自制教具模擬“尿液形成過(guò)程”的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

徐力

“尿液的形成過(guò)程”這一知識(shí)點(diǎn)是在學(xué)生學(xué)習(xí)了人體的營(yíng)養(yǎng)、消化、物質(zhì)的運(yùn)輸之后，針對(duì)人體內(nèi)廢物如何排出而安排的。從教材的分析來(lái)看，尿液的形成過(guò)程的學(xué)習(xí)，建立在掌握腎臟和腎單位結(jié)構(gòu)知識(shí)的基礎(chǔ)上。教材中安排了一個(gè)學(xué)生活動(dòng)，目的是讓學(xué)生通過(guò)討論，分析數(shù)據(jù)，自己得出結(jié)論。然而尿液的形成原理比較復(fù)雜、抽象，學(xué)生無(wú)法親眼見(jiàn)到尿液形成的過(guò)程。如果教師只是安排討論活動(dòng)并結(jié)合講解，對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)知識(shí)過(guò)于“虛化”，無(wú)法真正理解尿液的形成過(guò)程。因此，教師需要想辦法將這一不可見(jiàn)的微觀過(guò)程展現(xiàn)在學(xué)生面前，讓學(xué)生親眼見(jiàn)到“尿液的形成過(guò)程”，從而加深對(duì)基本原理的理解。

1材料用具

漏斗，濾紙，注射器，輸液管，燒杯，鐵架臺(tái)，清水，紅墨水，“84”消毒液，透明膠帶。

2教具制作

（1）在輸液管的一段上打上幾個(gè)小針眼（不能打太多，10個(gè)左右即可），將這一段繞幾圈，用透明膠帶粘貼固定。

（2）將濾紙放入漏斗，用“84”消毒液將濾紙打濕。

（3）將輸液管繞圈的部位放入漏斗上方，在漏斗頸處再繞幾圈輸液管，用膠帶固定住。

（4）將這一裝置放置在鐵架臺(tái)上。

（5）取兩個(gè)大小相同、潔凈的燒杯，分別貼上“血液”“尿液”的標(biāo)簽。在“血液”的燒杯中加入適量清水，滴入10 mL左右的紅墨水，制成紅墨水溶液模擬人體的血液。

3實(shí)驗(yàn)原理

腎小囊和腎小管就像一個(gè)“小漏斗”，所以這兩個(gè)結(jié)構(gòu)用實(shí)驗(yàn)室常用的漏斗表示;濾紙和輸液管上的小孔相當(dāng)于腎小球和腎小囊壁;輸液管的不同節(jié)段相當(dāng)于腎單位的不同血管;注射器推動(dòng)紅墨水在輸液管內(nèi)流動(dòng)相當(dāng)于腎臟內(nèi)的血液流動(dòng);紅墨水由“腎小球”內(nèi)的輸液管滲出相當(dāng)于血液中的一些成分進(jìn)入到腎小囊中，這些成分由漏斗管口流出的就相當(dāng)于尿液。教具的每個(gè)部分具體模擬的結(jié)構(gòu)如圖1所示：

注射器——腎動(dòng)脈。

輸液器管一一依次表示入球小動(dòng)脈、腎小球（輸液管在…腎小囊”內(nèi)多繞幾圈，并在其上打幾個(gè)小眼以便使紅墨水從管中滲出）、出球小動(dòng)脈、腎小管外的毛細(xì)血管（將輸液管在“腎小管”外多繞幾圈）、腎靜脈。

濾紙——腎小囊內(nèi)壁。

漏斗——腎小囊（上面的“V”形）、腎小管（用下面的長(zhǎng)頸表示）。

紅墨水——血液。

4實(shí)驗(yàn)過(guò)程設(shè)計(jì)

（1）教師出示實(shí)驗(yàn)所需的器材圖片，并展示事先已經(jīng)組裝好的教具，引導(dǎo)學(xué)生思考：教具的各個(gè)部分模擬了腎單位的什么結(jié)構(gòu)？接著，引導(dǎo)學(xué)生得出：漏斗頸流出的是模擬的“尿液”，由輸液管流出的模擬的是“血液”。

