基于模型建構(gòu)的“尿的形成過(guò)程”教學(xué)設(shè)計(jì)

朱金靜

摘要：結(jié)合教材，綜合考慮學(xué)生的技能水平，從設(shè)計(jì)思路、材料選取和裝置效果三維視角建構(gòu)“尿的形成過(guò)程”物理模型，學(xué)生在不斷完善模型的過(guò)程中，將這一抽象的過(guò)程形象具體化，并主動(dòng)建構(gòu)“尿的形成過(guò)程”相關(guān)概念。

關(guān)鍵詞：腎單位，模型，過(guò)濾作用，重吸收作用

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.91文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

模型是人們?yōu)榱四撤N特定目的而對(duì)認(rèn)識(shí)對(duì)象所做的一種簡(jiǎn)化的描述，可以用實(shí)物或抽象符號(hào)等定性或定量表示，包括物理模型、概念模型、數(shù)學(xué)模型。在中學(xué)生物學(xué)教學(xué)中，自制物理模型能很好地幫助學(xué)生構(gòu)建與掌握生物學(xué)概念。

1 教材和學(xué)情分析

“尿的形成過(guò)程”是人教版七年級(jí)《生物學(xué)》下冊(cè)第四單元第五章“人體內(nèi)廢物的排出”的內(nèi)容。教材利用文字說(shuō)明、結(jié)構(gòu)示意圖和資料分析的方式，引導(dǎo)學(xué)生理解腎單位的結(jié)構(gòu)和功能，該內(nèi)容對(duì)七年級(jí)的學(xué)生而言具有一定難度。但學(xué)生通過(guò)制作動(dòng)物細(xì)胞模型和植物細(xì)胞模型的經(jīng)歷，初步具備模型建構(gòu)的能力，為本節(jié)課打下了良好的能力基礎(chǔ)。

2 教學(xué)目標(biāo)

①闡述腎單位的結(jié)構(gòu)和功能;概述尿的形成過(guò)程。

②通過(guò)小組合作建構(gòu)腎單位的相關(guān)模型，進(jìn)一步提高動(dòng)手操作能力和將抽象問(wèn)題具體化的能力。

③認(rèn)同“人體形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”的生物學(xué)基本觀點(diǎn);養(yǎng)成多喝水、不憋尿等健康的生活習(xí)慣。

3教學(xué)重難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)：腎單位的結(jié)構(gòu)。

教學(xué)難點(diǎn)：理解腎小球和腎小囊內(nèi)壁的過(guò)濾作用;理解腎小管的重吸收作用。

4 教具準(zhǔn)備

第一組實(shí)驗(yàn)器材：錐形漏斗1個(gè)，紅色毛線1條（長(zhǎng)60cm），藍(lán)色毛線1條（長(zhǎng)15cm）。

第二組實(shí)驗(yàn)器材：濾網(wǎng)1片（釣魚(yú)抄網(wǎng)制作，濾網(wǎng)直徑為10cm，網(wǎng)孔直徑為4mm），曲別針1枚，不同大小的種子，1g鐵屑，1g沙粒，100mL燒杯1個(gè)，50mL燒杯1個(gè)。

第三組實(shí)驗(yàn)器材：磁力紙1條（磁力書(shū)簽制作，5cmx2cm），透明膠帶。

5 教學(xué)過(guò)程

5.1 活動(dòng)一：制作腎單位結(jié)構(gòu)模型

教師提出問(wèn)題，引入腎單位：腎單位的結(jié)構(gòu)示意圖很復(fù)雜，由哪三部分組成？并引出活動(dòng)“能否利用第一組實(shí)驗(yàn)器材小組合作制作腎單位結(jié)構(gòu)模型”。教師提示注意事項(xiàng)：各材料分別模擬哪個(gè)結(jié)構(gòu)？紅色藍(lán)色的毛線如何連接？如何模擬腎小球？血液顏色在哪個(gè)部分發(fā)生變化？血管和腎小管的關(guān)系是怎樣的？

