巧制腎單位演示儀

湖北省保康縣歇馬鎮(zhèn)中心學校(441611) 毛永發(fā)

1 腎單位的結構和工作原理

人的腎臟由大約100萬個腎單位組成。腎單位是腎臟結構和功能單位,它把人體組織細胞產生的尿素形成尿液排出體外。腎單位由腎小球、腎小管、腎小囊組成,腎單位結構示意圖見圖1。腎小球是由入球小動脈分出的數(shù)十條毛細血管彎曲盤繞而成的血管球。這些毛細血管在出腎小體前再匯合成一個出球小動脈。毛細血管壁薄,只有一層扁平的上皮細胞,有利于物質交換。血液流經腎小球時,血液中的水、無機鹽、葡萄糖、尿素等小分子物質會穿過腎小球的毛細血管壁被濾過。腎小囊包套腎小球,下端是腎小管,像個漏斗。腎小囊的內壁也只有一層扁平的上皮細胞,被腎小球過濾下來的小分子物質被腎小囊內壁二次過濾,進入腎小囊中形成原尿。原尿中的水、無機鹽、葡萄糖等是人體的營養(yǎng)物質。腎小管細長曲折,外面包套豐富的毛細血管。當原尿流經腎小管時,腎小管會吸收原尿中大部分水、少量的無機鹽、所有的葡萄糖。這些物質會穿過腎小管外面的毛細血管壁,進入血液,被血液運輸?shù)饺砀魈幍慕M織細胞。在腎小管的末端剩下少量的水、少量的無機鹽、所有的尿素形成了尿液,再經過輸尿管運輸?shù)桨螂走M行儲存。

圖1 腎單位結構示意圖

2 制作背景

人教版7年級下冊《生物學》第4單元第5章“人體內廢物的排出”中,腎單位的結構和工作原理既是教學重點,也是教學難點。腎單位的結構比較復雜,學生難懂,對于腎單位的工作原理更是很難弄明白。在教學中采用掛圖教學無立體感,利用石膏或塑料模型教學雖有立體感但沒有真實感。這兩種方法都不貼近實物,且不能觀察腎單位各個結構的工作原理,教學費時費力,學生難以理解。在教學過程中,采用可以拆裝的腎單位演示儀,教師一個結構一個結構的展示、講解、演示,學生一個結構一個結構的觀察,很容易明白腎單位的結構及其工作原理。

3 制作材料

剪刀1把、透明膠1圈、502膠水、直徑20cm塑料球(或2.5L塑料飲料瓶)、實驗用漏斗、直徑1cm紅色橡膠管1根、紅色細塑料管、直徑1cm黃色軟塑料管1根、1.5m長的紅色毛線(吸水性強)、太空棉、細繩、木板、圓柱木棍、自行車氣門釘、針等。

4 制作方法

(1)將紅色細塑料管剪為多根,用針密集刺孔,再把這些塑料管制成球狀,用來表示腎小球。每根紅色塑料管模擬毛細血管,用針刺的孔模擬毛細血管壁薄,能過濾小分子物質。

(2)截取2節(jié)10cm長紅色橡膠管,分別套住每根紅色塑料管的兩端,如圖2所示。這2根紅色橡膠管分別相當于入球小動脈和出球小動脈。

(3)把直徑20cm塑料球截取一大半(或截取2.5L塑料飲料瓶取上半部分),在其中央打一小孔,把自行車氣門釘穿在其中,并擰緊自行車氣門釘螺絲,如圖3所示。制作成腎小囊模型。

圖2 腎小球示意圖

圖3 腎小囊示意圖

(4)用一塊布罩在截取的塑料球口,把布向塑料球的內部下壓一些,用細繩把布固定在塑料球上,如圖4所示。布模擬腎小球內壁,有過濾作用。

圖4 腎小球內壁示意圖

(5)黃色軟塑料管模擬腎小管。用針在黃色軟塑料管密集刺孔。液體流經黃色軟塑料管時,有液體滲出,表示腎小管的重吸收作用,如圖5所示。

圖5 腎小管示意圖

(6)在刺孔后的黃色軟塑料管內放幾團松散的太空棉,對流動的液體有一定的阻礙作用,讓更多的液體從黃色軟塑料管滲出,表示腎小管有很強的吸收功能。

在黃色軟塑料管外纏繞紅色毛線,紅色毛線表示腎小管外的毛細血管。滲出的液體被紅毛線吸收,表示被腎小管重吸收的物質進入腎小管周圍的毛細血管,如圖6所示。

圖6 腎小管外的毛細血管示意圖

(7)用木板和圓木棍(也可以用其他材料)制成圖7所示支架。

(8)把圖4裝置用細繩固定在圖7裝置上,形成如圖8所示裝置。

圖7 支架

圖8 固定好的腎小囊模型

5 使用方法

(1)介紹圖2的結構及其所模擬的腎小球的結構和功能。

(2)介紹圖4的結構及其所模擬的腎小囊的結構和功能。

(3)介紹圖6的結構及其所模擬的腎小管的結構和功能、腎小管外的毛細血管結構特點及功能。

(4)把圖2裝置放到圖8的布上形成如圖9所示裝置。

圖9 安裝好的腎小球模型

(5)圖6裝置和圖9裝置連接形成圖10裝置。

圖10 加裝腎小管

(6)用圖10所示裝置演示實驗。在上面模擬入球小動脈的紅色橡膠管內插入漏斗,向漏斗內加入較渾濁的液體(渾濁液體里面的小顆粒模擬血液中的血細胞及大分子蛋白質,不能濾過)。液體順著模擬的腎小球、腎小囊、腎小管流下,看到紅毛線上有大量的水(代表被腎小管重吸收的物質進入了血液),模擬腎小管的黃色軟塑料管的末端有少量液體和小顆粒物流下(表示經過過濾和重吸收形成尿液)。

6 使用效果

(1)通過觀察演示儀,學生很容易認識到腎單位由腎小球、腎小囊、腎小管組成。

(2)通過介紹、組裝、演示腎單位演示儀,學生對腎小球和腎小囊的過濾功能、腎小管的重吸收功能有深刻的認識。通過演示儀形象、直觀的展示,在教學中化難為易,輕松攻克教學重難點。

(3)本演示儀可隨拆隨裝、演示效果形象直觀,便于學生觀察、教師講解。使用演示儀進行演示教學,學生對腎單位的結構和功能有了更加全面深刻的認識。