推陳出新巧妙自制生物實(shí)驗(yàn)教具 論文

推陳出新，巧妙自制生物實(shí)驗(yàn)摘要：生物學(xué)是實(shí)驗(yàn)性自然科學(xué)，實(shí)驗(yàn)是生物學(xué)教學(xué)中的重要組成部分。根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)原理選用合適的實(shí)驗(yàn)器材是保證實(shí)驗(yàn)獲得可靠結(jié)果的關(guān)鍵因素。當(dāng)學(xué)校的教具和實(shí)驗(yàn)器材無(wú)法滿足教學(xué)需求時(shí)，筆者認(rèn)識(shí)到不能一味的墨守陳規(guī)，只有推陳出新制作出匹配有效、科學(xué)環(huán)保的實(shí)驗(yàn)教具，才能讓生物課堂上的實(shí)驗(yàn)教學(xué)更具操作性和趣味性。關(guān)鍵詞：生物學(xué)，自制教具，呼吸運(yùn)動(dòng)，血液循環(huán)引言：自制教具能在對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)探究中發(fā)揮出普通教具不具有的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也能鼓勵(lì)學(xué)生模仿、創(chuàng)新制作學(xué)具，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神。下面筆者以兩款自制教具為例，概述自制教具的設(shè)計(jì)背景、制作材料和方法以及自制教具在課堂教學(xué)中應(yīng)用所取得的效果。一、制作“呼吸運(yùn)動(dòng)”的實(shí)1．設(shè)計(jì)背景及意圖在北師大版義務(wù)教育教科書(shū)生物學(xué)七年級(jí)下冊(cè)第四單元第十章第二節(jié)“人體細(xì)胞獲得氧氣的過(guò)程”章節(jié)中，呼吸運(yùn)動(dòng)中呼吸肌與胸廓及肺的變化關(guān)系是教學(xué)重點(diǎn)也是難點(diǎn)；該知識(shí)點(diǎn)復(fù)雜抽象，需要物理學(xué)知識(shí)作鋪墊，加上胸廓不透明可見(jiàn)，學(xué)生想象力不夠；該知識(shí)點(diǎn)如果單純靠教師講解，學(xué)生很難理解呼吸運(yùn)動(dòng)中呼吸肌與胸廓的因此，教學(xué)時(shí)一般借助模型邊演示邊講解呼吸運(yùn)動(dòng)的過(guò)程，教材原有實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ痛嬖诘娜焙妒侵荒苎菔境隼吖?、胸骨和肋間肌在一個(gè)平面上的變化，但我們的肋骨、胸骨與肋間肌之間的變化是一個(gè)立體變化，同學(xué)們很難把一個(gè)平面演示與立體變化結(jié)合在一起。根據(jù)教學(xué)中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，筆者在進(jìn)一步探討呼吸運(yùn)動(dòng)的原理和查閱大量資料后，決定改進(jìn)并自制了這款“呼吸運(yùn)動(dòng)模型”，該模型能讓學(xué)生立體觀察到呼吸肌舒縮時(shí)與胸廓容積的變化關(guān)系，便于直觀分析，利于學(xué)生理解。2.模型制作材料和用具塑料水管一根、塑料彎管兩個(gè)、塑料三通管四1個(gè)，鋸子、手鉗、刻度尺、熱熔槍一個(gè)、熱熔膠棒。3.制作方法（1）制作模擬胸廓：用熱熔膠將兩根長(zhǎng)度各為35cm的水管連接成一個(gè)T型底座；分別截取長(zhǎng)度為40c、20c的塑料水管，將40c長(zhǎng)水管固定在T型底座上，代表20c長(zhǎng)的水管處理成扁，外纏紅色毛線代表胸骨；再依次截取長(zhǎng)度分別為80cm、75cm、70cm、65cm的鐵絲，分別固定在前一步中代表脊柱和胸骨的兩根水模纏擬橙脊色柱毛線，代表肋骨模擬肋間肌在最下方的肋骨底部固定半個(gè)彈性皮球，皮球頂部向上，模擬膈肌，在膈的凹面中點(diǎn)模擬肋骨處固定一根藍(lán)色牽繩，藍(lán)色線繩向上分別固定在4根鐵絲（肋骨）上，模擬肋間肌。模擬胸骨模擬膈參照物（2）設(shè)計(jì)參照：在底座上胸廓的前方固定一根長(zhǎng)35cm水管作為參照物，便于模擬呼吸肌舒縮時(shí)觀察胸骨、肋骨位置變化以及胸腔容積的變化。圖1呼吸運(yùn)動(dòng)模型4.