人体产生的代谢废物
〖教学目标〗
1.知识：
(1)知道人体产生的主要代谢废物和排出途径；
(2)说出排泄对人体生命活动的意义。
2.能力：
(1)通过实验的操作，培养学生的动手能力；
(2)通过小品的表演，培养学生的语言表达能力；
(3)通过动画的演示，培养学生的观察能力。
3.情感态度与价值观：
通过本节课的学习，学生学会关注自己的身体，关爱自身的健康，养成良好的卫生习惯。在实验活动中，培养学生乐于探索生命的奥秘，以及实事求是的科学态度。
〖课前准备〗
1.教师在课前需要采集尿液样品以备学生上课使用，学生分成四人一小组；
2.实验器材：酒精灯、镊子、载玻片、火柴、烧杯、滴管；
3.自制的CAI课件；
4.学生收集资料，编写台词，排练小品“汗液与尿液”。
〖教材分析〗
本节内容采用发现教学法，有利于调动学生学习的积极性和主动性，是发展学生探索思维能力的一种好方法。这种教学方法主要是通过教师有计划、有步骤地积极引导和启发学生，让学生主动去探索、领悟和发现，从而达到掌握知识和发展能力的目的。具体做法是：让学生利用教师提供的材料，积极探索和思考，从而得出结论。在这一过程中，包含有教师的启发和引导，学生的探索和发现，以及师生的共同讨论三要素。在处理教材时，首先注意以系统完整的观点认真分析学生的知识结构，根据教材内容，设计教学方法，铺设梯度，以旧带新，利用旧知识作为铺垫引出新知识(如排泄的概念、途径)，使新知识自然而然被学生接受。对于重点知识采用分步突破，教学中可以结合学生的生活实际，将演示实验改为学生实验，让学生利用嗅觉、视觉、味觉等多种感官来认识代谢废物，通过本节的教学活动，学生了解什么是代谢废物，同时了解代谢废物的排出途径以及该活动对人体生命活动的重要意义。
1.教学重点：
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(1)排泄的途径；
(2)排泄对人体生命活动的重要意义。
2.教学难点：排泄的途径。
3.课时安排：1课时。
〖教学设计〗
本节教学主要采用发现法，它是从学生好奇、好动的心理出发，依据教师或教材提供的材料，让学生“探索―发现”问题，并自己回答或解决这些问题，使他们成为知识的发现者。
首先进行学生实验“尿液成分的测定”，请同学们使用自己的多种感觉器官来分析推测尿液中的成分，讨论人体还有哪些物质需要排出体外，分别以什么方式进行，区别排泄与排便。
其次，根据学生已经学过的知识和生活常识，通过动画，了解呼吸系统、皮肤和泌尿系统在排泄中的作用，从而总结归纳排泄的途径。
最后通过学生观察人工肾工作的基本原理动画和表演“汗液与尿液”小品，讨论归纳排泄对人体生命活动的重要意义。
〖学校及学生状况分析〗
我所面对的学生绝大部分来自城市，平时对生物基础知识的学习兴趣不大，但非常喜欢自己动手做实验；本校教学条件一般，有图书馆、多媒体教室和实验室，有课件制作小组和实验员，有多种生物教学软件，只是部分实验器材缺乏；本市生物课程资源比较丰富，在市信息教育网上可以查找到相关生物科学教育资源，如图片、课件、试题、生物趣闻等，技术力量比较雄厚。
〖教学过程〗
1.引言：
师：同学们注意观察过自己的尿液吗?它是什么颜色?有什么气味?
