石景山區教育委員會學術委員會簡介
石景山區教育委員會學術委員會成立于2018年9月，是石景山區委教工委、教委落實市、區“十三五”時期教育改革和發展規劃的重要舉措，是“形成師德高尚、業務精湛、充滿活力的教育人才保障體系”的區域教師隊伍建設目標的重要手段。
學術委員會目前有正高級和特級教師21人，主要職責是為石景山區教育高端、綠色發展提供專業引領與專業咨詢，為區域教育工作的教育教學改革、學科建設、教育教學評價、教育科研及成果等重要事務提供學術指導與學術評定，對較大型學術活動提出建議并推動與促進各級學術交流。從學術角度對區域教育發展提出可行性意見，為決策提供依據。
此外，每位學術委員會成員，還通過成立特級教師工作室的方式，傳播先進的教育教學理念和方法，以學習為主導，以研究為主體，以工作為主線，選拔、培養青年骨干教師，提升其教育教學、教育研究能力，促進其專業成長，從而形成一個個研修共同體，帶動石景山區教師隊伍的整體提高，進而促進石景山教育高標準、高質量均衡發展。
CONTENTS
目? ?錄
關于“細胞分裂中染色體與DNA的放射性追蹤”試題特點及難點突破
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? /吳春萍 金莉.............07
“圖示”和“問題串”相結合破解新情境下的遺傳學問題—以2019年北京高考及模擬題中的“回交育種”為例? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? / 劉淑仙 吳春萍.........20
基于“認知地圖”提高科學表述能力的教學策略
? ? ? ? ? /吳盼盼 劉淑仙 吳春萍................30
“基因表達的調控─轉基因沉默”教學設計? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?/ 金 莉 吳春萍..............44
基于核心素養的高三復習課——“探究根向地性的產生機制”? ? ? ? ? ?/邱陽................57
例析中學生物教學中問題設計與運用的誤區? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?/ 劉曉昕................71
種群的數量特征? ? ? ? /吳盼盼................86
【“吳春萍特級工作室”刊 】
吳春萍特級教師工作室簡介
特級教師? ?吳春萍
吳春萍特級教師工作室是在石景山區教委和石景山分院領導的高度重視和推動下，為適應教育改革發展的新形勢，進一步加強師資隊伍建設，充分發揮特級教師的示范和引領作用，于2019年5月28日正式啟動成立的。
工作室力爭為我區青年生物教師的成長搭建新的平臺，提供更多機會，三年內能培養出學科骨干教師與青年教師隊伍；同時構建高端學習和交流新機制，引領學科高端發展。
工作理念：生命教育讓每一個生命都精彩。
工作目標：通過共同研修，提升學員的專業素養、教學功底和研究能力，三年內培養出在我區具有一定影響力的年輕骨干教師。
工作思路：以先進的教育教學思想為指導，以專家名師為引領，以課題研究為抓手，以課堂教學實踐為陣地，采取任務驅動與自主研究相結合的培養方式，努力為學員的專業成長與自我提升搭建發展平臺。
研修方式：理論學習與課堂實踐相結合，專家引領與同伴合作相結合，示范展示與任務驅動相結合。
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?工作室構成
工作室導師：吳春萍（北京市京源學校 特級教師 正高級教師 ）
工作室成員：劉曉昕、劉淑仙、吳盼盼、金莉、邱陽
| 姓名 | 單位 | 成立前 職稱 | 現職稱 | 成立前骨干級別 | 現骨干級別 |
| 劉曉昕 | 石景山分院 | 高級 | 高級 | 市骨干 | 市骨干 |
| 劉淑仙 | 北京市京源學校 | 一級 | 高級 | 否 | 區骨干 |
| 吳盼盼 | 北京市京源學校 | 二級 | 一級 | 否 | 否 |
| 金莉 | 北京市古城中學 | 二級 | 一級 | 否 | 否 |
| 邱陽 | 北京市第九中學 | 一級 | 高級 | 否 | 區骨干 |
關于“細胞分裂中染色體與DNA的放射性追蹤”
試題特點及難點突破
吳春萍 金莉
（本文已發表于核心期刊《生物學通報》2020年第4期）
摘要 關于“細胞分裂中染色體與DNA的放射性追蹤”的試題，抓住細胞分裂和DNA半保留復制知識間的密切聯系，對學生的知識和能力進行考查，綜合性強，有一定難度，學生錯誤率較高。在教學中指導學生應用畫圖法解答這類試題，用雙螺旋表示DNA分子，用雙色筆畫圖以區分放射性DNA鏈和無放射性DNA鏈，幫助學生將抽象的問題直觀化，從而使學生能正確理解題意，順利解決問題。
關鍵詞 有絲分裂 減數分裂 DNA半保留復制? 染色體與DNA的放射性追蹤
中國圖書分類號：G633.91? ? ?文獻標識碼：A
細胞分裂是生物體生長、發育、遺傳和變異的基
礎，是高中生物學教學的重點內容。有絲分裂是真核生物體細胞增殖的主要方式，在必修1“細胞的增殖與分化”[人民教育出版社普通高中教科書《生物學》，下同。]章節進行教學；減數分裂是真核生物產生生殖細胞的方式，在必修2“基因和染色體的關系”章節進行教學。DNA分子的復制方式是半保留復制，1958年由科學家通過同位素示蹤技術和密度梯度離心技術證實，也是高中生物教學的重點內容，在必修2“基因的本質”章節進行教學。雖然3個知識在教學中是分散的，分別處于不同的知識體系，但它們存在密切聯系。有絲分裂和減數分裂過程中染色體行為變化存在異同，在教學中常會將二者進行比較教學，2種分裂方式的間期都進行核DNA的復制。有一類題型正是抓住三者之間的聯系，對學生的知識和能力進行綜合考查。下面將對這類試題的特點進行分析，對學生的解題思維進行診斷并提出難點突破策略。
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1 試題分析
?1.1 試題舉例
例題1：用32P標記了玉米體細胞（含20條染色體）的DNA分子雙鏈，再將這些細胞轉入不含32P的培養基中培養，在第2次細胞分裂的中期、后期，1個細胞中的染色體條數和被32P標記的染色體條數分別是（ ）
A．中期20和20、后期40和10
B．中期20和10、后期40和20
C．中期20和20、后期40和20??
D．中期20和10、后期40和10
例題2：將含有2對同源染色體且DNA分子都已用32P標記的1個精原細胞，放在不含32P的普通培養液中進行減數分裂。下列有關敘述正確的是（ ）
A．初級精母細胞中，每條染色體中有1條單體含有32P
B．初級精母細胞中，半數的染色體中1條單體
含有32P
? ? ?C．某個時期的次級精母細胞中，半數的染色體含有32P
? ? ?D．此細胞產生的4個精子中所有的染色體都含有32P
? ? ? ?例題3：將某個經3H充分標記DNA的雄性動物細胞（染色體數為2N）置于不含3H的培養基中培養，經過連續2次細胞分裂。下列有關說法正確的是?（ ）
? ? ? ?A．若進行有絲分裂，則子細胞含3H的染色體數一定為N
? ? ? ?B．若進行減數分裂，則子細胞含3H的DNA分子數為N／2
? ? ? ?C．若子細胞中染色體都含3H，則細胞分裂過程中可能發生基因重組
? ? ? D．若子細胞中有的染色體不含3H，則原因是同源染色體彼此分離
? ? ? ?1.2 試題特點分析
? ? ?
? ? ? 依據《普通高等學校招生全國統一考試北京卷考試說明 》 ，生物學科命題以考查學生的生物科學素養為目標 ，考查學生對生物學基礎知識的理解與應用 ，著重考查獲取新知識，處理不同形式信息以及分析解決實際問題的能力。上述試題充分體現這一宗旨和目標，考查學生“在給定情境中，運用生物學知識得出結果或給出答案”的能力[1]。
例題1將有絲分裂與DNA分子的半保留復制結合考查；例題2將減數分裂與DNA分子的半保留復制結合考查；例題3將有絲分裂和減數分裂與DNA分子的半保留復制結合考查。細胞分裂和DNA復制都是微觀水平的動態生命過程，相對抽象，學生在理解和記憶上本身就存在一定的困難。而這樣將2個知識點結合的考查，測試了學生在較復雜的情境中運用有絲分裂、減數分裂和DNA半保留復制知識進行分析、判斷、推理和評價的能力，綜合性強，難度更大。
2 學生思維診斷
在實際教學中發現：當單獨考查知識點時，大部分學生能正確作答，但當細胞分裂與DNA分子的半保留復制結合考查時，大部分學生在分析子代DNA、染色體、染色單體或細胞的放射性標記情況時就出現了問題，正確率明顯下降。究其原因，主要有以下2點：
1）部分學生在解答這類問題時不畫圖，純靠想象。有絲分裂和減數分裂的過程中染色體行為變化過程及利用放射性同位素追蹤DNA分子的半保留復制都是動態過程，并且考查時往往涉及細胞分裂2次或以上，容易混淆，只依靠想象作答，勢必容易出錯。
2）有的學生在解題時使用了畫圖法，但存在困難。以例題1為例，學生能分別畫出有絲分裂過程中染色體行為變化和放射性同位素追蹤下的DNA半保留復制過程（圖1），但是不能將DNA和染色體建立聯系，無法判斷細胞中染色體的放射性標記情況。
染色體復制
DNA的復制
圖1 有絲分裂過程中染色體與DNA的復制（*表示放射性同位素標記）
例如學生在畫圖時出現圖2所示的錯誤。明明畫的是染色體復制過程，但放射性標記情況顯示，學生將染色體上的一條染色單體等同于DNA的一條單鏈，將染色體復制過程與DNA半保留復制過程混淆了。出現這種錯誤的原因在于畫圖時用同一種圖形表示2種不同的事物，同是一條線段，在
DNA分子中表示DNA的一條鏈，在染色體中表示一條染色單體，二者結合考查時，就混淆了。
綜上所述，學生不能順利解決問題的癥結在于：不會將有絲分裂分裂過程中染色體行為變化和DNA分子的半保留復制結合起來畫圖分析。
3 難點突破
解決這個問題首先需要幫助學生建立DNA和染色體的聯系。染色體是由DNA和蛋白質組成的結構，未復制的染色體中含1個DNA分子，復制后的染色體具有2條姐妹染色單體，含2個DNA分子。，在有絲分裂后期，著絲粒分裂，染色單體分離進入不同的子細胞，又恢復為1條染色體中1個DNA分子。
如何用畫圖的方法簡單準確地表示此動態過程？筆者閱讀文獻和教輔，發現常見的畫圖方法如圖3：用方框表示染色體或染色單體，線段表示DNA分子的2條鏈，以分析細胞中染色體和DNA的放射性標記情況。這種方法相比之下，能在一定程度上解決學生畫圖易混淆的問題，但是畫圖過程中線條較多，信息不夠簡化。
筆者經過思考，在這種方法基礎上進行了改進，使信息更簡潔且不易出錯。如圖4所示，改進主要包括2點：①用雙螺旋表示DNA分子，學生看到雙螺旋結構一定不會將DNA分子的單條鏈與復制后染色體中的一條染色單體相混淆；②用雙色筆畫圖，2種顏色清晰區分有放射性的DNA鏈與無放射性的DNA鏈，避免在畫圖過程中因為粗心丟失放射性標記“*”而出錯。
? ? ? 由于有絲分裂過程中，每條染色體行為變化是一致的，所以考查連續2個細胞周期內的有絲分裂過程時，畫圖時畫一條染色體行為變化即可。但減數分裂過程中，由于同源染色體存在聯會和分離行為，所以當減數分裂與DNA半保留復制結合考查時必須畫出一對同源染色體的行為變化，如例題2（圖解見圖5）。
解答例題3，需將有絲分裂過程中染色體和DNA的放射性追蹤和減數分裂過程中染色體與DNA的放射性追蹤進行比較，有了上述解題策略，例題3的解答水到渠成。
筆者在教學中指導學生應用這種方法，正確率有明顯提升。學生反饋這樣的圖解信息更簡化，不易出錯。
4 小結
綜合上述分析，解答這類題型需注意以下幾點：
1）必須畫圖。
2）畫圖時需做到：①用雙螺旋表示DNA分子。②用雙色筆畫圖，不同顏色分別表示DNA分子中的放射性脫氧核苷酸鏈和無放射性脫氧核苷酸鏈。為了防止畫圖過程中忘記哪種顏色表示放射性DNA鏈，重新花費時間去分辨，有一個小技巧能起到事半功倍的效果：先用一種顏色的筆寫出題中所用的放射性元素（如3H、32P等），后面畫圖時就用這種顏色表示放射性DNA鏈。③一般情況下考查連續2個細胞周期內的有絲分裂過程，畫圖時只需要畫1條染色體行為變化，而考查減數分裂過程時，需畫1對同源染色體的行為變化。5 討論
畫圖法是一種重要的解題策略，它通過各種不同形式的圖形幫助學生把抽象的問題直觀化，從而使學生能理解題意和分析問題，找到解決問題的突破口，
形成解題思路。高中生物學學習離不開圖形，運用畫圖法解答生物學相關問題，學生在畫圖的過程中，抽象思維外顯出來，不僅能檢測其對生物學知識的掌握水平，還能提高分析和解答難題的能力[2]。
在運用畫圖法解決問題時，如果圖形表示方法不當，則容易混淆概念，出現上述圖2所示的錯例。如果圖形描述過程信息量過大，學生在畫圖過程中花費時間多，也增大了出錯的概率。因此，教師需要幫助學生選擇正確的圖形表示方法，用科學、簡潔的圖形描述復雜的過程，順利解決問題。
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 主要參考文獻
[1]北京教育考試院.普通高等學校招生全國統一考試北京卷考試說明.開明出版社.2018:212.