模型在實(shí)際教學(xué)中的使用課堂教學(xué)中，筆者用自制的教具向?qū)W生演示：（1）模擬肋間肌和膈肌收縮：牽拉模型中的藍(lán)色棉線模擬肋間肌和膈肌的收縮，可以直觀觀察到肋骨和胸骨位置上提并外展，膈頂下降，整個(gè)胸廓前后徑、上下徑均加大，引導(dǎo)學(xué)生觀察后說(shuō)出發(fā)現(xiàn)胸廓容積變大（見(jiàn)圖2）。在其他條件不變的越大氣壓越小。根據(jù)這一原理可知：當(dāng)呼吸肌收縮時(shí)，胸廓容積增大，肺擴(kuò)張，肺內(nèi)氣壓下降，小于外界大氣壓，氣體由外界進(jìn)入肺內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了吸氣。（2）模擬肋間肌和膈肌舒張：松開(kāi)藍(lán)色棉線模擬肋間肌和膈肌的舒張狀態(tài)，會(huì)發(fā)現(xiàn)肋骨和胸骨位置下降，膈頂上升，整個(gè)胸廓前后徑、上下徑均較呼吸肌收縮時(shí)減小，胸腔容積變?。ㄒ?jiàn)圖3），肺回縮，肺內(nèi)氣壓上升，大于外界大氣壓實(shí)現(xiàn)了呼氣。圖2呼吸肌收縮模擬示意圖圖3呼吸肌舒張模擬示意圖利用此教具在課堂教學(xué)中向?qū)W生直觀展示了我們的肋骨、胸骨、肋間肌和膈肌之間的立體變化，既解決了本節(jié)課教學(xué)重難點(diǎn)，同時(shí)也激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新欲望。二、制作“血液循環(huán)”實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?．設(shè)計(jì)背景及意圖北師大版《生物學(xué)》七年級(jí)下冊(cè)第四單元第九章第二節(jié)“流動(dòng)”中，關(guān)于血液循環(huán)的具體路徑在教材中講解很詳細(xì)，但是作為本節(jié)課的難點(diǎn)，學(xué)生理解和記憶仍然困難重重。教材安排了“觀察小魚(yú)尾鰭的血液流動(dòng)”觀察實(shí)驗(yàn)，但實(shí)驗(yàn)的結(jié)果只能呈現(xiàn)出血液在不同血管中的流動(dòng)情況而無(wú)法完整展現(xiàn)血液在心臟血管系統(tǒng)中的循環(huán)流動(dòng)。教師教學(xué)時(shí)常借助示意圖教學(xué)和視頻學(xué)習(xí)，示意圖內(nèi)容紛繁復(fù)雜，很難理清頭緒，教學(xué)效果欠佳；而視頻學(xué)習(xí)，雖然很直觀、形象，但是不夠深刻。在多年的教學(xué)過(guò)程中，筆者根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)了一套可以反復(fù)使用的動(dòng)態(tài)演示模型，采用動(dòng)態(tài)演示的方法，把抽象難懂的問(wèn)題直觀化、形象化、簡(jiǎn)單化，使學(xué)生掌握了血液循環(huán)的全過(guò)程，起到良好的教學(xué)效果。2.模型制作材料和用具70cm×80cm紙板一塊、4方格透明收納盒、紅光燈串、藍(lán)光燈串、分流器、橡膠軟管、刻度尺、多色馬克筆、剪刀、素描紙。．制作方法（1）心臟結(jié)構(gòu)模型制作：取4方格透明收納盒模擬心臟的四個(gè)腔室，每格底鋪一張與格大小相同的紙片，分別標(biāo)上結(jié)構(gòu)：左心房、左心室、右心房、右心室。在四個(gè)腔室壁上打孔，保證同側(cè)心房與心室相通。（2）血管制作：截取4根長(zhǎng)40cm的橡膠管分別代表主動(dòng)脈、上下腔靜脈、肺動(dòng)脈和肺靜脈。將四根長(zhǎng)15cm的軟管分別連接在兩個(gè)分流器的分支口上，制作兩套，分別用來(lái)代表全身毛細(xì)血管網(wǎng)和肺部毛細(xì)血管網(wǎng)。（3）動(dòng)脈血、靜脈血制作：將紅色燈串分別裝入模擬主動(dòng)脈和肺靜脈的軟管內(nèi)，藍(lán)色燈串裝入模擬肺動(dòng)脈和上下腔靜脈的軟管內(nèi)，軟管一端打孔，將開(kāi)關(guān)留在管外。其中紅色燈亮代表血管內(nèi)流的是動(dòng)脈血；藍(lán)色燈亮代表血管內(nèi)流的是靜脈血。代表毛細(xì)血管的每根軟管內(nèi)一半裝入紅色燈串，一半裝入藍(lán)色燈串，用于模擬演示毛細(xì)血管網(wǎng)處發(fā)生物質(zhì)交換后血液成分的變化。（4）血液循環(huán)模型組裝：體循環(huán)途徑：取一根裝入紅色燈串的40cm軟管，一端固定在左心室內(nèi)，另一端從左心室出發(fā)，連接上步驟（2）中制作好的毛細(xì)血管網(wǎng)紅燈端，用毛細(xì)血管網(wǎng)藍(lán)燈端連接代表上下腔靜脈（裝有藍(lán)色燈串）的軟管，將這根軟管另一端固定在代表右心房的方格內(nèi)。