自制教具在初中生物学教学中的应用思考——以“人体内废物的排出”为例

郑 伟，柏 雪

（1.吉林省教育学院，吉林长春130022；2.长春市第四十八中学，吉林长春130051）

《义务教育生物学课程标准（2011年版）》（以下简称“课标”）指出生物学课程是自然科学领域的学科课程，以面向全体学生、提高生物科学素养和倡导探究性学习为课程基本理念，以展示生物科学的基本内容及反映自然科学的本质为其精要，要求学生形成能够乐于探索生命的奥秘，具有实事求是的科学态度、探索精神和创新意识的情感、态度、价值观的课程目标。在新的课程标准下，学生将成为学习的主体，随着新的课程理念逐步深入人心，如何促进学生的全面发展，构建生物学有效教学模式以获得优质的课堂教学效果，成为当前生物学教师需要深入钻研的主要问题之一。

有效教学作为一种现代化教学理念，强调以学生发展为中心，以素质教育理论为指导，进而关注教学的有效性，且注重教与学的统一，倡导教学方式的多样性和教学方法的灵活性。“有效”，聚焦教师在先进的教学理念指导下进行教学实施，使学生获得具体的进步或发展。教学是否有效，并不是关注教师有没有完成教学内容或教得精彩与否，而是关注学生是否学到什么或学生学得好不好。因此，学生有无进步或发展是衡量教学是否有效的唯一指标。课标指生物学课程期待学生主动地参与学习过程，并在此过程中习得生物学知识，形成积极的科学态度，养成理想思维习惯，发展终身学习能力。而课程资源是决定此目标能否有效达成的重要因素。教具是重要的生物学课程资源，为了激发学生学习的积极性和主动性，使学生得到全面的锻炼和发展，初中生物学教师在课堂教学过程中要适当使用自制教具进行教学活动和引导学生进行自制教具的研发，以此种教学手段让学生易理解、易接受、易记忆，教学方法要适合不同学生发展需要，让学生学得深、学得透、学得快，以使教学活动在学生“想学”“愿学”“乐学”的心理基础上展开，在开发与使用自制教具活动中培养学生的观察能力和动手能力，促进学生理解生物学重要概念，引导学生主动探究，助力学生高效学习。

一、自制教具在初中生物学教学中应用的必要性

初中生物学教材知识面广，内容丰富，以自然知识与人文内容相结合的形式呈现，在学生实际的基础上，重视学生的实践能力、创新精神及探究式学习方式的培养，体现学生主体性、教师主导性的时代特点，以此展现生物科学在社会中的广泛应用。受初中阶段学生的年龄小、生活经验不足、理解能力有限等因素限制，传统的教学方式方法不能很好地实现教学目标的落实，教学内容重难点的突破等教学任务的完成。随着信息化时代的迅猛发展，运用现代信息技术手段辅助生物学教学是课程教学改革的必然趋势，尤其受到广大青年教师的青睐。现代信息技术手段辅助下的生物学教学，不仅可以将生物学知识多层次、多角度地展示给学生，达到自然、真切的视听景象，推动了学生眼睛、耳朵、皮肤等器官对世界的感知，还可以变静为动、转微观为宏观、化抽象为形象，将复杂的过程进行简化、直观、生动地再现，重现科学的研究过程，使课堂教学呈现形式变得生动，既活跃了课堂气氛，又在一定程度提高了课堂学习效率。但是，在应用现代信息技术辅助教学过程中也呈现出很多问题。首先，多数教师过于依赖甚至滥用现代信息技术，将其贯穿于所有生物学内容的教学过程中，在追求其形式时尚的同时，疏于甄别形式多样化的多媒体教学资源的优势与劣势。其次，长时间高频次使用现代信息技术辅助教学忽略了学生在学习过程中的实践经历、主动参与的学习过程、通过动手与动脑加深对生物学概念的理解等焦点问题。再次，学生的注意力多被丰富多彩的现代信息技术所吸引，分散了对课堂学习内容的注意力，进而在知识点的掌握上深度不足。最后，因地区、经济因素等情况的差别，尤其是乡村学校，无法将新兴教学媒体资源应用于实际课堂辅助教学，加之实施新课程教学所带来的教学理念及内容的变化，部分教学媒体已不能满足实际教学的需要。

我们不否认现代信息技术给新课程带来的优势，认可现代信息技术具有传统教具不能望其项背的优越性与先进性。但是，在新课程理念落实过程中教具作为重要的课程教学资源仍具有不可替代性，尤其在初中生物学教学过程中，自制教具呈现出明显的优势。

