情境實驗結合的“探究泌尿系統的結構與功能”教學設計

文章編號：1003-7586（2025）01-0033-03 中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：B

1教材分析及設計思路

《義務教育生物學課程標準（2022年版）》（以下簡稱《義教課標》）對生物學課程在生物學學科核心素養的培養方面提出了更高要求，其中包括生命觀念的理解、科學思維的培養和探究實踐能力的提升，這些要素體現了生物學課程育人價值。

本文聚焦人教版義務教育教科書《生物學·七年級·下冊》（以下簡稱“教材”第四單元第五章第一課時“探究泌尿系統的結構與功能”相關教學內容。該內容是第四章“人體內物質的運輸\"的延伸，深入探討了血液中廢物的排出機制，涵蓋了泌尿系統的組成、腎臟的結構和功能、尿液的形成和排出等概念。

本節內容難度較大，且教材中缺乏相關實驗，導致學生難以形成直觀認知。為應對這一挑戰，本文通過創設具體情境并增加探究實踐活動，充分激發學生的探究熱情，明確探究實踐目標，并通過學生的探究實驗和實踐活動解決真實情境中的問題，進而深化學生對泌尿系統結構與功能的理解。此舉旨在提升學生實驗探究與解決問題的能力，實現知識綜合運用、探究思維意識和動手實踐能力等方面的多元化培養。[2][3]

在學習本節內容知識之前，學生已經學習了組織細胞呼吸作用產生廢物及血液運輸廢物的概念，但是對廢物排出體外機制的了解還僅限于排汗和排尿等生活常識。本節課采用探究實踐活動，引導學生在自主探究和知識運用中逐步解決問題，旨在提升學生相關能力并激發其探索生物科學的興趣，從而培養生物學學科核心素養。此外，學生已經掌握基本的顯微操作技能，能使用低倍顯微鏡進行觀察，且對動物器官解剖有一定學習熱情。因此，本節課還設計了模型制作環節，旨在通過實踐練習幫助學生鞏固所學知識，為學生創造動手機會，進一步培養其實驗能力。

本節課以探究實踐活動為主體，有助于學生通過動手操作的方式鍛煉技能、應用知識，有效培養學生的科學思維和探究實踐能力。整節課遵循“從整體到局部，從宏觀到微觀，從結構到功能”的生物學探究基本路徑與思維方式，引導學生逐步探究泌尿系統的結構和功能，以及與之相關的健康問題。

2教學目標

（1）掌握動物器官解剖的基礎步驟，鞏固顯微操作技能。

（2）了解泌尿系統的結構與功能，描述腎臟和腎單位的具體結構特征，建立泌尿系統的整體知識

框架。

（3）概述尿液的形成過程，建立生物體結構與功能相適應的觀念。

（4）通過構建泌尿系統模型，加深對泌尿系統結構和功能的理解，培養構建模型與分析問題的能力。

（5）嘗試運用尿液形成原理，解釋泌尿系統異常所引起的癥狀，如血尿、蛋白尿、糖尿等，提升理論聯系實際的能力。

（6）了解尿毒癥相關知識，關注泌尿系統的健康，培養健康意識。

3教學過程

3.1器材準備

新鮮豬腎臟、解剖工具、解剖盤、一次性手套、衛生紙、放大鏡、腎臟模型、腎小球模型、腎臟縱切永久玻片標本、顯微鏡、擦鏡紙、紅色和藍色毛線團、一次性注射器、吸水軟管、塑料漏斗、廢棄膠管、彩色一次性塑料吸管、剪刀、美工刀、一次性塑料杯、標簽貼紙、大頭釘、定性濾紙、透明膠帶、奶茶塑料管、碘伏棉簽、創可貼、干垃圾垃圾桶、礦泉水瓶。

3.2教學主要環節

3.2.1 創設情境，問題引入

教師創設情境：卓瑪奶奶尿檢結果有異常，擔心自己患尿毒癥。

教師提出問題：尿液反映了人體哪個系統的健康狀況？它是如何形成的？它和尿毒癥有怎樣的關系？

設計意圖：教師通過卓瑪奶奶尿檢結果異常這一真實情境，激發學生的好奇心與探究欲，引導學生深入理解尿液在人體健康監測中的重要作用。同時，教師通過解析尿液形成機制及其與尿毒癥的關系，不僅讓學生學習了生物學概念，還培養了學生在面對健康問題時的科學思維以及關注個人健康、促進公共衛生的社會責任意識。

3.2.2活動串聯，問題解決

活動一：探究泌尿系統基本組成與功能。

學生在課前自主預習教材第73頁，初步了解人體泌尿系統的基本構成。在課堂上，教師采用填圖的方式檢驗學生的預習效果，并進一步引導學生認識腎臟在泌尿系統中的核心作用。

設計意圖：自主學習模式能夠提升學生對知識獲取的成就感與自信心，并激發學生持續探索的熱情與內在動力。

活動二：豬腎臟觀察和解剖實驗。

在實驗過程中，教師指導學生觀察并解剖豬腎臟，同時結合腎臟教具模型，明確進出腎臟的主要管道結構。學生借助豬腎臟了解腎臟結構特征，并思考血液與尿液形成之間的關聯。

設計意圖：通過親自動手解剖，學生能夠將抽象知識轉化為具體感知，將枯燥的知識學習轉化為多種感官的協同體驗。此舉旨在強化知識源于生活的理念，同時培養學生多觀察、多動手的終身學習習慣。

