◇安庆师范大学生命科学学院 潘美敬 李思悦 范志强

高中生物课程具有理论性强、知识性强、抽象、微观、知识点庞杂的特点。同时，生物教学配套的演示教具不足，更加重了学生的理解难度，使部分学生在学习过程中被动接受、机械记忆。自制教具在很大程度上可以弥补以上不足。本文以基因工程教具的开发与应用为例，重点阐述如何利用教具提升学生的学习效果，论述自制教具开发的重要意义、对学生核心素养养成的重要作用以及教具使用过程中的教学建议等。

生物学科知识具有理论性强、知识性较强的特点，知识点庞杂，需要不断积累[1]，且有些生命现象并不是短时间就可以完成的，我们很难在短时间内来完成对一个生命现象的观察[2]。如何让学生在有限的时间内理解知识、获取技能并在此基础上得以全面发展是本文想要探究的问题。自制教具作为很好的形象化材料，是对教科书的有益补充。它弥补了在教学中，由于缺乏器材，很多生命现象的解释只能靠口头表述，造成教师解释的很累，但学生依然一知半解的问题，可以有效激发学生的积极性、提高课堂效率等。

1 自制教具的特点和开发意义

1.1 自制教具的特点和作用

自制教具具有科学直观性、经济性、灵活多样性、针对性和创新性的特点[3]。教具可以将抽象、微观的生物学知识以宏观的形式展现在学生面前，使教学内容更加直观。自制教具的选材很多，如旧卡纸、泡沫箱等，既可以避免浪费又可以调动教师的主观能动性。

自制教具可以加深学生对生物知识的理解、促进学生的思考分析能力。自制教具能弥补生物仪器的不足、激发学生的想象探究能力，丰富生物学习的情感、增强学生的学习兴趣[4]。教师在通过指导学生观察这些直观教具中设疑，从而把复杂、抽象的概念简明化、形象化。直观教具能够给学生一种新鲜感，使学生注意力集中、思维活跃，从而顺利地解决重、难点知识[5]。

1.2 自制教具对教学的意义和效果

（1）理论意义。2014年3月，教育部印发《关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见》，基本原则包括“整合利用各种资源”“坚持继承创新”“积极开拓,大胆试验”[6]。2016年9月,教育部提出了学生发展的六大核心素养—人文底蕴、科学精神、学会学习、健康生活、责任担当和实践创新[7]，明确了当代学生适应终身发展和社会发展所需的品格与能力，为教师进行教育教学提供了重要思路和指南。2017年颁布的《普通高中生物课程标准》明确提出了从生命观念、科学思维、科学探究、社会责任来阐述高中生物教学的四维目标[8]。不难看出，我们的教育正在加快转型，而自制教具以其独有的特点，将在新一轮课程改革中发挥怎样的优势，值得我们挖掘。

（2）现实意义：高中生物教学方式的积极探索。我们能感受到国家对课程改革的决心之强、力度之大。在这样一个背景下，我们的学生怎样才能真正享受到教育政策的“红利”，需要每个教师在教学践行过程中认真琢磨、深入思考。我们面临的最大挑战以及需要下大力气解决的难题，都在教学环节上[9]。我们要跳出原来教学中“重理论、轻实践”的旧思想，尽量规避学生“死记硬背、动手就废”的“假会”现象，利用好自制教具，让它在素质教育的大潮中发挥应有的作用。

2 以“基因工程”相关章节为例的自制教具案例

2.1 PCR技术教具

（1）制作背景：PCR技术是基因工程中一项应用十分广泛且非常重要的技术。无论是新人教版还是旧人教版教材，在基因工程的相关学习中，PCR技术一直是重点、难点，尤其是“延伸”过程，存在着老师讲不明白、学生听不懂，最终草草了事的情况。这打消了一些学生的学习积极性，也有损教师在学生心目中的形象。本着迎难而上，解决PCR技术教学中的难点问题，同时巩固基础知识的想法，PCR技术教具开发的想法应运而生。

（2）示意图及使用：如图1所示，1链和2链分别代表DNA的两条链，蓝色部分是目的基因。PCR技术前提是要知道“一段含目的基因的脱氧核苷酸序列”来设计引物，教师可以利用磁片随机设置该序列进行PCR技术的讲解，如图2所示。需要注意的是，引物长度一般在15-30个碱基之间，但为了使演示更简明，我们仅以5个碱基作为示范，此处需要向学生简单说明。

