“尿的形成和排出”一節(jié)情境教學設(shè)計*

張 琪 宋 娟

（1 山東省淄博市淄川第二中學 山東淄博 255100 2 山東省淄博市淄川區(qū)般陽中學 山東淄博 255100）

情境教學能引起學生積極的情緒體驗，提高學生的思維品質(zhì)，更好地融合學生的認識活動與情感體驗。在生物學教學中，通過創(chuàng)設(shè)源于社會實踐和學生生活的真實情境，親身感悟所學知識的內(nèi)涵和本質(zhì)，深度體驗所學知識在社會實踐和現(xiàn)實生活中的應(yīng)用方式和實際意義[1]，有助于學生開展探究活動、培養(yǎng)科學思維、領(lǐng)悟生命觀念并激發(fā)社會責任，從而促進核心素養(yǎng)的形成。

《義務(wù)教育生物學課程標準（2011年版）》（以下簡稱“課程標準”）倡導(dǎo)探究性學習，力圖改變學生的學習方式，幫助學生領(lǐng)悟科學的本質(zhì)，引導(dǎo)學生主動參與、勤于動手、積極思考[2]。組織以探究為特點的主動學習是落實生物學學科核心素養(yǎng)的關(guān)鍵，因此，在初中生物學教學中，教師需要為學生探究性學習創(chuàng)設(shè)情境[2]，以避免探究的形式化及學習的表層化。本文以“尿的形成和排出”一節(jié)為例設(shè)計教學活動，以情境化為主線介導(dǎo)課堂教學，探索情境教學的有效實踐策略。

1 教材分析

“尿的形成和排出”是義務(wù)教育教材（五·四學制）《生物學》（山東科學技術(shù)出版社）7年級上冊第4 單元第5 章第1 節(jié)的內(nèi)容。本節(jié)課是學生在學習了消化系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)和循環(huán)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對人體內(nèi)廢物的排出進行的探究，有利于學生形成人體新陳代謝的完整認識。課程標準對“概述尿液的形成和排出過程”的教學提出了較高的要求，屬于理解水平，并且尿液形成和排出的過程與血液循環(huán)緊密聯(lián)系，因此，結(jié)合教材和課程標準，筆者將“概述尿液的形成和排出過程”確定為本節(jié)教學的重、難點。

2 設(shè)計思路

本節(jié)課以多種情境素材為載體，以尿液是如何從血液中分離作為主線，依據(jù)課程標準的基本理念，采用觀察比較、自主學習、模型構(gòu)建、類比實驗及交流討論等教學方式，重構(gòu)教材內(nèi)容，豐富教學資源，通過有效的教學情境，激發(fā)學生的好奇心和求知欲，使學生主動參與對所學知識的探索過程，從而有助于落實生物學學科核心素養(yǎng)。本節(jié)課的教學流程如圖1。

圖1 “尿的形成和排出”情境化教學流程

3 教學目標

1）觀察人體泌尿系統(tǒng)的組成示意圖，根據(jù)各部分器官及其功能，描述尿液自形成到排出體外依次經(jīng)過的結(jié)構(gòu)，提升自學能力和分析能力。

2）通過自制腎單位模型，感知腎單位各部分的位置關(guān)系、結(jié)構(gòu)特點及功能特性，根據(jù)模型區(qū)分并描述腎單位中血液的流經(jīng)路線和尿液的形成路線，加深對腎單位概念的構(gòu)建，并形成結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生命觀念。

3）設(shè)置類比實驗促進對“過濾作用”和“重吸收作用”2 個抽象過程的深度認知，運用原有的知識經(jīng)驗對新概念分析、鑒別、評價，以構(gòu)建新知序列，發(fā)展科學思維。

4）運用所學知識分析尿常規(guī)化驗單，由此引出血液透析、腎移植及3D 生物打印技術(shù)，在落實STS 教學理念的同時，引導(dǎo)學生關(guān)注人類泌尿系統(tǒng)健康，崇尚健康文明的生活方式，成為健康中國的促進者和實踐者。

4 教學過程

4.1 創(chuàng)設(shè)生活情境，引入新課 教師展示日常生活垃圾的產(chǎn)生與處理，提問：人體中是否有“垃圾”？都有哪些“垃圾”？它們是如何產(chǎn)生又是怎樣排出體外的？哪種方式是最主要的排出途徑？并提供相關(guān)資料。學生通過資料分析，歸納排泄的概念和途徑。

