原尿及尿液形成的動態(tài)演示裝置制作使用方法

李軍　李添羽

摘? 要? 教具原尿及尿液形成的動態(tài)演示裝置可以演示血液由腎小球和腎小囊內(nèi)壁初步過濾形成原尿，原尿經(jīng)腎小管的重吸收作用形成尿液的動態(tài)過程，科學(xué)、動態(tài)地模擬人體原尿和尿液形成的生理機制。動態(tài)裝置動靜結(jié)合，使課本抽象化的知識具體化，圖文并茂地詳細(xì)介紹教具的制作過程和使用方法。

關(guān)鍵詞? 教具；腎單位；原尿；尿液

中圖分類號：G633.91? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2023）03-0038-03

0? 引言

“人體內(nèi)廢物的排出”是七年級上冊《生物學(xué)》十分重要的一章，而“尿的形成和排出”這一節(jié)是這一章的重點內(nèi)容。尿的形成和排出由人體泌尿系統(tǒng)完成，腎臟是泌尿系統(tǒng)的主要器官，人體的尿液是由腎臟生成的。腎臟由100多萬個腎單位構(gòu)成，腎單位是腎臟形成尿液的最基本單位，腎單位由腎小球、腎小囊和腎小管構(gòu)成。當(dāng)血液流經(jīng)腎小球時，除血細(xì)胞和大分子的蛋白質(zhì)外，血漿中的部分水、無機鹽、葡萄糖和尿酸、尿素等物質(zhì)通過腎小球的過濾作用進(jìn)入腎小囊中，腎小囊中的液體稱為原尿。原尿再流經(jīng)腎小管時，被腎小管重吸收而形成人體的最終代謝廢物——尿液，而被腎小管重吸收的物質(zhì)通過腎小管外的毛細(xì)血管網(wǎng)重新吸收回到血液循環(huán)，而人體的代謝廢物則進(jìn)入收集管。尿液由收集管匯總進(jìn)入輸尿管，再進(jìn)入膀胱暫時貯存起來。當(dāng)尿液在膀胱聚集到一定程度時，人才會產(chǎn)生尿意，在神經(jīng)系統(tǒng)的支配下，將尿液經(jīng)尿道排出體外。腎小管重吸收的物質(zhì)經(jīng)遍布腎小管外的毛細(xì)血管重新回到血液循環(huán)。這對維持人體正常的新陳代謝具有重要作用。在血液經(jīng)腎小球的過濾作用形成原尿，原尿經(jīng)腎小管的重吸收作用形成尿液的過程中，血液、原尿、尿液三者的成分不僅發(fā)生明顯的變化，而且尿液的數(shù)量比原尿大幅度減少，或者說廢物越來越“濃縮”。腎臟的構(gòu)造及尿液的形成過程既是一個教學(xué)重點，又是一個教學(xué)難點。腎臟形成尿液的過程本就是一個“悄無聲息、永無停止”，讓人看不見、摸不著，略感神秘的動態(tài)過程，而非靜止的狀態(tài)。經(jīng)過幾十年的實際教學(xué)發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對腎單位的概念及結(jié)構(gòu)組成理解不深、概念模糊，對原尿及尿液的形成過程掌握較差，特別是對“原尿由腎小球過濾而形成”這一過程只有課本上的抽象理論知識，而沒有感性的動態(tài)感受，這也是學(xué)生掌握不好該知識的重要因素。在平時的作業(yè)和考試中，這部分知識出錯率比較高，根本原因是學(xué)生只是簡單地了解課本上“腎臟的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖”，對腎單位的實際結(jié)構(gòu)理解不深、掌握不牢，對腎小球的過濾作用和腎小管的重吸收作用缺少感性認(rèn)識，所以對原尿和尿液的概念、成分、數(shù)量理解不深刻、掌握不全面。通過教具原尿及尿液形成過程的動態(tài)演示裝置的使用，學(xué)生可以切身地理解腎小球、腎小囊和腎小管的構(gòu)造以及血液經(jīng)過腎小球和腎小囊內(nèi)壁的過濾形成原尿，原尿經(jīng)腎小管的重吸收形成尿液的動態(tài)過程。教具的使用對該章內(nèi)容的學(xué)習(xí)和掌握具有積極的促進(jìn)作用。