首先，自制教具呈现出其他传统教具和现代信息技术所不同的独有的特点。第一，自制教具可视为日常生活中的日用品或废弃物的重复利用，拥有易取材、低成本的经济特性。第二，自制教具是教师根据教学内容需求而设计制作，更贴近学科课程标准、教材和学情，更具有较强的适用性和创新性。第三，源于生活的自制教具可以使学生更好地理解生物学抽象概念、理顺逻辑关系，其科学性并不逊色于现代教学媒体。

其次，针对初中学生认知能力尚不成熟，感性认知多于理性认知，且不具备很强的空间思维、推理和抽象思维能力，理解事物以形象事实为依托的情况，教师应将自制教具穿插到课堂教学中，以其为信息载体来传递生物学知识，提供更直观的学习体检和强烈的信息刺激，将抽象的、复杂的、立体的知识内容形象化、简单化和平面化，不仅可以激发学生学习生物学的兴趣，保持学生对课堂教学内容的注意力和师生间积极的相互交流状态，而且有利于学生对生物学内容的深入理解及开展生物学探究性学习。

最后，课标强调学生应作为教学活动的主体，所有教学活动应围绕学生主体发展进行，以激发学生学习的主动性和积极性，使其得到全面的锻炼和发展。因此，教师可以通过使用自制教具或鼓励学生自主研发教具的过程中激发其求知欲望，培养其思维能力、实践能力、学习能力和创新意识，进而提高学生课堂参与的积极性，提升生物学学习的有效性。此外，教具的制作过程不仅可以培养学生的团结协作能力，又可以促进学生养成良好的生活习惯，增强学生可持续发展的意识、环保意识及勤劳简朴的作风，实现情感态度价值观的升华，还可以构建师生间相互尊重、平等、信任等和谐的新型师生关系。因此，自制教具的研发与使用应成为初中生物学教学过程中不可或缺的一部分。

二、自制教具的分类及其设计原则

自制教具是一种服务教学且富有创造性的实践活动，既有利于辅助和发展教学手段，又有利于发展学生的科学思维、实践能力和创新意识，对于提升有效教学具有积极的推动作用。因而在生物学教学过程中，自制教具的设计与制作应以教材为基础，以教学目标和教学内容为核心，在研读教材、反思教材和拓展教材的基础上制作适合实际教学需求的教具，规避自制教具实践活动的盲目性与随意性。

针对新课程改革的深入实施和发展需要，广大教师应在初中生物学教学过程中依据课程内容重难点要求，合理应用或指导学生设计制作教具，以探究落实概念教学，既能让学生产生强烈的学习兴趣和求知意愿，又可以有效落实素质教育，促进学生综合能力的持续发展。结合人教版初中生物学课程内容，笔者研究发现有以下几类教学内容使用自制教具可以取得良好的教学效果。首先，记忆类的知识内容。诸如动植物细胞的结构、不同动物类群的主要特征或某一物种在生物分类阶层的位置等需要学生记忆的知识可使用自制教具加强信息刺激，让学生的记忆深刻牢固。其次，结构类的知识内容。诸如叶片剖面的结构、肾脏的结构、DNA双螺旋结构等需要学生掌握生物体复杂结构的内容，使用自制教具讲解演示加强学生对抽象知识的理解。再次，动态过程类知识内容。诸如细胞减数分裂染色体的变化过程、尿液的形成和排出过程、血液循环过程等复杂动态过程的教学内容，适合使用直观性较强的自制教具直观简洁、清晰明了地展示出来，使学生理解并掌握复杂的生物学知识。最后，观察类知识内容。诸如人体的呼吸、神经调节的基本方式或绿色植物等与日常生活联系紧密的生物学内容，适合使用自制教具来激发学生的学习兴趣，作为深入理解相关知识点的外在支撑，有利于学生运用生物学知识解决现实问题能力的培养。

