自制教具在初中生物學教學中的應用思考
——以“人體內廢物的排出”為例

鄭 偉，柏 雪

（1.吉林省教育學院，吉林長春130022；2.長春市第四十八中學，吉林長春130051）

《義務教育生物學課程標準（2011年版）》（以下簡稱“課標”）指出生物學課程是自然科學領域的學科課程，以面向全體學生、提高生物科學素養和倡導探究性學習為課程基本理念，以展示生物科學的基本內容及反映自然科學的本質為其精要，要求學生形成能夠樂于探索生命的奧秘，具有實事求是的科學態度、探索精神和創新意識的情感、態度、價值觀的課程目標。在新的課程標準下，學生將成為學習的主體，隨著新的課程理念逐步深入人心，如何促進學生的全面發展，構建生物學有效教學模式以獲得優質的課堂教學效果，成為當前生物學教師需要深入鉆研的主要問題之一。

有效教學作為一種現代化教學理念，強調以學生發展為中心，以素質教育理論為指導，進而關注教學的有效性，且注重教與學的統一，倡導教學方式的多樣性和教學方法的靈活性。“有效”，聚焦教師在先進的教學理念指導下進行教學實施，使學生獲得具體的進步或發展。教學是否有效，并不是關注教師有沒有完成教學內容或教得精彩與否，而是關注學生是否學到什么或學生學得好不好。因此，學生有無進步或發展是衡量教學是否有效的唯一指標。課標指生物學課程期待學生主動地參與學習過程，并在此過程中習得生物學知識，形成積極的科學態度，養成理想思維習慣，發展終身學習能力。而課程資源是決定此目標能否有效達成的重要因素。教具是重要的生物學課程資源，為了激發學生學習的積極性和主動性，使學生得到全面的鍛煉和發展，初中生物學教師在課堂教學過程中要適當使用自制教具進行教學活動和引導學生進行自制教具的研發，以此種教學手段讓學生易理解、易接受、易記憶，教學方法要適合不同學生發展需要，讓學生學得深、學得透、學得快，以使教學活動在學生“想學”“愿學”“樂學”的心理基礎上展開，在開發與使用自制教具活動中培養學生的觀察能力和動手能力，促進學生理解生物學重要概念，引導學生主動探究，助力學生高效學習。

一、自制教具在初中生物學教學中應用的必要性

初中生物學教材知識面廣，內容豐富，以自然知識與人文內容相結合的形式呈現，在學生實際的基礎上，重視學生的實踐能力、創新精神及探究式學習方式的培養，體現學生主體性、教師主導性的時代特點，以此展現生物科學在社會中的廣泛應用。受初中階段學生的年齡小、生活經驗不足、理解能力有限等因素限制，傳統的教學方式方法不能很好地實現教學目標的落實，教學內容重難點的突破等教學任務的完成。隨著信息化時代的迅猛發展，運用現代信息技術手段輔助生物學教學是課程教學改革的必然趨勢，尤其受到廣大青年教師的青睞。現代信息技術手段輔助下的生物學教學，不僅可以將生物學知識多層次、多角度地展示給學生，達到自然、真切的視聽景象，推動了學生眼睛、耳朵、皮膚等器官對世界的感知，還可以變靜為動、轉微觀為宏觀、化抽象為形象，將復雜的過程進行簡化、直觀、生動地再現，重現科學的研究過程，使課堂教學呈現形式變得生動，既活躍了課堂氣氛，又在一定程度提高了課堂學習效率。但是，在應用現代信息技術輔助教學過程中也呈現出很多問題。首先，多數教師過于依賴甚至濫用現代信息技術，將其貫穿于所有生物學內容的教學過程中，在追求其形式時尚的同時，疏于甄別形式多樣化的多媒體教學資源的優勢與劣勢。其次，長時間高頻次使用現代信息技術輔助教學忽略了學生在學習過程中的實踐經歷、主動參與的學習過程、通過動手與動腦加深對生物學概念的理解等焦點問題。再次，學生的注意力多被豐富多彩的現代信息技術所吸引，分散了對課堂學習內容的注意力，進而在知識點的掌握上深度不足。最后，因地區、經濟因素等情況的差別，尤其是鄉村學校，無法將新興教學媒體資源應用于實際課堂輔助教學，加之實施新課程教學所帶來的教學理念及內容的變化，部分教學媒體已不能滿足實際教學的需要。

我們不否認現代信息技術給新課程帶來的優勢，認可現代信息技術具有傳統教具不能望其項背的優越性與先進性。但是，在新課程理念落實過程中教具作為重要的課程教學資源仍具有不可替代性，尤其在初中生物學教學過程中，自制教具呈現出明顯的優勢。