[2]馬虎飛. 高中生物解題中作圖法的運用論述.中學生理科應試.2016(9):53.
作者簡介：
? ? ? 金莉：中共黨員，北京市古城中學生物教師。勤學習、愛思考，多個課例和論文獲市區級獎項。
摘 要 利用“圖示”將復雜抽象的遺傳學問題直觀化，并利用“問題串”從易到難逐步剖析回交育種，深度復習了遺傳學三大定律及其細胞學基礎。
關鍵詞 圖示 問題串 回交 遺傳學三大定律
?中國圖書分類號：Q311+.1? ? 文獻標識碼：A
近些年北京高考及模擬題中的遺傳題都是以真實的科學研究為情境，考查學生獲取信息以及利用遺傳基本定律及其細胞學基礎等知識解決真實生物學問題的能力。筆者在多年高三教學中發現，學生面對此類題目，往往束手無策。
“圖示”和“問題串”相結合破解新情境下的遺傳學問題
—以2019年北京高考及模擬題中的“回交育種”為例
劉淑仙 吳春萍 （北京市京源學校 北京 100040）
（本文已發表于《生物學教學》2020年第11期）
筆者旨在基于2019年北京高考及模擬題中涉及到的回交育種這一新情境，深度復習遺傳學知識，提高學生解決實際問題的能力。雜種一代（F1）與1個親本再雜交叫回交。將回交過的F1再與同一親本多次雜交叫反復回交[1]。僅用語言描述學生很難理解反復回交在育種中的意義，因此，筆者在教學中利用“圖示”呈現出基因和染色體的關系，從細胞學水平闡釋回交育種的過程，將抽象的概念具體直觀化。筆者還利用了“問題串”引導學生進行逐步理解。具體分析如下：
1 以“圖示”和“問題串”解析回交育種
例題1（節選2019海淀二模）研究者用化學誘變劑處理野生型擬南芥，處理后的擬南芥自交得到的子代中抗鹽:不抗鹽=1:3。
（3）為進一步得到除抗鹽基因突變外，其他基因均與野生型相同的抗鹽突變體（記為m），可采用下面的雜交育種方案。
步驟一：抗鹽突變體與野生型雜交；
步驟二：_____________________；
步驟三：_____________________；
步驟四：多次重復步驟一~步驟三。
答案：（3）得到的F1自交 篩選抗鹽突變體
1.1 圖示直觀教學 擬南芥的染色體組成為2n=10，筆者在教學中將抗鹽基因（設為a）和對應野生型基因（A）定位于其中一對同源染色體上。借助圖示逐步呈現步驟一到步驟四的育種過程（如圖1）。
圖1 從細胞學水平闡釋步驟一~步驟四雜交育種方案圖
注：圓圈代表擬南芥個體的一個細胞，包含5對同源染色體；豎線表示野生型的染色體，波浪線表示抗鹽突變體的染色體（用不同線型只是區分2個親本的染色體，實際上突變體和野生型的大部分基因是相同的，因為基因突變具有低頻性）； “…”表示有34種染色體組合方式。
1.2 “問題串”引發學生思考 筆者在課堂教學中設計了5個問題，對學生進行逐步引導。
問題1：步驟一中野生型和抗鹽突變體雜交F1代的基因組成？染色體組成？F1代的基因組成為Aa，F1代的每一對同源染色體都是一條來自野生型，一條來自抗鹽突變體（圖1中F1）。
問題2：步驟二中F1自交后代的基因型？染色體組成？學生很容易根據基因分離定律得出F2代有3種基因型AA、Aa、aa。A/a基因所在染色體組成有3種可能，分別是2條染色體全都來自野生型，1條來自野生型 ，1條來自抗鹽突變體和2條都來自抗鹽突變體。
學生往往忽視其他4對同源染色體組成。教師引導分析：根據自由組合定律和精卵隨機結合，每一對染色體都有3種可能，理論上AA（或Aa或aa）基因型的個體中，其他4對同源染色體的可能組合種類共34種可能（如圖1中“…”）。
問題3：步驟三中篩選什么樣的個體？如何篩選？在育種工作中，篩選可以從個體、細胞、分子三個水平獲得目的品種。個體水平操作相對簡單，往往是觀察后代表現型。本題目的是篩選抗鹽突變體，可以從個體水平直接挑選具有抗鹽性狀的個體。
問題4：步驟四為什么要多次重復步驟一到步驟三？教師引導學生關注育種目的，只保留抗鹽基因，將抗鹽突變體的染色體替換為野生型染色體。所基于的原理為自由組合定律。
問題5：如何使抗鹽基因（a）所在染色體的非等位基因也都是野生型基因？由于基因突變具有低頻性，抗鹽突變體的a基因所在染色體上的其他基因可
能沒有突變，仍是野生型基因。即使這些基因發生了基因突變，也可能在反復回交過程中，通過與來源于野生型的同源染色體發生交叉互換，最終獲得aa抗鹽突變體。
通過圖示和5個層層遞進的問題，學生在新情境下深度復習了遺傳學知識，也能直觀的理解反復回交的意義和作用。問題1引導學生回顧減數分裂和受精作用，問題2使學生深度理解了基因分離定律和自由組合定律，問題3和4啟發學生領會自由組合定律的細胞學基礎，問題5使學生聯想到連鎖互換定律。在此基礎上，再通過2019北京卷遺傳題進一步鞏固提升。
2自主解題、鞏固提升
例題2：（節選2019北京卷）油菜具有兩性花，我國學者發現了油菜雄性不育突變株（雄蕊異常，肉眼可辨），利用該突變株進行的雜交實驗如下：
② 雜交一與雜交二的F1表現型不同的原因是育性性狀由位于同源染色體相同位置上的3個基因（A1、A2、A3）決定。品系1、雄性不育株、品系3的基因型分別為A1A1、A2A2、A3A3。根據雜交一、二的結果，判斷A1、A2、A3之間的顯隱性關系是 。
（2）利用上述基因間的關系，可大量制備兼具品系1、3優良性狀的油菜雜交種子（YF1），供農業生產使用，主要過程如下：
① 經過圖中虛線框內的雜交后，可將品系3的優良性狀與 性狀整合在同一植株上。
答案：② A1對A2為顯性；A2對A3為顯性（2）
①雄性不育
學生依據例題1的分析深刻理解了反復回交的作用，有助于解析圖中虛線框內的雜交過程。雖然雜交二中的F1代雄性不育株和多次與品系3雜交獲得的所有雄性不育株的基因組成均為A2A3，但它們實際是有很大區別的，前面兩株沒有或者說沒有那么多品系3的優良性狀，而最后的這株雄性不育株是將品系3的所有優良性狀與雄性不育性狀整合在了同一植株上，即該植株既具備品系3的優良性狀，又具備雄性不育性狀從而省去人工去雄的麻煩。這才是反復回交的目的。最終利用此雄性不育株作為親本進一步制備YF1。
最后，教師引導學生思考例題1與例題2中的連續回交育種的步驟有哪些不同及原因。例題1中自交和回交交替進行，而例題2中只有連續反復回交，沒有自交過程。此問題可以讓學生深刻理解這2個育種步驟的不同是由于所篩選的優良性狀的顯隱性不同。
3 教學反思
教師利用“圖示”直觀展示學習內容，使學生更易獲取科研新情境的信息。同時，教師設計出讓學生思維參與其中的“問題串”，將學生引入解決問題的氛圍之中，幫助學生把情境“悟”出來，讓學生把知識“想”明白[2]。最后，讓學生自主解決新問題，更深度的建立遺傳學知識體系和能力體系，從而進一步提高學生的生物學科核心素養。
主要參考文獻
[1]張存松.回交育種方法要點及其在西瓜上的應用[J].中國西瓜甜瓜,2003,(5):20-21.
[2]王俊.構建基于問題的高中物理“對話·體悟”課堂:江蘇省“教學新時空·名師課堂”授課反思.教育科學論壇[J],2017(4):58.
作者簡介：
劉淑仙：北京市京源學校高級教師，畢業于中國科學院動物研究所，獲動物學博士學位。承擔高中生物教學，在教育類期刊上發表多篇教學論文，市區級公開課、研究課受到廣泛好評。曾被評為石景山區優秀教育工作者，北京市翱翔計劃優秀指導教師，北京市金鵬科技論壇優秀輔導員等榮譽稱號。
摘要 將認知地圖的形式創造性的歸納為“起點”、“路徑”、“終點”三個環節。以“科技文閱讀題型中科學表述能力的考查”這一教學難點為例，闡述了利用“認知地圖”梳理復雜科研文本信息的邏輯關系，有效解決科學表述類問題的實踐策略，最終達到顯著提高學生科學表述能力的目標。
? ? ? ?關鍵詞 科學表述能力 認知地圖 思維可視化工具
? ? ? ?中國圖書分類號：G633.91 文獻標識碼：A
在2017版2020修訂版《普通高中生物學課程標準》中明確提出學生應該在學習過程中逐步發展科學思維，能夠在新的問題情境中基于事實和證據，采用適當的科學思維方法并選用恰當的方式表達、闡明生物學規
基于“認知地圖”提高科學表述能力的教學策略
吳盼盼 劉淑仙 吳春萍
（本文獲2022年北京市優秀論文二等獎）
律或機制，即要求學生會用生物學語言準確進行科學表述。[1]對“科學表述能力”的考查是新高考命題的重點之一，[2]旨在將學生的學習過程及所思所想考出來，既關注學生對學科知識的綜合運用，又側重學生必備品格和關鍵能力的呈現。
1. 學生在科學表述方面存在的問題
科學表述類問題對考生的能力要求比較高，它是區分度很大的一類試題。此類試題考生失分率極高，筆者在試卷批閱過程中發現學生經常出現表述不清、不當、不規范、不簡潔等一系列問題。學生遇到這類問題往往束手無策、無從下筆。因此，如何提升科學表述能力是高中教師需要思考并解決的問題。
語言是知識的載體，也是思維的工具，表述能力不好實際上是思維混亂，因此，要提高表述能力，需要先提升科學思維。如何提升科學思維呢？對于學生來說，“知識的加工”和“問題的解決”的思維過程幾乎都是不可視的，大多數教師和學生往往把目光聚焦到
了答案上，幾乎忽視了答案的解決過程。然而學生思維的培養并不等于“答案的積累”，而是來自于“得出答案的思維方法和過程”。所以要提高學生學習的效能，我們就必須從“關注答案”向“關注答案的生成過程”進行轉變，從依靠感性經驗解題向理性思考解決問題的方式進行轉變。而要達到這種轉變就必須要把“不可視的”思維的過程和方法清晰地呈現出來，以便更好地理解、記憶和運用。筆者在教學中嘗試使用“認知地圖”這一思維可視化工具，實現“隱形思維顯性化--顯性思維策略化”，從而提高學生的科學表述能力。? ? ? ? ?2. 認知地圖的簡介及應用價值
? ? ? ? ?認知地圖起源于環境心理學，1948年，愛德華·托爾曼（Edward C. Tolman）在“白鼠走迷宮”實驗（圖1）中提出了這一概念，[3]他認為白鼠不是通過嘗試錯誤來實現學習，而是通過對環境的“認知”，在接受刺激和做出反應之間存在一種類似作圖一樣的心理 加 工 過 程，即 在 腦 中 建起了一個完整的“認知地
? ? ? ? ? ? ? ? ? 圖1 “白鼠走迷宮”實驗
認知地圖在教育領域中涉足較少，它不同于教學中常用的概念圖、思維導圖等思維可視化工具。認知地圖的本質是省去了概念之間的連接詞，將圖中的各種關系簡化為“因果”關系，支持推理和問題解決的過程。[4]另外，認知地圖的形式是靈活多樣的，沒有任何結構、圖形、層級的要求，可以使用任意的箭頭、圖表等。其重點在于使用這些圖示表征問題解決過程中的推理關系。
筆者認為可以將“認知地圖”運用于中學生物教學
中，用來提升學生的科學思維，從而提高學生的科學表述能力。通過研究認知地圖的起源、定義及特點，筆者發現可以將認知地圖的形式歸納為“起點”、“路徑”、“終點”三個環節，以圖1中“白鼠走迷宮”實驗為例，出發點即起點，食物箱即終點，而中間的三個通道就是路徑。學生在解答科學表述類習題時，按照這三個環節將相關信息整合并畫出認知地圖。此方法將整道題的邏輯鏈有始有終的串聯并外顯出來，有助于提升學生思維的連續性和完整性。?
下面以“科技文閱讀題型中科學表述能力的考查”這一教學難點為例，闡述筆者利用“認知地圖”梳理復雜科研文本信息的邏輯關系圖，有效解決科學表述類問題的實踐策略。
3. 具體案例實施
3.1 原題呈現（節選）：
葉綠體與細胞核雙定位Y蛋白對于番茄抗低溫的機制分析
番茄易受低溫傷害，導致嚴重減產。我國科研人員從番茄低溫誘導表達數據庫中發現了Y基因，低溫處理使其轉錄量升高。Y基因編碼的Y蛋白是植物特有的 DNA 結合蛋白，定位于葉綠體和細胞核。4℃低溫處理后，Y基因過表達株系比野生型明顯耐低溫，而敲除Y基因的株系的低溫耐受能力低于野生型。
低溫會導致活性氧（ROS）產生，而大量的ROS會破壞植物細胞光合膜系統。電鏡觀察葉綠體超微結構發現，與野生型相比，低溫處理后Y基因過表達株系的類囊體結構相對完整、葉綠體中淀粉粒數量少，而敲除Y基因的株系類囊體受損更嚴重且淀粉粒數量更多。科研人員對Y蛋白的作用機制進行了研究。
類囊體膜上的光合復合體PSII是光反應中吸收、傳遞并轉化光能的重要場所，葉綠體基因編碼的D1蛋白是PSII 的核心蛋白，低溫會破壞D1蛋白。常溫下Y基因過表達株系中的D1蛋白含量與野生型相同，而低溫處理下，野生型中D1蛋白含量下降，Y基因過表達植株的D1蛋白含量基本保持穩定，從而保護了PSII。
類囊體膜上的光合復合體PSII是光反應中吸收、傳遞并轉化光能的重要場所，葉綠體基因編碼的D1蛋白是PSII 的核心蛋白，低溫會破壞D1蛋白。常溫下Y基因過表達株系中的D1蛋白含量與野生型相同，而低溫處理下，野生型中D1蛋白含量下降，Y基因過表達植株的D1蛋白含量基本保持穩定，從而保護了PSII。
? ? ? ?I酶和A酶分別參與葉綠體中淀粉的合成與降解。在細胞核中，Y蛋白可通過與兩者啟動子結合，調控I酶和A酶基因的轉錄，降低低溫下葉綠體中淀粉的積累。
? ? ? ?R酶由8個大亞基蛋白和8個小亞基蛋白組成，是CO2固定過程中的限速酶，對低溫脅迫尤為敏感。小亞基蛋白由S基因編碼，S基因過表達植株與野生型相比，低溫下R酶含量更高且耐低溫能力更強。研究還發現，Y蛋白能夠與S基因的啟動子結合并增強其轉錄，從而在低溫脅迫下維持R酶的含量。
? ? ?
?農業生產中， Y 基因的發現及其調控機制的研
究，為增強冷敏感作物的低溫抗性提供了有效途徑。
? ? ? ?（1）據文中信息，低溫下Y基因過表達植株有利于光反應進行的直接原因有__________。
? ? ? ?（3）葉綠體中的淀粉粒積累抑制光合作用。根據Y蛋白功能特點，結合文中信息，推測細胞核中的Y蛋白低溫下減少葉綠體中淀粉積累的具體機制：______________________。
? ? ? ? 3.2 學生問題診斷
? ? ? ?本題是一道科技文閱讀題，是新高考改革后生物等級考試中的新題型。文中往往包含大量的陌生學術名詞，邏輯關系復雜，需要學生快速解讀信息，再將整合后的信息正確加工并輸出，對學生的科學思維要求較高。筆者將上述題目對高三學生進行了實際考查，并對本題第（3）問進行了得分情況（表1）和典型錯答（表2）的統計，結果充分反映學生對此類問題應對能力有限。
3.3 繪制認知地圖
? ? ? ?目前，學生對此類問題應對能力較為有限，因此我們嘗試用“認知地圖”來解決以上問題。結合本題題意，繪制認知地圖大體可分為三步。第一步：確定起點和終點，本問的起點是“Y蛋白”，終點是“減少淀粉積累”；第二步：尋找路徑。路徑比較復雜，需要根據起點和終點，再次重點解讀文本中的相關信息，閱讀時標出路徑中的關鍵詞，用箭頭簡單構建關鍵詞之間的邏輯關系，呈現出相關路徑；第三步：標注關鍵詞
之間的關系，比如：促進、抑制、破壞等，對于部分關鍵詞之間的關系，文中沒有明確給出，需要學生根據相關信息和最終結果進行推理分析。例如本問中，結合淀粉含量減少分析原因應該是減少淀粉合成，增加淀粉降解，從而推出抑制I酶合成，促進A酶合成，這樣就呈現出一幅認知地圖（圖2）。
? ? ? ?據繪制出的認知地圖可知，Y蛋白通過兩條途徑減少淀粉積累，對兩條途徑進行梳理轉化，即：“Y蛋白可與編碼I酶和A酶基因的啟動子結合，抑制編碼I酶基因轉錄，促進編碼A酶基因轉錄，導致I酶減少、A酶增加，從而使淀粉合成減少，降解增多，降低葉綠體中淀粉的積累”。
? ? ? ? 筆者讓學生根 據繪 制出的認知地圖再來回答此
問，學生的表述基本與參考答案一致，而且學生們普遍反映答題思路清晰了很多。
? ? ? ?我們可以運用相同的方法畫出第（1）問甚至整篇文本的認知地圖（圖3）。這樣能夠幫助學生更好的理解命題者的思路，進而從更高的站位來思考問題。
? ? ? ?4. 學生能力提升
? ? ? ?學生學會了“認知地圖”這一思維可視化工具后，在面對科學表述類習題時，便會有意識的將內在的、抽象的認知過程以外顯的、形象的圖形展示出來，更加清楚的呈現思維鏈的方向，進一步降低了轉化成科學表述的難度 ，操作更容易? 、表述更準確? 、邏輯更完
整，漏寫、少寫的問題得到有效解決。
通過對學生進行的多次訓練，學生運用認知地圖分析復雜情境的思維習慣得到培養，分析問題和解決問題的能力得到提高，進而科學表述能力獲得有效提升。
5. 認知地圖應用展望
認知地圖在生物學教學中還沒有得到廣泛的應用。然而，筆者通過實踐證明，認知地圖能幫助學生梳理科技文中的邏輯關系，顯著提高學生的科學表述能力。另外，對于其他類型題中科學表述能力的考查，認知地圖也同樣適用。如何進一步發掘這種“可視化”工具的潛力，使其變為幫助學生提升理解、應用、思辨、創新能力的“練習性”工具，是我們需要繼續努力的方向。?
參考文獻
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[4] 趙國慶, 李欣媛, 路通等. 從認知地圖到認知圖譜：相似概念的跨學科審視[J]. 現代遠程教育研究, 2021,33(5): 14-25.
