碳，皮肤排出汗液，肾脏排出尿液，人体通过多种途径协调配合维持内环境稳定。学生绘制概念图或思维导图，将肾单位的结构与功能、血液循环的知识体系化，完成对本节内容的深度学习。（五）课堂反馈，检测目标达成教师用投屏方式呈现三道递进式检测题：题目一（基础检测）：请写出尿液形成过程中两个关键步骤的名称及其发生的部位。题目二（能力提升）：医生检查某人的尿液时发现含有较多蛋白质，请分析可能的病变部位及原因，并说明这种病变可能对患者造成哪些影响。题目三（综合拓展）：某患者因严重腹泻导致脱水，尿液量明显减少，请从肾小管重吸收的角度解释这一现象，并说明尿液减少对人体维持内环境稳定的意义。学生独立完成后同桌互评，教师抽样展示典型答案，针对共性错误进行归因分析和矫正指导。三道题分别对应知识记忆、理解分析和综合应用三个认知层级，能够较为全面地反映全班学生对本课学习目标的达成情况。（六）课后延伸，促进持续思考教师布置开放性作业：以“肾脏的健康卫士”为主题，制作一份保护肾脏的宣传手抄报，要求包含肾脏功能的知识要点、肾脏疾病的常见信号以及日常生活中保护肾脏的具体做法。学生还可选择参与拓展任务：利用废弃材料制作肾单位物理模型，下节课进行展示交流。七、教学反思与评价设计本课教学设计注重学生主体地位，以问题链驱动学生思维发展，通过模拟实验、数据分析、病例探究等丰富的课堂活动，使学生在做中学、学中思。在教学过程中需要特别关注学习困难学生的参与度，在分组实验和讨论时可以在组内安排学习能力较强的学生担任组长，带动全体同学共同完成探究任务。评价方式采用过程性评价与终结性评价相结合的方式。过程性评价包括课堂提问回答情况、小组实验操作规范性、讨论汇报的逻辑性、概念图绘制的完整性等方面；终结性评价以课堂检测题完成情况为主要依据。评价主体多元化，包括教师评价、小组互评和自我评价，充分体现教学评一体化理念。