1? 教具制作過程及使用方法

原尿及尿液形成過程的動態(tài)演示裝置制作過程及使用方法主要包括以下幾個方面。

1.1? 材料準(zhǔn)備

帶底座的鐵制白板（長和寬分別是75.5 cm和56.5 cm）1塊、醫(yī)用注射器（帶針頭）2個、醫(yī)用輸液器5套、小罐茶茶罐（直徑5.5 cm）1個、熱熔膠槍1把、熱熔膠棒4根、噴壺（直徑9.5 cm）1個、膠帶1個、乳膠管60 cm、鋼鋸條1根、木螺絲3個、帶螺帽小螺絲1個、100 ml燒杯2個、500 ml燒杯1個、生理鹽水3瓶、酚酞試劑20 ml、20%的鹽酸溶液200 ml、0.5%的氫氧化鈉溶液500 ml、10%的碘液500 ml、膠頭滴管1個、乳膠手套1副。

1.2? 制作過程

1）在白板的正面打4個孔，孔的直徑大約為0.4 cm。其中，1孔距白板上邊緣27 cm，左邊緣15 cm；2孔在1孔垂直下方7 cm處；3孔在2孔垂直下方3 cm處；4孔距白板右邊緣21 cm，距下邊緣32 cm。把帶螺帽小螺絲固定在2孔上，如圖1所示。

2）打開兩套醫(yī)用輸液器，把一套的針頭取下，從白板的后面經(jīng)1孔穿到前面來（A輸液器管），注意讓輸液器開關(guān)留在白板的后面，如圖2所示。把另一套輸液器從開關(guān)處剪斷，從白板前面與第一套輸液器管相連，如圖3所示。

3）把噴壺的底環(huán)切，點燃酒精燈，把小刀在酒精燈的外焰加熱，再把加熱的小刀在噴壺底部進(jìn)行環(huán)切。環(huán)切完成后，把輸液器塑料管纏繞在小茶罐的外面，纏繞的外形像“鳥巢”，塑料管相交處用熱熔膠粘接固定，再用針在塑料管上扎十多個小孔，把塑料管輕放到噴壺里面，放置時，不要損壞輸液器的塑料管，把噴壺壁割1 cm寬小口并把噴壺從小口處固定到2孔的螺絲上。塑料管進(jìn)出口端朝上，以方便連接。如圖4所示。把噴壺嘴鋸開，插上乳膠管，擰到噴壺口上，注意防止漏水。如圖5所示。

4）把乳膠管以“S”形用膠帶粘到白板上，打開一套輸液管（D輸液器管），去掉針頭，從白板后面經(jīng)4孔穿出到白板的前面并纏繞乳膠管后，與噴壺里的塑料管口連接。注意要防止輸液器的塑料管打結(jié)，以保證輸液器塑料管內(nèi)的液體流動順暢。如圖6和圖7所示。

5）在白板的反面頂端均勻固定3個木螺絲。戴好乳膠手套。在氫氧化鈉溶液里滴加酚酞試劑，直到溶液變成紅色。把3瓶生理鹽水用注射器抽出，按1、2、3順序編號。再依次向第1號瓶注入500 ml紅色的氫氧化鈉溶液；2號瓶注入200 ml稀鹽酸；3號瓶注入500 ml稀碘液。在白板的反面，從右向左，依次按1、2、3序號掛在木螺絲上。1號瓶（裝氫氧化鈉溶液）插入經(jīng)過1孔的A輸液器管和經(jīng)過4孔的D輸液器管；連接2號瓶（裝稀鹽酸）的是B輸液器管，B輸液器管的末端針頭經(jīng)3孔插入噴壺內(nèi)；插入3號瓶（裝稀碘液）的是C輸液器管，C輸液器管末端針頭經(jīng)4孔插入乳膠管中。如圖8所示。