首先，自制教具呈現出其他傳統教具和現代信息技術所不同的獨有的特點。第一，自制教具可視為日常生活中的日用品或廢棄物的重復利用，擁有易取材、低成本的經濟特性。第二，自制教具是教師根據教學內容需求而設計制作，更貼近學科課程標準、教材和學情，更具有較強的適用性和創新性。第三，源于生活的自制教具可以使學生更好地理解生物學抽象概念、理順邏輯關系，其科學性并不遜色于現代教學媒體。

其次，針對初中學生認知能力尚不成熟，感性認知多于理性認知，且不具備很強的空間思維、推理和抽象思維能力，理解事物以形象事實為依托的情況，教師應將自制教具穿插到課堂教學中，以其為信息載體來傳遞生物學知識，提供更直觀的學習體檢和強烈的信息刺激，將抽象的、復雜的、立體的知識內容形象化、簡單化和平面化，不僅可以激發學生學習生物學的興趣，保持學生對課堂教學內容的注意力和師生間積極的相互交流狀態，而且有利于學生對生物學內容的深入理解及開展生物學探究性學習。

最后，課標強調學生應作為教學活動的主體，所有教學活動應圍繞學生主體發展進行，以激發學生學習的主動性和積極性，使其得到全面的鍛煉和發展。因此，教師可以通過使用自制教具或鼓勵學生自主研發教具的過程中激發其求知欲望，培養其思維能力、實踐能力、學習能力和創新意識，進而提高學生課堂參與的積極性，提升生物學學習的有效性。此外，教具的制作過程不僅可以培養學生的團結協作能力，又可以促進學生養成良好的生活習慣，增強學生可持續發展的意識、環保意識及勤勞簡樸的作風，實現情感態度價值觀的升華，還可以構建師生間相互尊重、平等、信任等和諧的新型師生關系。因此，自制教具的研發與使用應成為初中生物學教學過程中不可或缺的一部分。

二、自制教具的分類及其設計原則

自制教具是一種服務教學且富有創造性的實踐活動，既有利于輔助和發展教學手段，又有利于發展學生的科學思維、實踐能力和創新意識，對于提升有效教學具有積極的推動作用。因而在生物學教學過程中，自制教具的設計與制作應以教材為基礎，以教學目標和教學內容為核心，在研讀教材、反思教材和拓展教材的基礎上制作適合實際教學需求的教具，規避自制教具實踐活動的盲目性與隨意性。

針對新課程改革的深入實施和發展需要，廣大教師應在初中生物學教學過程中依據課程內容重難點要求，合理應用或指導學生設計制作教具，以探究落實概念教學，既能讓學生產生強烈的學習興趣和求知意愿，又可以有效落實素質教育，促進學生綜合能力的持續發展。結合人教版初中生物學課程內容，筆者研究發現有以下幾類教學內容使用自制教具可以取得良好的教學效果。首先，記憶類的知識內容。諸如動植物細胞的結構、不同動物類群的主要特征或某一物種在生物分類階層的位置等需要學生記憶的知識可使用自制教具加強信息刺激，讓學生的記憶深刻牢固。其次，結構類的知識內容。諸如葉片剖面的結構、腎臟的結構、DNA雙螺旋結構等需要學生掌握生物體復雜結構的內容，使用自制教具講解演示加強學生對抽象知識的理解。再次，動態過程類知識內容。諸如細胞減數分裂染色體的變化過程、尿液的形成和排出過程、血液循環過程等復雜動態過程的教學內容，適合使用直觀性較強的自制教具直觀簡潔、清晰明了地展示出來，使學生理解并掌握復雜的生物學知識。最后，觀察類知識內容。諸如人體的呼吸、神經調節的基本方式或綠色植物等與日常生活聯系緊密的生物學內容，適合使用自制教具來激發學生的學習興趣，作為深入理解相關知識點的外在支撐，有利于學生運用生物學知識解決現實問題能力的培養。