作者簡介：
吳盼盼：北京市京源學校一級教師，擔任高中生物教學工作，多次承擔市區研究課、公開課，受到好評；撰寫的多篇論文獲市區各種獎項。
摘要 本節課利用真實的科學研究案例創設情境進行教學，以深色紫花矮牽牛和淺色紫花矮牽牛的培育為主線，引導學生發現和了解轉基因沉默現象、基因沉默現象，加深對“基因表達的調控”的認識，學生在不斷應用已學知識解決實際問題的過程中提升探究能力、發展科學思維，在此基礎上進一步樹立穩態與平衡觀、進化與適應觀。
? ? ? 關鍵詞 基因表達的調控 轉基因沉默 情境教學 高三復習課 高中生物學
? ? ? 中國圖書分類號：G633.91 文獻標識碼：C
? ? ?1 教學分析
? ? “基因的表達”揭示了基因是如何行使功能控制性狀
“基因表達的調控─轉基因沉默”教學設計
金? 莉? ? 吳春萍
（本文已發表于核心期刊《生物學教學》2021年第2期）
的，是“遺傳與進化”模塊的核心知識，也是學生學習“基因工程”“蛋白質工程”“分子雜交技術”等內容的知識基礎。
本節課是“基因的表達”一輪復習第2課時。第1課時教師引導學生梳理基因表達的基礎知識。本節課教師精選“轉基因沉默”這一內容，以深色紫花矮牽牛和淺色紫花矮牽牛的培育為主線，引導學生發現和了解轉基因沉默現象、基因沉默現象，加深對“基因表達的調控”的認識，在不斷應用已知解決未知的過程中提升探究能力、發展科學思維，在此基礎上進一步樹立穩態與平衡觀、進化與適應觀。
2 教學目標
基于課程標準的內容要求、學業要求和學業質量標準，并圍繞培養學生核心素養的要求，制訂了如下教學目標：
（1）通過認識基因表達過程中復雜精密的調控有利于系統維持穩態 ，進一步形成穩態與平衡 、進化與
適應的生命觀念。
? ? ? （2）通過探究轉基因紫花矮牽牛沒有變得更紫的原因發展科學思維。
? ? ? （3）通過設計實驗培育深色紫花矮牽牛和淺色紫花矮牽牛，以及思考如何在轉基因實驗中應對轉基因沉默等提升科學探究能力。
3 教學過程
3.1 復習舊知 教師指導學生回憶基因表達的內容。學生說出基因表達的概念，寫出基因表達過程圖。
設計意圖：通過復習讓學生鞏固舊知，順利進入新內容的學習。
3.2 發現轉基因沉默??
3.2.1 創設情境、激趣增疑 教師利用多媒體出示紫花矮牽牛圖片及其呈現紫色的原理，讓學生寫出紫花矮牽牛體內基因（查耳酮合酶基因，下簡稱CHS基因）控制花色的過程。然后提問：有人覺得紫花矮牽
牛顏色不夠深，如何獲得顏色更深的紫花矮牽牛？學生提出誘變育種、雜交育種、多倍體育種等多種方案后，教師在肯定學生方案的基礎上，再從育種目標和各個育種方法的特點入手引導其排除其它育種方式，選擇轉基因育種并說出育種成功的標志。接著教師呈現1990年約根森研究小組進行的這項實驗的結果（圖1），學生觀察發現，真實的實驗結果出乎意料：轉基因紫花矮牽牛不僅沒有變得更紫，反而出現了淺紫色、紫白相間、甚至純白色花朵等多種性狀。
? ? ? 圖1 1990年約根森研究小組轉基因實驗結果[1]
? ? ? ?3.2.2 原因初探 教師設置問題引導學生探究原因：①沒有出現預期的深紫色，可能是基因表達的哪個環節出了問題？②怎么檢測轉錄是否出現問題？怎么檢測翻譯是否出現問題？③選擇什樣的矮牽牛花進行檢測，兩者的預期檢測結果應該是怎樣的？
? ? ? 3.2.3 深入探究 教師繼續呈現約根森研究小組的實驗結果，引導學生逐步分析、得出結論。首先呈現一段文字材料：轉基因植株花冠細胞總CHS基因mRNA量比野生型低50倍。學生閱讀資料得出：轉基因植株CHS基因的轉錄被抑制。然后提問：轉基因植株中既
注：1道為分子量標記（Marker）；2道為野生型植株花冠細胞CHS基因轉錄水平檢測結果；3道為轉基因植株白色花冠細胞CHS基因轉錄水平檢測結果；I代表外源基因，E代表內源基因。
師在肯定學生實驗方案基礎上呈現約根森研究小組的實驗結果（圖3）。學生閱讀圖譜得出：轉基因植株內源和外源CHS基因的轉錄都被抑制。
圖3 轉基因植株紫色和白色花冠細胞CHS基因mRNA穩定表達水平檢測結果[1]
3.2.4 認識轉基因沉默 經過前面的鋪墊，學生很容易理解轉基因沉默的概念——轉基因技術中，目的基因已經整合到受體細胞核基因組中，但它的表達活性在當代或后代中受到抑制，不能穩定表達或者表達水平低下，有時甚至完全不表達。轉基因沉默影響了轉基因植物從實驗室走向生產的進程，現實矛盾驅動學生進一步了解其機制以及應對策略。
?設計意圖：設置情境引導學生利用已學知識解決問題。情境中與預期不一致的實驗結果激發了學生的學習興趣和探究欲望。在教師引導下，學生明晰如何探究轉基因紫花矮牽牛沒有變得更紫的原因，逐步解讀約根森小組的實驗結果，得出實驗結論。
? ? ? ? 3.3 轉基因沉默的分子機制 轉基因沉默的機制有多種，教師選擇相對容易理解的兩種機制作介紹：DNA甲基化干擾轉錄機制和cRNA（互補RNA）干擾翻譯機制。利用多媒體出示相關圖片進行教學。例如利用問題串引導學生觀察圖4，理解cRNA干擾翻譯機制 — — 細胞只能容納和處理特定范圍內的轉基因mRNA ，一旦細胞內的轉基因mRNA超過這個范圍，RNA聚合酶會以過多的mRNA為模板，合成cRNA，這些 cRNA 能與mRNA 雜交，形成雙鏈RNA，干擾翻譯。問題串：①圖中基因表達的過程受到什么干擾？哪個環節出了問題？②你推測這個紅色鏈狀物質的化學本質是什么？③它的結構有什么特點？④你推測細胞什么情況下會產生這種RNA？⑤這是一種什么調節機制？有什么意義？
? ? ? ? ? ? ? ? ? 圖4 cRNA干擾翻譯示意圖
? ? ? ?設計意圖：檢測學生對轉基因沉默機制的理解，提升他們的問題解決能力。
? ? ? ?3.4 基因沉默及其應用
? ? ? ?3.4.1 認識基因沉默 只有轉基因實驗中才有基因沉默現象嗎？引導學生認識生命體中基因的選擇性表達就是在不同時間、空間，細胞選擇性表達一部分基因，沉默另一部分基因的結果。這體現了基因的表達是可以調控的，有重要的意義。
? ? ? 3.4.2 應用基因沉默 教師提問：其實大眾更喜歡意外培育出的淺色紫花矮牽牛，那如何培育淺色紫花矮牽牛呢？基于前面的學習，學生很容易想到沉默CHS
基因，并說出育種方案：設計一段DNA序列，這段DNA序列轉錄產生的RNA會與紫花矮牽牛體內CHS基因轉錄出的mRNA互補結合。將這段DNA序列導入受體細胞，誘導CHS基因沉默。教師再展示科研工作者的實驗結果（圖5、圖6），與學生的預期完全一致。
? ? 圖5 個體水平實驗結果[2]
注：W（最右側）為野生型植株；123為轉基因植株
注：W為野生型；L4 L5為轉基因植株；查耳酮合酶是一個多基因家族，abc分別表示其中一個基因；縱坐標為轉基因植株花冠細胞CHS基因mRNA含量與野生型植株花冠細胞CHS基因mRNA含量的比值。
? ? ? ? ? ? 圖6 分子水平檢測結果[2]
設計意圖：經過引導，學生認識到基因表達的調控有利于系統維持穩態，轉基因沉默是機體經過長期進化形成的適應，這是本節課的主題。設計實驗培育淺色紫花矮牽牛即時反饋學生前述內容的學習效果，進一步發展學生科學思維、提升科學探究能力。
3.5 總結提升和延伸 利用板書（圖7）總結本節課學習內容，幫助學生明確本節課的學習目標，指引學生進一步思考探究的方向。?
? ? ? ? ? ? ? ? ?圖7 板書設計示意圖
設計意圖：總結本節課學習內容，幫助學生體會生物學原理在實踐中的應用價值，進一步形成穩態與平衡觀、進化與適應觀。關于基因沉默更多可探究的問題給學生留下進一步的思維空間。
4 教學反思
真實、新穎的科學研究案例邏輯性強、研究方法獨特、學科思想深邃，是教學情境創設的重要素材。利用科學研究案例創設情境組織教學需要注意什么？在備課過程中，筆者深刻體會到要依據教學目標合理使用素材。本節課的思路在搜索到文獻素材的時候就形 成 了 ， 但試講時暴露的第一個重要問題就是講不
完，45分鐘只講到轉基因沉默的機理，課程沒有主線，教學重點偏移，主要原因是筆者將文獻中的電泳圖譜直接使用。真實的檢測實驗嚴謹，結果復雜，引導學生閱讀電泳圖譜，描述結果得出結論占時比重非常大，對整個設計來說非常沒有必要，做減法后課程的主線清楚，課程設計的特點也能凸顯出來。這讓筆者體會到，教學素材是為教學所用的，應依據自己的教學目標對素材做合理調整，利用最簡的信息實現教學目標，面面俱到只會讓主線不清晰，教學重點被非重點信息帶偏。
? ? ? ? 主要參考文獻
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摘要：本節課在復習生長素相關內容的基礎上，以多個真實的研究過程為素材為學生創設情境，引導學生在科學探究的背景下逐步分析出重力作用導致根向地生長的機制，運用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模等科學思維方法，逐步提高學生的科學思維水平和科學探究能力。
關鍵詞：向地性 生長素 重力作用 科學思維
1理論依據
建構主義學習理論[1]提倡探究性學習，在教學過程中，教師為學生創設問題情境，引導學生不斷地發現問題和解決問題。教師提供一定的方法和依據，指導學生通過小組合作等方式進行學習活動。新課標要
基于核心素養的高三復習課
——“探究根向地性的產生機制”
北京市第九中學 邱陽
（本本已發表于核心期刊《生物學通報》2019年第10期）
作者簡介：
? ? ? 金莉：中共黨員，北京市古城中學生物教師。勤學習、愛思考，多個課例和論文獲市區級獎項。
求培養學生的學科核心素養，包括生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任[2]。
本課以探究性學習為基礎，以科學家多個真實的研究過程為素材，引導學生在科學探究的情境下按照一定邏輯關系分析出重力作用導致根向地生長的機制，過程中滲透了歸納與概括、演繹與推理、模型與建模等科學思維方法；針對根的向地生長現象，引導學生進行觀察、提問、實驗設計以及對結果進行交流與討論，提高學生的科學思維水平和科學探究能力，逐步建立生命觀念，并初步形成社會責任。
