原尿及尿液形成的動態演示裝置制作使用方法

李軍　李添羽

摘? 要? 教具原尿及尿液形成的動態演示裝置可以演示血液由腎小球和腎小囊內壁初步過濾形成原尿，原尿經腎小管的重吸收作用形成尿液的動態過程，科學、動態地模擬人體原尿和尿液形成的生理機制。動態裝置動靜結合，使課本抽象化的知識具體化，圖文并茂地詳細介紹教具的制作過程和使用方法。

關鍵詞? 教具；腎單位；原尿；尿液

中圖分類號：G633.91? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2023）03-0038-03

0? 引言

“人體內廢物的排出”是七年級上冊《生物學》十分重要的一章，而“尿的形成和排出”這一節是這一章的重點內容。尿的形成和排出由人體泌尿系統完成，腎臟是泌尿系統的主要器官，人體的尿液是由腎臟生成的。腎臟由100多萬個腎單位構成，腎單位是腎臟形成尿液的最基本單位，腎單位由腎小球、腎小囊和腎小管構成。當血液流經腎小球時，除血細胞和大分子的蛋白質外，血漿中的部分水、無機鹽、葡萄糖和尿酸、尿素等物質通過腎小球的過濾作用進入腎小囊中，腎小囊中的液體稱為原尿。原尿再流經腎小管時，被腎小管重吸收而形成人體的最終代謝廢物——尿液，而被腎小管重吸收的物質通過腎小管外的毛細血管網重新吸收回到血液循環，而人體的代謝廢物則進入收集管。尿液由收集管匯總進入輸尿管，再進入膀胱暫時貯存起來。當尿液在膀胱聚集到一定程度時，人才會產生尿意，在神經系統的支配下，將尿液經尿道排出體外。腎小管重吸收的物質經遍布腎小管外的毛細血管重新回到血液循環。這對維持人體正常的新陳代謝具有重要作用。在血液經腎小球的過濾作用形成原尿，原尿經腎小管的重吸收作用形成尿液的過程中，血液、原尿、尿液三者的成分不僅發生明顯的變化，而且尿液的數量比原尿大幅度減少，或者說廢物越來越“濃縮”。腎臟的構造及尿液的形成過程既是一個教學重點，又是一個教學難點。腎臟形成尿液的過程本就是一個“悄無聲息、永無停止”，讓人看不見、摸不著，略感神秘的動態過程，而非靜止的狀態。經過幾十年的實際教學發現，學生對腎單位的概念及結構組成理解不深、概念模糊，對原尿及尿液的形成過程掌握較差，特別是對“原尿由腎小球過濾而形成”這一過程只有課本上的抽象理論知識，而沒有感性的動態感受，這也是學生掌握不好該知識的重要因素。在平時的作業和考試中，這部分知識出錯率比較高，根本原因是學生只是簡單地了解課本上“腎臟的內部結構示意圖”，對腎單位的實際結構理解不深、掌握不牢，對腎小球的過濾作用和腎小管的重吸收作用缺少感性認識，所以對原尿和尿液的概念、成分、數量理解不深刻、掌握不全面。通過教具原尿及尿液形成過程的動態演示裝置的使用，學生可以切身地理解腎小球、腎小囊和腎小管的構造以及血液經過腎小球和腎小囊內壁的過濾形成原尿，原尿經腎小管的重吸收形成尿液的動態過程。教具的使用對該章內容的學習和掌握具有積極的促進作用。

1? 教具制作過程及使用方法

原尿及尿液形成過程的動態演示裝置制作過程及使用方法主要包括以下幾個方面。

1.1? 材料準備

帶底座的鐵制白板（長和寬分別是75.5 cm和56.5 cm）1塊、醫用注射器（帶針頭）2個、醫用輸液器5套、小罐茶茶罐（直徑5.5 cm）1個、熱熔膠槍1把、熱熔膠棒4根、噴壺（直徑9.5 cm）1個、膠帶1個、乳膠管60 cm、鋼鋸條1根、木螺絲3個、帶螺帽小螺絲1個、100 ml燒杯2個、500 ml燒杯1個、生理鹽水3瓶、酚酞試劑20 ml、20%的鹽酸溶液200 ml、0.5%的氫氧化鈉溶液500 ml、10%的碘液500 ml、膠頭滴管1個、乳膠手套1副。

1.2? 制作過程

1）在白板的正面打4個孔，孔的直徑大約為0.4 cm。其中，1孔距白板上邊緣27 cm，左邊緣15 cm；2孔在1孔垂直下方7 cm處；3孔在2孔垂直下方3 cm處；4孔距白板右邊緣21 cm，距下邊緣32 cm。把帶螺帽小螺絲固定在2孔上，如圖1所示。

2）打開兩套醫用輸液器，把一套的針頭取下，從白板的后面經1孔穿到前面來（A輸液器管），注意讓輸液器開關留在白板的后面，如圖2所示。把另一套輸液器從開關處剪斷，從白板前面與第一套輸液器管相連，如圖3所示。

