尿的形成動態模擬裝置的制作和使用

趙立群

摘 要 采用常用儀器及生活中容易得到的材料，如輸液瓶、輸液管等模擬制作腎單位結構，用某些化學藥品代替人體血液進行模擬實驗。整個裝置將書本的平面圖形立體呈現，使抽象的、難以理解的知識形象化、直觀化，能激發學生對于實驗的興趣，培養實驗技能，同時有效的輔助了教學。

關鍵詞 腎單位 過濾 重吸收 尿的形成 動態模擬裝置

中圖分類號 G633.91 文獻標志碼 B

“尿的形成和排出”是人教版《生物學》七年級下冊第五章“人體內廢物的排出”一課的主要內容，該課的重點在于闡述尿的形成和排出過程。教材中并沒有安排尿的形成相關實驗，只有圖片及文字資料，而腎臟單位結構復雜、功能多樣，加之血液流動及成分隨之變化。這些內容對于七年級的學生來說，理解難度很大。教學中，教師往往輔以動態圖片，但并不立體，對于缺乏空間想象力的學生來說，理解難度依然很大，教學效果不盡理想。為了突破這個難點，經過多次嘗試、修改，制作出了“尿的形成動態模擬裝置“來模擬腎單位的結構及尿的形成過程，使知識得到直觀體現，學生更易理解。下面介紹該裝置的制作和使用方法。

1 制作材料

木板，輸液瓶，輸液管，PVC軟管（內徑4 mm×外徑6 mm），大號海釣浮漂，試劑瓶，紗布，止水夾，石蕊試劑，稀鹽酸，氫氧化鈉溶液，紅墨水，84消毒液，膠水。

2 制作方法

2.1 制作模擬裝置

模擬裝置頂端的輸液瓶用來盛放模擬血液（配制方法見后面），瓶底朝上，固定在木板上部。在瓶底開口，方便使用時倒入模擬血液。瓶口朝下，連接一段PVC軟管，軟管上安裝一個止水夾，用來控制模擬血液的流出，軟管模擬“入球小動脈”。

2.1.1 腎小球、腎小囊、腎小管的制作

“腎小球”用輸液管纏繞制作，將輸液管纏繞兩周并固定，在管壁上扎4或5個小孔。“腎小球”一端連接PVC軟管，另一端保留較長長度，用來模擬出球小動脈。

“腎小囊”用海釣浮漂制作。將浮漂頂部截去一部分，浮漂表面顏色為紅色，可用砂紙將紅色擦去，露出底層的黃色，然后用膠水固定在木板上。浮漂內放置合適大小的紗布，并緊貼內壁。

浮漂下端連接輸液管來模擬腎小管，并利用管道相互纏繞來模擬腎小管及包繞的毛細血管。在模擬腎小管的膨大部分下部利用輸液管的原有接口連接一小段管子，這段小管另一端接入模擬腎小管周圍毛細血管的膨大部分，且固定時與模擬血管的管道重疊。

2.1.2 其他部件

木板后面也需固定一個輸液瓶，用來盛放氫氧化鈉溶液，同樣在瓶底開口，瓶口朝下，并連接一段輸液管。管道穿過木板上的小孔與木板正面“腎小管周圍毛細血管”的膨大部分相通。接入位置在膨大部分的上部。

所有部件連接完畢后，可對需固定的部位進行加固，有利于裝置的重復使用。最后在木板正面下部安放兩個輸液瓶，用來盛放模擬尿液和模擬靜脈血。

2.2 模擬血液的配制

在400 mL稀鹽酸中滴入適量石蕊試劑，整個液體呈現紅色，再在其中滴入適量紅墨水，使顏色更鮮艷，用來模擬顏色鮮紅的動脈血。

3 使用方法

（1） 準備工作：“腎小囊”內紗布用84消毒液浸濕；木板后面瓶中裝入適量氫氧化鈉溶液。

（2） 教學中，學生先自學教材，通過平面圖形了解腎單位組成，教師再利用模擬裝置立體呈現腎單位各組成部分并介紹各部分的功能。

（3） 動態模擬尿的形成過程：打開止水夾，同時調節控制氫氧化鈉溶液流出的夾子，使其流出，模擬血液經“入球小動脈”流入“腎小球”，部分模擬血液經“腎小球”管壁小孔滲出（模擬過濾作用），并被紗布內的84消毒液退色，因退色不完全，顏色會轉變成淡黃色，形成“原尿”流入“腎小管”；在“腎小管周圍毛細血管”處，部分原尿經分支管道流入“腎小管周圍毛細血管”中（模擬重吸收作用），而此處也因氫氧化鈉溶液的進入，液體會呈現暗紅色。原因是氫氧化鈉中和了液體中的酸，并使石蕊顯現藍色，而原本存在的紅墨水成分與藍色石蕊顏色混合，從而使整個液體呈現暗紅色（模擬靜脈血）。最后，形成的淡黃色“尿液”和暗紅色“靜脈血”流入相應的收集瓶中。

（4） 實驗完畢，關閉止水夾和后面的控制開關，展示結果并分析。

4 效果及自我評價

通過這樣一個動態模擬過程，學生對腎單位的組成及尿的形成過程，獲得了一個貼近生活的具體認識，他們在驚嘆的同時也更好地理解了這些知識。該裝置還有以下優點：

（1） 制作材料易得，環保安全：木板、輸液瓶、輸液管、海釣浮漂等都是生活中容易獲得的材料，且價格低廉；其他材料用品都是實驗室常用的。

（2） 模擬裝置立體形象：整個裝置將教材上的平面圖形非常形象地立體呈現出來，生動逼真，且動態模擬出過濾和重吸收兩個過程，結果貼近生活，實用性強；

（3） 動態過程現象明顯，利用了不同物質間發生化學反應產生的顏色變化，模擬效果好。

（4） 操作簡單，并且裝置可重復使用，穩定性好，能有效的服務于教學。

參考文獻：

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