立足生活，導(dǎo)入新課，增強學生的求知欲與主動性；“排泄”的概念不是由教師直接講授，而是由學生主動參與、積極構(gòu)建獲得，目的是引導(dǎo)學生全身心投入學習，為下一步的情境創(chuàng)設(shè)作鋪墊。

4.2 呈現(xiàn)情境素材，講授新知

4.2.1 在觀察思考中認識泌尿系統(tǒng)的組成

提問：觀察人體泌尿系統(tǒng)的組成示意圖，請根據(jù)各部分器官及其功能，描述尿液自形成到排出體外的過程中，依次經(jīng)過的結(jié)構(gòu)分別是什么？學生經(jīng)過自主學習，根據(jù)泌尿系統(tǒng)各部分的結(jié)構(gòu)和功能，組織語言描述尿液形成和排出路線。

設(shè)置問題情境，引導(dǎo)學生根據(jù)當前的學習活動，以融會貫通的方式對學習內(nèi)容進行組織，使“泌尿系統(tǒng)的組成及功能”成為有邏輯、有體系的知識，從而使學生建立自己的知識結(jié)構(gòu)。

4.2.2 在模型構(gòu)建中感知腎單位的結(jié)構(gòu) 通過圖片和實物，在直觀了解腎臟的位置、外形之后，結(jié)合教材“腎的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖”，提問：腎動脈、腎靜脈和輸尿管中的液體分別是什么？根據(jù)這3 種液體流動的方向，你能否推測尿液中的物質(zhì)來自于哪種液體？教師強調(diào)：學習尿液的形成過程，實際上就是學習廢物是如何從血液中分離的過程。引導(dǎo)學生利用漏斗、毛線等材料，結(jié)合課本腎單位結(jié)構(gòu)圖，自制腎單位模型（圖2）；以小組為單位，通過信息化教學軟件移動端，對模型進行拍照并上傳至班級平臺，小組之間互相評價。由學生代表根據(jù)模型介紹腎單位的結(jié)構(gòu)，找出腎單位中的2 處毛細血管并分析其作用。在學生回答的基礎(chǔ)上，教師利用腎單位模型的實驗裝置形象演示腎單位中血液的流經(jīng)路線和尿液的形成路線（圖3），同時提出探究問題：根據(jù)腎單位和演示實驗，區(qū)分并描述腎單位中血液的流經(jīng)路線和尿液的形成路線。最后設(shè)疑：血液流經(jīng)腎小球時到底發(fā)生了什么尿液才能從中分離？

圖2 學生自制的腎單位模型

圖3 演示腎單位中血液流經(jīng)路線和尿液形成路線的實驗設(shè)計圖（左）與裝置圖（右）

根據(jù)“結(jié)構(gòu)決定功能”原理，重新整合教材內(nèi)容，提出學習主線“尿液是如何從血液中分離的”，通過模型構(gòu)建，形成驅(qū)動性任務(wù)以引導(dǎo)學生學習，加深對腎單位的直觀印象，同時培養(yǎng)其動手能力和發(fā)現(xiàn)問題并解決問題的能力；小組互評則能檢測、反饋學生對腎單位的理解情況。利用實驗情境，形象展示“血路”和“尿路”分離的結(jié)構(gòu)是腎小球，以加深對腎單位結(jié)構(gòu)的認識；通過設(shè)疑，讓學生對腎單位的理解從感知層面深入到思維層面，為后續(xù)學習尿液的形成過程作鋪墊。

4.2.3 在類比實驗中掌握尿的形成過程 教師指導(dǎo)學生利用篩子去除糧食中的沙子：先將沙子和小顆粒糧食篩除，留下大顆粒糧食；再撿回小顆粒糧食。通過類比，引導(dǎo)學生思考，血液中哪些成分相當于大顆粒糧食、小顆粒糧食及沙子，然后利用平板電腦，打開希沃授課助手中教師制作的“過濾和重吸收”模擬程序（圖4），利用觸摸板控制功能，對物質(zhì)圖形進行拖拽以演示過濾作用和重吸收作用并上傳結(jié)果，進行展示與互評。之后再比較正常情況下血液、血漿、原尿和尿液成分差異的基礎(chǔ)上，提出問題“人體每天約形成180 L 原尿（約10 桶純凈水的量），而每天排出的尿液只有1.5 L 左右（約一大可樂瓶的量），為什么？”同時展示純凈水桶和大可樂瓶，突出強調(diào)腎小管的重吸收作用；展示紅細胞在不同濃度氯化鈉溶液中形態(tài)變化的示意圖，理解腎小管重吸收作用對調(diào)節(jié)人體內(nèi)無機鹽含量、維持水鹽平衡的意義。

