模型建構下的生物學實驗教學
——以“泌尿系統的組成”為例

（昆山開發區青陽港學校 江蘇蘇州 215300）

“人體內廢物的排出——泌尿系統的組成”是蘇科版生物教材八年級上冊第十五章第二節第1課時的內容。上節課上，學生已經學過人體內物質的運輸、心臟、血管等相關知識，對人體的結構及代謝廢物的產生與排出有了一定的了解。本節課主要分為兩個部分：觀察泌尿系統的組成；觀察腎臟的結構。通過本節課的學習，學生對“人體內廢物的排出”有了更深刻的認識，并通過體驗模擬實驗，學習抽象的、微觀的腎單位結構。本節課不僅是對前有知識的拓展與延伸，更對今后的學習與生活奠定了一定的知識基礎，并在本章乃至整個教材中都占有十分重要的地位。

1 備課過程

1.1 主題引入

學生參與兩個實驗：①深吸一口氣，再對鏡子吹一口氣（鏡子表面有水汽，說明呼吸產生水）；②深吸一口氣，再對澄清石灰水吹氣（澄清石灰水變渾濁，說明呼吸產生二氧化碳）。教師使學生明白這些都是人體新陳代謝產生的廢物，順勢提問：代謝還產生哪些廢物呢？怎樣排出體外呢？從而導出本節課的主題：人體內廢物的排出——泌尿系統的組成。教師以兩個實驗為導入，能更好地吸引學生的興趣和注意力；以所學知識為線索，導出本節課的主要內容，將理論聯系實際生活，更直觀地突出本節課的主題。

1.2 實驗教學

1.2.1 觀察泌尿系統的組成

學生進行自主學習，觀察泌尿系統的組成：①觀察泌尿系統的組成模型，結合書本資料，小組討論完成學案。②小組交流與表達，加深印象。③教師以豬的泌尿系統為例，通過注水實驗模擬輸尿管、膀胱、尿道的作用。

觀察模型不僅提高了學生觀察與分析的能力，而且鍛煉了自主學習的能力，提高了小組合作交流的能力；觀察豬的泌尿系統，形象直觀地使學生對各器官的功能了解得更加透徹。

1.2.2 觀察腎臟

教師先讓學生指出腎臟的位置，再糾正學生的錯誤，給出正確的位置描述（腹腔后壁，脊柱兩側，左右各一）。接著，學生小組先觀察腎臟的外形、顏色、大小、與什么管道相連等方面，再進行交流。教師播放腎臟外形的微課視頻，讓學生更深入地了解腎臟的外部結構。

結合書本資料，小組交流討論，完成對腎臟內部結構的觀察。然后，教師再次播放微課視頻，使學生進一步了解腎臟的內部結構。學生通過對腎臟的觀察，由外而內，由整體到局部，逐層深入，不僅鍛煉了觀察與思維邏輯能力，而且提高了實驗動手能力。兩次微課不僅改變教學方式，而且可以加深學生對腎臟結構的了解。

1.3 模型建構

1.3.1 模擬腎單位

學生用顯微鏡觀察腎臟的永久切片，可以清晰地看到很多小球狀結構。教師引出腎單位。通過動畫演示與自主學習，學生對腎單位的結構有了初步的認識。接著，學生模擬腎單位結構，先了解各材料代表腎單位的哪個結構，再搭建模型。這樣可以將微觀知識宏觀化，加深學生對其結構的認識。最后，教師模擬尿液的形成過程，畫龍點睛，也為下節課分析尿液的形成做好了鋪墊，提高學生的興趣。

1.3.2 健康貼士

教師創設情景：2020年的3月12日是第十五個“世界腎臟日”，主題為“人人可享、處處可及——從預防到診治”。青少年對于腎臟的保護，泌尿系統的重視，應該怎么做？學習小組交流與表達自己的想法：堅持低鹽、清淡飲食；每天喝足量水，至少2 000 mL；盡量少喝飲料，減輕腎臟負擔；定時排尿，不憋尿；減少藥物的使用；寒冷季節腰部要保暖；堅持體育鍛煉，控制體重。教師以世界腎臟日為主題切入，提高學生對自身健康的重視，加強情感態度價值觀的教育。

