在引導(dǎo)學(xué)生制作教具中培育學(xué)生素養(yǎng)
——以“人體內(nèi)的氣體交換”教具的制作為例

廣東省中山市東升鎮(zhèn)東升初級中學(xué)(528414) 王彩娟

人體內(nèi)的氣體交換包括肺泡與血液之間的氣體交換和組織細(xì)胞與血液之間的氣體交換，這些都是客觀的、抽象的、有形的動態(tài)生理過程，但學(xué)生看不見，摸不著，感覺抽象難懂。同時在學(xué)習(xí)“人體內(nèi)的氣體交換”知識時，學(xué)生還會遇到以下幾個主要問題：

(1)不理解氣體擴散原理。

(2)氣體交換的原理基本上依靠理論推理分析，進(jìn)而找出氣體的擴散方向，學(xué)生感到枯燥，無法體驗學(xué)習(xí)的樂趣。

(3)從教材插圖上看不出氣體交換過程中血液顏色的動態(tài)變化過程，容易混淆動脈血和靜脈血。

(4)從教材插圖上難以看出肺泡與血液的氣體交換和組織細(xì)胞與血液的氣體交換的時間關(guān)系，是先后進(jìn)行、交替進(jìn)行還是同時進(jìn)行。

這些問題給學(xué)生學(xué)生帶來了困難，為了破解學(xué)生學(xué)習(xí)障礙，給學(xué)生的學(xué)習(xí)搭建腳手架，根據(jù)肺泡、組織細(xì)胞、血管等結(jié)構(gòu)都是有形狀的這一特點，利用動脈血、靜脈血因含氧量不同顯示顏色不同的原理，帶領(lǐng)學(xué)生制作了肺泡與血液之間氣體交換、組織細(xì)胞與血液氣體交換、人體內(nèi)氣體交換3個教具，將他們用于教學(xué)實踐活動中，取得了良好的教學(xué)效果。現(xiàn)將教具制作和演示過程介紹如下。

1 師生準(zhǔn)備

(1)引導(dǎo)學(xué)生觀察肺泡、組織細(xì)胞及毛細(xì)血管結(jié)構(gòu)模型，了解它們的結(jié)構(gòu)特征，為學(xué)生制作教具提供科學(xué)依據(jù)和參照。

(2)引導(dǎo)學(xué)生查閱、搜集、整理資料，理解氣體交換原理及過程，為制作教具提供理論基礎(chǔ)和方向。

(3)學(xué)生間相互交流，設(shè)計教具原理、造型，充分發(fā)揮學(xué)生的聰明才智和想象力。

(4)教師協(xié)助學(xué)生搜集合適的制作材料。

2 制作材料

木板3塊、硬紙板5塊、圖釘1盒、36色馬克筆、A3打印紙、雙面貼、剪刀、圓規(guī)、尺子、調(diào)色板、錘子、砂紙、打孔機。

3 制作步驟

(1)制作基座：用木板制作3個長40 cm、寬30 cm的基座，并用砂紙將基座邊緣打磨光滑。

(2)涂色紙：取3張A3打印紙，用馬克筆分別在每張紙上一半涂上鮮紅色(動脈血)，另一半涂上深藍(lán)色(靜脈血)，然后用雙面膠分別固定到3個基座上。

(3)制作齒輪：取硬紙板，用圓規(guī)在其上做好標(biāo)記，后用剪刀裁剪成圓形紙板，外部成鋸齒狀，內(nèi)側(cè)用打孔機打孔。

(4)構(gòu)圖上色：取3張A3紙，一張勾畫肺泡和毛細(xì)血管(管道鏤空處理)、一張勾畫組織細(xì)胞與毛細(xì)血管(管道鏤空處理)、最后一張勾畫血液循環(huán)圖(毛細(xì)血管管道鏤空處理)，然后用馬克筆涂色，如圖1～3所示。

(5)組裝：按照從下至上順序依次是：基座、涂色紙、齒輪、構(gòu)圖上色的打印紙，磨合好齒輪，后用圖釘固定，然后用雙面膠粘帖固定，如圖4所示。

4 教具演示

4.1 演示肺泡與血液之間氣體交換

利用“肺泡與血液之間氣體交換”的教具，如圖5所示，模擬演示肺泡處的氣體交換。教具中，中間膨大的結(jié)構(gòu)模擬的是肺泡，肺泡外的這條血管模擬的是毛細(xì)血管，齒輪的轉(zhuǎn)動模擬的是血液流動。

通過呼吸運動，外界氧氣進(jìn)入肺泡，如何到達(dá)肺泡外血液中。逆時針轉(zhuǎn)動齒輪，在模擬肺泡處血液流動的過程中，肺泡處毛細(xì)血管中的血液由含氧少的暗紅色的靜脈血變成了含氧多的鮮紅色的動脈血。由此推斷，當(dāng)血液流經(jīng)肺泡周圍毛細(xì)血管時，肺泡中的氧氣透過肺泡壁和毛細(xì)血管壁擴散進(jìn)入血液，而血液中的二氧化碳穿過毛細(xì)血管壁和肺泡壁，擴散進(jìn)入肺泡。經(jīng)過肺泡與血液之間的氣體交換，血液中氧氣含量增多，二氧化碳含量減少。這就是肺泡與血液之間的氣體交換。