自制教具不僅為教學資源提供了有效補充，還有利于落實生物學教學中的重難點，通過“做中學”的途徑培養學生的創新精神和科學素養。教具的制作既不需要高深的專業知識，又不追求結構的復雜，但是需要教師具備豐富的生活經驗、教學經驗及科學常識，追求新穎的制作創意，良好的使用效果，是經驗與技術相結合在創造性思維基礎上進行的實踐活動。為此，筆者認為在初中生物學自制教具制作的過程中應著重思考以下幾方面的原則。第一，科學性原則。自制教具的設計、結構必須科學合理，正確揭示科學知識，避免發生科學性的謬誤，還要符合教學理論，演示過程及效果易于學生接受，符合此學段的學生心理特點，有利于培養學生實事求是的科學態度。第二，安全性原則。自制教具設計及選材的安全性尤為重要，設計需保證安全、衛生、無毒、無污染，不易破碎，無尖銳棱角等，盡量避免存在對人體造成傷害的潛在因素。第三，實用性原則。自制教具所展示的內容需緊密結合教材，具有較強的針對性，可以輔助教師解決教學的重難點問題。在考慮方便教師攜帶與使用的同時，還需關注學生的生活實際、認知能力、接受能力及心理特點等。第四，簡易性原則。自制教具選材要因地制宜，制作方法要因陋就簡，簡單易行，效果明顯，切忌為了追求效果而將教具高成本化和復雜化。第五，創新性原則。教具的制作雖然可以借鑒成功的經驗，但不應該僅是簡單的仿制，而是注重自主創新，使其具有較強的教育性、直觀性和參與性等特點，更好地為教學服務。第六，耐用性原則。一件高質量的教具要能夠多年在多個教學過程中使用，諸如平行班新知識課堂教學、復習課教學及不同年段教學等。為此，在自制教具設計及選材等方面需考慮牢固耐用的因素，特別是自制動態教具。

三、自制教具在生物學教學過程中的應用

生物科學是自然科學中研究生命現象和生命活動規律、以實驗為基礎的自然科學。生物學的每一個基本事實、概念、原理和規律的提出都依靠大量的觀察和實驗。為此，在生物學學習過程中，教師或學生通過簡便易行的方法對生活中易得的材料進行制作具有較強針對性、靈活性和創造性的輔助工具，能使學生在推理分析中更好地理解生物學抽象概念，提高實驗操作技能，進而培養學生的創造性思維和綜合素質。

素質教育的深入發展對學生的綜合能力培養提出了更高的要求，本文以人教版《生物學》七年級下冊第四單元第五章“人體內廢物的排出”為例，將自制教具的開發與應用融入到課堂教學環節中，以期為初中生物學教師的課堂教學提供參考，獲得更好的教學效用。

（一）教學案例分析

1.教材分析

“人體內廢物的排出”是人教版《生物學》七年級下冊第四單元第五章的內容，主要涉及了《生物課程標準》中“生物圈中的人”這個一級主題。本節課的內容安排在學生學習了人體的生殖系統、消化系統、呼吸系統以及循環系統后。尿液的形成過程與排出是本節課的重點與難點，與上一節人體內物質的運輸內容連接緊密，鼓勵學生利用已有知識解決新的問題。

2.學情分析

在本節課之前學生已經學習了人體的消化、呼吸以及循環系統等知識，對人體的各個系統及功能已有了一定的認知，這為本節課的學習打下了較好的基礎。本節內容涉及了與生活息息相關的泌尿系統疾病，能引發學生聯系生活實際，激發學生的學習興趣。

3.教學目標

知識目標：描述人體泌尿系統的組成；說出腎臟的結構和特點；概述其他排泄方式。能力目標：能夠概述人體尿液的形成和排出過程；通過分析數據資料，提升處理信息和分析數據的能力。情感態度與價值觀：通過了解腎臟的功能，養成良好的生活習慣，珍愛生命。

4.重點與難點

尿液的形成過程是本節課的重點也是難點，然而腎單位的結構比較抽象，以往的教學只能用模式圖進行輔助教學，難以激發學生學習興趣，不能達到期望的教學效果。因此，教師可以通過設計教具輔助教學。經過思考與嘗試，筆者設計了兩個輔助教學的小教具，即制作簡易腎單位模型的教具和模擬腎小囊過濾作用的教具。

（二）教具制作

腎單位教具模型：

教具材料：紅色毛線、A4紙、邊長5cm的正方形紙片。

制作方法：將A4紙卷成細長桶狀，模擬腎小管。將生活中的紅色毛線纏成小型毛線球，模擬腎小球；毛線球一端留下約4cm毛線段，代表入球小動脈；另一端留下約15cm毛線段，代表出球小動脈以及纏繞在腎小管外側的毛細血管網。將邊長5cm的正方形紙片沿著對角線連續兩次進行對折，折成漏斗狀，代表腎小囊（見圖1）。

使用方法：在課堂上讓學生自讀腎單位組成，然后以小組為單位，將腎單位模型進行組裝（見圖2）。

圖1

圖2

模擬腎小囊過濾作用的教具制作：

教具材料：直徑為20cm的篩網、少量小米、大米、綠豆、少紅豆和細沙。

使用方法：（1）將準備好的各種米與細沙混合在一起，教師請學生代表用篩網篩選混有細沙的糧食。大米、綠豆、紅豆等糧食由于直徑較大會被留在篩網中（模擬了腎小球與腎小囊壁的過濾作用），學生經過篩選發現被篩掉的細沙中還混有大量的小米，引發學生思考小米是我們想要保留的，可是卻和細沙一起被當做廢物篩了出去，為此該如何處理？（2）重新將小米從細沙中挑出，模擬了腎小管的重吸收作用。

