学习背景:我们每天都要吃饭和呼吸,如果说消化和呼吸系统是入口、是身体的摄入通道;循环系统是身体的物流运输通道,那么身体有没有出口呢,身体需要排泄吗?
师生共识,机体肯定是需要排泄的。那么肛门是排泄的出口吗?大家的共识是:肛门是出口,但是排泄的出口吗?有人提出它只是消化系统的出口,严格来说不能算是进入身体后的物质真正的出口。那么身体一般如何排泄呢?有出汗、呼吸、排尿,但是好像排尿的量比较大。所以大家觉得泌尿是人体主要的排泄系统。这是学完泌尿系统后,昆仑班的锦同学完成的科学论文。
大家都知道科学课少不了实验,但科学是不是等同于实验?实验的目的就只是直观观察、动手吗?科学探究最关键处在于新情景下你能提出什么问题,训练学生提出问题才是真正科学课的开端;提出问题后你有什么猜想?实验只是论证你的猜想是否正确。如果证实了——这是否具有普遍性?证伪了——是实验的问题还是猜想的问题?最终才能得出结论,而这个结论仅仅是一个特定时空和有限科学技术下的临时性共识。这个临时性共识在未来是否可能被推翻?那是极有可能的。所以科学课的宗旨不是让学生了解这个结论,也就是临时性共识多么重要,怎么记忆怎么背,而是培养学生在不同情境下解决问题时的探究能力。
对人体泌尿系统的探究
昆仑 钱锦
一、尿从哪里来?
现象:我们每天都要尿尿
提出问题:1、不尿可以吗,不尿可能会有什么症状?
2、 尿是怎么形成的呢?
作出假设:1、不尿可能会无法排出一些身体不需要的东西,可能会得病;
2、尿的来源可能是血液,血液——尿——尿管排出;
实验:观察人体泌尿系统的组成:
实验结果:
(肾动脉、肾静脉)肾、输尿管、膀胱、尿道
实验结论:
血液通过肾动脉进入肾,肾把血液转变为尿液。
修订假设:
血液——肾(形成尿液)——输尿管排出尿
二、 肾是如何泌尿的?
提出问题:肾如何从血液中形成尿液的?
做出假设1:因为尿液和血液的颜色不一样,所以两者的组成成分应该有差异,尿液肯定没有血细胞。而尿液又是从血液来的,根据生物组织的结构,我们猜想:尿液应该是从血液通过生物膜渗透过来的。也就是说,血液通过一种“筛子”一样的结构渗出尿液,而筛子不能使大分子物质通过,从而使其继续保留在血液中,所以血细胞没有到尿液中来;而小分子的物质能滤过筛子进入血液;
做出假设2:如果假设1成立,那么根据前面我们学习的消化系统,我们知道由于长期在不稳定的环境中生存的原因,生物体演化成为一个极度珍惜营养的结构,不会轻易把好不容易获得的营养物质排出体外,所以我们猜想应该还有把营养物质重新吸收回来的结构。
实验1——观察肾的结构(观察肾模型、观看肾的3D解剖视频):
实验结果和实验结论:
肾X2——肾皮质(主要保护)、肾髓质(肾锥体)、肾盂(收集尿液、导出尿液)
问题:肾皮质和肾髓质是如何形成尿液的呢?
实验2——显微镜观察肾切片:
实验结果:1、肾切片中能看到“水泡”状结构,水泡状结构中央是一团红色的血管;
2、肾切片下部能看到很多细管状的结构,应该是细微输尿管;
实验结论:建构肾单位模型——
提出问题:这样的结构是否有我们猜想的功能?
实验设计思路:如果尿液是血液渗出的,我们能观察到两者成分的变化。
实验:检测、比较血液和尿液的成分
实验结果:
实验结论:尿液中没有血细胞和蛋白质一类的大分子,说明肾小球和肾小囊的细胞膜充当了“筛子”的过滤作用;
提出问题:但我们猜想应该有很多的葡萄糖和无机盐等小分子已渗出到尿液中,但为什么没有呢?
做出假设:在刚渗出的原尿中应该能发现
实验设计:检测、比较血液、原尿和终尿中的成分变化
实验结果:
实验结论:
泌尿的过程:血液通过肾小球时,通过毛细血管壁的细胞膜的渗透,小分子物质都进入肾小囊的原尿中,血细胞和蛋白质等大分子物质仍然留在血液中循环;进入原尿中的小分子物质中有的是身体不需要的“废物”,有的是还需要的营养物质。营养物质通过下端的肾小管的时候再被吸收进入周围的毛细血管;同时肾小管还能加强分泌身体不需要的“废物”道尿液中。
我们终于探究清楚尿液是怎么来的了,原来身体就像一部精妙的机器一样,有什么样的结构就有什么样的神奇功能。那么如果这些结构出了问题会怎么样呢?
三、学有所用、生活实践:你知道和泌尿有关的疾病吗?
1、如果肾小球有炎症了,那么它的过滤作用就不那么好了,有可能把大分子的血细胞和蛋白质滤进尿液中,这时就有可能出现“血尿”和“蛋白尿”了;
2、 如果肾小管有问题了,那么它的重吸收和再分泌功能就有可能不好了:比如不能把葡萄糖重吸收进血液了,那就有可能尿糖了,不过这个尿糖和糖尿病可不一样。这是由于肾的问题的尿糖,而糖尿病好像和胰岛素有关系;还有肾小管可能会把原本应该重吸收回血液的无机盐不能重吸收了,把该加强排出体外的废物不能及时排出去了,这时体内的电解质就要紊乱了,就会出现各种不适症;还有可能是“尿毒症”,这时候就需要体外透析机进行透析,也就是模拟肾脏把身体的废物及时排出去;
3、 如果不及时喝水的话,废物和无机盐就有可能在肾管结晶,就有可能得“肾结石”;
所以,对于肾的保护,要多喝水多运动多排泄,合理饮食。所以不光要吃好,排泄好也很重要,身体是一个统一整体,要让各个系统协调的工作。
探究初稿: