自制動態教具在高中生物學課堂教學中的應用

摘 要：高中生物學知識點龐大復雜，概念抽象難以理解，這給學生深刻理解和應用生物學概念，發展生物學核心素養這一高中生物學課程目標帶來了巨大的挑戰。因此，為了更加直觀清晰地將難以理解的生物學概念呈現在學生的面前，本文具體介紹了自制動態教具的重要性、意義、制作步驟與應用實例，將自制動態教具作為一種有效的教學手段在教學中運用，有利于學生對相關重難點知識的掌握和教學目標的達成，提高教學效果，以期為培養和發展學生的生物學核心素養提供參考。

關鍵詞：自制動態教具；高中生物學課堂教學；探究式教學

中圖分類號：G633.91文獻標識碼：A文章編號：1673-260X（2024）11-0102-04

我國教育部最新頒布的《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《標準》）中明確提出學生生物學學科核心素養形成的關鍵在于教師要組織以探究為特點的主動學習[1]。即在生物學課堂教學中不僅要注重探究式教學而且還要激發學生學習的興趣，調動學生學習的主觀能動性。探究式教學的特點包括自主性、規范性、過程性和實踐性等，這與自制動態教具在課堂教學過程中所發揮的作用相契合。本文通過兩個自制動態教具在實際高中生物學課堂教學中應用的案例，展示如何在高中生物學課堂教學中應用自制動態教具促進學生學習[2]。

1 自制動態教具的重要性與意義

1.1 自制動態教具的重要性

生物學概念涉及生命現象、生命活動以及生命規律，是學生走進生物學世界的基礎[3]。但由于生物學概念大多數為前人所總結的經驗，抽象且枯燥，使得學生對生物學概念的學習喪失興趣，這對《標準》中所提出的基于大概念學習落實培養學生的核心素養產生了影響。因此，為解決這一問題，可以通過運用自制動態教具，利用其具象化的特點來幫助學生理解和記憶概念，同時構建科學完善的生物學概念體系，養成良好的學習習慣，從而落實核心素養。

1.2 自制動態教具的意義

1.2.1 吸引學生注意力，激發興趣與求知欲

傳統生物學課堂教學多以講授為主，注重將知識點直接告知學生，這種傳統的課堂教學方法導致課堂氛圍平淡，難以激發學生學習的興趣，而興趣是調動學生學習積極性的動力之一。著名教育學家烏申斯基提出“沒有任何興趣，而被迫進行的學習，會扼殺學生掌握知識的意愿”。因此，如何在日常生物學課堂教學中引發學生的學習興趣，調動學生的學習積極性尤為重要。多數一線生物學教師經過長期的教學實踐同樣也證明了興趣在學生學習過程中的關鍵作用[4]。想要引發學生的學習興趣，首先要創設相關的學習情境。蘇霍姆林斯基強調“讓學生體驗到一種自己在親身參與掌握知識的情感，乃是喚起少年特有的對知識的興趣的重要條件”。探究性學習是指學生通過自我探索與合作交流來解決某個問題的積極學習過程，有助于打破生物學課堂教學組織形式單一的現狀，活躍課堂氣氛，進而培養學生的發散思維、創新意識與實踐探究能力[5]。

生物學與學生的日常生活息息相關，這給一線生物學教師以很大的啟發——可以基于生活中某個學生感興趣的現象創設學習情境，開展探究式教學，點燃學生的學習熱情。自制動態教具在探究式教學過程中以其本身所具有的科學性、直觀性與趣味性等特點，能夠有效地激發學生的學習興趣，從而調動學生學習的積極性，將學生有限的精力集中到學習內容上，以達成預期的教學目標。

1.2.2 增強師生間互動，于互動中獲取知識

互動是人與人、人與群體或者群體與群體之間通過運用語言、文字或者動作等工具進行交流活動并相互影響的一個動態過程。互動主要以雙向式交流活動為主，如課堂教學活動中的師生互動與生生互動。師生之間的互動多以知識為載體展開，較為枯燥乏味，易導致互動效果減弱，而自制動態教具是教師基于對《標準》的解讀與教材的理解，設計并制作的有利于將學生難以理解的抽象知識點具體化的實物，能夠促進學生加深對知識點的理解。因此，教師利用自制動態教具進行探究式教學不僅能夠更加形象生動地向學生傳授知識，還能夠構建一個促進師生與生生間相互交流的橋梁，使師生、生生間進行充分的交流，促使學生真正積極地參與課堂的教學，提高教學效果。

1.2.3 掌握生物學原理，在探究中加深印象

生物學知識是由多位科學工作者經過大量實踐總結得出的，是抽象的。學生閱歷不足，沒有親自體會過科學家的工作過程，腦海中“前概念”準備不足，要接受大量抽象的知識較為困難[6]。生物學是一門以科學實驗為基礎的自然科學，這一特征為自制動態教具在探究式教學中的應用提供了可能性，讓學生在探究過程中了解科學家工作的過程，尤其是解決科學問題的過程以及知識發生發展的過程。自制動態教具能夠將雜亂但有聯系的知識點聯結起來，使抽象的概念變具體。不僅能夠促進學生對知識點的理解，還能夠增加學生對知識點的情景記憶，進而進行程序性記憶。通過讓學生直觀觀察生物學現象，為學生提供記憶的“附著點”，加深印象，隨著探究的深入幫助學生理解生物學原理。

2 自制動態教具在高中生物學課堂教學中的應用案例

2.1 自制動態教具的具體步驟

與自然科學從事者開展實驗和一線教師進行教學所需遵循一定的順序與步驟一樣，自制動態教具的制作也需要遵循基本的順序和步驟。自制動態教具的一般步驟分為三個階段：準備階段、制作階段與改進階段。這三個階段包括了五個步驟，即發現問題，動態教具的設計，準備材料和工具，動手制作動態教具以及反思與整改動態教具。

2.2 演示自制動態教具1——遺傳信息的翻譯過程

2.2.1 準備階段

（1）發現問題。《標準》中指出要鼓勵學生通過自制的模型來闡明翻譯過程，這是由于遺傳信息的翻譯過程較為抽象，傳統的教學方法為結合教材圖片、畫圖或觀看視頻進行講解，難以使學生對這一過程有深刻的認識。因此，制作出一個讓學生能夠直觀觀察遺傳信息的翻譯過程的動態教具尤為重要。基于此，本文設計并制作了一種操作簡單、材料經濟實惠且能夠有效加強互動的自制動態教具。

（2）動態教具的設計。遺傳信息的翻譯過程的動態教具要符合以下要求：首先，要能夠在全班面前進行演示；其次，要能夠促進師生以及生生間的互動；最后，要能夠檢測出學生對所學知識的掌握情況，以便于將其作為調整教學進程的依據。

（3）準備材料和工具。材料：軟磁片、各種顏色的卡紙、廢棄硬紙板、馬克筆和線。工具：鉛筆、橡皮擦、剪刀、刻度尺和膠水。

2.2.2 制作階段

第一步，確認遺傳信息的翻譯過程所需的條件——模板：信使RNA；原料：20種游離的氨基酸；場所：核糖體；轉運工具：轉運RNA；終止工具：釋放因子。

第二步，首先，在卡紙和廢棄硬紙板上畫出核糖體，信使RNA，20種游離的氨基酸中的甲硫氨酸、甘氨酸和蘇氨酸與三種氨基酸對應的轉運RNA以及釋放因子的輪廓，之后用剪刀順著輪廓將其剪下并用膠水黏合。

第三步，在做好的核糖體、信使RNA、甲硫氨酸、甘氨酸、蘇氨酸與三種氨基酸對應的轉運RNA以及釋放因子背面貼上軟磁片。注意，核糖體上包含有兩個密碼子的結合位點，故將核糖體的尺寸設為6個堿基的大小；為了便于核糖體的移動，在廢棄硬紙板的中間挖出一條槽。

2.2.3 教學活動

在學生已了解相關理論知識的前提下利用自制動態教具，開展模擬遺傳信息的翻譯過程的探究活動，具體過程見表1和圖1。

2.2.4 改進階段

中心法則揭示了遺傳信息傳遞的一般規律，是“基因指導蛋白質的合成”中的重難點。DNA的復制、RNA的復制、DNA的轉錄與RNA的逆轉錄以及RNA翻譯成蛋白質的過程是相互銜接的，單純只演示其中一個過程不利于學生全面了解遺傳信息傳遞的一般規律。因此，應當從中心法則這一大概念出發，構思并制作出能夠有效地將中心法則具體化、形象化的動態教具，幫助學生全面了解遺傳信息的一般規律。

2.3 演示自制動態教具2——減數分裂過程中染色體變化

2.3.1 準備階段

（1）發現問題。《標準》中強調引導學生主動參與學習，指出運用細胞減數分裂模型，模擬減數分裂過程。同樣，教材中也設置了探究·實踐活動——建立減數分裂中染色體變化的模型，用于強調減數分裂過程是高中生物學課堂教學中的重點、難點。在傳統的新課學習中，學生往往局限于對減數分裂過程中染色體靜態圖像的分析，無法將減數分裂與抽象的基因變化相聯系[7]。因此，本文設計了減數分裂過程的動態教具，將繁雜且抽象的染色體行為變化等內容清晰化，微觀現象直觀化，幫助學生理解并掌握概念[8]。