（三）課堂應用

1.提出問題，導入新課。教師出示患者的尿常規化驗報告，并提問患者哪項指標出了問題？從而導入新課。

2.利用多媒體講解人體產生的廢物有哪些排廢途徑、泌尿系統的結構組成。

3.利用教具講解腎單位的結構。腎單位是組成腎臟的基本單位，腎臟是人體重要的泌尿器官，它是由大約100萬個腎單位組成的，由于腎單位結構微小，無法直接觀察，因此，教師在課堂教學過程中利用腎單位教具模型使學生理解腎單位的結構及其功能。

設計意圖：直觀的教具可以幫助學生掌握腎臟的結構特點，為其后續的結構與功能適應性的學習奠定基礎。一方面有助于學生了解腎臟的基本結構，另一方面可以引發學生獨立思考，有助于培養學生分析問題與解決問題的能力，同時可以激發學生的動手意識和學習興趣。

演示腎小囊過濾作用的教具以篩網篩米的原理講解腎單位的過濾與重吸收作用。人體的血液經入球小動脈流入腎小球時首先在腎小球與腎小囊壁之間發生了過濾作用，其中除了蛋白質等大分子物質無法進入腎小囊，其余的小分子物質都可以通過腎小囊壁進入腎小囊形成原尿；原尿中對人類有用的物質會在腎小管處被重新吸收會血液，剩余的物質最終形成尿液排出體外。

設計意圖：通過自制教具指導學生觀察、思考、歸納腎小球過濾的作用，以學生的生活經驗為基礎，幫助學生了解微觀的科學知識，使學生由感性認識上升到理性認識，構建完整的微觀知識框架，鼓勵學生動手實踐操作，真正參與課堂，以對概念進行深入理解。

（四）教學反思

課程資源的多元化要求教師不僅能依靠教學多媒體及信息技術開展教學活動，更不應放棄傳統教具的使用。筆者發現，自制教具的簡易性與實用性給學生帶來了強大的沖擊，教師可以充分利用學生的感官效應取得事半功倍的教學效果。應用A4紙和紅色毛線制作腎單位教具模型，取材簡單，容易操作，直觀形象地展現了腎單位的結構，能夠幫助學生突破難點；篩網、細沙和不同作物種子模擬制作腎小球與腎小囊壁的過濾作用的簡捷教具有利于操作和保存，具有簡單易行、操作方便、貼近生活等特點，同時方便學生課下繼續深入探討。這兩種自制教具的有機結合，揚長避短，不僅激發了學生學習生物學的興趣，而且有利于學生創新能力與團結協作精神的培養。在課堂學習過程中，學生熱情高漲，課堂氣氛十分活躍，每位學生都能在教師的引導下參與到教學環節中，使學習過程變被動為主動，教學中的重難點也迎刃而解。同時，學生在課后也積極嘗試在此自制教具基礎上更改教具模型，對本節知識內容能夠學以致用，真正實現了杜威的“做中學”教育思想。

四、結語

新課程改革實施以來，新的教育理念一直引導著教學的改革，而課堂教學的有效性是當前深化改革的關鍵和根本要求。教學有效性強調促進學生“學習”的“教學”，不僅展現在學科的基本知識和技能方面，還關注學生學習方法的掌握及思維方式的發展方面。教師的主導作用和學生的主體作用相互結合，是課堂教學的基本原則，而課堂教學設計與課程資源的開發利用是課堂教學過程中體現主導作用尤為重要的兩個方面。教學設計是實施課堂教學活動的一個重要中介，不僅需要教師對學科課程標準的深入理解，還需要教師對具體的教學對象和教學內容的分析進行整合，形成一個以學生的主體性發展為核心的課堂教學活動的設計。形成一種全新的課堂教學觀是新課程改革的重要內容，充分利用課程資源是提升課堂教學有效性的重要途徑之一。在實施過程中，作為主導的教師應積極研發、善于整合及靈活運用自制教具的資源，發揮自身在課堂教學過程中的重要作用。同時，教師應引導、鼓勵學生學會制作簡易生物學教具，在培養學生的學習興趣、激發其求知欲望的同時，提高學生的思考、操作能力，使其在實踐中習得生物學知識，培養其創新意識。此外，借助自制教具能使抽象的生物學知識直觀化，幫助學生對生物學知識的理解，使學生的綜合能力得以提升，促進學生生物學核心素養的形成。