2學情分析
學生通過高二新課學習，對生長素的本質、產生部位、運輸方式、作用特點等基礎知識已經基本掌握，但應用生長素的相關知識解決實際問題能力欠佳。學生的科學思維水平和科學探究能力等學科核心素養尚未達到新課標要求，需要通過高三復習逐步提升。
學生對根向地生長這一生命現象比較感興趣，樂于用生物學知識解釋現象，喜歡探索未知事物，有一定的邏輯分析能力。
3教學目標
3.1利用根向地性的系列實驗，課堂再現科學家探究根向地性的科學情境，指導學生在新情境下完成觀察、提問、設計、討論等活動，培養學生的科學探究能力。
3.2通過對大量科學證據與實驗結果的分析和推理，逐步得出重力作用導致根向地生長的機制模型，提升學生的科學思維水平。
3.3通過對根尖結構探索得出根向地生長的機制，體現結構與功能觀；根向地性的形成是植物長期適應自然環境的結果，體現進化與適應觀。
4教學過程
4.1創設情境 提出問題
通過多媒體給學生出示植物向光性、向地性、向
水性的照片，說明植物不能像許多動物那樣自由的活動，但受到單向外界因素的刺激，會發生定向運動，這種現象稱作植物的向性運動，一般認為向性運動與植物體內的生長素分配不均有關[3]。激發學生的好奇心與求知欲，明確本節課的目標是探究根向地性的產生機制。
4.2回顧基礎 應用提升
為了解釋根向地生長的原因，請學生回顧生長素的相關基礎知識，寫出生長素的本質、產生部位、運輸方式、作用特點并交流。教師根據學生答案進行補充講解，如極性運輸是主動運輸，需要載體和能量；植物體不同部位對生長素敏感度不同等。
請學生應用生長素的作用特點，解釋根向地生長的原因。學生容易說出根尖橫向放置時，生長素受重力作用，近地側濃度高，遠地側濃度低，又因為根對生長素敏感，上部生長素濃度低，促進生長，下部生長素濃度過高，抑制生長，結果導致根向地彎曲。
教師概括原因：重力作用導致生長素分布不均造成根向地彎曲。
4.3提出質疑 深入探究
引導學生對上述解釋提出質疑：如根的向地彎曲確實是重力作用導致的嗎？重力作用如何導致生長素分布不均？你看到生長素的分布情況了嗎？等相關問題。明確上述解釋只是根據生長素特點提出的一種假說，如果要證明上述假說需要充分的實驗證據，強調實驗探究的重要性。
4.3.1驗證重力作用及感受重力的部位[4]
請學生設計實驗證明重力作用是導致向地生長的原因，學生容易想到將植物放到無重力的太空中，觀察根的生長情況，并預期實驗結果為根的向地性消失。科研人員做過這個實驗，結果與同學的預期一致。上述實驗可以說明重力作用是導致根向地性的原因。
如何證明感受重力作用的部位在根尖？學生容易
想到切除根尖后橫向放置，預期根的向地性消失，可以證明根尖是感受重力作用的部位。
學生初步嘗試設計實驗并預期結果，學習實驗設計的方法，感受實驗設計的快樂。
4.3.2驗證IAA分布不均[3]
假說中還提到了重力作用導致IAA分布不均，如何證明根中出現了IAA分布不均的現象呢？此時從宏觀水平進入微觀水平，引導學生思考如何觀察到IAA的分布？學生可能會想到生物學中常用的同位素示蹤技術標記并通過放射性顯示IAA的分布，明確科研人員早期確實用這種方法做過實驗，但是實驗效果不理想，原因是IAA是植物激素，植物體內含量極少。如何才能更好的觀察到IAA的分布情況呢？給學生提供背景資料：
GFP基因是綠色熒光蛋白基因，其表達產物可顯綠色熒光。DR5是一種IAA敏感型啟動子，表達強度會隨IAA濃度增加而增強。請學生通過小組討論，寫出實驗設計并預期實驗結果，小組代表發言。學生容易根
據信息聯想到學過的基因工程的知識，并通過小組合作提出合理的實驗設計，基本過程如下：將DR5和GFP基因連接后導入植物細胞，并培育成轉基因植物，分別觀察正常生長和橫向放置的根尖部位的熒光分布。預期結果：向地側綠色熒光強度大于背地側。
此時出示科研人員真正完成這個實驗所獲得的實驗結果，和同學預期的一致，同學容易根據結果快速得出結論。激發學生的探究熱情，進一步提升學生的實驗設計能力。
4.3.3淀粉體的發現與生長素運輸模型[3] [5]
重力作用如何引起生長素分布不均？很多學生認為是生長素分子受到重力作用出現沉降造成的。此時明確的告訴學生，生長素是一種易溶于水的小分子有機物，其水溶液可以穩定的存在，不會受重力作用出現沉降。并追問學生什么樣的分子才會出現沉降呢？如不溶于水的大分子。此時出示科學家利用電子顯微鏡觀察到的根尖照片，指導學生觀察根尖某些細胞中
淀粉體的位置，學生容易發現淀粉體的位置始終在細胞下部，推測淀粉體很可能是感受重力的物質。此時運用類比推理的方法引導學生思考：我們觀察到淀粉體分布不均，而剛才證明了生長素也出現了分布不均，二者是否存在某種聯系呢？推測很可能是淀粉體導致了IAA的分布不均。并在此時出示電鏡下觀察到淀粉體壓迫內質網的現象，為探究Ca2+作用的埋下伏筆。
淀粉體是如何導致IAA分布不均的呢？此時學生需要建立淀粉體與IAA之間關系，展示淀粉體影響根尖IAA運輸模型（圖1），請學生根據模型，小組討論并分析原因。學生容易討論得出淀粉體可以通過影響IAA的運輸從而造成IAA分布不均。培養學生運用模型解決問題的能力。
? ? ? ? ? ? ?圖1植物根尖生長素運輸模型[5]
4.3.4探究Ca2+的作用[6]
淀粉體通過何種方式影響IAA的運輸呢？和內質網有關系嗎？提醒學生回憶剛才看到的淀粉體壓迫內質網的現象，并且告訴學生內質網是一種含有大量Ca2+的細胞器，在很多細胞的研究中均發現內質網可以通過釋放Ca2+傳遞信息。根據上述信息，學生提出推測：Ca2+和根的向地彎曲有關。
為了驗證與根向地彎曲的關系，科研人員進行了材料1的實驗，請學生閱讀材料1并分析曲線圖所示的實驗結果，得出結論。
材料1：為進一步探究Ca2+的作用，科研人員將水稻幼苗水平置于培養基中，分別用不同濃度的Ca2+和EDTA（可與Ca2+結合使其失去活性）處理根，每天測定根的彎曲角度。結果如圖2。
請分析Ca2+和EDTA對根向地彎曲的影響，并得出結論。
教師指導學生運用分析橫縱坐標，實驗組與對照
組進行對比等方法，分別得出高濃度的Ca2+可促進根的向地彎曲，EDTA可抑制根的向地彎曲的結論。
? ? ??
? ? ? ? 4.3.5得出Ca2+作用機制，建立根向地性模型[5]
? ? ? ? Ca2+是如何影響IAA定向運輸的呢？科研人員又通過一系列實驗最終得出橫向放置的根尖細胞向地性機制模式圖（圖3）。請用準確的文字描述圖中所示的機制，小組討論并展示。
圖2 不同濃度的Ca2+和EDTA對水稻根彎曲角度的影響[6]
? ? ?圖3 橫向放置的根尖細胞向地性機制[5]
4.4結合模型 質疑討論
提示同學思考上述過程還有哪些環節不太清楚？我們最初的假說是否正確？培養學生的實驗評價能力，提倡批判性思維，此時學生可能提出內質網釋放Ca2+的機制不清楚，鈣離子泵的作用不明確等相關問題。
師生共同討論根為什么會向地生長？得出根的結構決定了其可以向地生長，有利于根完成其吸收營養物質和固定植物體的功能；此外根的這種特性可以提高植物體適應環境的能力，是經過長期進化過程形成
的，體現生命觀念中的結構與功能觀和進化與適應觀。
4.5總結方法，探索建議
課后通過查閱文獻，嘗試解決自己剛剛提出的問題。推薦使用“百度學術”等科研檢索工具（//xueshu.baidu.com/）。
6教學反思
本節課所選的素材均取自真實的科學研究，并將多個科學實驗組合成一條環環相扣的邏輯鏈，引領學生按照科學思維過程設計實驗并分析實驗結果，層層遞進，最終得出根向地生長的機制。機制細節之處仍然有值得質疑之處，給學生留有思考的空間。
本節課所提供的研究素材，不是要求學生從知識上掌握這些內容，而是希望學生在利用這些素材解決問題的過程中，培養學生的綜合能力，提升學生的核心素養。
課程中設計了大量師生共同分析討論的環節，給
學生留出時間將自己的想法書寫在學案上，給學生提供查閱科研論文的方法等做法，為學生將來從事科學研究工作做好鋪墊。
參考文獻
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摘 要 通過對五個教學實例的分析，提出了生物教學實踐中問題設計和運用過程中存在的三方面誤區：問題數量太多、存在明顯暗示、不給學生思考空間。并針對每個實例提出了糾正的方法：將問題串整合概括成一兩個問題、教會學生從結果進行逆推來尋找原因、關注多數學生對問題的反應等。邏輯性強、層層深入的問題能促進生物學課堂教學中學生科學思維的發展，有助于學生知識網絡的構架。
關鍵詞 生物學教學 問題設計 科學思維
生物學作為自然科學，其核心知識多為通過探究而形成的科學結論。在實施新課程標準、以核心素養為目的的教育大背景下，生物學課堂教學中越來越重視情境的創設和問題的提出 。邏輯性強 、層層深入的
例析中學生物教學中問題設計與運用的誤區
劉曉昕
（本文已發表于《新課程教學》２０２０年第１０期）
作者簡介：
邱陽：北京市第九中學生物教師、教研組長。主持市規劃辦“十三五”課題一項，獲北京市基礎教育課程建設優秀成果二等獎，石景山區第四屆教學成果二等獎，在《生物學通報》《教育與裝備》等期刊發表科研論文多篇。教學設計獲北京市基礎教育優秀課堂教學設計優秀課例一等獎，北京市中小學“京教杯”大賽二等獎等。
問題能促進學生科學思維的發展，有助于學生知識網絡的構架。但筆者在聽課調研過程中，發現問題的設計和運用過程中有一些做法值得商榷。
一、問題數量太多，偏離設計的主要目的
新課改以來的生物學教學中，普遍存在將單個的問題有效地整合成問題串的做法，以問題串為媒介，層層遞進，促使學生主動思考，調動學生的思維，達到解決問題、掌握概念、形成相應的生命觀念的目的[1]。然而在具體的設計和應用過程中，有些問題串的設置過于細碎，盡管本意是為了層層啟發學生思考，但過于頻繁和細碎的問題容易造成學生的倦怠，有教學方法單一之嫌。