生1：尿液的颜色是黄色的，有一股尿臊味。
生2：尿液的颜色有时是红色的。
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师：尿液是人的肾脏产生的一种液体，正常情况下是黄色。如果是红色的，可能肾脏患有某种疾病。尿中绝大部分是水，只有很少一部分是溶质。在这些溶质中有一种成分叫尿色素，尿色素是由肾脏产生的一种黄色的物质，从而把尿染成了黄色。尿液的颜色也并不是一成不变的。尿液的颜色有时是黄褐色，有时是淡黄色，有时几乎是无色的。尿液的颜色随人体每天饮水量的多少，出汗的多少等等而发生变化。因为肾脏每天产生的尿色素的量大致是一定的，如果饮水量较多，或吃含水分较多的水果等食物时，人的尿量就会增加，尿色素被稀释，尿的颜色变浅。如果大量出汗，或饮水量少，就会使尿量减少，尿液浓缩而呈深黄色。这种情况不必担心，只要体内水分得到及时补充，尿液仍然会恢复原来的颜色。如果尿的颜色变红，而成为血尿，就要慎重对待。可能是由于泌尿系统疾病，如肾炎、肾结石等引起毛细血管渗透性增强，使得红细胞透过毛细血管壁进入尿液中，而使尿液变红。此时应立即请医生诊断，积极治疗。尿液中到底含有什么物质?下面我们通过实验来测定。
2.新课：
学生做实验：用滴管从小烧杯中吸取一滴尿液放在载玻片上，点燃酒精灯，用镊子夹住载玻片，放在酒精灯上烘烤，直到尿液烘干为止，熄灭酒精灯。
师：在实验过程中，同学们发现了什么?可以相互讨论。
生1：在尿液烘烤过程中，闻到一股异常浓烈的尿臊味。
生2：在烘烤过的载玻片上有白色斑点出现，用小刀刮刮，成为白色粉末。
生3：在尿液烘烤过程中，还有水蒸气产生。
师：大家说得很对。说明同学们的实验都做成功了，观察也很仔细。请大家推测一下，上述实验中所出现的现象可能是什么物质造成的?
生1：在尿液烘烤过程中有水蒸气产生，说明尿液中可能含有水分。
生2：在尿液烘烤过程中有尿臊味散出，说明尿液中可能含有尿素。
师：同学们的推测很正确。有没有同学敢尝一尝载玻片上的白色粉末?保证没有生命危险。
生：有点咸，可能是盐。
师：这位同学为科学献身的精神很值得我们大家学习。生物体的器官、组织、细胞都是浴在体液(细胞外液)中的，体液含有多种无机盐离子，不同的离子有不同的生理作用。有关内容将到高中生物课中再继续学习。
师：大家闻到的异常气味是尿素在受热时散发出来的；看到的水蒸气是水受热后变成的；白色粉末物质是尿液中的无机盐。大家想一想：这些物质是怎样产生的?
生：人体内细胞进行生命活动过程中产生的。
师：细胞内进行的一切生命活动，我们称之为代谢活动。比如我们天天吃进大量食物，这些食物经过消化、吸收，再被人体内成千上万个细胞利用，这是什么作用?(学生齐答：消化作用)。而这些细胞随时都在利用氧气将葡萄糖等有机物分解，产生二氧化碳和水，同时释放出能量，供细胞生命活动所需，这就是什么作用?(学生齐答：呼吸作用)。
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师：呼吸作用的产物是什么?
生：二氧化碳和水，还有能量。
师：呼吸作用的产物是二氧化碳和水，我们称之为代谢废物。水绝对不是废物，对在干燥环境或海水中生活(海水有很高的盐浓度)的动物，水是十分宝贵的。常言道：水是生命的源泉，没有水就没有生命。我们这里所说的水是指多余的水，在体内积累到超过身体需要的水平时，就会对人体的健康产生危害。尿素必须溶解在水里，才能排出体外，如果排不出去，积存在血内，而且越积越多，就会使大量细胞发生中毒，形成尿毒症。尿毒症的最终结果，使人昏迷、死亡。
(通过计算机，在屏幕上打出)一、代谢废物的种类：二氧化碳，多余的水和无机盐，尿素等含氮废物。
师：代谢废物在体内积累过多，就会影响细胞的正常活动，必须及时排出体外，这项生理功能叫排泄。大家想一想：什么是排泄?
生1：排泄就是排尿。
生2：排泄就是排便。
生3：排泄就是排出代谢废物。
师：他们说得对吗?请大家对照排泄的定义，判断上面三个同学的说法是否准确?