結(jié)合教材關(guān)于腎單位各結(jié)構(gòu)的說(shuō)明和腎單位結(jié)構(gòu)示意圖，各學(xué)習(xí)小組合作首先明確各種材料模擬的結(jié)構(gòu)：漏斗錐形筒——腎小囊，漏斗頸——腎小管，紅色毛線——流入腎單位的動(dòng)脈血管，藍(lán)色毛線——流出腎單位的靜脈血管。接著，小組成員共同制作腎單位模型，最后匯報(bào)成果、交流制作的方法步驟。

教師運(yùn)用希沃授課助手將學(xué)生制作的腎單位模型（圖1）投屏，輔助學(xué)生展示。

①將紅藍(lán)兩條毛線的末端用打結(jié)的方式連接起來(lái)，紅色毛線兩端各預(yù)留15cm的長(zhǎng)度，中間纏繞成松散的毛線團(tuán)，模擬腎小球;

②將紅色毛線團(tuán)放置在腎小囊里;

③結(jié)合血液顏色的變化，將打結(jié)兩側(cè)的紅色毛線和藍(lán)色毛線纏繞在漏斗頸外。

設(shè)計(jì)意圖：針對(duì)學(xué)生制作模型過(guò)程存在的能力不足問(wèn)題，教師要提示注意事項(xiàng)，不能給出具體的方法步驟，引導(dǎo)學(xué)生積極思考，主動(dòng)參與到模型制作過(guò)程中來(lái)。在此過(guò)程中，學(xué)生學(xué)會(huì)了準(zhǔn)確辨識(shí)腎單位的結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步養(yǎng)成將透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)的思維方式。教師運(yùn)用希沃授課助手將學(xué)生制作的模型投屏，輔助學(xué)生匯報(bào)，提高課堂效率，優(yōu)化展示效果。

5.2 活動(dòng)二：制作“腎單位過(guò)濾作用”模型

認(rèn)真觀察模型，學(xué)生發(fā)現(xiàn)：腎小球兩端均連接動(dòng)脈;血液顏色在腎小管處發(fā)生變化，對(duì)“腎小球的特殊結(jié)構(gòu)和腎小管的功能”產(chǎn)生了探究的熱情。

結(jié)合教材對(duì)“過(guò)濾作用”的說(shuō)明以及血漿和原尿成分的差異，教師提出質(zhì)疑：腎小球和腎小囊內(nèi)壁的過(guò)濾作用是如何進(jìn)行的？在制作的“腎單位模型”基礎(chǔ)上，學(xué)生利用第二組實(shí)驗(yàn)器材，嘗試制作過(guò)濾作用模型。小組合作首先明確各種材料模擬的結(jié)構(gòu)：濾網(wǎng)——腎小囊內(nèi)壁，錐形筒——腎小囊外壁;紅豆——血細(xì)胞，黃豆——蛋白質(zhì)，鐵屑——血漿中小分子的葡萄糖、水、無(wú)機(jī)鹽，沙?！蛩?。

教師提示濾網(wǎng)的折疊方法（參考化學(xué)用濾紙的折疊），并提出問(wèn)題：哪些物質(zhì)能被過(guò)濾，哪些物質(zhì)不能？在學(xué)生展示時(shí)，運(yùn)用希沃授課助手將模型投屏。

各學(xué)生小組合作帶著問(wèn)題，思考并制作過(guò)濾作用模型，最后匯報(bào)成果、交流方法步驟：

①將濾網(wǎng)按照濾紙的方法進(jìn)行折疊，用曲別針將重疊部分固定在錐形筒側(cè)壁上;

②將不同大小的種子、鐵屑和沙粒倒入濾網(wǎng)中，認(rèn)真觀察各種物質(zhì)的過(guò)濾情況。

設(shè)計(jì)意圖：針對(duì)學(xué)生缺乏濾紙折疊的經(jīng)驗(yàn)，教師及時(shí)示范并講解，為學(xué)生成功制作“腎單位的過(guò)濾作用”模型助力。學(xué)生在動(dòng)手操作的過(guò)程中，直觀體驗(yàn)血漿形成原尿的變化過(guò)程，對(duì)“腎小囊內(nèi)壁的過(guò)濾作用”有了更深刻的理解。