圖4 利用授課助手制作“過濾和重吸收”模擬程序

設(shè)置情境，基于學生所熟悉的、已有的經(jīng)驗——“篩除”和“撿回”，類比“過濾作用”和“重吸收作用”，將抽象概念形象化、通俗化，從而產(chǎn)生學習的內(nèi)驅(qū)力，激發(fā)學生的學習動機。在此基礎(chǔ)上，通過信息化教學軟件的移動端與PC 互聯(lián)互動，認知過濾作用和重吸收作用，增強學習過程的體驗性、互動性和生成性，實現(xiàn)“教-學-評”的一致性，從而更好地發(fā)展學生的核心素養(yǎng)。聯(lián)系生活實際，用純凈水桶和大可樂瓶作為教具，可形象感知180 L 和1.5 L 這2 個數(shù)據(jù)的差距，使學生對于腎小管重吸收了“大部分水”這一模糊描述，有了更清晰、更客觀的認知。感知紅細胞在不同濃度氯化鈉溶液中的形態(tài)變化，旨在引導(dǎo)學生理解腎小管重吸收作用的意義，同時也為后續(xù)學習排尿的作用埋下伏筆。

4.2.4 在認知沖突中理解尿的排出 再次聯(lián)系生活實際，提問：血液源源不斷地進、出腎臟，尿液也不斷形成，為什么人體不需要隨時排尿？強調(diào)膀胱的生理作用。再次提出疑問：嬰幼兒為什么會有遺尿現(xiàn)象？引導(dǎo)學生思考并講述尿液排出體外的過程，強調(diào)排尿是受中樞神經(jīng)系統(tǒng)控制的。最后，帶領(lǐng)學生總結(jié)排尿的3 個作用：排出廢物，調(diào)節(jié)體內(nèi)水和無機鹽的平衡，維持組織細胞的正常生理功能。

對比成人和嬰幼兒，對尿的排出過程形成認知沖突，突出尿液的排出受神經(jīng)系統(tǒng)支配，讓學生形成“生物體是一個統(tǒng)一的整體”的生命觀念。總結(jié)排尿的作用，為后續(xù)的知識應(yīng)用和情感升華作鋪墊。

4.3 通過遷移應(yīng)用，升華情感 解讀慢性腎炎患者的尿常規(guī)化驗單，嘗試利用所學知識解釋尿液成分異常的原因，引出尿毒癥、血液透析及3D 生物打印技術(shù)的相關(guān)資料，了解人工腎的研究進展及其重要意義。

學會利用所學知識解決生活中的問題，認同腎臟對人體的重要作用，感悟生命的奧妙。通過科學新進展創(chuàng)設(shè)情境，體現(xiàn)生物學對于提升人類健康和生命質(zhì)量的重要作用，有助于學生激發(fā)對生物學的學習興趣，認同生物學的社會價值，有助于促進生物學學科核心素養(yǎng)的落地。

4.4 構(gòu)建知識體系，總結(jié)提升 引導(dǎo)學生構(gòu)建并展示本節(jié)課的概念圖，教師進行點評與完善（圖5）。

圖5 尿的形成和排出概念圖

學生在情境化的學習環(huán)境中自主構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)，從整體上把握知識體系，通過提要素、建結(jié)構(gòu)、理關(guān)系，優(yōu)化自身認知結(jié)構(gòu)，有助于學生對知識的深入理解和遷移應(yīng)用，也有助于發(fā)展學生的生命觀念。

5 教學反思

本節(jié)課整合教材內(nèi)容，以情境化教學為主線，以發(fā)展學生的核心素養(yǎng)為目標，通過創(chuàng)設(shè)不同的學習情境，促進“尿的形成和排出”教學目標的達成。在教學過程中，選擇持續(xù)關(guān)注的評價方式，引導(dǎo)學生深度反思、及時反饋，不斷調(diào)整學習策略，實現(xiàn)學生的主動發(fā)展。總之，整個教學過程通過創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學生的感性思維和內(nèi)在探究事物的能力，變單純知識獲取的學習為指向解決真實問題的學習，對于發(fā)展學生的學科思維、形成結(jié)構(gòu)與功能觀，以及提高解決真實問題的能力，都有積極作用，也有助于落實初中生物學課程的基本要求。