(通过计算机，在屏幕上打出)二、排泄的定义：排泄是指人体各器官、各组织的细胞，它们的代谢终产物及体内多余的水和无机盐，经血液循环而最终由排泄器官排出体外的过程。
学生讨论归纳。
生1：食物在消化管内经过消化吸收，营养物质被血液循环系统运送到各器官组织细胞，剩下的为食物残渣，在大肠内形成粪便，直接由肛门排出体外。这些残渣没有进入血液，也没有参与人体细胞的代谢，不是代谢废物，因此不是排泄。
生2：排尿既排除了过多的水和无机盐，也排除了尿素，因此排尿是排泄。
生3：还有人体的呼气、排汗也是排泄。
师：大家分析得很好。已经准确理解了排泄的概念，也掌握排泄与排便的区别。排便也叫排遗
(通过计算机，在屏幕上打出)排泄与排遗的区别如下：
排泄是排出人体内代谢终产物的过程，由排泄器官完成，其途径是呼气、排汗和排尿。排遗是人体消化系统把消化后的食物残渣等物由肛门排出，也就是排出粪便的过程。排遗是消化器官的一种功能。
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师：请大家仔细观看一段动画，分析归纳代谢废物主要通过哪些途径可以排出体外。
学生观看Flash动画(部分学生边看边记)，分析归纳。
生1：二氧化碳和少量水分以气体形式由呼吸系统排出。
生2：一部分水和少量无机盐、尿素等以汗液形式通过皮肤的汗腺排出。
生3：绝大部分水、无机盐、尿素等以尿液形式通过泌尿系统排出。
师：同学们观察得非常仔细，归纳得很完全。二氧化碳的排出已在气体交换中讲过，主要是通过呼吸系统中的肺进行的，这里主要了解多余的水和含氮废物(氨、尿素、尿酸)的排出。汗液与尿液有区别吗?下面请大家欣赏小品“汗液与尿液”。
两名同学走上讲台，各自戴着自制的头饰“汗液”“尿液”，左手拿着“主要成分”的牌子，右手拿着“排出器官"的牌子，边说边从左手牌子后面扇形推出汗液与尿液的主要成分：水、无机盐和尿素的牌子，牌子的大小根据水和无机盐含量的多少而定，然后翻转右手的牌子，出现皮肤和肾脏的简图。
师：有人说“汗液与尿液是一样的"，你是否同意这种说法，说明理由。
生1：同意“汗液与尿液是一样的”说法，理由是两者都含有代谢废物，所含的物质种类大致相同。
生2：不同意“汗液与尿液是一样的"说法，理由是两者中各种成分含量不同，形成它们的器官也不同。
师：大家说得都有理，各自看问题的角度不同，得出的结论自然不相同。只要理由充分，都是正确的。
(通过计算机，在屏幕上一一打出)
三、排泄的途径
呼吸系统(以气体形式)：排出二氧化碳和少量水分；
皮肤(以汗液形式)：排出一部分水和少量无机盐、尿素；
泌尿系统(以尿液形式)：排出绝大部分水、无机盐、尿素。
师：我们人每天必须排尿，少则500mL，多的不超过2500mL。排尿过少，应该有所警惕；如果连一滴尿都没有，几天之后，就会有性命之忧。大家想一想：为什么排尿那么重要?
生：尿液是代谢废物，对人体有害，所以必须排出体外。
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师：答得很对。因为人体内产生的不少废物，要溶解在水中，随尿排出体外，否则会影响人体正常的生命活动，甚至危及生命。因此排尿对人体有着重要的意义。没有尿，有两种可能：一种是有尿而排不出来，说明泌尿系统堵塞；另一种是肾脏被损害，无法产生尿。对于无尿，现代医学技术可采用如下两种解救措施：医生往往采用人工肾，把血内的废物滤掉，万一肾脏已经毫无工作能力，那么就要做肾移植手术，把别人完整的肾脏像移接花木一样移植过来。下面请同学们观看人工肾工作基本原理的动画，讨论排泄的意义。
生1：排出代谢废物。
生2：调节人体内水含量平衡。
生3：维持人体内无机盐的平衡。
师：(通过计算机，在屏幕上打出)排泄对人体生命活动有重要意义，不仅起到排出废物的作用，而且可以调节体内水和无机盐的含量平衡，从而维持组织细胞生活环境的稳定，保证体内细胞正常的生命活动。
3.小结：
排泄是人体将分解代谢的终产物排出体外的过程。细胞代谢过程所产生的废物穿过细胞膜进入组织液，再进入血浆，经由血液循环运送到相关的器官排出体外。人体的这些器官包括：①呼吸器官，由肺排出二氧化碳和少量的水；②泌尿器官，由肾排出大部分水和大量的尿素与无机盐；⑧皮肤，通过汗腺排出部分水、少量无机盐和尿素等；排泄对人体生命活动有重要意义。
4.课后作业：
查找资料解释尿液是怎样产生的?如何排出体外?憋尿有什么危害?