（2）教師利用教具進(jìn)行“尿液形成過(guò)程”的模擬實(shí)驗(yàn)：用針筒吸取一定量的紅墨水溶液后，緩緩注入到輸液管中。此時(shí)，紅墨水模擬的“血液”在輸液管模擬的“血管”中流動(dòng)起來(lái)。當(dāng)紅墨水流到…腎小球”時(shí)候，一部分紅墨水從輸液管的小孔中流到濾紙上，慢慢從漏斗的頸中流出，流到貼有“尿液”標(biāo)簽的燒杯里;其余的紅墨水從輸液管的末端流出，流到了貼有“血液”標(biāo)簽的燒杯里。

（3）教師引導(dǎo)學(xué)生觀察模擬實(shí)驗(yàn)中，“血液”的流動(dòng)路徑和“尿液”的形成路徑，尤其仔細(xì)觀察從漏斗頸流出的“尿液”和從輸液管流出“血液”的區(qū)別。

（4）學(xué)生通過(guò)討論交流，得到腎單位中血液流動(dòng)的路徑和尿液形成的路徑：血液流動(dòng)路徑為;動(dòng)脈→入球小動(dòng)脈→腎小球→出球小動(dòng)脈→腎小管周圍的毛細(xì)血管→靜脈;尿液形成路徑為;動(dòng)脈→入球小動(dòng)脈→腎小球→腎小囊→腎小管→集合管。

（5）教師引導(dǎo)學(xué)生觀察兩個(gè)燒杯中液體的區(qū)別。學(xué)生發(fā)現(xiàn)從漏斗頸流出的“尿液”顏色發(fā)生了變化，顏色變淡了許多（實(shí)際是“84”消毒液使紅墨水褪了色），從而理解尿液是來(lái)自流經(jīng)腎臟的血液，但是與血液相比，尿液的成分發(fā)生了改變。這為后面分析尿液成分奠定了基礎(chǔ)。

5教學(xué)反思

（1）自制教具，加強(qiáng)直觀教學(xué)。

教具是教學(xué)中為學(xué)生提供感知材料的實(shí)物、模型、圖表等教學(xué)用具。教師正確運(yùn)用教具，能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，豐富感性知識(shí)，減少學(xué)習(xí)中的困難，幫助形成明確的概念，發(fā)展學(xué)生的觀察能力和思維能力。自制教具除了擁有其本身固有的取材易、成本低的經(jīng)濟(jì)性，且與商品教具相比，科學(xué)性并不遜色，具有更強(qiáng)的適用性、創(chuàng)新性和藝術(shù)性。所以在教學(xué)過(guò)程中，教師自制直觀教具，并充分利用，才能使教學(xué)生動(dòng)、直觀、形象、切實(shí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，豐富學(xué)生的感性知識(shí)，有助于學(xué)生理解抽象知識(shí)，形成明確的概念，透徹理解知識(shí)，發(fā)展觀察能力和思維能力。

（2）化微觀為宏觀，化抽象為具體。

在生物學(xué)教學(xué)中，尤其是有關(guān)人體和動(dòng)物的教學(xué)中，有不少內(nèi)容是微觀的（如細(xì)胞、分子層面），無(wú)法也不可能在課堂上進(jìn)行宏觀的實(shí)驗(yàn)和展示。教師往往是通過(guò)抽象的概念和原理來(lái)講解向?qū)W生傳達(dá)知識(shí)的。這樣學(xué)生往往難以理解和掌握，學(xué)習(xí)興趣不高，教學(xué)的效果也不顯著。教師要對(duì)教材上已設(shè)計(jì)的生物實(shí)驗(yàn)進(jìn)行認(rèn)真研究和實(shí)踐，試圖做出積極改進(jìn)，而且對(duì)教材上沒(méi)有設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)但在教學(xué)中又有必要和可能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的，大膽地進(jìn)行一些實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)，尤其是把一些無(wú)法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的一些內(nèi)容通過(guò)使用替代性裝置向?qū)W生進(jìn)行具體直觀的呈現(xiàn)。如本節(jié)課展示的“尿液的形成過(guò)程”模擬實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，學(xué)生通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)后很容易理解和掌握尿液的形成過(guò)程。

總之，在生物教學(xué)中，對(duì)于肉眼不可見(jiàn)的微觀知識(shí)，教師如能想辦法讓學(xué)生親眼所見(jiàn)，不僅大大增加了學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)生物的興趣，也能讓學(xué)生更好地理解和掌握知識(shí)，達(dá)到事半功倍的效果。