基于建模教學下“人體內廢物的排出”教學設計

張 秀 （福建省福清華僑中學 福建福清 350300）00

魏秀珍 （福建省福清第二中學 福建福清 350300）

模型是在問題情境中形成的實體、符號或抽象表征的過程和產物，在中學生物教學中應用廣泛。初中生物教學中經常會利用一些模型來描述那些難以直接觀測到的結構、系統或現象，幫助學生推理和解決問題。類比模型就是最常見的一種。

本課選擇利用類比模型進行建模，教師通過指導學生小組活動來構建腎單位的模型，并利用該模型完成尿的形成模擬實驗，培養學生動手實驗、合作探究、語言表達等能力，促使學生養成良好的生活習慣，從而實現教學目標。

1 教材分析

1.1 教學內容分析

本章以介紹“尿的形成和排出”為主要內容，從知識內容的邏輯性和人體生理活動的順序來看，本章是前四章內容的自然延續。學好本節的內容，有利于將前面所學內容貫穿起來，為以后的學習奠定基礎，所以本節的學習起到一個承上啟下的作用。本節課內容安排為兩個課時：第一課時學習排泄概念、途徑和泌尿系統的組成，腎單位的組成及尿的排出途徑；第二課時學習尿的形成，排出途徑和排尿意義。

1.2 目標概念的分析（圖1）

圖1 尿形成和排出的概念圖

2 教學目標

概述尿液的形成過程，比較血液、原尿、尿液的組成成分，理解腎單位結構及尿的形成過程；

運用模擬血液、腎單位模型進行尿形成的模擬實驗；

客觀地認識人體的生理現象，認同結構和功能相適應的科學觀點，養成良好的生活習慣。

3 課前準備

3.1 教師準備

多媒體課件，導學案，拼裝腎單位的材料（紅色毛線編織的網和塑料球—腎小球、漏斗——腎小囊、特殊處理的塑料管——腎小管），模擬血液成分的材料（紅豆——血細胞、白色蕓豆——蛋白質、綠豆——葡萄糖、氯化鐵溶液——尿素、沙子——無機鹽、水）

3.2 學生準備

復習本節第一課時內容，收集并整理血液透析和腎移植的相關知識。

4 模型構建流程

教師引導學生構建模型的流程如圖2所示。

圖2 模型構建流程圖

5 教學過程

5.1 情境創設，導入新課

教師首先引導學生回顧上節課的學習內容，鼓勵學生介紹血液透析和腎移植相關知識。師生小結：腎單位由腎小球、腎小囊和腎小管組成。腎小球是毛細血管球，腎小囊套在腎小球外面，下接腎小管。腎小管細長而曲折，周圍纏繞大量毛細血管。教師提出問題：腎臟是如何形成尿液的呢？學生帶著疑問進入學習。

設計意圖：學生復習上節課學習內容，通過收集和整理血液透析和腎移植相關材料，明白腎臟對人體的健康非常重要。學生通過第一課時的學習，對腎臟和腎單位的結構有了一定的理解，教師通過腎單位的板畫引導學生鞏固腎單位的結構，并為接下來的學習奠定基礎。

5.2 尿的形成過程和排出

（1）構建類比模型一：血液成分。

教師引導學生回顧血液的組成。展示模擬血液成分的材料（紅豆、白色蕓豆、綠豆、氯化鐵溶液、沙子、水），引導學生去類比血液成分（血細胞、蛋白質、葡萄糖、尿素、無機鹽、水）。學生分組，根據已有的知識和生活經驗進行血液組成類比模型的構建，各組代表展示并表述構建結果，各小組之間評價并修正模型。最后，師生共同得出：紅豆——血細胞、白色蕓豆——蛋白質、綠豆——葡萄糖、氯化鐵溶液——尿素、沙子——無機鹽、水。師生一起配置一杯模擬血液。