肺循環(huán)途徑：取一根裝入藍(lán)色燈串的40cm軟管，一端固定在右心室內(nèi)，另一端從右心室出發(fā)，連接上步驟（2）中制作好的毛細(xì)血管網(wǎng)藍(lán)燈端，用毛細(xì)血管網(wǎng)紅燈端連接代表肺靜脈（裝有紅色燈串）的軟管，將這根軟管另一端固定在代表左心房下圖（圖4）為組裝好的血液循環(huán)動(dòng)態(tài)演示模型。圖4血液循環(huán)動(dòng)態(tài)演示模型4.模型在實(shí)際教學(xué)中的使用（1）學(xué)生分組構(gòu)建血液循環(huán)系統(tǒng)教師把課前準(zhǔn)備好的各部件制作好，課堂教學(xué)時(shí)發(fā)給各組學(xué)生辨認(rèn)各部分結(jié)構(gòu)名稱并指導(dǎo)學(xué)生分組拼裝模型。（2）模擬血液循環(huán)過(guò)程（見(jiàn)圖5）模擬體循環(huán)途徑：打開(kāi)1號(hào)開(kāi)關(guān)，可以觀察到從左心室至主動(dòng)脈段亮起了紅燈，代表體循環(huán)的起點(diǎn)是左心室，體循環(huán)起點(diǎn)流出的血液是動(dòng)脈血，主動(dòng)脈中流淌的也是動(dòng)脈血。依次打開(kāi)2號(hào)和3號(hào)開(kāi)關(guān)，可以觀察到經(jīng)過(guò)全身毛細(xì)血管網(wǎng)時(shí)，先亮紅燈再亮藍(lán)燈，代表動(dòng)脈血變成了靜脈血，此時(shí)教師引導(dǎo)學(xué)生說(shuō)出血液類型發(fā)4號(hào)開(kāi)關(guān)，觀察到從上下腔靜脈的軟管至右心房段亮起了藍(lán)燈，體循環(huán)結(jié)束。學(xué)生不僅掌握了體循環(huán)的路徑，同時(shí)也明確了經(jīng)過(guò)全身毛細(xì)血管網(wǎng)后，動(dòng)脈血變成了靜脈血的變化原因。模擬肺循環(huán)途徑：打開(kāi)5號(hào)開(kāi)關(guān)，可以觀察到從右心室至肺動(dòng)脈段亮起了藍(lán)燈，代表肺循環(huán)的起點(diǎn)是右心室；肺循環(huán)起點(diǎn)流出的血液是靜脈血，與右心室相連的肺動(dòng)脈中流淌的也是靜脈血。依次打開(kāi)6號(hào)和7號(hào)開(kāi)關(guān)，可以觀察到經(jīng)過(guò)肺部毛細(xì)血管網(wǎng)時(shí)，先亮藍(lán)燈再亮紅燈，代表靜脈血變成了動(dòng)脈血，引導(dǎo)學(xué)生說(shuō)出血液類型發(fā)生變化的原因。打開(kāi)8號(hào)開(kāi)關(guān)，觀察到從代表肺靜脈的軟管處至左心房段亮起了紅燈，肺循環(huán)結(jié)束。學(xué)生不僅能理清肺循環(huán)的路徑，還明確了經(jīng)過(guò)肺部毛細(xì)血管網(wǎng)后，靜脈血變成了動(dòng)脈血的變化原因。圖5血液循環(huán)模擬示意圖筆者在課堂教學(xué)中用具體的教具模擬實(shí)驗(yàn)，分步解，讓學(xué)生置身于實(shí)驗(yàn)探究的全過(guò)程。學(xué)生的課堂參與度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出教師的預(yù)期，輕松突破教學(xué)中的難點(diǎn)，降低了學(xué)生學(xué)習(xí)的難度，課堂效果明顯提升。三、結(jié)語(yǔ)英國(guó)著名的物理學(xué)家詹姆斯.克拉克.麥克斯韋曾說(shuō)過(guò)：“實(shí)驗(yàn)的教育價(jià)值往往與儀器的復(fù)雜性成反比，學(xué)生用自制的儀器，雖然經(jīng)常出毛病，但它卻比用仔細(xì)調(diào)好的儀器學(xué)到更多的東西?！弊灾平叹咴谏飳W(xué)教學(xué)上有著其獨(dú)到的高師生的學(xué)習(xí)創(chuàng)造能力，可有效培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和師生的創(chuàng)新精神。所以教師在保證科學(xué)性的前提下，可以嘗試引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行自主設(shè)計(jì)、改裝、開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)教具讓學(xué)生真實(shí)體會(huì)學(xué)科精神和社會(huì)責(zé)任。參考文獻(xiàn)[1]李梅