自制教具不仅为教学资源提供了有效补充，还有利于落实生物学教学中的重难点，通过“做中学”的途径培养学生的创新精神和科学素养。教具的制作既不需要高深的专业知识，又不追求结构的复杂，但是需要教师具备丰富的生活经验、教学经验及科学常识，追求新颖的制作创意，良好的使用效果，是经验与技术相结合在创造性思维基础上进行的实践活动。为此，笔者认为在初中生物学自制教具制作的过程中应着重思考以下几方面的原则。第一，科学性原则。自制教具的设计、结构必须科学合理，正确揭示科学知识，避免发生科学性的谬误，还要符合教学理论，演示过程及效果易于学生接受，符合此学段的学生心理特点，有利于培养学生实事求是的科学态度。第二，安全性原则。自制教具设计及选材的安全性尤为重要，设计需保证安全、卫生、无毒、无污染，不易破碎，无尖锐棱角等，尽量避免存在对人体造成伤害的潜在因素。第三，实用性原则。自制教具所展示的内容需紧密结合教材，具有较强的针对性，可以辅助教师解决教学的重难点问题。在考虑方便教师携带与使用的同时，还需关注学生的生活实际、认知能力、接受能力及心理特点等。第四，简易性原则。自制教具选材要因地制宜，制作方法要因陋就简，简单易行，效果明显，切忌为了追求效果而将教具高成本化和复杂化。第五，创新性原则。教具的制作虽然可以借鉴成功的经验，但不应该仅是简单的仿制，而是注重自主创新，使其具有较强的教育性、直观性和参与性等特点，更好地为教学服务。第六，耐用性原则。一件高质量的教具要能够多年在多个教学过程中使用，诸如平行班新知识课堂教学、复习课教学及不同年段教学等。为此，在自制教具设计及选材等方面需考虑牢固耐用的因素，特别是自制动态教具。

三、自制教具在生物学教学过程中的应用

生物科学是自然科学中研究生命现象和生命活动规律、以实验为基础的自然科学。生物学的每一个基本事实、概念、原理和规律的提出都依靠大量的观察和实验。为此，在生物学学习过程中，教师或学生通过简便易行的方法对生活中易得的材料进行制作具有较强针对性、灵活性和创造性的辅助工具，能使学生在推理分析中更好地理解生物学抽象概念，提高实验操作技能，进而培养学生的创造性思维和综合素质。

素质教育的深入发展对学生的综合能力培养提出了更高的要求，本文以人教版《生物学》七年级下册第四单元第五章“人体内废物的排出”为例，将自制教具的开发与应用融入到课堂教学环节中，以期为初中生物学教师的课堂教学提供参考，获得更好的教学效用。

（一）教学案例分析

1.教材分析

“人体内废物的排出”是人教版《生物学》七年级下册第四单元第五章的内容，主要涉及了《生物课程标准》中“生物圈中的人”这个一级主题。本节课的内容安排在学生学习了人体的生殖系统、消化系统、呼吸系统以及循环系统后。尿液的形成过程与排出是本节课的重点与难点，与上一节人体内物质的运输内容连接紧密，鼓励学生利用已有知识解决新的问题。

2.学情分析

在本节课之前学生已经学习了人体的消化、呼吸以及循环系统等知识，对人体的各个系统及功能已有了一定的认知，这为本节课的学习打下了较好的基础。本节内容涉及了与生活息息相关的泌尿系统疾病，能引发学生联系生活实际，激发学生的学习兴趣。

3.教学目标

知识目标：描述人体泌尿系统的组成；说出肾脏的结构和特点；概述其他排泄方式。能力目标：能够概述人体尿液的形成和排出过程；通过分析数据资料，提升处理信息和分析数据的能力。情感态度与价值观：通过了解肾脏的功能，养成良好的生活习惯，珍爱生命。

4.重点与难点

尿液的形成过程是本节课的重点也是难点，然而肾单位的结构比较抽象，以往的教学只能用模式图进行辅助教学，难以激发学生学习兴趣，不能达到期望的教学效果。因此，教师可以通过设计教具辅助教学。经过思考与尝试，笔者设计了两个辅助教学的小教具，即制作简易肾单位模型的教具和模拟肾小囊过滤作用的教具。

（二）教具制作

肾单位教具模型：

教具材料：红色毛线、A4纸、边长5cm的正方形纸片。

制作方法：将A4纸卷成细长桶状，模拟肾小管。将生活中的红色毛线缠成小型毛线球，模拟肾小球；毛线球一端留下约4cm毛线段，代表入球小动脉；另一端留下约15cm毛线段，代表出球小动脉以及缠绕在肾小管外侧的毛细血管网。将边长5cm的正方形纸片沿着对角线连续两次进行对折，折成漏斗状，代表肾小囊（见图1）。

使用方法：在课堂上让学生自读肾单位组成，然后以小组为单位，将肾单位模型进行组装（见图2）。

图1

图2

模拟肾小囊过滤作用的教具制作：

教具材料：直径为20cm的筛网、少量小米、大米、绿豆、少红豆和细沙。

使用方法：（1）将准备好的各种米与细沙混合在一起，教师请学生代表用筛网筛选混有细沙的粮食。大米、绿豆、红豆等粮食由于直径较大会被留在筛网中（模拟了肾小球与肾小囊壁的过滤作用），学生经过筛选发现被筛掉的细沙中还混有大量的小米，引发学生思考小米是我们想要保留的，可是却和细沙一起被当做废物筛了出去，为此该如何处理？（2）重新将小米从细沙中挑出，模拟了肾小管的重吸收作用。