3）把噴壺的底環切，點燃酒精燈，把小刀在酒精燈的外焰加熱，再把加熱的小刀在噴壺底部進行環切。環切完成后，把輸液器塑料管纏繞在小茶罐的外面，纏繞的外形像“鳥巢”，塑料管相交處用熱熔膠粘接固定，再用針在塑料管上扎十多個小孔，把塑料管輕放到噴壺里面，放置時，不要損壞輸液器的塑料管，把噴壺壁割1 cm寬小口并把噴壺從小口處固定到2孔的螺絲上。塑料管進出口端朝上，以方便連接。如圖4所示。把噴壺嘴鋸開，插上乳膠管，擰到噴壺口上，注意防止漏水。如圖5所示。

4）把乳膠管以“S”形用膠帶粘到白板上，打開一套輸液管（D輸液器管），去掉針頭，從白板后面經4孔穿出到白板的前面并纏繞乳膠管后，與噴壺里的塑料管口連接。注意要防止輸液器的塑料管打結，以保證輸液器塑料管內的液體流動順暢。如圖6和圖7所示。

5）在白板的反面頂端均勻固定3個木螺絲。戴好乳膠手套。在氫氧化鈉溶液里滴加酚酞試劑，直到溶液變成紅色。把3瓶生理鹽水用注射器抽出，按1、2、3順序編號。再依次向第1號瓶注入500 ml紅色的氫氧化鈉溶液；2號瓶注入200 ml稀鹽酸；3號瓶注入500 ml稀碘液。在白板的反面，從右向左，依次按1、2、3序號掛在木螺絲上。1號瓶（裝氫氧化鈉溶液）插入經過1孔的A輸液器管和經過4孔的D輸液器管；連接2號瓶（裝稀鹽酸）的是B輸液器管，B輸液器管的末端針頭經3孔插入噴壺內；插入3號瓶（裝稀碘液）的是C輸液器管，C輸液器管末端針頭經4孔插入乳膠管中。如圖8所示。

1.3? 使用方法

1）打開連接1號瓶的A、D兩個輸液器管開關，紅色的氫氧化鈉溶液（模擬血液）流經輸液器的塑料管球（模擬腎小球），滲透到噴壺口處，顏色仍舊是紅色（模擬血液如果未經腎小球的過濾作用的狀況）。紅色液體滲透地越來越多，同時，纏繞在乳膠管（模擬腎小管）外的輸液器管（模擬出球小動脈）也成為紅色。如圖9所示。

2）打開2號瓶開關，稀鹽酸進入容器，并與紅色的氫氧化鈉溶液進行中和反應，導致溶液不再顯堿性，由于酚酞遇堿才變紅色，此時溶液紅色消退，變成無色（模擬紅色血液經腎小球的過濾，變成無色的原尿），這樣“紅色血液”經“腎小球”過濾，變成無色的“原尿”。如圖10所示。

3）打開3號瓶的C輸液器開關，淡黃色的稀碘液（模擬尿液）經乳膠管（模擬腎小管）匯入燒杯中，如圖11所示。說明原尿流經腎小管時，被腎小管重吸收形成淡黃色的尿液。這樣血液經腎小球過濾成原尿、原尿經腎小管重吸收形成尿液的動態演示過程完成。

2? 教具優點和使用情況分析

該教具在教學實際應用一段時間后發現，教具被任課教師和廣大學生所認可，總結以下優點。

1）符合教學性要求和基礎教育課程改革的基本理念，有助于促進素質教育，培養創新精神和實踐能力。教具外形結構更像是一個放大的腎單位結構，形象逼真，在教學中容易引發學生的興趣和思考。

2）創新性突出，教具構思新穎，設計巧妙，體現新的教學實踐活動方式、方法和內容。在新技術、新材料、新工藝方面有創新發展。把化學知識和生物知識相融合，利用酚酞試劑遇堿變紅色，被酸中和又變無色的創新設計，實現血液經腎小球過濾形成原尿的動態變化構想。

3）教具展示血液經腎小球的過濾作用形成原尿，原尿經腎小管的重吸收作用形成尿液的科學過程和規律，符合學生的認知規律。把抽象的科學原理形象化和具體化?，F在，初中生物教學中幾乎沒有動態演示的教具，該教具可以填補這方面的空白。通過該教具在實際教學中的應用，發現學生對腎單位的結構有了更加深入的理解和掌握，對原尿和尿液的形成過程有了系統的認識。教具得到教師同行的認可和贊同。

4）實用性強，取材容易，結構簡單，動靜結合，易于操作，使用起來比較穩定，安全可靠，造價低廉，外形模擬腎單位的構造，易于自制推廣且有利于環保。

3? 參考文獻

[1] 義務教育教科書（五·四學制） 生物學 七年級上冊[M].濟南：山東科學技術出版社，2020.