2 試上后的修改過程

精心備課后，筆者進行多次試上，并進行多次修改，現整理主要如下：

（1）觀察腎臟的內部結構，無論課前準備，還是課上觀察，皮質的顏色都比髓質的顏色要淺。為什么？查閱資料后，筆者總結如下：從結構上來看，皮質有兩套毛細血管網（腎小球毛細血管網和腎小管外毛細血管網），血管多，血流量就大，顏色深于髓質也是合情合理的。從活體與離體來分析，腎臟在活體情況下，全身血管相連，血液供應正常，流入皮質的血液量大，顏色深；而在腎臟離體的情況下，皮質的血管被切斷，沒有大量的血液流入，反而皮質血管中的血液會流入髓質，所以離體情況下學生觀察到的皮質要比髓質顏色淺。

（2）展示顯微鏡下的腎單位結構圖片時，教師要說明光學顯微鏡和電子顯微鏡視野下的區別。因為以電子束作為光源，電子顯微鏡下的結構應是黑白的，因此教師若用彩色圖的話會對學生產生誤導。

（3）腎單位模型建構的過程中，模擬腎小球的吸管，可以多繞幾圈。雖說本節課不具體講腎單位的功能，但原有模型中缺少腎小管重吸收的模擬，為更好地給下節課作好鋪墊，因此將長頸漏斗改為錐形漏斗，用Y形玻璃管的分叉代表重吸收過程。

（4）在模擬腎單位形成尿液的過程時，在稀鹽酸中加入少量綠茶，給形成的“尿液”著色，讓實驗現象更明顯。

（5）最初的模型建構材料是可繞圈的吸管、長頸漏斗、棉花、橡皮管等。用吸管繞成球狀，模擬腎小球；棉花模擬腎小囊的內層，長頸漏斗中球狀結構模擬腎小囊的外層；長管結構模擬腎小管；橡皮管模擬腎小管外毛細血管；模型結構如圖1所示。

改進后的模型建構材料是可繞圈的吸管、粗吸管、錐形漏斗、棉花、橡皮管、Y型玻璃管等。長吸管多繞幾圈成球狀，模擬腎小球，管子上剪幾個小口子，模擬腎小球的濾過作用；錐形漏斗模擬腎小囊的外層；棉花模擬腎小囊的內層；粗吸管模擬毛細血管；Y型玻璃管一側模擬腎小管，另一側與粗吸管相連模擬其重吸收作用，模型結構如圖2所示。

運用氫氧化鈉遇酚酞變成紅色，再滴加稀鹽酸變回無色的原理。在稀鹽酸中混入茶水，與無色酚酞結合形成接近尿液的顏色。將紅色液體模擬血液，通過針筒從吸管一端代表的入球小動脈注入，經過與棉花上的稀鹽酸反應變為無色，又與綠茶混合，形成茶色液體，模擬尿液。部分液體會通過Y型玻璃管的分叉，模擬腎小管的重吸收作用，重新流回粗吸管模擬的血管中。

3 教學反思

本節課的教學方式與手段多種多樣，有自主學習、觀察實驗、模型觀察與制作、微課視頻觀看等，從整體到局部，從抽象到具體，突出本節課的重難點。尤其，教師通過建構腎單位的結構模型，從微觀到宏觀，生動形象地展現在學生面前，符合學生的認知規律，可以幫助其建構概念，學習知識。

本節課雖有可取之處，但還是有不足與改進的地方。生命觀念是科學世界觀在生命科學中的體現，其中“結構與功能觀”是現代生命科學的基本觀點，其內涵是一定的結構必然有與之相對應的功能存在，且任何功能都要一定的結構來完成。無論分子、細胞，還是個體、生態系統，構成生命體的各個層次無不體現出“結構與功能”的統一性。而筆者這節課沒有很好地引導學生理解“結構與功能相適應”的生命科學觀點。例如，利用豬的泌尿系統介紹膀胱時，教師可以讓學生捏一捏，感受其是由平滑肌構成的囊狀結構，它有一個出口，與尿道相通，周圍有環形的平滑肌，平時收縮，呈關閉狀態。當尿量達到一定程度時，平滑肌舒張，出口打開，尿液就從尿道中排出體外。又如，在學習腎小囊的結構時，對其內層和外層進行適當延伸，內層是由足細胞構成，外層是由單層扁平細胞構成，兩層之間為腎小囊腔，能更好地使血液中的廢物通過。

另外，本節課雖實驗較多，但課堂不能為了實驗而實驗，演示和探究要有選擇性，才能突出重難點，才能在有限的時間里真正提高學生的動手操作與探究能力。