（2）動態教具的設計。減數分裂過程的動態教具要符合以下要求：首先，要體現出染色體行為、數目的變化；其次，材料安全、經濟實惠；最后，能夠增強師生與學生間的互動，幫助學生理解減數分裂過程，進而掌握相關概念。

（3）準備材料和工具。材料：軟磁片、不同型號的伸縮管、暗扣和螺絲。工具：針線、剪刀和膠水。

2.3.2 制作階段

第一步，確認減數分裂過程所需的條件分別為——可發生非姐妹染色單體交叉互換的同源染色體兩對、中心體一對、紡錘絲若干和細胞背景一個。

第二步，將顏色與大小不相同的兩對伸縮管從正中間剖開，在中部縫上暗扣（使兩條染色單體可以“扣”在一起，暗扣表示著絲粒），在下端部分縫上部分與非姐妹染色單體顏色相同的伸縮管（表示非姐妹染色單體發生了交叉互換），并在其背面貼上軟磁片。

第三步，將四根較大且不同顏色的伸縮管頭尾相連，圍成一個圓形，在其背面貼上軟磁片。

第四步，在螺絲的底部纏上相同長度的線（分別表示中心體和紡錘絲）并在其背面貼上軟磁片。

2.3.3 教學活動

具體教學過程詳見表2。

2.3.4 改進階段

減數第二次分裂過程與有絲分裂過程相似，在演示減數分裂過程時也可以讓學生小組合作，派代表來演示有絲分裂過程。一方面可以檢查學生對之前學習內容的掌握情況；另一方面，可以由此展開“有絲分裂和減數分裂的異同點”這一知識點的教學。

3 總結與反思

自制動態教具因其具有的獨特特征，如取材方便經濟、操作簡便和易于展示等，能夠有效地促進教學，提高教學效率，改善教學效果。同時，利用自制動態教具作為傳遞生物學概念的載體，一方面能夠更加具象地將抽象的概念完整地呈現在學生的面前，幫助學生在理解概念的基礎上進一步掌握與利用概念；另一方面，自制動態教具的設計與制作過程能夠有效提高教師自身的綜合素質包括創新能力、設計生產能力和操作能力等[9]。

由于關注到了自制動態教具在教學過程中發揮的重要作用，本文列舉了兩個可以在高中生物學課堂中運用的實例，詳細地介紹了制作這些動態教具的流程。在利用自制動態教具作為輔助教學工作的課堂教學當中，創設和諧融洽課堂氛圍。通過學生間的小組分工合作、小組長的設立與教師的輔助，確保讓每個小組成員進行自主思考、自主探究與自主建構，具有一定的參考價值。但是，本文也存在不足，如提供的案例數量偏少，缺少系統的實踐研究和數據分析與論證等。

綜上所述，在高中生物學教學過程中使用簡易的自制動態教具，能夠提高學生的學習興趣，將抽象的生物學概念形象化，便于學生理解與掌握。因此，作為生物學教師也要緊跟時代的步伐，根據實際教學情況對自制動態教具進行改革與創新，以達到更好的教學效果。

參考文獻：

〔1〕中華人民共和國教育部.普通高中生物課程標準：實驗[M].北京：人民教育出版社，2017.

〔2〕田海.運用教具促進初中學生的深度學習[J].生物學教學，2020，45（10）：29-30.

〔3〕席有威.高中生物概念教學的途徑分析[J].試題與研究，2022，35（27）：69-71.

〔4〕趙敬國.自制教具在高中生物學課堂教學中的作用[J].生物學教學，2012，37（11）：29-30.

〔5〕于曉泉.基于探究性學習的生物學課堂教學組織形式變革[J].中學生物教學，2022，38（29）：17-19.

〔6〕袁華.自制教具在初中生物學教學中的應用[J].中學生物教學，2021，37（09）：28-29.

〔7〕王揚飛.促進深度學習的高中生物學建模教學實踐——以“減數分裂”復習教學為例[J].福建基礎教育研究，2021，21（08）：142-144.

〔8〕彭澤瑜.模型構建在高中生物學教學中的應用——以“減數分裂和受精作用”為例[J].中學生物教學，2022，38（23）：61-63.

〔9〕孫琦，卜慶梅.自制教具在高中生物學概念教學中的應用——以“遺傳信息的翻譯”為例[J].中學生物學，2019，35（08）：78-80.

收稿日期：2024-05-13

通信作者：莫顯紅（1983-），女，蒙古族，內蒙古赤峰人，博士，副教授，研究方向：配子與胚胎生物工程，郵箱：15652502953@163.com.

基金項目：赤峰學院研究生科研創新項目（Cfxyyjskycx2024009）;內蒙古自治區自然科學基金（2022LHMS03010）;內蒙古自治區高等學校科學研究項目（NJZY22130）