活動三：綜合運用顯微鏡、教具模型與3D視頻全面解析腎單位。

學生首先利用顯微鏡觀察腎單位的微觀構成；隨后，借助教具模型直觀了解腎小球與腎小囊的解剖結構，進而明確腎小球、腎小囊及腎小管的基本概念。此外，學生通過觀看3D視頻，形象地感知并認識腎單位的完整構成及尿液的形成過程，從而深刻領悟生物體結構與功能相適應的基本原理。

設計意圖：學生充分利用現有工具解決問題，培養自身科學探究與思維能力。教師借助現代科技手段，將原本抽象的生物學知識轉化為立體、直觀的形象，幫助學生更深入理解腎單位的結構與功能，進而提升學生對生物學知識的掌握與應用能力。

活動四：深入探討“尿毒癥”議題。

教師展示相關資料，引導學生了解尿毒癥的嚴重性，并理解診斷尿毒癥需綜合多方面醫學檢查結果的原因。學生運用尿液形成的原理，解析尿檢報告中各項數據所反映的泌尿系統潛在問題。

設計意圖：教師通過資料深化學生對尿毒癥的認識，包括尿毒癥的定義、診斷方法及治療手段，同時強調對遺體捐獻者的尊重，倡導腎臟保護意識，鼓勵學生養成健康的生活習慣。

活動五：引人“腎小球過濾率\"參數。

教師補充醫學診斷中的關鍵參數“腎小球過濾率”，并指導學生利用此參數分析卓瑪奶奶是否患有尿毒癥，以此加深學生對腎臟相關結構與功能的理解。

設計意圖：教師通過引入具體數據參數，為學生提供了一種精確的診斷思路，旨在培養學生的數據分析能力、問題解決技巧及嚴謹的科學思維。

活動六：構建模型，模擬解惑。

教師提出問題：如何以簡明易懂的方式向卓瑪奶奶解釋尿液的形成機制？同時，教師要求學生分組構建模型。各小組通過模型展示尿液的形成過程，隨后進行匯報、交流與互評，模擬向卓瑪奶奶解釋的過程，并利用思維導圖總結本次探究實踐活動的核心內容。

設計意圖：本活動體現了生物學教育由“探究”向\"實踐\"的轉變4，通過模型構建的實踐操作不僅加深了學生對腎單位結構、尿液形成與排出過程的理解，還鍛煉了學生的動手能力、創新思維及團隊協作能力，實現了理論知識與實踐技能的深度融合。

活動七：遷移應用，鞏固成果。

學生嘗試使用其他材料進一步完善腎單位模型，并再次模擬尿液的形成過程，以加深自身對尿液形成機制的理解。學生分析教師提供的健康人體血槳、腎小囊中液體和尿液的成分數據，通過對比這些成分的變化，重新認識尿液形成的兩個關鍵過程。最后，學生完成實驗報告的撰寫，詳細記錄實驗過程中觀察到的現象、數據分析的結果以及個人感悟。

設計意圖：學生通過遷移應用與成果深化，進一步加深了對尿液形成機制的理解，并提升了實驗設計與數據分析能力。同時，通過撰寫實驗報告，學生還能夠鍛煉邏輯思維與文字表達能力，為未來的科學研究與學術寫作打下堅實的基礎。

4教學反思

活動設計圍繞“卓瑪奶奶尿檢結果有異常，擔心自己患尿毒癥\"的情境展開。首先，教師引入對泌尿系統的基本組成與功能的探究。接著，教師強調腎臟是泌尿系統中最重要的器官，引導學生展開對腎臟結構和功能的探究，讓學生通過層層深人的觀察和解剖實驗認識腎臟的構成，并初步建立尿液的形成和血液相關的概念。隨后，教師闡明尿液的形成依賴眾多腎單位的協同作用，而腎單位肉眼不可見，故需要用顯微鏡進行觀察并輔以腎小球模型和3D視頻，以更立體直觀的方式促進學生深入理解腎單位組成和尿液形成機制。此后，教師引導學生探討尿毒癥的本質與判斷依據，分析卓瑪奶奶是否患尿毒癥。最后，學生制作模型，模擬向卓瑪奶奶解釋病情的過程。

本課程設計遵循“以核心素養培養為核心，教學過程重實踐”的課程理念，展現出如下特點。其一，緊密圍繞核心素養培養要求，豐富活動形式，完善探究體系。基于結構與功能觀的構建目標，本文設計了豬腎臟觀察與解剖、腎臟組織切片顯微觀察、腎單位模型制作三項實驗活動，形成了從宏觀到微觀、由表及里的生物體結構探究路徑與研究思維框架。同時，本文圍繞健康生活、社會責任等核心素養提升目標，開展了尿檢報告解讀、尿毒癥探究以及助人解惑等實踐性活動。其二，構建真實情境，以項目任務為引領，指向問題解決。整個設計圍繞“卓瑪奶奶尿檢結果有異常，擔心自己患尿毒癥”這個情境展開，以“問題\"和“任務\"驅動探究進程。其三，融合多媒體3D演示，推進教學數字化轉型。

本課程通過真實連貫的情境和遞進式的問題激發學生的思考與探究，有效促進了學生科學思維能力的提升，實現了學生生物學學科核心素養的發展。

參考文獻

[1]翟德栓.淺談促進核心素養培育的教學情境的創設[J].中學生物學，2021，37（12）：28-30.

[2華怡平，王春喜.基于真實情境下問題解決的“生物與環境”復習課教學設計[J].生物學通報，2022，57（6）：35-37.

[3]潘洪玲.問題情境教學對初中生物學大概念學習的影響研究[J].炫動漫，2023（2）：139-141.

[4]丁奕然，李雁冰.《義務教育生物學課程標準（2022年版）》解讀與教學建議[J].天津師范大學學報（基礎教育版），2022，23（3）：7-12.