設計意圖：利用生活材料模擬血液成分，能將形象的實物類比肉眼看不見的物體，使學生加深對血液組成的理解，也為學習原尿和尿液的成分做好鋪墊。

（2）構建類比模型二：腎單位的組成。

基于上節課對腎單位組成的學習，教師引導學生小組活動，根據實驗臺上已有的材料，進行腎單位結構的組裝。各小組討論并組裝完成后，展示腎單位模型，組間進行評價和修正。

設計意圖：教師引導學生小組活動利用課前準備的材料進行腎單位模型的拼裝（圖3），使學生對腎單位的結構有直觀的掌握，為接下來進行尿形成的模擬實驗做好準備。

圖3 模擬腎單位的組成

（3）模擬實驗：模擬尿的形成過程。

教師引導學生小組活動，利用模擬血液和腎單位模型進行模擬實驗：先把模擬血液倒入腎小球中，在腎小囊中收集到液體，模擬原尿的形成，收集并分析“原尿”的成分；接著將“原尿”再倒入腎小管中，模擬尿液的形成，收集并分析到“尿液”的成分。學生一邊進行實驗，一邊思考以下問題：哪些結構起到過濾作用？過濾什么物質？形成的液體是什么？含有哪些成分？人體每天可以排出180 L原尿，為什么形成的尿液卻只有1.54 L呢？腎小管重吸收哪些物質回血液？剩下形成什么液體，含有哪些成分？學生根據實驗結果作答：腎小球和腎小囊壁起過濾作用。血細胞和大分子蛋白質留在血液，一部分水、無機鹽、葡萄糖和尿素等其他物質過濾到腎小囊中形成原尿。由于腎小管的重吸收作用，全部葡萄糖、大部分水和部分無機鹽被重吸收回血液，剩下小部分水、無機鹽和尿素形成尿液。

知識鞏固：教師結合課件上尿液形成動態示意圖進行講解鞏固，并利用表格引導學生完成血液、原尿和尿液成分的比較。

設計意圖：學生通過模擬實驗，形象地理解尿的形成是通過腎小球和腎小囊壁的過濾作用和腎小管的重吸收作用，并掌握從血液→原尿→尿液的各種組成成分的變化，使抽象的知識點形象化，突出重點，突破難點。

（4）尿的排出途徑和排尿的意義。

教師提出問題：腎內形成的尿液是如何排出體外的？尿的形成是連續不斷的，而尿的排出卻是間斷的，這是為什么？教師引導學生觀察泌尿系統的組成示意圖，描述排尿的途徑及各器官作用，強調膀胱過度膨脹會影響其正常的功能，所以有了尿意后就要及時排尿，并進一步設疑：人體每天要排出大量的尿液，如果尿液不能及時排出，還能正常生活嗎？這樣從而引導學生得出排尿的意義。

設計意圖：教師引導學生聯系生活實際，使學生掌握泌尿系統的組成，同時意識到養成健康生活方式的重要性。

5.3 構建系統模型：歸納結課

教師展示尿的形成和排出的相關詞匯，請學生利用這些詞匯將尿的形成和排出用流程圖形式繪畫出來并展示，并用投影儀展示學生的流程圖，引導其他學生進行修改。

設計意圖：學生利用已學習的知識將零碎的詞匯貫穿成流程圖，對尿的形成和排出形成整體認知，輔助知識的記憶，也完成了本節課的課堂小結。

6 教學反思

（1）教師引導學生構建類比模型，幫助學生理解重要概念。利用教師準備材料，學生動手制備模擬血液，拼裝腎單位模型，利用模型模擬尿的形成過程，能形象地理解尿的形成過程，并且能區分血液、原尿和尿液中各種成分的差異。

（2）學生繪畫流程圖，構建系統模型，形成整體認知。教師利用課件展示的概念詞，讓學生利用已學習的知識貫穿成流程圖，形成整體認知，輔助知識的記憶。

（3）學生課后構建模型，培養創造力。教師布置學生課后繼續去完成腎單位的模型構建，在制作模型過程中要收集生活中很多東西作為原料，培養學生熱愛生活的美好情操，也培養學生的創新能力。

（4）在類比模型構建過程中，需要注意的問題包括：①考慮制作出來的模型要與腎單位結構相似；②考慮做出來的模型是要用于尿的形成的模擬實驗，必須對模型進行特殊制作和處理；③考慮模型是否要環保、耐用。模型的制作和使用是一個不斷修正的過程，能否將合作學習、探究教學等進行整合使用，有效融入到建模教學課堂，是實現本節課教學目標的關鍵。