基于模型建构的“尿的形成过程”教学设计

朱金静

摘要：结合教材，综合考虑学生的技能水平，从设计思路、材料选取和装置效果三维视角建构“尿的形成过程”物理模型，学生在不断完善模型的过程中，将这一抽象的过程形象具体化，并主动建构“尿的形成过程”相关概念。

关键词：肾单位，模型，过滤作用，重吸收作用

中图分类号：G633.91文献标志码：B

模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所做的一种简化的描述，可以用实物或抽象符号等定性或定量表示，包括物理模型、概念模型、数学模型。在中学生物学教学中，自制物理模型能很好地帮助学生构建与掌握生物学概念。

1 教材和学情分析

“尿的形成过程”是人教版七年级《生物学》下册第四单元第五章“人体内废物的排出”的内容。教材利用文字说明、结构示意图和资料分析的方式，引导学生理解肾单位的结构和功能，该内容对七年级的学生而言具有一定难度。但学生通过制作动物细胞模型和植物细胞模型的经历，初步具备模型建构的能力，为本节课打下了良好的能力基础。

2 教学目标

①阐述肾单位的结构和功能;概述尿的形成过程。

②通过小组合作建构肾单位的相关模型，进一步提高动手操作能力和将抽象问题具体化的能力。

③认同“人体形态结构与功能相适应”的生物学基本观点;养成多喝水、不憋尿等健康的生活习惯。

3教学重难点

教學重点：肾单位的结构。

教学难点：理解肾小球和肾小囊内壁的过滤作用;理解肾小管的重吸收作用。

4 教具准备

第一组实验器材：锥形漏斗1个，红色毛线1条（长60cm），蓝色毛线1条（长15cm）。

第二组实验器材：滤网1片（钓鱼抄网制作，滤网直径为10cm，网孔直径为4mm），曲别针1枚，不同大小的种子，1g铁屑，1g沙粒，100mL烧杯1个，50mL烧杯1个。

第三组实验器材：磁力纸1条（磁力书签制作，5cmx2cm），透明胶带。

5 教学过程

5.1 活动一：制作肾单位结构模型

教师提出问题，引入肾单位：肾单位的结构示意图很复杂，由哪三部分组成？并引出活动“能否利用第一组实验器材小组合作制作肾单位结构模型”。教师提示注意事项：各材料分别模拟哪个结构？红色蓝色的毛线如何连接？如何模拟肾小球？血液颜色在哪个部分发生变化？血管和肾小管的关系是怎样的？

结合教材关于肾单位各结构的说明和肾单位结构示意图，各学习小组合作首先明确各种材料模拟的结构：漏斗锥形筒——肾小囊，漏斗颈——肾小管，红色毛线——流入肾单位的动脉血管，蓝色毛线——流出肾单位的静脉血管。接着，小组成员共同制作肾单位模型，最后汇报成果、交流制作的方法步骤。

教师运用希沃授课助手将学生制作的肾单位模型（图1）投屏，辅助学生展示。

①将红蓝两条毛线的末端用打结的方式连接起来，红色毛线两端各预留15cm的长度，中间缠绕成松散的毛线团，模拟肾小球;

②将红色毛线团放置在肾小囊里;

③结合血液颜色的变化，将打结两侧的红色毛线和蓝色毛线缠绕在漏斗颈外。

设计意图：针对学生制作模型过程存在的能力不足问题，教师要提示注意事项，不能给出具体的方法步骤，引导学生积极思考，主动参与到模型制作过程中来。在此过程中，学生学会了准确辨识肾单位的结构，进一步养成将透过现象看本质的思维方式。教师运用希沃授课助手将学生制作的模型投屏，辅助学生汇报，提高课堂效率，优化展示效果。