5.3 活動(dòng)三：“腎單位重吸收作用”模型

學(xué)生根據(jù)觀察到的現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)葡萄糖、水和無(wú)機(jī)鹽對(duì)人體有利的物質(zhì)被過(guò)濾到腎小管中。對(duì)比分析原尿和尿液的成分，發(fā)現(xiàn)尿液的葡萄糖減為零，學(xué)生提出質(zhì)疑：原尿流經(jīng)腎小管時(shí)發(fā)生了怎樣的變化7這樣為繼續(xù)探究“腎小管的重吸收作用”提供內(nèi)在動(dòng)力。為解答疑惑，教師結(jié)合教材對(duì)腎小管重吸收作用的說(shuō)明，在“腎單位過(guò)濾作用”模型基礎(chǔ)上，利用第三組實(shí)驗(yàn)器材制作“腎單位重吸收作用”模型。小組合作制作并匯報(bào)成果、交流方法步驟。

教師活動(dòng)：運(yùn)用希沃授課助手將模型投屏，輔助學(xué)生展示：

①用透明膠帶將磁力紙固定在漏斗頸上;

②將不同大小的種子、鐵屑和沙粒重新倒入濾網(wǎng)，認(rèn)真觀察各種物質(zhì)能被重吸收的情況。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生發(fā)現(xiàn)大部分鐵屑被吸附在腎小管內(nèi)壁，直觀理解了“腎小管重吸收作用”。教師引導(dǎo)學(xué)生類(lèi)比小腸的吸收作用，使學(xué)生理解腎小管重吸收葡萄糖時(shí)消耗O₂，血液由動(dòng)脈血變成靜脈血，從而解開(kāi)疑惑。

5.4 活動(dòng)四：講述科普故事“我是流入腎單位的葡萄糖分子”

學(xué)生講述科普故事：我是流入腎單位的葡萄糖分子，首先我到達(dá)了腎小球，腎小球像個(gè)迷宮一樣，我和伙伴們?cè)诶锩胬@來(lái)繞去。很快，我與血細(xì)胞和大分子的蛋白質(zhì)分開(kāi)了，它們被留在了血管里，而我和水、無(wú)機(jī)鹽、尿素等小分子物質(zhì)被過(guò)濾到長(zhǎng)得像“小漏斗”的腎小囊里形成原尿。我很難過(guò)，因?yàn)槲疫€沒(méi)有參與細(xì)胞的呼吸作用，不想離開(kāi)血液。我們幾乎沒(méi)有在腎小囊里停留，很快就到達(dá)了細(xì)長(zhǎng)而曲折的腎小管里。幸好，腎小管及時(shí)發(fā)現(xiàn)了我們，它費(fèi)了好大勁兒、消耗了大量的氧氣，才把我們?nèi)科咸烟?、大部分水和部分無(wú)機(jī)鹽重新吸收送回血液。我又可以為生命活動(dòng)做貢獻(xiàn)啦！此時(shí)，我發(fā)現(xiàn)血液正不斷由動(dòng)脈血變成靜脈血，但智慧的腎小管沒(méi)有重吸收對(duì)人體有害的尿素，最后它隨著尿液被排出了體外。

設(shè)計(jì)意圖：結(jié)合板書(shū)設(shè)計(jì)，學(xué)生以科普故事的形式，講述血液流經(jīng)腎單位各結(jié)構(gòu)時(shí)發(fā)生的變化，在理解的基礎(chǔ)上，概述“尿的形成過(guò)程”，建構(gòu)知識(shí)體系。6板書(shū)設(shè)計(jì)（圖2）

設(shè)計(jì)意圖：知識(shí)結(jié)構(gòu)式的板書(shū)設(shè)計(jì)更有利于學(xué)生掌握腎單位的結(jié)構(gòu)和功能，理解尿的形成過(guò)程，建構(gòu)知識(shí)體系。

7 教學(xué)反思

整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程均以問(wèn)題為驅(qū)動(dòng)，在學(xué)生的質(zhì)疑和解惑中層層遞進(jìn)。學(xué)生借助模型和概念圖，建構(gòu)“尿的形成過(guò)程”知識(shí)體系，在領(lǐng)悟合作力量的強(qiáng)大，享受發(fā)現(xiàn)和獲得成功的同時(shí)，學(xué)生的創(chuàng)新精神和科學(xué)思維也得到了提升。