自制教具模拟“尿液形成过程”的实验设计

徐力

“尿液的形成过程”这一知识点是在学生学习了人体的营养、消化、物质的运输之后，针对人体内废物如何排出而安排的。从教材的分析来看，尿液的形成过程的学习，建立在掌握肾脏和肾单位结构知识的基础上。教材中安排了一个学生活动，目的是让学生通过讨论，分析数据，自己得出结论。然而尿液的形成原理比较复杂、抽象，学生无法亲眼见到尿液形成的过程。如果教师只是安排讨论活动并结合讲解，对学生来说知识过于“虚化”，无法真正理解尿液的形成过程。因此，教师需要想办法将这一不可见的微观过程展现在学生面前，让学生亲眼见到“尿液的形成过程”，从而加深对基本原理的理解。

1材料用具

漏斗，滤纸，注射器，输液管，烧杯，铁架台，清水，红墨水，“84”消毒液，透明胶带。

2教具制作

（1）在输液管的一段上打上几个小针眼（不能打太多，10个左右即可），將这一段绕几圈，用透明胶带粘贴固定。

（2）将滤纸放入漏斗，用“84”消毒液将滤纸打湿。

（3）将输液管绕圈的部位放入漏斗上方，在漏斗颈处再绕几圈输液管，用胶带固定住。

（4）将这一装置放置在铁架台上。

（5）取两个大小相同、洁净的烧杯，分别贴上“血液”“尿液”的标签。在“血液”的烧杯中加入适量清水，滴入10 mL左右的红墨水，制成红墨水溶液模拟人体的血液。

3实验原理

肾小囊和肾小管就像一个“小漏斗”，所以这两个结构用实验室常用的漏斗表示;滤纸和输液管上的小孔相当于肾小球和肾小囊壁;输液管的不同节段相当于肾单位的不同血管;注射器推动红墨水在输液管内流动相当于肾脏内的血液流动;红墨水由“肾小球”内的输液管渗出相当于血液中的一些成分进入到肾小囊中，这些成分由漏斗管口流出的就相当于尿液。教具的每个部分具体模拟的结构如图1所示：

注射器——肾动脉。

输液器管一一依次表示入球小动脉、肾小球（输液管在…肾小囊”内多绕几圈，并在其上打几个小眼以便使红墨水从管中渗出）、出球小动脉、肾小管外的毛细血管（将输液管在“肾小管”外多绕几圈）、肾静脉。

滤纸——肾小囊内壁。

漏斗——肾小囊（上面的“V”形）、肾小管（用下面的长颈表示）。

红墨水——血液。

4实验过程设计

（1）教师出示实验所需的器材图片，并展示事先已经组装好的教具，引导学生思考：教具的各个部分模拟了肾单位的什么结构？接着，引导学生得出：漏斗颈流出的是模拟的“尿液”，由输液管流出的模拟的是“血液”。

（2）教师利用教具进行“尿液形成过程”的模拟实验：用针筒吸取一定量的红墨水溶液后，缓缓注入到输液管中。此时，红墨水模拟的“血液”在输液管模拟的“血管”中流动起来。当红墨水流到…肾小球”时候，一部分红墨水从输液管的小孔中流到滤纸上，慢慢从漏斗的颈中流出，流到贴有“尿液”标签的烧杯里;其余的红墨水从输液管的末端流出，流到了贴有“血液”标签的烧杯里。

（3）教师引导学生观察模拟实验中，“血液”的流动路径和“尿液”的形成路径，尤其仔细观察从漏斗颈流出的“尿液”和从输液管流出“血液”的区别。

（4）学生通过讨论交流，得到肾单位中血液流动的路径和尿液形成的路径：血液流动路径为;动脉→入球小动脉→肾小球→出球小动脉→肾小管周围的毛细血管→静脉;尿液形成路径为;动脉→入球小动脉→肾小球→肾小囊→肾小管→集合管。

（5）教师引导学生观察两个烧杯中液体的区别。学生发现从漏斗颈流出的“尿液”颜色发生了变化，颜色变淡了许多（实际是“84”消毒液使红墨水褪了色），从而理解尿液是来自流经肾脏的血液，但是与血液相比，尿液的成分发生了改变。这为后面分析尿液成分奠定了基础。

5教学反思

（1）自制教具，加强直观教学。

教具是教学中为学生提供感知材料的实物、模型、图表等教学用具。教师正确运用教具，能提高学生的学习兴趣，丰富感性知识，减少学习中的困难，帮助形成明确的概念，发展学生的观察能力和思维能力。自制教具除了拥有其本身固有的取材易、成本低的经济性，且与商品教具相比，科学性并不逊色，具有更强的适用性、创新性和艺术性。所以在教学过程中，教师自制直观教具，并充分利用，才能使教学生动、直观、形象、切实，提高学生的学习兴趣，丰富学生的感性知识，有助于学生理解抽象知识，形成明确的概念，透彻理解知识，发展观察能力和思维能力。

（2）化微观为宏观，化抽象为具体。

在生物学教学中，尤其是有关人体和动物的教学中，有不少内容是微观的（如细胞、分子层面），无法也不可能在课堂上进行宏观的实验和展示。教师往往是通过抽象的概念和原理来讲解向学生传达知识的。这样学生往往难以理解和掌握，学习兴趣不高，教学的效果也不显著。教师要对教材上已设计的生物实验进行认真研究和实践，试图做出积极改进，而且对教材上没有设计的实验但在教学中又有必要和可能进行实验的，大胆地进行一些实验创设，尤其是把一些无法进行实验的一些内容通过使用替代性装置向学生进行具体直观的呈现。如本节课展示的“尿液的形成过程”模拟实验，实验现象明显，学生通过观察实验后很容易理解和掌握尿液的形成过程。

总之，在生物教学中，对于肉眼不可见的微观知识，教师如能想办法让学生亲眼所见，不仅大大增加了学生对学习生物的兴趣，也能让学生更好地理解和掌握知识，达到事半功倍的效果。