石景山区教育委员会学术委员会简介
石景山区教育委员会学术委员会成立于2018年9月，是石景山区委教工委、教委落实市、区“十三五”时期教育改革和发展规划的重要举措，是“形成师德高尚、业务精湛、充满活力的教育人才保障体系”的区域教师队伍建设目标的重要手段。
学术委员会目前有正高级和特级教师21人，主要职责是为石景山区教育高端、绿色发展提供专业引领与专业咨询，为区域教育工作的教育教学改革、学科建设、教育教学评价、教育科研及成果等重要事务提供学术指导与学术评定，对较大型学术活动提出建议并推动与促进各级学术交流。从学术角度对区域教育发展提出可行性意见，为决策提供依据。
此外，每位学术委员会成员，还通过成立特级教师工作室的方式，传播先进的教育教学理念和方法，以学习为主导，以研究为主体，以工作为主线，选拔、培养青年骨干教师，提升其教育教学、教育研究能力，促进其专业成长，从而形成一个个研修共同体，带动石景山区教师队伍的整体提高，进而促进石景山教育高标准、高质量均衡发展。
CONTENTS
目 录
关于“细胞分裂中染色体与DNA的放射性追踪”试题特点及难点突破
/吴春萍 金莉.............07
“图示”和“问题串”相结合破解新情境下的遗传学问题—以2019年北京高考及模拟题中的“回交育种”为例
/ 刘淑仙 吴春萍.........20
基于“认知地图”提高科学表述能力的教学策略
/吴盼盼 刘淑仙 吴春萍................30
“基因表达的调控─转基因沉默”教学设计 / 金 莉 吴春萍..............44
基于核心素养的高三复习课——“探究根向地性的产生机制” /邱阳................57
例析中学生物教学中问题设计与运用的误区 / 刘晓昕................71
种群的数量特征 /吴盼盼................86
【“吴春萍特级工作室”刊 】
吴春萍特级教师工作室简介
特级教师 吴春萍
吴春萍特级教师工作室是在石景山区教委和石景山分院领导的高度重视和推动下，为适应教育改革发展的新形势，进一步加强师资队伍建设，充分发挥特级教师的示范和引领作用，于2019年5月28日正式启动成立的。
工作室力争为我区青年生物教师的成长搭建新的平台，提供更多机会，三年内能培养出学科骨干教师与青年教师队伍；同时构建高端学习和交流新机制，引领学科高端发展。
工作理念：生命教育让每一个生命都精彩。
工作目标：通过共同研修，提升学员的专业素养、教学功底和研究能力，三年内培养出在我区具有一定影响力的年轻骨干教师。
工作思路：以先进的教育教学思想为指导，以专家名师为引领，以课题研究为抓手，以课堂教学实践为阵地，采取任务驱动与自主研究相结合的培养方式，努力为学员的专业成长与自我提升搭建发展平台。
研修方式：理论学习与课堂实践相结合，专家引领与同伴合作相结合，示范展示与任务驱动相结合。
工作室构成
工作室导师：吴春萍（北京市京源学校 特级教师 正高级教师 ）
工作室成员：刘晓昕、刘淑仙、吴盼盼、金莉、邱阳
| 姓名 | 单位 | 成立前 职称 | 现职称 | 成立前骨干级别 | 现骨干级别 |
| 刘晓昕 | 石景山分院 | 高级 | 高级 | 市骨干 | 市骨干 |
| 刘淑仙 | 北京市京源学校 | 一级 | 高级 | 否 | 区骨干 |
| 吴盼盼 | 北京市京源学校 | 二级 | 一级 | 否 | 否 |
| 金莉 | 北京市古城中学 | 二级 | 一级 | 否 | 否 |
| 邱阳 | 北京市第九中学 | 一级 | 高级 | 否 | 区骨干 |
关于“细胞分裂中染色体与DNA的放射性追踪”
试题特点及难点突破
吴春萍 金莉
（本文已发表于核心期刊《生物学通报》2020年第4期）
摘要 关于“细胞分裂中染色体与DNA的放射性追踪”的试题，抓住细胞分裂和DNA半保留复制知识间的密切联系，对学生的知识和能力进行考查，综合性强，有一定难度，学生错误率较高。在教学中指导学生应用画图法解答这类试题，用双螺旋表示DNA分子，用双色笔画图以区分放射性DNA链和无放射性DNA链，帮助学生将抽象的问题直观化，从而使学生能正确理解题意，顺利解决问题。
关键词 有丝分裂 减数分裂 DNA半保留复制 染色体与DNA的放射性追踪
中国图书分类号：G633.91 文献标识码：A
细胞分裂是生物体生长、发育、遗传和变异的基
