用自制教具改进生物实验教学

顾志宏

生物学是一门以实验为基础的自然科学。著名科学家、诺贝尔奖获得者李政道先生曾指出：“实验无论怎样强调都不过分。”[1]事实也正是如此，纵观生物学史：从早期达尔文的宏观观察实验，到后来细胞层面的实验研究，再到如今的分子生物学理论研究，世界各国的科学家们一直在用实验探索世界、寻求真理。可是作为中学生物教师，笔者更深知在中学的生物实验教学中想要高效地将实验探究的思想和方法传授给学生并非易事。因此，在实验教学中，笔者尝试用自制教具的方法来引导学生积极参与实验探究过程，培养学生的创新性思维。

一、初中生物实验课堂中教具的重要性

分析初中生的学习特点可知，绝大部分学生好动且侧重于对有趣事物的学习。作为正在发育成长中的青少年，初中生对抽象知识的学习能力欠佳。而教具可以很好地解决教学中的常见问题。首先，无论是传统教具还是自制教具，都是立体可触的。学生在学习的过程中不仅可以“亲眼见证”，更可以“亲手操作”，大大增加了课堂的趣味性，也激发了学生的学习兴趣。此外，多媒体展示技术有的时候并不能体现出生物结构的3D效果，会影响学生对生物体结构的认识和对功能的理解。例如在讲解心脏的结构时，若仅仅利用多媒体展示，很难体现出四腔之间的连通关系以及腔室与血管之间的连通关系，但是授课时教师利用学校配置的心脏立体模型讲解展示，再结合红领巾演示血液流动。当学生看到红领巾可以由心房穿入心室的时候，就能很容易地记住心房与心室是相通的这个知识点。朱正元教授也曾积极倡导“坛坛罐罐当仪器，拼拼凑凑做实验”[2]，可见教具对于日常教学尤其是生物实验教学是非常重要的。

二、自制教具的优势分析

虽然每一个学校在采购的时候都会配置很多由教育主管部门统一配发的教具，但是这些教具虽然效果不错，可还是有其不足之处。例如，有些教具仅仅能展示生物体的结构关系，并不能展示该结构的功能；有一些教具只能做验证性的实验，不能做探究性实验；还有一些课程内容，教育部门并未统一配发相应的教具。而自制教具往往都是用生活中常见的材料制作而成，会让学生感觉科学就在身边，生物学的学习也并不神秘。因此，教师在进行实验教学的过程中，应不受传统教具的资源束缚，勇于创新，制作出符合学情的个性化自制教具。

三、用自制教具解决生物实验课的具体问题

1.用自制教具体现结构与功能相适应的生物学思想

苏教版《人体内废物的排出》一课中，肾单位的结构和功能一直是教学中的重点和难点。传统教学中，教师往往利用教育部门统一配置的肾单位模型讲解其结构组成，再利用板书和多媒体动画向学生展示肾小球的滤过作用和重吸收作用。但是这样的教学方式并没有很好地体现出生物的结构与功能相统一的生物学思想。因此，笔者对本节课的教具进行了改进，自制了能够展示肾单位的滤过功能的教具。

(1)材料：长颈漏斗1个、塑料输液管1段、注射器1个、少量细沙(黄色和红色)、气球。

(2)制作方法：如图1所示，将长颈漏斗上倒着套上一个被剪了很多小孔的气球。将气球塞进长颈漏斗中，模拟肾单位的肾小囊的双层结构和肾小管。用针头在塑料注射管上扎洞，模拟肾小球。另一边入球小动脉与注射器相连。注射器中有水和少量的红黄两色的细沙。

图1

由此，学生一方面可以很清楚地辨认肾单位的结构；另一方面，注射器中的液体模拟了人体的血液，其中的细沙模拟了血液中的大分子物质血细胞和蛋白质。教师缓慢注入液体，引导学生观察两个小烧杯中的液体，学生可以清楚地看到，肾小管中流出的液体内没有细沙，即没有大分子物质，而在出球小动脉中流出的液体内仍然含有大分子物质。之后结合肾单位教具中的肾小球的结构特点，学生就能很轻松地掌握肾小球的过滤作用的原理。同时学生也能体会到生物的结构与功能相适应这一生物学思想。

2.用自制教具培养学生的探究实验精神

教师在讲解苏教版《人体信息的感知》一课时会遇到课程编排顺序的问题。学生在上本节课的时候并没有学习过光学知识，更不知道凸透镜的成像特点。因此在授课时想要开展探究实验是非常困难的。因为实验原本利用的是物理实验室的光具座，模拟近视的时候就增加一个凸透镜，让学生知道晶状体变厚之后会将像呈现在视网膜前方。这样的操作对于没有光学物理知识的学生来说比较抽象，而且也无法自主完成小组探究实验，因此笔者对实验装置进行了改造。

(1)材料：蜡烛、自制塑料充水球、白板。

(2)制作方法：如图2所示，2是利用透明雨衣制作成的充水硬质球。将雨衣剪开后，选取大小适当的一块充水扎紧封口。这样就能制作出一个透明球体。

图2

实验的时候，不再需要光具座，因为蜡烛、自制充水硬质球以及白板的位置都是固定的，不需要移动。之后学生通过类比可以发现2模拟的是人体的晶状体，而3模拟的是人眼的视网膜。随后教师在授课的时候就可以启发学生做出假设，近视产生后晶状体增厚，所成的像是会向前移动还是向后移动呢？学生可以用注射器向硬质球内注水使来模拟晶状体的增厚。小组内的其他学生则可以用另外的白板在3的前后尝试，寻找新的像的位置，最后得出结论。

3.用自制教具弥补传统教具未覆盖的课程板块

在苏教版《鸟类》这一课的学习中，鸟类特有的双重呼吸对于很多学生来说一直是难以理解的内容。但是笔者找遍了实验室的教具，并未发现有与此相关的教具，在网上也只找到了一款教具，查看演示操作后，认为并不是特别直观。因此，根据鸟类的双重呼吸的特点，笔者简化结构制作了相应的教具。

(1)材料：洗耳球、吸管、红色海绵、气球。

(2)制作方法：如图3所示，取一款红色海绵剪成椭圆形用于模拟鸟类的肺，在海绵的中央戳一个贯穿的孔插入吸管。吸管一端绑住一个气球，另外一端准备连接洗耳球。

图3

实验时，学生可以根据教具简单理解气囊和肺之间的关系。同时教师可以借助教具向学生讲解，当鸟类吸气时，气体不仅要进入肺，还有一部分的气体被储存在了气囊里；而当呼气的时候，气囊中的气体又可以被挤出进入肺中。可见，鸟类与人的呼吸方式有很大的不同，人没有气囊，所以呼吸一次在肺部发生一次气体交换；鸟类有气囊，所以呼吸一次在肺部发生两次气体交换，也正因为这样，把鸟类的呼吸方式称为“双重呼吸”。这个教具的使用材料易得，并且制作非常简单。学生即使在课下都可以自行操作，巩固记忆。使用之后，学生对于这个板块知识的理解和记忆显著提升。

四、结语

通过对自制教具优势的分析和在课堂中的可行性操作剖析，不难发现教师在生物实验课的教学中仅仅利用多媒体技术和传统教具是远远不够的。自制教具具有灵活性高、创新性强、针对性强的特点。此外，自制教具的过程还能激发学生学习生物学的兴趣。因为自制教具的材料容易得到，都是日常生活中常见的材料，学生通过学习可以发现原来科学就在身边。这样更加有利于学生建立科学性思维，发挥创造性。