4.2 演示組織細(xì)胞與血液氣體交換

利用“組織細(xì)胞與血液氣體交換”的教具，如圖6所示，模擬演示組織細(xì)胞與毛細(xì)血管之間的氣體交換，教具中一個一個圓形的結(jié)構(gòu)模擬的是組織細(xì)胞，組織細(xì)胞外的這條血管模擬的是毛細(xì)血管，齒輪的轉(zhuǎn)動模擬血液流動。

經(jīng)過肺泡處氣體交換，肺泡中的氧氣擴散到血液，然后隨著血液進(jìn)行流動，到達(dá)組織細(xì)胞處的毛細(xì)血管，又是如何到達(dá)組織細(xì)胞。逆時針轉(zhuǎn)動齒輪，在模擬組織細(xì)胞處血液流動過程中，組織細(xì)胞處毛細(xì)血管中的血液由含氧多的鮮紅色的動脈血變成了含氧少的暗紅色的靜脈血。這是因為當(dāng)血液流經(jīng)組織細(xì)胞周圍的毛細(xì)血管時，血液中的氧氣擴散進(jìn)入到了組織細(xì)胞，組織細(xì)胞中的二氧化碳擴散進(jìn)入到了血液，所以交換后組織細(xì)胞周圍的血液中氧氣含量減少，二氧化碳增多。這就是組織細(xì)胞與血液之間的氣體交換過程。

4.3 演示人體內(nèi)氣體交換

利用“人體內(nèi)氣體交換”的教具，如圖7所示，模擬演示肺泡與血液的氣體交換和組織細(xì)胞與血液的氣體交換的時間關(guān)系，逆時針轉(zhuǎn)動上面的齒輪發(fā)現(xiàn)：肺泡處毛細(xì)血管中的血液由含氧少的暗紅色的靜脈血變成了含氧多的鮮紅色的動脈血，在肺泡處毛細(xì)血管中血液顏色變化的同時組織細(xì)胞處毛細(xì)血管中的血液由含氧多的鮮紅色的動脈血變成了含氧少的暗紅色的靜脈血。通過“人體內(nèi)的氣體交換”教具的模擬演示，學(xué)生直觀理解了在肺泡與血液氣體交換的同時，組織細(xì)胞也在與血液進(jìn)行氣體交換，由此得出人體內(nèi)的氣體交換是同時、時時刻刻在進(jìn)行的結(jié)論。

5 教學(xué)效果

5.1 化解難點

這3個教具操作方便、效果逼真，彌補了學(xué)生形象思維的欠缺，便于學(xué)生直觀地感知肺泡結(jié)構(gòu)、毛細(xì)血管結(jié)構(gòu)、組織細(xì)胞結(jié)構(gòu)以及人體內(nèi)氣體交換過程中毛細(xì)血管中血液顏色的變化，使得肺泡與血液的氣體交換和組織細(xì)胞與血液的氣體交換過程變得形象、具體、有趣、生動。為學(xué)生學(xué)習(xí)抽象的知識搭建了腳手架，降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)難度，能夠較好幫助學(xué)生跨越學(xué)習(xí)障礙，有利于學(xué)生全面系統(tǒng)地理解人體內(nèi)的氣體交換過程以及交換原理，較好地提高了教學(xué)效率。

5.2 提升素養(yǎng)

教具的演示可以讓學(xué)生掌握知識。知識是培育學(xué)生素養(yǎng)的基礎(chǔ)。只有透徹理解知識，學(xué)生才能習(xí)得方法，領(lǐng)悟思想，綜合素養(yǎng)才能得到提升。且在制作教具的過程中，鼓勵學(xué)生積極主動地學(xué)習(xí)、思考，廣泛查閱相關(guān)資料，全面系統(tǒng)地理解掌握人體內(nèi)氣體交換原理及過程，既鞏固了學(xué)生所學(xué)課本知識，又從中學(xué)會了科學(xué)探究的基本方法，極大地提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、自主探究能力。

5.3 激發(fā)興趣

對于初中的孩子而言有強烈的學(xué)習(xí)興趣非常重要。整個教具制作過程中完全由學(xué)生思考、分析、討論、設(shè)計、繪圖、制作，這要求學(xué)生必須獨立思考，勇敢進(jìn)行科學(xué)探索，極大地激發(fā)了學(xué)生的好奇心和濃厚興趣，充分體現(xiàn)了學(xué)生的主體作用，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識和形象思維能力。而且利用學(xué)生熟悉的材料制作教具，利用學(xué)生自己制作的教具來演示實驗，學(xué)生會覺得親切，會覺得生物課堂與自己的生活息息相關(guān)，拉近了學(xué)生和生物科學(xué)之間的距離，學(xué)生更愿意學(xué)習(xí)生物。

5.4 培育品格

在教具制作和演示過程中，當(dāng)學(xué)生遇到困難時，如何和同伴協(xié)商解決方案，如何在一次次失敗后找到新的辦法。學(xué)生的這些經(jīng)歷，不僅獨立解決問題的能力得到了增強，而且將堅毅的品格、團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神深植心中，這種由體驗中獲得的成長過程將影響學(xué)生的未來發(fā)展。