例如，在初三生物課“復習激素對生命活動的調節”時，教師出示了正常成年人餐后血糖變化曲線圖，帶領學生分析曲線各段變化的原因，據此得出人體能使血糖維持相對穩定的平衡狀態的概念。在這個過程中設計的問題串由8個問題組成：（1）血糖是什
么？（2）食物中的各種糖如何變成血液中的葡萄糖呢？（3）我們每天吃的最多的是哪種糖？（4）淀粉是如何消化的？在哪里吸收的？（5）正常人空腹時的血糖含量在一定范圍有何意義？（6）曲線BC段血糖含量出現明顯上升幅度，其原因主要是什么？為什么沒有立即上升？（7）曲線CD段出現血糖含量下降的原因是什么？（8）胰島素如何讓血糖降低的？若把每一個問號看作一個問題，此問題串實際包含了10個問題。這10個問題包含了食物的消化和吸收的過程（問題2、4）、營養成分的種類（問題3）、血糖平衡的調節和意義（問題5、6、7）、胰島素的作用機理（問題8）等。包含的概念之多完全可以撐起整節課。但這只是教學過程的一個環節，后面的教學內容還包括了胰島素的發現史、Ⅰ型和Ⅱ型糖尿病的區別與治療對策等，每一個教學環節都設計了包含5個以上問題的問題串。
課后，筆者對教師提出的建議是：減少課堂容
量，將對餐后血糖變化曲線圖的解析作為情境貫穿整節課的教學，同時將每一個問題落到實處，最終形成完善的知識框架。
同樣，在高中生物必修模塊一《分子與細胞》中“細胞器之間的分工合作”一節課中，教師先介紹了科學家Philip Siekevitz的早期研究，將豚鼠胰腺切片放置在亮氨酸-14C溶液中一段時間后，檢測到附著核糖體上的放射性強度遠遠大于游離核糖體。從而讓學生了解同位素標記法，并得出胰島素在附著核糖體上合成的結論。接著又出示Palade進行的后續研究，同樣用同位素標記法檢測離體培養的豚鼠胰腺切片細胞內其他各部分的放射性（結果見表1）。針對此資料，教師提出了4個問題：（1）在此實驗研究中，檢測了哪些細胞器的放射性？（2）分別描述各細胞器的放射性隨時間的變化趨勢。（3）粗面內質網和高爾基體為什么會出現不同的放射性，這反映了什么問題呢 ？（ 4 ）結合Philip Siekevitz的早期研究和此上
述資料綜合分析，寫出各細胞器參與分泌蛋白合成的先后順序。
表1 離體培養的豚鼠胰腺切片細胞內各部分的放射性
教師設置這一問題串的意圖是引導學生讀懂表格并分析研究過程中的自變量和因變量，最終得出胰島素等分泌蛋白在細胞中的合成與轉運路線。但很明顯，這些問題對于高中學生來講過于細碎，幾乎是引領著學生在逐步思考，學生逐個問題回答很容易，最終也能比較順暢地得出“分泌蛋白在核糖體中合成，經內質網和高爾基體逐漸移向細胞膜并分泌到細胞外”的結論 。但整個過程中學生只是在被動思考 ，沒有自己
綜合分析和整合的過程，這樣的啟發式教學對學生的深度思維的形成沒有幫助。近兩年來的生物高考，讓考生用一段話解釋生物學現象或闡述實驗思路的題目比例越來越大，而此類題目的得分率極低，學生這方面的能力差，不得不說課堂教學中教師提出問題過于細化是其中的原因之一。此問題串完全可以改成直接提出問題4，給學生一段時間分析思考并寫出自己的答案，然后通過對不同學生的答案進行展示和分析，最終共同得出準確的結論。
二、問題存在明顯暗示，忽略了學生的深層思維訓練
前蘇聯教育家蘇霍姆林斯基在《給教師的建議》說過：“如果你所追求的知識是那種表面的、顯而易見的刺激， 那你遠不能培養學生對腦力勞動的真正熱愛。”[2]好的問題，應該能夠啟發學生的思考，促進學生思維能力的發展， 逐步形成發現問題、 思考問題和解決問題的能力。而在當前的生物學中，教師
所提的問題大多都是識記、 理解的低水平層次的問題，甚至有許多只要求學生回答“對”或“不對”的問題 ，這種問題表面上能使學生踴躍參加，卻不能使學生對問題進行實質上的探究，不利于學生思維能力的發展。[3]
初三“人體內代謝廢物的排出”一課的復習中，教師以腎炎和尿毒癥患者的化驗單解讀及病因分析等為情境，將泌尿系統的組成和功能、腎臟的結構、尿液的形成與排出等知識進行梳理和遷移應用。接著提出，腎小球炎癥導致濾過膜的通透性發生了什么改變，為什么？教師引導學生分析腎小球炎癥患者的尿液化驗單，根據其中出現了蛋白分子和紅細胞，得出患者的腎小球濾過膜通透性變大的結論。為了讓學生體會生物體結構與功能的關系，教師增加了一個問題：通透性為什么會變大呢？這個問題學生自然難以回答，教師又告知學生，腎小球有炎癥時，會導致腎小球毛細血管腫脹 ，管腔變得狹窄 。接著問學生，那
么血管內的血壓會怎么樣呢？血壓增大后，腎小球毛細血管壁又會怎樣？很明顯，這樣的一系列問題基本是讓學生填空，解決問題的關鍵點都由教師已經給出了提示，這樣的情形下，學生很容易得出正確結論，教學過程顯得很流暢。可長期采用這樣的提問方式，學生的主動思考、邏輯和推理的思維能力永遠得不到訓練。不如直接提示學生“炎癥會導致腎小球毛細血管腫脹、管腔變窄”，讓學生在此基礎上思考這種變化會引發的系列變化有哪些，最終導致腎小球膜通透性增大。
? ? ? 當學生初步面對這樣的問題時，可能會無從回答，不知道從哪兒下手，這時候再由教師啟發學生，解決這類分析原因的問題，實際上是在“原因”和“結果”中建立聯系，且兩者之間的聯系通常不是直接聯系，而是有一系列連鎖反應。此類問題的解題技巧之一就是從結果進行逆推[4]。什么因素會導致血管通透性變大 ？（ 管壁變薄或被撐大），在“人體營養物質
的運輸”中學過的什么因素會導致管壁變薄呢？（血壓增大），而血壓增大已經可以與炎癥導致毛細血管管腔變窄這個最初的起因之間有了直接的聯系。
? ? ? ?又如，在高三復習“DNA分子的結構”一課中，教師在帶領學生回顧了DNA分子的結構及穩定性、多樣性的特點后，出示了這樣一道思考題：DNA分子雜交技術可以用來比較不同種生物DNA分子的差異。當兩種生物的DNA分子的單鏈具有互補的堿基序列時，互補的堿基序列就會結合在一起，形成雜合雙鏈區；在沒有互補堿基序列的部位，仍然是兩條游離的單鏈（見圖1）。形成雜合雙鏈區的部位越多，說明這兩種生物的親緣關系越近，這是為什么？
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?圖1
這種問法直接告知“雜合雙鏈區的部位越多，說明這兩種生物的親緣關系越近”，僅僅讓學生解釋為什么。對于高三學生來講思維深度太小，不如換成讓學生分析“雜合雙鏈區部位的多少與兩種生物的親緣關系遠近是什么關系，并說出判斷的依據”。
三、不給學生思考空間，失去了問題本身的價值
生物學課堂教學中，尤其是公開課或研究課中，經常會出現這樣的情形：教師提出問題后不留出足夠的思考時間，看到有學生舉手甚至是流露出有回答的意愿，就讓學生回答。而這樣的學生往往對生物學比較感興趣，知識掌握比較扎實、思維也更加靈敏和活躍，因此基本能給出正確的答案。教師往往肯定學生的回答并給出“非常好”、“太棒了”這樣的表揚，然后就進行后面的教學環節。班里大部分的同學是否也都能達到這樣的水平？答對了的同學是真明白了還是因為提前自學或看了教科書的提示？這些現象教師容易忽略。實際上，教師只要舍得花時間，不僅僅滿足于
得出了正確答案，而是讓其他學生評價一下這個學生的回答或看其能否提出質疑或補充，就能做到心中有數，靈活進行教學調整。
在新授課《光合作用原理的應用》一課中，教師帶領學生探究光照強度對光合作用效率的影響，在學生自己設計實驗并交流的基礎上，師生共同得出了實驗思路：在密閉容器中培養水生植物，通過改變光源與植物的距離從而實現光照強度這一自變量的不同，通過傳感器檢測密閉容器中O2濃度的變化來反映因變量——光合作用效率的不同。傳感器在中學生物實驗中的使用尚屬首次，因此教師在課前熟悉了傳感器的操作，從而課上可以在較短時間內快速檢測不同光照強度下溶解氧濃度（用DO表示）的變化，檢測結果直接通過投影呈現在大屏幕上。（見圖2）
圖2 （DO1～3為三種不同光照強度，坐標圖橫軸代表時間，縱軸表示DO值）
而這個實驗結果展示的是O2濃度隨時間的變化，要想得到光合作用效率，需要計算的是單位時間內的O2濃度變化量，即曲線的斜率。當然，先進的儀器不需要手動計算，只要進行簡單的操作即可得出。但對于學生和聽者來講，第一反應肯定把縱坐標當成了光合作用速率。教師也在此預設了問題：你認為通過這個曲線如何計算光合作用的強度？問題剛一提出，有個別反應快的學生立刻回答：這不是光合速率，應該求斜率。教師馬上肯定了學生的回答，開始操作求出
不同光強下的曲線斜率，得出了光合速率。但這個過程對大多數學生來說是需要思考時間的，因為這種數據處理方式和學生在以前的定量實驗中的數據處理不一樣，需要一個轉換過程。此時若教師先不急于肯定這個學生的回答，而是讓其他學生評價一下或提出自己的疑問，或者只是給全體學生更多的思考時間，都會有利于大多數學生的理解。在課后研討過程中，甚至有教師也對曲線提出質疑，暴露出聽課的教師因為之前沒有接觸過傳感器也對這種數據處理方式的理解存在誤區。類似的情形還有很多，多數是出現在問題難度較大或思維跳躍度較大的時候，個別學生答對了不等于全體學生都明白了。
美國優秀教師格雷塔曾經說過：如果一定要讓我說教學有什么訣竅的話，那就是問題。當教師能不斷向學生提出問題并得到回答的時候，就已經接近想要達到的目標了。[5]以問題為導向、把問題解決作為教學的重要環節，是古今中外教育學者和廣大教師普遍
認可并孜孜不倦地進行著實踐。期待更多好的問題設計，更有效的問題解決，通過問題激發和培養學生的邏輯與推理、質疑與假設、認同與批判等多方面的科學思維。
[1]文娟,張友碧.“問題串”教學策略在生物教學中的應用[J].中學生物教學,2017(12): 40.
[2]蘇霍姆林斯基 .給教師的建議 [M]. 杜殿坤編譯 . 北京 : 教育科學出版社,1984:57.
[3]王丹.有效課堂提問的核心:促進學生思維能力的發展[J].新課程研究(上旬刊),2012(02):11-13.
[4]許凡.以問題為主導的“生物學表述題規范書寫”教學設計[J].生物學教學,2017,42(10):51.