（三）课堂应用

1.提出问题，导入新课。教师出示患者的尿常规化验报告，并提问患者哪项指标出了问题？从而导入新课。

2.利用多媒体讲解人体产生的废物有哪些排废途径、泌尿系统的结构组成。

3.利用教具讲解肾单位的结构。肾单位是组成肾脏的基本单位，肾脏是人体重要的泌尿器官，它是由大约100万个肾单位组成的，由于肾单位结构微小，无法直接观察，因此，教师在课堂教学过程中利用肾单位教具模型使学生理解肾单位的结构及其功能。

设计意图：直观的教具可以帮助学生掌握肾脏的结构特点，为其后续的结构与功能适应性的学习奠定基础。一方面有助于学生了解肾脏的基本结构，另一方面可以引发学生独立思考，有助于培养学生分析问题与解决问题的能力，同时可以激发学生的动手意识和学习兴趣。

演示肾小囊过滤作用的教具以筛网筛米的原理讲解肾单位的过滤与重吸收作用。人体的血液经入球小动脉流入肾小球时首先在肾小球与肾小囊壁之间发生了过滤作用，其中除了蛋白质等大分子物质无法进入肾小囊，其余的小分子物质都可以通过肾小囊壁进入肾小囊形成原尿；原尿中对人类有用的物质会在肾小管处被重新吸收会血液，剩余的物质最终形成尿液排出体外。

设计意图：通过自制教具指导学生观察、思考、归纳肾小球过滤的作用，以学生的生活经验为基础，帮助学生了解微观的科学知识，使学生由感性认识上升到理性认识，构建完整的微观知识框架，鼓励学生动手实践操作，真正参与课堂，以对概念进行深入理解。

（四）教学反思

课程资源的多元化要求教师不仅能依靠教学多媒体及信息技术开展教学活动，更不应放弃传统教具的使用。笔者发现，自制教具的简易性与实用性给学生带来了强大的冲击，教师可以充分利用学生的感官效应取得事半功倍的教学效果。应用A4纸和红色毛线制作肾单位教具模型，取材简单，容易操作，直观形象地展现了肾单位的结构，能够帮助学生突破难点；筛网、细沙和不同作物种子模拟制作肾小球与肾小囊壁的过滤作用的简捷教具有利于操作和保存，具有简单易行、操作方便、贴近生活等特点，同时方便学生课下继续深入探讨。这两种自制教具的有机结合，扬长避短，不仅激发了学生学习生物学的兴趣，而且有利于学生创新能力与团结协作精神的培养。在课堂学习过程中，学生热情高涨，课堂气氛十分活跃，每位学生都能在教师的引导下参与到教学环节中，使学习过程变被动为主动，教学中的重难点也迎刃而解。同时，学生在课后也积极尝试在此自制教具基础上更改教具模型，对本节知识内容能够学以致用，真正实现了杜威的“做中学”教育思想。

四、结语

新课程改革实施以来，新的教育理念一直引导着教学的改革，而课堂教学的有效性是当前深化改革的关键和根本要求。教学有效性强调促进学生“学习”的“教学”，不仅展现在学科的基本知识和技能方面，还关注学生学习方法的掌握及思维方式的发展方面。教师的主导作用和学生的主体作用相互结合，是课堂教学的基本原则，而课堂教学设计与课程资源的开发利用是课堂教学过程中体现主导作用尤为重要的两个方面。教学设计是实施课堂教学活动的一个重要中介，不仅需要教师对学科课程标准的深入理解，还需要教师对具体的教学对象和教学内容的分析进行整合，形成一个以学生的主体性发展为核心的课堂教学活动的设计。形成一种全新的课堂教学观是新课程改革的重要内容，充分利用课程资源是提升课堂教学有效性的重要途径之一。在实施过程中，作为主导的教师应积极研发、善于整合及灵活运用自制教具的资源，发挥自身在课堂教学过程中的重要作用。同时，教师应引导、鼓励学生学会制作简易生物学教具，在培养学生的学习兴趣、激发其求知欲望的同时，提高学生的思考、操作能力，使其在实践中习得生物学知识，培养其创新意识。此外，借助自制教具能使抽象的生物学知识直观化，帮助学生对生物学知识的理解，使学生的综合能力得以提升，促进学生生物学核心素养的形成。