基于新课标的重要概念教学案例

《义务教育生物学课程标准（2022年版）》的课程内容是以大概念、重要概念和次位概念的形式呈现相应的概念体系，它反映了课程内容之间的相互联系，也表明了概念学习对建立学生的生命观念、发展科学思维、探究实践和态度责任等核心素养有重要意义。下面以“尿液的形成和排出”为例，探讨如何进行概念教学。本课选自济南版生物学七年级下册“人体生理与健康”学习主题，是帮助学生形成大概念“人体的结构与功能相适应，各系统协调统一，共同完成复杂的生命活动”以及重要概念“人体主要通过泌尿系统排出代谢废物和多余的水”的关键章节。作为前三章内容的延续，教材将此内容安排在人体的营养、呼吸和循环之后，继续渗透生物体结构与功能相适应的生命观念。本节课是学生学完血液、血管及泌尿系统组成之后安排的内容，是运用科学思维方法，由已知探究未知，建立新概念的过程。

生物学三级概念体系：大概念也叫核心概念或大观念，是对一些基本概念之间进行纵向或横向联系，在发现其共同属性或本质特征的基础上形成的更加抽象、概括、解释力更强的认识。大概念在初中生物学课程中只有9个，是学生最重要的学习内容，是教师在一个学习主题结束时，需要提炼和升华的教学要点。重要概念是在揭示生物学事实的基础上形成的具体基本概念、原理、规律，在初中生物学中共有25个，对应了一章教学的重点，是教师在开展单元教学设计时的重点和目标。次位概念是事实知识，是对课堂教学内容深度和范围的具体刻画，反映了学生在特定年龄的认知特征和教学要求，对应“节”的教学要求，也可以对应课时的教学内容，是教师在备课和撰写教案时的目标指向。

一、课标中的概念要求及分析

概念 5人体的结构与功能相适应，各系统协调统一，共同完成复杂的生命活动（大概念）。

5.4人体主要通过泌尿系统排出代谢废物和多余的水（重要概念）。

5.4.1泌尿系统包括肾脏、输尿管、膀胱、尿道等结构（次位概念）。

5.4.2血液通过肾小球和肾小囊内壁的滤过作用和肾小管的重吸收作用形成尿液（次位概念）。

[在认识泌尿系统等排泄途径（次位概念）的基础上，概括出泌尿系统是主要排泄途径（重要概念）;通过泌尿系统的结构与功能关系认识，强化结构与功能相适应以及各器官协调统一的观念（大概念），避免纠缠知识的细枝末节，注重提升大概念。]

二、教学目标

（1）能够说出泌尿系统的组成及主要作用，是人体内废物和多余的水排出的重要途径。

（2）能说出尿的形成过程，肾小球、肾小囊与滤过作用相适应的特点，以及肾小管与重吸收作用相适应的特点。

（3）能运用结构与功能相适应的观点分析肾小球、肾小囊、肾小管等结构受损可能导致的功能障碍，能提出保持泌尿系统健康的措施。

（4）能根据尿常规化验的结果初步判断身体状况，关注自己和家人的健康。

三、教学环节

（一）创设情境，问题引入

上节课我们观察了泌尿系统的组成和肾脏的形态结构，肾脏是如何将血液净化处理后形成尿液的呢？

◎活动一

情境：呈现“尿常规化验单”“血液与尿液成分对比表”并观察分析。

问题：血液中哪些成分是代谢废物？尿液可能来自哪里？尿液是如何形成的？

（设计意图：问题可以引导学生思考，通过尿液和血液的成分对比，确认尿液来自血液，引出本节课的核心问题“尿液是如何形成的”，激发学生的探究意识。）

（二）任务驱动，探究问题

◎活动二

尿是如何形成的呢？教师展示肾脏结构示意图，引导学生观察肾动脉、肾静脉和输尿管。

建模：依据肾脏外形结构特点，教师引导学生画出肾脏模型（见图1）并交流。

问题：肾动脉中的血液流经肾脏时，通过什么结构、什么方式将代谢废物滤出来？

（设计意图：引导学生以结构与功能相适应的观点为指导，提出问题，大胆猜想。运用建构模型的方法，猜想、建构“黑箱”内部可能的结构和生理过程，并尝试自主画出模式图。根据前面的学习可知，物质交换是发生在毛细血管处。）