[5]余文森核心素養導向的課堂教學[M].上海：上海教育出版社，2017:219
作者簡介：
劉曉昕簡介：北京市學科帶頭人，北京教育學院石景山分院高中生物教研員。多次參加北京市普通高中學業水平合格考命題工作、北京市高中教材培訓、北京市學業水平等級性考試生物試卷權威解析等活動。
教學基本信息
| 課題 | 種群的數量特征 （本教學設計獲石景山區“第十七屆中小學教育教學設計與課堂教學”二等獎） | ||||
| 授課教師 | 吳盼盼 | 學校 | 北京市京源學校 | 指導教師 | 吳春萍? |
| 學科 | 生物 | 學段 | 高中 | 年級 | 二年級 |
| 相關 領域 | 生態學 | ||||
| 教材 | 書名：穩態與環境 出版社：人民教育出版社 出版日期：2007年1月第2版 | ||||
1.指導思想與理論依據
| ? ? ? 《普通高中生物學課程標準》（2017版）提出高中教育階段的生物學課程以提高學生生物科學素養為宗旨。生物課程要著眼于學生適應未來社會發展和個人生活的需要，從生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任等方面發展學生的學科核心素養，充分體現本課程的學科特點和育人價值。 ? ? ? ?《普通高中生物學課程標準》（2017版）還提出要關注學生學習過程中的實踐經歷，強調學生學習的過程是主動參與的過程，讓學生積極參與動手和動腦的活動，通過探究性學習活動或完成工程學任務，加深對生物學概念的理解，提升應用知識的能力，培養創新精神，進而能用科學的觀點、知識、思路和方法，探討或解決現實生活中的某些問題。 ? ? ? ?依據上述理念，本節課以藏羚羊為例創設情境貫穿整節課，引導學 |
| 生主動參與調查藏羚羊種群密度的模擬實驗以及藏羚羊有關資料的分析，加深了對“標志重捕法”的理解，提升了科學信息處理能力科學語言表達能力。在此基礎上幫助學生進一步形成穩態與平衡觀的重要生命觀念以及保護生態環境的社會責任。 |
2.教學背景分析
| 1.教學內容分析 ? ? ? ?本節是高二生物新授課，是選擇性必修二《生物與環境》模塊《種群和群落》中第一節《種群的特征》第一課時的內容。《穩態與調節》涉及了動植物生命活動的調節，是從個體水平研究生命系統，認識機體維持穩態的調節機制；《生物與環境》則是從群體水平探討生命系統的組成、結構和發展變化規律。通過研究種群的數量特征，不僅可以獲得關于種群的基礎知識，深入理解“整體大于部分之和”，而且可以領悟研究種群和群落的一些基本方法，還可以為學習《生態系統及其穩定性》一章打基礎。 ? ? ? ?本節內容主要圍繞兩個問題展開，調查種群密度的方法和種群的特征。本節內容是現代生物進化理論中種群的延伸，也是繼續學習本模塊中種群數量變化和群落的結構的基礎；同時這節課中的學生活動可以激發學生學習生物科學的興趣，可以培養學生探究能力、合作能力、實地操作能力和實事求是的科學態度。因此，這節內容有舉足輕重和不可替代的作用。種群數量特征的內容相對來說比較簡單，但是難點在于分析清楚種群各數量特征之間的邏輯關系，根據課標的要求以及學生的實際，我將模擬用標志重捕法進行種群密度的調查改為分析用標志重捕法測定藏羚羊數量產生誤差的原因，在分析引起誤差的原因時，學生概括出了影響種群數量變化的因素即種群的數量特征，然后通過藏羚羊的資料為主線，引導學生分析種群各特征的內在聯系,在此基礎上，利用畫概念圖的方法總結種群各特征的邏輯關系，讓學生在動手動腦的課堂活動中構建知識的整體框架，培養學生的理解和應用能力；最后引導學生思考保護藏羚羊的原因，借此滲透穩態與平衡的生命觀念和保護環境的 |
| 社會責任。 ? ? ? ?2.學生情況分析 ? ? ? ?本次教學目標的達成，一需學生對種群概念能夠準確了解，二需學生有一定的科學探究能力、科學信息處理能力和科學語言表達能力。 本次任教班級的學生均為選考“理化生”的學生，生物學科的基礎知識較好，并且學生掌握的數學上比例的知識可以用來進行標志重捕法的有關計算，將數學知識和生物學知識進行滲透，所以在知識儲備上具有完成教學的可行性。有部分同學思維活躍，有一定的寬度和深度，能主動帶動教學。 ? ? ? ? 同時，對要學習的種群的基本特征如出生率和死亡率、年齡結構、性比率、種群分布型來說，學生在生活中有接觸，這部分內容很簡單，如人口的出生和死亡，年齡等，經過教師的點撥，學生很容易形成出生率和死亡率、年齡結構等概念，利用已有的數學知識，不難推出他們對種群密度的影響。 |
?3.教學目標(含重、難點)
| ? ? ? ?1.教學目標 ? ? ? ?生命觀念： ? ? ? （1）說明種群密度的概念；在具體實例分析中，說明種群密度是種群最基本的數量特征。 ? ? ? （2）通過對藏羚羊資料分析，說明影響種群密度的因素，并且能夠闡明種群的出生率和死亡率、遷入率和遷出率、年齡結構和性別比例等數量特征與種群密度之間的聯系。 ? ? ? （3）理解“整體大于部分之和”，認識到生物既具有多樣性又具有統一性。 ? ? ? ?科學探究： ? ? ? ?通過模擬調查實驗，感悟估測法在生態學調查中的意義，在具體實例中討論影響估測準確性的因素，提升學生的科學思維。 科學思維： |
| ? ? ? ? 通過模擬調查，體驗運用標記重捕法調查種群密度的過程，培養學生的科學探究能力。 ? ? ? ? 社會責任： ? ? ? ? 通過對藏羚羊實例的分析和了解，認識到保護生態環境，保護生物多樣性的重要意義。 ? ? ? ?2.教學重點 ? ? ? ?列舉種群具有種群密度、出生率和死亡率、遷入率和遷出率、年齡結構、性別比例等特征，闡明上述特征與種群密度之間的聯系。 ? ? ? 3.教學難點 ? ? （1）模擬用標志重捕法進行種群密度的調查。 ? ? （2）闡明出生率和死亡率、遷入率和遷出率、年齡結構、性別比例等數量特征對種群密度的影響。 |
教學流程示意
4.教學過程
| 教學環節 | ? ? ? ? ? ?教師活動 | ? ? ? 學生活動 | 設計意圖 |
| 視頻導入 | 【觀看視頻，分析資料】： 組織學生觀看《可可西里》電影視頻片段 【設問】十多年過去了，美麗的藏羚羊現在生活的怎么樣？假設你是野生動物保護專家，剛到可可西里準備進行藏羚羊的保護工作。 請問你最先關注的是什么？ 那可可西里地區所有的藏羚羊可以用哪一個概念來描述呢？ 那可以用什么指標來反映藏羚羊種群的大小呢？ 那作為野生動物保護專家，你將如何調查藏羚羊的種群密度呢？ 【板書】種群 種群密度 | 觀看視頻，回答問題 引導學生說出種群數量/面積（如果最后一個問題學生回答種群數量，引導學生考慮調查區域面積） | 創設情境，讓學生帶著好奇和興趣進入課堂，從而盡快融入課堂，同時讓學生快速實驗學生視角的轉變。 |
| 環節一：標志重捕法的模擬實驗及其結果分析 | 【展示】小動畫（黑點和白點不停動來動去） 大家都知道，藏羚羊的奔跑速度非常快，可以達到80千米/小時，所以它的活動能力很強，活動范圍也很廣，像這樣的動物種群應該怎樣調查種群密度呢？ 【發布任務】 請同學們仔細閱讀學案上的調查方法，并用筆對關鍵詞句進行標記，限時兩分鐘。 | 閱讀資料，進行標記，總結出種群數量的計算公式? ?? | 制造學習困惑，激發學生進一步探尋新知識的欲望。 |
| 【板書】標志重捕法 【講述】因為條件限制，我們不能到野外實驗，接下來我們就進行一個模擬實驗，模擬實驗是科學探究的一種常用方法。老師給每一個發了一個裝著黃豆的白瓷缸，我們就讓黃豆代表藏羚羊，白瓷缸就代表藏羚羊的活動區域， | 兩人一組，進行實驗，商量寫出實驗步驟，然后一人操作，一人記錄，計算數值。 | 通過模擬實驗進行科學探究，加深對標志重捕法這種抽樣調查方法的理解，同時加強學生的分組合作。 |
| 還有一個紙杯內裝著紅豆，紅豆就代表標記的藏羚羊。當然，野外實驗時標記應該是在藏羚羊的身上的，而我們現在進行的是模擬實驗，同時為了節省時間，直接就用紅豆代替了。 【發布任務】兩人一組，分工合作，快速估算出黃豆的數目同時完成學案完成學案上的（2）操作步驟和（3）結果記錄。限時5分鐘。 | 兩人一組，進行實驗，商量寫出實驗步驟，然后一人操作，一人記錄，計算數值。 | 通過模擬實驗進行科學探究，加深對標志重捕法這種抽樣調查方法的理解，同時加強學生的分組合作。 |
| 【設問】剛才進行實驗的時候老師看到有幾個組在那里搖晃白瓷缸，然后才抓取的，你為什么要這么做呢？ 【發布任務】各組匯報自己估算出的數值同時打開excel進行記錄 【講述】各組數值差距較大，而給各組準 | 學生思考，回答問題，引導學生考慮動物要回歸種群中就會分散開 輪流接力匯報自己小組估算數值 兩人分工合作，快速計數 思考回答問題（求平均值） | 通過對實驗結果的分析來分析實驗誤差善生的原因，同時為分析種群的基本特征鋪墊。 |
| 備的黃豆是相同的，兩人分工快速逐一數黃豆。 【設問】從實際數值和大家估算的數值可以看出，實驗是存在誤差的，那我們怎么做能減少實驗誤差呢？ 【電腦操作】excel直接操作，求取平均值。學生若看不清，直接屏幕截屏。 【追問】如果只是一個組進行實驗的話，應該怎么做呢？ （若個別小組數的黃豆不是100，繼續讓學生分析野外實驗時會不會出現這種情況及原因） 【追問】除了因為實驗重復次數多少導致的誤差，還有沒有其他的因素引起實驗誤差呢？ 【展示】若標志物對動物產生傷害、過分 | 重復實驗 思考，可適當的引導學生從種群數量計算公式的幾個數中考慮，想到標志物也可能出現誤差 思考回答問題，能夠解釋清楚幾種情況會使重捕標記數偏小，導致最后結果偏高 |
| 醒目或易脫落對統計結果有什么影響？為什么？ 若某些動物警覺性高，被捕獲后很難再次捕獲，對統計結果又有什么影響？為什么？ 【展示】標記時注意事項 | |||
| 環節二：種群的其他數量特征 | 【過渡】種群密度可以反映一定時期內種群數量，但僅僅靠種群密度無法了解種群數量的變化，要想了解種群數量的變化，還要研究種群的其他數量特征。 【布置任務】閱讀材料，回答問題，認真書寫在學案的相應位置上，限時五分鐘。 【分析】材料1【講述】其實在這個期間，不止有新的藏羚羊出生，也有一些藏羚羊去世，所以也有 | 閱讀材料，分析材料，獲取有用信息，書寫在學案上 回答問題（若答案為季節，則繼續引導學生說出夏季新藏羚羊出生；若答案為出生率則繼續追問學生作出此推斷的原因） | 通過閱讀材料，提取信息，整合信息，提高學生理解應用能力。 |
| 死亡率影響著藏羚羊的種群密度【板書】出生率、死亡率 | ||
| 【分析】材料2 【板書】遷入率、遷出率 【設問】出生率和死亡率、遷入率和遷出率對種群密度有何影響？ 【總結】出生率和死亡率、遷入率和遷出率可以直接決定種群密度 | 有上面的鋪墊，學生很快能指出遷入率和遷出率，同時對概念也能概括出 思考并回答問題（若學生僅考慮遷入率/出生率使種群數量增加，則引導學生考慮種群中出生和死亡同時存在，遷入和遷出也是同時存在的，要比較差值） | 加深對出生率、死亡率、遷入率和遷出率概念的理解以及對在種群密度的影響。 |