图1

图2

教师进行演示讲解后，可以多次改变引物，让学生以小组为单位上台进行演示，加强学生对PCR过程的理解和对DNA复制机制的认识。

2.2 “人胰岛素基因导入大肠杆菌、酵母菌比较”教具

（1）制作背景：“基因工程”这部分知识涉及到非常多重点、难点。在“目的基因的筛选与获取”中，许多同学不能很好理解基因组文库、cDNA文库的区别；在“基因表达载体的构建”中，很多同学不能牢记质粒载体的特点，也不能理解为什么要用双酶切而不是单酶切。为了解决以上问题，同时让学生对转基因有个更整体的把握，开发新的教具势在必行。

（2）示意图及使用：图3表示目的基因：左侧表示基因文库基因，右侧表示cDNA基因。该磁质教具用于讲解基因文库基因和cDNA文库基因的异同。图4表示质粒载体。图5展示该教具还可以用来演示目的基因的选择和基因表达载体的构建过程。

图3

图4

图5

以“人胰岛素基因导入大肠杆菌”为例来讲解目的基因的选择和基因表达载体的构建。①首先引导学生思考并讨论该选择基因组文库还是cDNA文库，二者有何不同。②然后引导学生思考并讨论如何构建基因表达载体，让他们学会如何选取限制性核酸内切酶来进行切割，以及为什么。③以小组为单位讨论，并使用该磁质教具完成完成目的基因的选择和基因表达载体的构建。

3 学生的学习效果

（1）提高感性认识，助力解决重难点。高中生物学的很多知识较为抽象、离学生生活较远，学生在认知上存在很大困难。学生在将新知识同化到大脑中之前，需要将新知识与原有的经验联系起来。教具的使用恰好能化抽象为具象，刺激学生的感官，为学生提供大量感性认识，帮助学生建立新知识与旧有经验的连结。以PCR技术教具的使用为例，学生普遍感受到原来难以理解的知识理解了，难以记忆的重点记住了。

（2）增加课堂活跃度，化被动学习为主动学习。教具的使用能够明显提升学生的课堂热情，化被动学习为主动学习。学习的过程是一个自主建构的过程，教师只是学生学习上的帮助者和引领着，只有当学生主动投入到学习中去，才能有效提高学习效率。教具的使用增加了课堂活跃度，激发了学生的学习动机，切实提高了课堂转化率。

（3）引发好奇心，培养动手能力。在使用教具教学的过程中，学生对于自制教具的制作过程和制作原理很感兴趣，对于自己动手制备教具跃跃欲试。教师可以充分发挥学生们的好奇心，布置课后作业，既能巩固课堂知识又能培养学生的动手能力。

（4）因一节课爱上一门课。很多学生表示，教具的使用使课堂变得生动活泼、晦涩的内容不再枯燥，自己体会到了生物学的魅力，对生物学接下来的学习充满了兴趣和期待。这对于教师来说是非常大的收获。好的教师不仅能够教授知识，更应该培养学生的学习兴趣，为学生生物学素养的养成以及终身学习打下良好的基础。

4 教学过程利用自制教具的相关建议

（1）教师应多钻研教材、教学，应用尽用自制教具，在需要展示教具的地方尽可能找到合适的教具，没有合适的教具，教师要发挥创造性进行自制教具。

（2）自制教具的选材应广泛、易得、便于复制。自制教具的材料尽量从日常生活中获取。日常生活中无法满足的材料，也要选取那些便宜、容易购得的替代物。这样教师以身作则，培养学生节约、朴素的精神品质，同时也便于学生进行复制和二次创作。

（3）引导学生制作自制教具要注意方法。学生通过制作自制教具可以巩固知识、提高动手能力、培养发现问题解决问题的能力等。但是教师不应该一开始就强制学生制作教具，而是应该先通过自己制作的美观教具引发学生的积极性。也不应选择过难的教具让学生制作，可以先让学生用简单的教具进行练手，让学生获得成就感后，再逐渐加深难度。可以联合本年级其他的生物教师开展自制教具比赛，让学生自选本学期的章节进行教具设计，设置一二三等奖和优秀奖，让参与的同学都能获得荣誉感。任何活动应该本着提高学生学习热情、增加学生自主学习能力的角度进行设计。

（4）教具要明确、重点清晰。教具的使用是为了帮助学生更好理解相关知识点，因此一定要重点清晰、符合逻辑，要让学生理解图画、模型或动画的意思。构图上要讲究美观大方，线条及颜色的选择要有区分度。教具的制作要大气，要让后排的同学也能看清。

教育是一门需要教师钻研一生的学问和艺术，教师要有积极探索的精神和毅力。自制教具对于学生发展的好处是显而易见的，教师应重视自制教具的在实际中的使用和研究。