基于新課標的重要概念教學案例

《義務教育生物學課程標準（2022年版）》的課程內容是以大概念、重要概念和次位概念的形式呈現相應的概念體系，它反映了課程內容之間的相互聯系，也表明了概念學習對建立學生的生命觀念、發展科學思維、探究實踐和態度責任等核心素養有重要意義。下面以“尿液的形成和排出”為例，探討如何進行概念教學。本課選自濟南版生物學七年級下冊“人體生理與健康”學習主題，是幫助學生形成大概念“人體的結構與功能相適應，各系統協調統一，共同完成復雜的生命活動”以及重要概念“人體主要通過泌尿系統排出代謝廢物和多余的水”的關鍵章節。作為前三章內容的延續，教材將此內容安排在人體的營養、呼吸和循環之后，繼續滲透生物體結構與功能相適應的生命觀念。本節課是學生學完血液、血管及泌尿系統組成之后安排的內容，是運用科學思維方法，由已知探究未知，建立新概念的過程。

生物學三級概念體系：大概念也叫核心概念或大觀念，是對一些基本概念之間進行縱向或橫向聯系，在發現其共同屬性或本質特征的基礎上形成的更加抽象、概括、解釋力更強的認識。大概念在初中生物學課程中只有9個，是學生最重要的學習內容，是教師在一個學習主題結束時，需要提煉和升華的教學要點。重要概念是在揭示生物學事實的基礎上形成的具體基本概念、原理、規律，在初中生物學中共有25個，對應了一章教學的重點，是教師在開展單元教學設計時的重點和目標。次位概念是事實知識，是對課堂教學內容深度和范圍的具體刻畫，反映了學生在特定年齡的認知特征和教學要求，對應“節”的教學要求，也可以對應課時的教學內容，是教師在備課和撰寫教案時的目標指向。

一、課標中的概念要求及分析

概念 5人體的結構與功能相適應，各系統協調統一，共同完成復雜的生命活動（大概念）。

5.4人體主要通過泌尿系統排出代謝廢物和多余的水（重要概念）。

5.4.1泌尿系統包括腎臟、輸尿管、膀胱、尿道等結構（次位概念）。

5.4.2血液通過腎小球和腎小囊內壁的濾過作用和腎小管的重吸收作用形成尿液（次位概念）。

[在認識泌尿系統等排泄途徑（次位概念）的基礎上，概括出泌尿系統是主要排泄途徑（重要概念）;通過泌尿系統的結構與功能關系認識，強化結構與功能相適應以及各器官協調統一的觀念（大概念），避免糾纏知識的細枝末節，注重提升大概念。]

二、教學目標

（1）能夠說出泌尿系統的組成及主要作用，是人體內廢物和多余的水排出的重要途徑。

（2）能說出尿的形成過程，腎小球、腎小囊與濾過作用相適應的特點，以及腎小管與重吸收作用相適應的特點。

（3）能運用結構與功能相適應的觀點分析腎小球、腎小囊、腎小管等結構受損可能導致的功能障礙，能提出保持泌尿系統健康的措施。

（4）能根據尿常規化驗的結果初步判斷身體狀況，關注自己和家人的健康。

三、教學環節

（一）創設情境，問題引入

上節課我們觀察了泌尿系統的組成和腎臟的形態結構，腎臟是如何將血液凈化處理后形成尿液的呢？

◎活動一

情境：呈現“尿常規化驗單”“血液與尿液成分對比表”并觀察分析。

問題：血液中哪些成分是代謝廢物？尿液可能來自哪里？尿液是如何形成的？

（設計意圖：問題可以引導學生思考，通過尿液和血液的成分對比，確認尿液來自血液，引出本節課的核心問題“尿液是如何形成的”，激發學生的探究意識。）

（二）任務驅動，探究問題

◎活動二

尿是如何形成的呢？教師展示腎臟結構示意圖，引導學生觀察腎動脈、腎靜脈和輸尿管。

建模：依據腎臟外形結構特點，教師引導學生畫出腎臟模型（見圖1）并交流。

問題：腎動脈中的血液流經腎臟時，通過什么結構、什么方式將代謝廢物濾出來？

（設計意圖：引導學生以結構與功能相適應的觀點為指導，提出問題，大膽猜想。運用建構模型的方法，猜想、建構“黑箱”內部可能的結構和生理過程，并嘗試自主畫出模式圖。根據前面的學習可知，物質交換是發生在毛細血管處。）