| 【設問】如果你要預測3年后可可西里藏羚羊的種群數量是增加還是減少，你還需要獲取什么數據？（已知藏羚羊小于1歲、大于5歲都沒有生育能 | 回答問題（1到5歲之間的藏羚羊數目） 認真聽講，并隨時記錄 回答問題（A數量會增多B會保 | 分析年齡組成如何引起種群密度變化 |
| 力） 【講述】任何種群都是由不同年齡的個體組成的。生態學家通常把種群分成三個年齡組，即生殖前期、生殖期和生殖后期，而種群中各年齡組個體數目的比例稱為年齡組成。【板書】年齡組成【展示】【設問】上面三個年齡組成的種群數量會怎么變化？【追問】為什么種群數量會發生這樣的變化？【總結】所以，年齡組成通過影響出生率和死亡率來影響種群密度，并且可以預測種群密度的變化。 | 持穩定C數量會減少）回答問題（A生殖前期個體多，生殖后期個體少，出生率大于死亡率） |
| 【分析】材料4 【追問】出生率為什么會下降？ 【講述】種群中雌雄個體的比例稱為性別比例，待產母羊被大量捕殺，導致種群的性別比例失調，從而使出生率下降，種群密度也下降。另外，在農業生產中，利用人工合成的性引誘劑誘殺某種害蟲的雄性個體，破壞害蟲種群正常的性別比例，使其種群密度降低。 【板書】性別比例 【總結】通過材料分析，我們可以得知性別比例，年齡組成，出生率和死亡率，遷入率和遷出率都可以影響藏羚羊的種群密度，從而影響種群數量。而這些也是種群的數量特征，其中種群密度都是種群最基本的數量特征。 | 回答問題（數量減少，因為出生率下降） 回答問題（待產母羊被殺，使出生率下降） | 聯系生活實際，加深理解，同時讓學生注意對所學知識的應用。 明確種群特征之間的內在聯系 |
| 環節三：總結提升 | 【設問】我國為什么要如此大力度的保護藏羚羊呢？ 【講述】因此可以看出保護瀕危物種是生物多樣性一種重要措施，而如果野生動物不斷被大量捕殺會導致生態平衡被打破，造成生態系統的崩潰，這也是穩態與平衡觀這種生命觀念的體現，所以我們要保護生態環境，習近平總書記在今年的世園會開幕儀式上的講話中也明確提出地球是全人類唯一的家園，我們要像愛護自己的眼睛一樣愛護她，這也是我們的一種社會責任。【總結】我們這節課重點學習了種群的數量特征，也是從這一節課開始從群體水平來研究生命系統，前 | 思考回答問題（基本能夠想到保護生物多樣性，保護生態環境等；也可以從反面引導學生，若不保護藏羚羊會出現什么后果）學生傾聽，思考前后章節之間的聯系，加深對教材的理解。 | 幫助學生形成從個體到群體的認識，明白“整體大于個體之和”且對教材前后知識建立聯系。 為下節課講樣方法鋪墊 |
| 三章是從個體水平研究生命系統，個體作為生命系統的結構層次，有著自己的特征，比如出生、死亡、性別、年齡等，而種群作為同種生物個體的總和，不是個體的簡單疊加，而是有了新的特征如：出生率、死亡率、性別比例、年齡組成等，而這些特征會影響著種群的數量變化，進而影響著群落和生態系統。同時，這些也都是種群的數量特征，而種群最基本的數量特征是種群密度，活動能力強的動物種群密度我們一般用標志重捕法調查，那那些活動能力弱的動物以及植物種群密度又該用什么方法來調查呢，我們下節課再講。 |
| 板書設計 |
5.學習效果評價設計
| ? ? ? 本節課采用過程性診斷評價，及時進行診斷評價。學生通過學習，基礎知識漏洞即時診斷即時解決；學生的理解、應用能力的變化在環環相扣的教學過程中也可以實時追蹤反饋出來。比如學生自己閱讀標志重捕法然后設計實驗步驟就是對學生理解和應用能力的反饋；再比如學生通過閱讀藏羚羊的材料總結出影響種群數量變化的因素，從而引出種群的數量特征，同樣是對理解和應用能力的提升。 |
6.本教學設計與以往或其他教學設計相比的特點(300-500字數)
| ? ? ? 1.創設藏羚羊的真實情境，引起學生學習興趣和共鳴。同時課堂上進行了標志重捕法的模擬實驗，讓學生體驗了模擬這一科學探究方法，同時也時對學生科學探究能力的培養。另外，通過藏羚羊資料的分析，引出種群的數量特征，將本節課重點內容完全串起來。 |
| ? ? ? ?2.課堂最后的升華落到穩態與平衡生命觀念和保護生態環境的社會責任是本節課的亮點。學生通過思考保護藏羚羊的原因，思想上得到保護生物多樣性和保護生態環境的認識。這種重要的生命觀念的樹立和社會責任的形成提升了課程的占位，貼合新課標要求，充分體現了生物學科的育人價值。 ? ? ? 3.課堂最后的總結，讓學生認識到教材前后之間的聯系，從個體到群體水平來研究生命系統，而種群是生態學的開篇章節，是生態學各層次中最重要的一個層次，是物種的具體存在單位、繁殖單位和進化單位。 ? ? ? 4.板書設計主線清楚，重點突出，利于學生知識的構建。 |
作者簡介：
吳盼盼：北京市京源學校一級教師，擔任高中生物教學工作，多次承擔市區研究課、公開課，受到好評；撰寫的多篇論文獲市區各種獎項。
特級教師工作室大事記
（上接封底）
第二十期
2023年7月，唐翠萍特級教師工作室學員趙娜的單元整體教學設計、課堂實錄及時政述評在 2023年北京市中小學思政課教師教學基本功培訓和展示活動中獲得一等獎。
2023年7月，唐翠萍主持的區級黨建課題“集團化背景下以黨史教育為主題構建‘大思政’課程體系的實踐研究（課題編號sjsdj202111）結題。
2023年7月，唐翠萍被石景山分院教科研中心聘請為2023年石景山區第十二屆“教育科研帶題授課”活動課題指導教師，共參加2次指導活動。
2023年7月6日，唐翠萍為首師大附屬蘋果園中學初一年級全體家長做了“學習一致性溝通，高質量陪伴孩子”的家長課堂講座。
2023年7月，丁慶紅工作室成員錢莉莉老師作為題組長參加2023年北京物理等級考閱卷工作。
2023年7月，丁慶紅工作室成員程健老師作為題組長參加2023年北京物理合格考閱卷工作。
2023年7月，歷史特級教師工作室導師劉芳老師在中學歷史教學參考編輯部主辦的第七屆歷史教育學術研討會上擔任高中組評課主持人，并在會議閉幕式上代表項目組作總結發言。
2023年7月，歷史特級教師工作室學員臧家富老師在中學歷史教學參考編輯部主辦的第七屆歷史教育學術研討會上承擔《中國古代的法治與教化》展示課。
2023年7月，歷史特級教師工作室學員師雪峰老師獨立主持的區級重點課題《基于聯合教研的中學史地政心學科生命教育的實踐研究》（編號sjs2020A13）結題。
2023年7月7日，蔡吉組織高一高二閱卷工作。
2023年7月11日，趙研特級教師工作室成員進行了課標學習交流，工作室教師自學了《義務教育課程標準》，并對初高中有效銜接問題進行了交流。
2023年7月14日，馬炳霞教師在楊北幼兒園結合北京市“十四五”課題——師德師風建設培訓課程，召開工作室老師研討會，研究課題成果的展示，做好課題結題總結工作。
2023年7月25日，劉世彬以《各美其美 美在當下》為題，對家庭美育教育進行研討交流，工作室成員參加了研討活動。
2023年8月，歷史特級教師工作室導師劉芳老師工作室學員臧家富老師擔任分冊主編、王云會老師擔任分冊編委的《一起講中國故事第二輯》叢書出版。
2023年8月4日，劉世彬開展了《學校綜合藝術實踐活動探索與思考》專題講座，部分工作室成員交流研討。
2023年8月23日，劉世彬工作室部分成員參加了新教材編寫培訓，對教材單元頁內容進行梳理修改工作。
2023年8月30日，蔡吉組織全區“Hero”同課異構顆粒研討。
2023年8月-9月，丁慶紅工作室成員王凌云、李學、錢莉莉、程健老師參與中國教育學會重點課題《核心素養導向的高中物理診斷性評價》研究，研制高中物理診斷測試評價工具。
2023年9月，吳春萍工作室成員劉曉昕、邱陽參與編寫的圖書《虛擬現實環境下的中小學教學案例叢書——中學生物學》出版。
2023年9月，吳春萍為蘋果園中學生物組老師做“教研活動的根、莖、實”的培訓分享。
2023年9月，唐翠萍被聘為首師大附屬蘋果園中學分校張怡祎寧老師的教學師傅，全面指導道德與法治教學。
2023年9月，唐翠萍被聘為北京市古城中學教師專業發展“青萍”項目劉婧老師的師傅，指導道德與法治教學、試題命制等工作。
2023年9月，丁慶紅工作室成員錢莉莉老師為全區高中物理教師作專題講座《北京物理等級考中的規范表達與教學建議》。
2023年9月，歷史特級教師工作室學員師雪峰老師在王洪云老師主持的北京市“十四五”教育科學規劃課題“基于歷史理解的初中生家國情懷素養培育的策略研究”（課題編號：CDDB23342）開題工作中擔任開題專家。
2023年9月6日，蔡吉老師參加北大附石景山學校開學視導。
2023年9月11日，馬炳霞特級教師工作室成員宋春雷老師受邀為內蒙寧城信息技術與學科融合創新班培訓的學員，介紹我園培訓“一案三環，助力教師成長 ”的管理經驗，受到老師們的贊譽。
2023年9月-12月，馬炳霞特級教師工作室成員宋春雷老師，被黃莊職業高中聘為兼職教師，為學前保育專業的學生講授“幼兒一日生活的組織指導”一課，受到師生的好評。
2023年9月12-16日，蔡吉老師受聘為北京市特級教師評委。
2023年9月14日，蔡吉、楊茜老師進行高三教學計劃交流與質量分析。
2023年9月15日，周春紅特級教師工作室成員安麗萍進行了教學設計的原理分享。
2023年9月20日，唐翠萍老師為內蒙寧城的干部培訓班做了題為“推進’大思政課’建設 落實立德樹人根本任務”的專題講座。
2023年9月20日，蔡吉老師參加陳新忠“市教研工作分享與重點教研工作”。
2023年9月20日，周春紅特級教師工作室成員燕凌進行了課題申報書與開題報告撰寫。
2023年9月21日，蔡吉老師組織中學英語高級職稱答辯。
2023年9月22日，馬炳霞特級教師工作室主持人馬炳霞，為石景山區新教師培訓班的學員做《無悔的選擇 永遠的追求》——我與幼教的故事專題培訓，受到學員的一致好評。
2023年9月26日，馬炳霞老師在楊北幼兒園接待北京大興區教育黨校組織的中小學校長、園長培訓班學員來園參觀學習，工作室的李曉萍、宋春雷、陳露竹、鄭玥等老師分別做了書香樂園課程、信息技術與教學融合的案例分享，以及語言和主題活動實踐觀摩課，受到校長和園長們的好評。
2023年9月28日，劉世彬工作室及擴大成員以《基于學科素養導向的教學資源拓展研究》為主題，在石景山外語實驗小學召開了研討活動，劉世彬主持此次活動。
2023年10月12日，蔡吉老師做“高三英語關鍵問題探討”講座。
2023年10月11-30日，蔡吉老師參加區第二十一屆英語教研大賽評審。
2023年10月17-18日，蔡吉老師參加區2023年職稱評審。
2023年10月29日，蔡吉、王桂英老師做高三英語能力提升講座。
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