5.2 活动二：制作“肾单位过滤作用”模型

认真观察模型，学生发现：肾小球两端均连接动脉;血液颜色在肾小管处发生变化，对“肾小球的特殊结构和肾小管的功能”产生了探究的热情。

结合教材对“过滤作用”的说明以及血浆和原尿成分的差异，教师提出质疑：肾小球和肾小囊内壁的过滤作用是如何进行的？在制作的“肾单位模型”基础上，学生利用第二组实验器材，尝试制作过滤作用模型。小组合作首先明确各种材料模拟的结构：滤网——肾小囊内壁，锥形筒——肾小囊外壁;红豆——血细胞，黄豆——蛋白质，铁屑——血浆中小分子的葡萄糖、水、无机盐，沙粒——尿素。

教师提示滤网的折叠方法（参考化学用滤纸的折叠），并提出问题：哪些物质能被过滤，哪些物质不能？在学生展示时，运用希沃授课助手将模型投屏。

各学生小组合作带着问题，思考并制作过滤作用模型，最后汇报成果、交流方法步骤：

①将滤网按照滤纸的方法进行折叠，用曲别针将重叠部分固定在锥形筒侧壁上;

②将不同大小的种子、铁屑和沙粒倒入滤网中，认真观察各种物质的过滤情况。

设计意图：针对学生缺乏滤纸折叠的经验，教师及时示范并讲解，为学生成功制作“肾单位的过滤作用”模型助力。学生在动手操作的过程中，直观体验血浆形成原尿的变化过程，对“肾小囊内壁的过滤作用”有了更深刻的理解。

5.3 活动三：“肾单位重吸收作用”模型

学生根据观察到的现象，发现葡萄糖、水和无机盐对人体有利的物质被过滤到肾小管中。对比分析原尿和尿液的成分，发现尿液的葡萄糖减为零，学生提出质疑：原尿流经肾小管时发生了怎样的变化7这样为继续探究“肾小管的重吸收作用”提供内在动力。为解答疑惑，教师结合教材对肾小管重吸收作用的说明，在“肾单位过滤作用”模型基础上，利用第三组实验器材制作“肾单位重吸收作用”模型。小组合作制作并汇报成果、交流方法步骤。

教师活动：运用希沃授课助手将模型投屏，辅助学生展示：

①用透明胶带将磁力纸固定在漏斗颈上;

②将不同大小的种子、铁屑和沙粒重新倒入滤网，认真观察各种物质能被重吸收的情况。

设计意图：学生发现大部分铁屑被吸附在肾小管内壁，直观理解了“肾小管重吸收作用”。教师引导学生类比小肠的吸收作用，使学生理解肾小管重吸收葡萄糖时消耗O₂，血液由动脉血变成静脉血，从而解开疑惑。

5.4 活动四：讲述科普故事“我是流入肾单位的葡萄糖分子”

学生讲述科普故事：我是流入肾单位的葡萄糖分子，首先我到达了肾小球，肾小球像个迷宫一样，我和伙伴们在里面绕来绕去。很快，我与血细胞和大分子的蛋白质分开了，它们被留在了血管里，而我和水、无机盐、尿素等小分子物质被过滤到长得像“小漏斗”的肾小囊里形成原尿。我很难过，因为我还没有参与细胞的呼吸作用，不想离开血液。我们几乎没有在肾小囊里停留，很快就到达了细长而曲折的肾小管里。幸好，肾小管及时发现了我们，它费了好大劲儿、消耗了大量的氧气，才把我们全部葡萄糖、大部分水和部分无机盐重新吸收送回血液。我又可以为生命活动做贡献啦！此时，我发现血液正不断由动脉血变成静脉血，但智慧的肾小管没有重吸收对人体有害的尿素，最后它随着尿液被排出了体外。

设计意图：结合板书设计，学生以科普故事的形式，讲述血液流经肾单位各结构时发生的变化，在理解的基础上，概述“尿的形成过程”，建构知识体系。6板书设计（图2）

设计意图：知识结构式的板书设计更有利于学生掌握肾单位的结构和功能，理解尿的形成过程，建构知识体系。

7 教学反思

整个学习过程均以问题为驱动，在学生的质疑和解惑中层层递进。学生借助模型和概念图，建构“尿的形成过程”知识体系，在领悟合作力量的强大，享受发现和获得成功的同时，学生的创新精神和科学思维也得到了提升。