1.3? 使用方法

1）打開連接1號瓶的A、D兩個輸液器管開關(guān)，紅色的氫氧化鈉溶液（模擬血液）流經(jīng)輸液器的塑料管球（模擬腎小球），滲透到噴壺口處，顏色仍舊是紅色（模擬血液如果未經(jīng)腎小球的過濾作用的狀況）。紅色液體滲透地越來越多，同時，纏繞在乳膠管（模擬腎小管）外的輸液器管（模擬出球小動脈）也成為紅色。如圖9所示。

2）打開2號瓶開關(guān)，稀鹽酸進(jìn)入容器，并與紅色的氫氧化鈉溶液進(jìn)行中和反應(yīng)，導(dǎo)致溶液不再顯堿性，由于酚酞遇堿才變紅色，此時溶液紅色消退，變成無色（模擬紅色血液經(jīng)腎小球的過濾，變成無色的原尿），這樣“紅色血液”經(jīng)“腎小球”過濾，變成無色的“原尿”。如圖10所示。

3）打開3號瓶的C輸液器開關(guān)，淡黃色的稀碘液（模擬尿液）經(jīng)乳膠管（模擬腎小管）匯入燒杯中，如圖11所示。說明原尿流經(jīng)腎小管時，被腎小管重吸收形成淡黃色的尿液。這樣血液經(jīng)腎小球過濾成原尿、原尿經(jīng)腎小管重吸收形成尿液的動態(tài)演示過程完成。

2? 教具優(yōu)點和使用情況分析

該教具在教學(xué)實際應(yīng)用一段時間后發(fā)現(xiàn)，教具被任課教師和廣大學(xué)生所認(rèn)可，總結(jié)以下優(yōu)點。

1）符合教學(xué)性要求和基礎(chǔ)教育課程改革的基本理念，有助于促進(jìn)素質(zhì)教育，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實踐能力。教具外形結(jié)構(gòu)更像是一個放大的腎單位結(jié)構(gòu)，形象逼真，在教學(xué)中容易引發(fā)學(xué)生的興趣和思考。

2）創(chuàng)新性突出，教具構(gòu)思新穎，設(shè)計巧妙，體現(xiàn)新的教學(xué)實踐活動方式、方法和內(nèi)容。在新技術(shù)、新材料、新工藝方面有創(chuàng)新發(fā)展。把化學(xué)知識和生物知識相融合，利用酚酞試劑遇堿變紅色，被酸中和又變無色的創(chuàng)新設(shè)計，實現(xiàn)血液經(jīng)腎小球過濾形成原尿的動態(tài)變化構(gòu)想。

3）教具展示血液經(jīng)腎小球的過濾作用形成原尿，原尿經(jīng)腎小管的重吸收作用形成尿液的科學(xué)過程和規(guī)律，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。把抽象的科學(xué)原理形象化和具體化。現(xiàn)在，初中生物教學(xué)中幾乎沒有動態(tài)演示的教具，該教具可以填補這方面的空白。通過該教具在實際教學(xué)中的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對腎單位的結(jié)構(gòu)有了更加深入的理解和掌握，對原尿和尿液的形成過程有了系統(tǒng)的認(rèn)識。教具得到教師同行的認(rèn)可和贊同。

4）實用性強，取材容易，結(jié)構(gòu)簡單，動靜結(jié)合，易于操作，使用起來比較穩(wěn)定，安全可靠，造價低廉，外形模擬腎單位的構(gòu)造，易于自制推廣且有利于環(huán)保。

3? 參考文獻(xiàn)

[1] 義務(wù)教育教科書（五·四學(xué)制） 生物學(xué) 七年級上冊[M].濟南：山東科學(xué)技術(shù)出版社，2020.