〖教学反思〗
通过本节课的教学，我认为课堂教学应成为在教师的启发、引导下，学生积极参与的过程，这样才能有效发挥教师的主导作用，充分体现学生的主体作用。教师的教不是单纯传授，而是教思想、教知识、教方法，最终是为了培养学生的能力。根据初中学生心理、生理上的特点，如好动、注意力不能持久、抽象思维能力差等，若用一般传统教法，不论是提问还是教师讲解，总有一部分学生注意力不集中，影响教学效果；而采用发现法、实验法和多媒体教学，不仅增强了直观性，把抽象问题变得直观形象，学生乐于接受，容易理解，还能促使学生动手、动脑，比较轻松地完成学习任务。对一些重难点问题也容易突破，有利于培养学生的思维能力和记忆力，同时还使这方面的知识有所扩展和加深。当然采用这种教法，无疑增加了教师分析教材和课前的准备工作，并要求熟练地掌握所教内容，才能在课堂上引导点拨得当。
背景资料：血液透析
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20世纪40年代初期，科尔夫(Kolf)首先设计血液透析机(人工肾)，其基本结构有动力、加温、透析及报警等4个主要部分。其中透析部分最为关键，多年来不断在改进，从平板、蟠管到中空纤维等等。中空纤维透析器是由铜仿膜或纤维素膜制成的纤维小管，每个透析器内有纤维小管0??8万～2万根，透析面积可达0??6～1??4m2，并要求透析效果、生物相容性和抗凝血性能都要良好。当血液进入中空纤维管后，就能析出各种不良的氮质化合物，还可调节水电解质，使病人得以长期维持正常生活，不少人得以继续存活3年，5年，甚至10年以上。据统计，我国1991年底前透析救治40573人，1993年增至63998人，至1994年底已增至70170人，存活3年以上2622人，存活5年以上有871人，存活10年以上有108人。近年来随着血透工作的不断发展，国际上都有血透中心，病人如欲外出工作，只要事先与途经的血透中心联系好，随时前往透析治疗，可以做到工作、治疗两不误。
标准血液透析时间是每次4h，每周3次，等于每隔一天就要透析一次，不但影响病人的生活和工作，由此造成的精神压力也很重，因此近来倡导短时透析，或称快速透析，要求治疗时间要短，每次透析时间不超过3h，但疗效不变。目前已有下述几种方法：
(1)高效透析主要是通过增加透析膜面积与血液流过速度来提高溶质的清除率。所用透析膜为纤维素膜，透析液仍用碳酸氢盐液和超滤控制系统。
(2)高流量透析是应用血液滤过器进行血液透析的一种技术，由于使用合成的高分子聚合物膜具有很高的扩散性能和相对的水力学通透性，因此在血液与透析液之间有更多的蛋白分子量和更多的溶质进行转运，故实际上是一种高通量透析。
(3)血液透析滤过是同时应用血液滤过与透析技术，利用两个滤器串联，藉以提高膜面积、增加溶质的清除。
随着科学的不断发展，血液透析必将有简便或随身小型血液透析器，使众多丧失肾功能的患者得到合理的治疗。
〖教学点评〗
本节课沈老师将测定尿液成分的演示实验改为学生的探究实验。通过学生的活动培养其科学态度和科学精神，在学生认识到尿液成分的基础上，引导学生对废物的来源做出推理，区分排泄和排遗，明确排泄途径的意义，以及排泄原理在医学上的应用，圆满地实现预期教学目标。沈老师这种锐意改革和勇于实践的精神是值得称赞的。
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