巧制肾单位演示仪

2019-01-03湖北省保康县歇马镇中心学校441611毛永发

中小学实验与装备 2018年6期

湖北省保康县歇马镇中心学校(441611) 毛永发

1 肾单位的结构和工作原理

人的肾脏由大约100万个肾单位组成。肾单位是肾脏结构和功能单位,它把人体组织细胞产生的尿素形成尿液排出体外。肾单位由肾小球、肾小管、肾小囊组成,肾单位结构示意图见图1。肾小球是由入球小动脉分出的数十条毛细血管弯曲盘绕而成的血管球。这些毛细血管在出肾小体前再汇合成一个出球小动脉。毛细血管壁薄,只有一层扁平的上皮细胞,有利于物质交换。血液流经肾小球时,血液中的水、无机盐、葡萄糖、尿素等小分子物质会穿过肾小球的毛细血管壁被滤过。肾小囊包套肾小球,下端是肾小管,像个漏斗。肾小囊的内壁也只有一层扁平的上皮细胞,被肾小球过滤下来的小分子物质被肾小囊内壁二次过滤,进入肾小囊中形成原尿。原尿中的水、无机盐、葡萄糖等是人体的营养物质。肾小管细长曲折,外面包套丰富的毛细血管。当原尿流经肾小管时,肾小管会吸收原尿中大部分水、少量的无机盐、所有的葡萄糖。这些物质会穿过肾小管外面的毛细血管壁,进入血液,被血液运输到全身各处的组织细胞。在肾小管的末端剩下少量的水、少量的无机盐、所有的尿素形成了尿液,再经过输尿管运输到膀胱进行储存。

图1 肾单位结构示意图

2 制作背景

人教版7年级下册《生物学》第4单元第5章“人体内废物的排出”中,肾单位的结构和工作原理既是教学重点,也是教学难点。肾单位的结构比较复杂,学生难懂,对于肾单位的工作原理更是很难弄明白。在教学中采用挂图教学无立体感,利用石膏或塑料模型教学虽有立体感但没有真实感。这两种方法都不贴近实物,且不能观察肾单位各个结构的工作原理,教学费时费力,学生难以理解。在教学过程中,采用可以拆装的肾单位演示仪,教师一个结构一个结构的展示、讲解、演示,学生一个结构一个结构的观察,很容易明白肾单位的结构及其工作原理。

3 制作材料

剪刀1把、透明胶1圈、502胶水、直径20cm塑料球(或2.5L塑料饮料瓶)、实验用漏斗、直径1cm红色橡胶管1根、红色细塑料管、直径1cm黄色软塑料管1根、1.5m长的红色毛线(吸水性强)、太空棉、细绳、木板、圆柱木棍、自行车气门钉、针等。

4 制作方法

(1)将红色细塑料管剪为多根,用针密集刺孔,再把这些塑料管制成球状,用来表示肾小球。每根红色塑料管模拟毛细血管,用针刺的孔模拟毛细血管壁薄,能过滤小分子物质。

(2)截取2节10cm长红色橡胶管,分别套住每根红色塑料管的两端,如图2所示。这2根红色橡胶管分别相当于入球小动脉和出球小动脉。

(3)把直径20cm塑料球截取一大半(或截取2.5L塑料饮料瓶取上半部分),在其中央打一小孔,把自行车气门钉穿在其中,并拧紧自行车气门钉螺丝,如图3所示。制作成肾小囊模型。

图2 肾小球示意图

图3 肾小囊示意图

(4)用一块布罩在截取的塑料球口,把布向塑料球的内部下压一些,用细绳把布固定在塑料球上,如图4所示。布模拟肾小球内壁,有过滤作用。

图4 肾小球内壁示意图

(5)黄色软塑料管模拟肾小管。用针在黄色软塑料管密集刺孔。液体流经黄色软塑料管时,有液体渗出,表示肾小管的重吸收作用,如图5所示。

图5 肾小管示意图

(6)在刺孔后的黄色软塑料管内放几团松散的太空棉,对流动的液体有一定的阻碍作用,让更多的液体从黄色软塑料管渗出,表示肾小管有很强的吸收功能。

在黄色软塑料管外缠绕红色毛线,红色毛线表示肾小管外的毛细血管。渗出的液体被红毛线吸收,表示被肾小管重吸收的物质进入肾小管周围的毛细血管,如图6所示。

图6 肾小管外的毛细血管示意图

(7)用木板和圆木棍(也可以用其他材料)制成图7所示支架。

(8)把图4装置用细绳固定在图7装置上,形成如图8所示装置。

图7 支架

图8 固定好的肾小囊模型

5 使用方法

(1)介绍图2的结构及其所模拟的肾小球的结构和功能。

(2)介绍图4的结构及其所模拟的肾小囊的结构和功能。

(3)介绍图6的结构及其所模拟的肾小管的结构和功能、肾小管外的毛细血管结构特点及功能。

(4)把图2装置放到图8的布上形成如图9所示装置。

图9 安装好的肾小球模型

(5)图6装置和图9装置连接形成图10装置。

图10 加装肾小管

(6)用图10所示装置演示实验。在上面模拟入球小动脉的红色橡胶管内插入漏斗,向漏斗内加入较浑浊的液体(浑浊液体里面的小颗粒模拟血液中的血细胞及大分子蛋白质,不能滤过)。液体顺着模拟的肾小球、肾小囊、肾小管流下,看到红毛线上有大量的水(代表被肾小管重吸收的物质进入了血液),模拟肾小管的黄色软塑料管的末端有少量液体和小颗粒物流下(表示经过过滤和重吸收形成尿液)。