◎活動三

分析1.動脈、毛細血管、靜脈是連通的管道，廢物只能在毛細血管處濾過出來。

猜測：腎動脈應分出許多毛細血管，廢物應在此處濾出。

分析2.濾出來的廢物進入與輸尿管相通的結構中。

猜測：輸尿管應向腎臟內部延伸至毛細血管處，并與之緊貼。

建模：依據上述分析畫出模型（見圖2）并交流。

（設計意圖：啟發學生主動討論，進一步完善自己建構的模型，提出猜想，啟發學生論述猜想的合理性，如毛細血管在此部位應有的結構特點、與輸尿管相連的結構在此部分應有的結構特點等，培養學生的科學思維及探究實踐能力。）

教師在上述模式圖的基礎上進一步提出問題：從腎小球濾過到腎小囊腔中的成分就是尿液嗎？

◎活動四

教師出示資料，如原尿與尿液的成分、每日的產生量等對比數據，進一步引出問題：原尿是如何轉變成尿液的？如何將濾出的有用物質重新吸收回血液呢？

問題：每天由腎小球濾出的物質約180升，而每天排出的尿液只有1.5升，這中間發生了什么變化？大部分物質又到哪里去了呢？

猜想：與腎小管相連通的管道外應包繞毛細血管。

建模：學生分組交流各自的分析和猜想，依據毛細血管的結構和功能特點，猜想并嘗試畫出模式圖（見圖3）。

教師總結學生的交流，圖示并表述腎小管的重吸收作用及與之相適應的結構特點。

（設計意圖：引導學生總結學習時運用的學習方法以及形成的生物學觀點，采用多種方式如猜想、建模等方式最大化地利用課堂面對面的群體教學時間進行深度學習，完成高階思維能力的培養，以此過程培養學生的科學思維，落實生物學學科核心素養。）

（三）抽象概括，建構概念

◎活動五

1.驗證猜想：教師展示完整的腎單位模式圖（見圖4），指出腎單位是尿液形成的結構基礎，一個腎臟中有100多萬個腎單位。教師評價學生的猜想和學生構建的模型圖，構建結構基礎，在這個結構的基礎上概括出尿的形成過程。

2.進一步動畫演示，學生觀察每個過程中成分的變化。（見圖5）

觀察動畫思考問題：

①血液流經腎小球時，不能濾過的成分？

②血漿中能濾過的成分？

③原尿流經腎小管時，重吸收哪些成分回到血液？

3.學生動手制作腎單位模型，展示學習成果（見圖6）。教師提供橡皮管、漏斗、水、塑料顆粒、注射器等材料制作腎單位模型，并設計以下進階式問題：（1）漏斗膨大端、部位①、部位③分別模擬腎單位中的哪些結構？（2）部位①流下液體的過程可模擬腎單位的哪個生理過程？流下的液體主要含哪些成分？（3）部位②可以重吸收部位③中的哪些物質？這個過程模擬腎單位的哪個生理過程？（4）最終的尿液在哪個部位形成？尿液主要含哪些成分？

（設計意圖：該設計借助模型將學生的思維形象化呈現，真正實現工程設計與物化思維的結合，發展學生的模型建構思維，進一步強化對概念性知識的掌握。）

◎活動六

問題討論：代謝廢物除了泌尿系統以尿的形式排出體外，還有其他排出途徑嗎？

舉例：有的器官系統在活動時也能排出代謝廢物，如通過呼吸排出代謝廢物二氧化碳和少量的水;汗腺分泌汗液可以排出少量代謝廢物，如少量水、無機鹽和尿素等。

（四）辨析深入，遷移運用

◎活動七

1.分析“尿常規化驗單”，判斷健康狀況。

2.分析腎透析裝置及原理。

3.課外收集和分享泌尿系統的主要疾病及預防措施的相關資料、腎移植方面的資料。

四、針對重要概念教學的幾個關注點

1.重要概念教學應作為教學單元整體設計。

2.內容設計應落實課標中的“內容要求”和“學習活動建議”。

3.目標設計應該指向核心素養并符合“學業要求”。

4.教學設計應反映概念體系的建立和發展過程，建立概念之間的聯系。

5.教學應安排運用概念解決實際問題的訓練，將知識轉化為能力。

本節課把課標要求和教材內容有機對接起來，一方面，以核心素養為導向來定位和解釋教材內容，讓教材內容的學習有方向、有目標，以學生的生命觀念為指導，運用建構模型的方法，經由猜想、解釋生物學現象，不僅使學生獲得“尿液的形成過程”的基礎知識，還使教學更加指向發展學生生命觀念、科學思維等核心素養;另一方面，深刻揭示和挖掘教材的核心素養價值，讓核心素養落地有載體、有基礎。這個過程的本質就是把學科的育人價值（核心素養）與學科的知識內容有機統一起來。