◎活动三

分析1.动脉、毛细血管、静脉是连通的管道，废物只能在毛细血管处滤过出来。

猜测：肾动脉应分出许多毛细血管，废物应在此处滤出。

分析2.滤出来的废物进入与输尿管相通的结构中。

猜测：输尿管应向肾脏内部延伸至毛细血管处，并与之紧贴。

建模：依据上述分析画出模型（见图2）并交流。

（设计意图：启发学生主动讨论，进一步完善自己建构的模型，提出猜想，启发学生论述猜想的合理性，如毛细血管在此部位应有的结构特点、与输尿管相连的结构在此部分应有的结构特点等，培养学生的科学思维及探究实践能力。）

教师在上述模式图的基础上进一步提出问题：从肾小球滤过到肾小囊腔中的成分就是尿液吗？

◎活动四

教师出示资料，如原尿与尿液的成分、每日的产生量等对比数据，进一步引出问题：原尿是如何转变成尿液的？如何将滤出的有用物质重新吸收回血液呢？

问题：每天由肾小球滤出的物质约180升，而每天排出的尿液只有1.5升，这中间发生了什么变化？大部分物质又到哪里去了呢？

猜想：与肾小管相连通的管道外应包绕毛细血管。

建模：学生分组交流各自的分析和猜想，依据毛细血管的结构和功能特点，猜想并尝试画出模式图（见图3）。

教师总结学生的交流，图示并表述肾小管的重吸收作用及与之相适应的结构特点。

（设计意图：引导学生总结学习时运用的学习方法以及形成的生物学观点，采用多种方式如猜想、建模等方式最大化地利用课堂面对面的群体教学时间进行深度学习，完成高阶思维能力的培养，以此过程培养学生的科学思维，落实生物学学科核心素养。）

（三）抽象概括，建构概念

◎活动五

1.验证猜想：教师展示完整的肾单位模式图（见图4），指出肾单位是尿液形成的结构基础，一个肾脏中有100多万个肾单位。教师评价学生的猜想和学生构建的模型图，构建结构基础，在这个结构的基础上概括出尿的形成过程。

2.进一步动画演示，学生观察每个过程中成分的变化。（见图5）

观察动画思考问题：

①血液流经肾小球时，不能滤过的成分？

②血浆中能滤过的成分？

③原尿流经肾小管时，重吸收哪些成分回到血液？

3.学生动手制作肾单位模型，展示学习成果（见图6）。教师提供橡皮管、漏斗、水、塑料颗粒、注射器等材料制作肾单位模型，并设计以下进阶式问题：（1）漏斗膨大端、部位①、部位③分别模拟肾单位中的哪些结构？（2）部位①流下液体的过程可模拟肾单位的哪个生理过程？流下的液体主要含哪些成分？（3）部位②可以重吸收部位③中的哪些物质？这个过程模拟肾单位的哪个生理过程？（4）最终的尿液在哪个部位形成？尿液主要含哪些成分？

（设计意图：该设计借助模型将学生的思维形象化呈现，真正实现工程设计与物化思维的结合，发展学生的模型建构思维，进一步强化对概念性知识的掌握。）

◎活动六

问题讨论：代谢废物除了泌尿系统以尿的形式排出体外，还有其他排出途径吗？

举例：有的器官系统在活动时也能排出代谢废物，如通过呼吸排出代谢废物二氧化碳和少量的水;汗腺分泌汗液可以排出少量代谢废物，如少量水、无机盐和尿素等。

（四）辨析深入，迁移运用

◎活动七

1.分析“尿常规化验单”，判断健康状况。

2.分析肾透析装置及原理。

3.课外收集和分享泌尿系统的主要疾病及预防措施的相关资料、肾移植方面的资料。

四、针对重要概念教学的几个关注点

1.重要概念教学应作为教学单元整体设计。

2.内容设计应落实课标中的“内容要求”和“学习活动建议”。

3.目标设计应该指向核心素养并符合“学业要求”。

4.教学设计应反映概念体系的建立和发展过程，建立概念之间的联系。

5.教学应安排运用概念解决实际问题的训练，将知识转化为能力。

本节课把课标要求和教材内容有机对接起来，一方面，以核心素养为导向来定位和解释教材内容，让教材内容的学习有方向、有目标，以学生的生命观念为指导，运用建构模型的方法，经由猜想、解释生物学现象，不仅使学生获得“尿液的形成过程”的基础知识，还使教学更加指向发展学生生命观念、科学思维等核心素养;另一方面，深刻揭示和挖掘教材的核心素养价值，让核心素养落地有载体、有基础。这个过程的本质就是把学科的育人价值（核心素养）与学科的知识内容有机统一起来。