础，是高中生物学教学的重点内容。有丝分裂是真核生物体细胞增殖的主要方式，在必修1“细胞的增殖与分化”[人民教育出版社普通高中教科书《生物学》，下同。]章节进行教学；减数分裂是真核生物产生生殖细胞的方式，在必修2“基因和染色体的关系”章节进行教学。DNA分子的复制方式是半保留复制，1958年由科学家通过同位素示踪技术和密度梯度离心技术证实，也是高中生物教学的重点内容，在必修2“基因的本质”章节进行教学。虽然3个知识在教学中是分散的，分别处于不同的知识体系，但它们存在密切联系。有丝分裂和减数分裂过程中染色体行为变化存在异同，在教学中常会将二者进行比较教学，2种分裂方式的间期都进行核DNA的复制。有一类题型正是抓住三者之间的联系，对学生的知识和能力进行综合考查。下面将对这类试题的特点进行分析，对学生的解题思维进行诊断并提出难点突破策略。
1 试题分析
1.1 试题举例
例题1：用32P标记了玉米体细胞（含20条染色体）的DNA分子双链，再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，在第2次细胞分裂的中期、后期，1个细胞中的染色体条数和被32P标记的染色体条数分别是（ ）
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
例题2：将含有2对同源染色体且DNA分子都已用32P标记的1个精原细胞，放在不含32P的普通培养液中进行减数分裂。下列有关叙述正确的是（ ）
A．初级精母细胞中，每条染色体中有1条单体含有32P
B．初级精母细胞中，半数的染色体中1条单体
含有32P
C．某个时期的次级精母细胞中，半数的染色体含有32P
D．此细胞产生的4个精子中所有的染色体都含有32P
例题3：将某个经3H充分标记DNA的雄性动物细胞（染色体数为2N）置于不含3H的培养基中培养，经过连续2次细胞分裂。下列有关说法正确的是 （ ）
A．若进行有丝分裂，则子细胞含3H的染色体数一定为N
B．若进行减数分裂，则子细胞含3H的DNA分子数为N／2
C．若子细胞中染色体都含3H，则细胞分裂过程中可能发生基因重组
D．若子细胞中有的染色体不含3H，则原因是同源染色体彼此分离
1.2 试题特点分析
依据《普通高等学校招生全国统一考试北京卷考试说明 》 ，生物学科命题以考查学生的生物科学素养为目标 ，考查学生对生物学基础知识的理解与应用 ，着重考查获取新知识，处理不同形式信息以及分析解决实际问题的能力。上述试题充分体现这一宗旨和目标，考查学生“在给定情境中，运用生物学知识得出结果或给出答案”的能力[1]。
例题1将有丝分裂与DNA分子的半保留复制结合考查；例题2将减数分裂与DNA分子的半保留复制结合考查；例题3将有丝分裂和减数分裂与DNA分子的半保留复制结合考查。细胞分裂和DNA复制都是微观水平的动态生命过程，相对抽象，学生在理解和记忆上本身就存在一定的困难。而这样将2个知识点结合的考查，测试了学生在较复杂的情境中运用有丝分裂、减数分裂和DNA半保留复制知识进行分析、判断、推理和评价的能力，综合性强，难度更大。
2 学生思维诊断
在实际教学中发现：当单独考查知识点时，大部分学生能正确作答，但当细胞分裂与DNA分子的半保留复制结合考查时，大部分学生在分析子代DNA、染色体、染色单体或细胞的放射性标记情况时就出现了问题，正确率明显下降。究其原因，主要有以下2点：
1）部分学生在解答这类问题时不画图，纯靠想象。有丝分裂和减数分裂的过程中染色体行为变化过程及利用放射性同位素追踪DNA分子的半保留复制都是动态过程，并且考查时往往涉及细胞分裂2次或以上，容易混淆，只依靠想象作答，势必容易出错。
2）有的学生在解题时使用了画图法，但存在困难。以例题1为例，学生能分别画出有丝分裂过程中染色体行为变化和放射性同位素追踪下的DNA半保留复制过程（图1），但是不能将DNA和染色体建立联系，无法判断细胞中染色体的放射性标记情况。
染色体复制
DNA的复制
图1 有丝分裂过程中染色体与DNA的复制（*表示放射性同位素标记）
例如学生在画图时出现图2所示的错误。明明画的是染色体复制过程，但放射性标记情况显示，学生将染色体上的一条染色单体等同于DNA的一条单链，将染色体复制过程与DNA半保留复制过程混淆了。出现这种错误的原因在于画图时用同一种图形表示2种不同的事物，同是一条线段，在
DNA分子中表示DNA的一条链，在染色体中表示一条染色单体，二者结合考查时，就混淆了。
综上所述，学生不能顺利解决问题的症结在于：不会将有丝分裂分裂过程中染色体行为变化和DNA分子的半保留复制结合起来画图分析。
3 难点突破
解决这个问题首先需要帮助学生建立DNA和染色体的联系。染色体是由DNA和蛋白质组成的结构，未复制的染色体中含1个DNA分子，复制后的染色体具有2条姐妹染色单体，含2个DNA分子。，在有丝分裂后期，着丝粒分裂，染色单体分离进入不同的子细胞，又恢复为1条染色体中1个DNA分子。
如何用画图的方法简单准确地表示此动态过程？笔者阅读文献和教辅，发现常见的画图方法如图3：用方框表示染色体或染色单体，线段表示DNA分子的2条链，以分析细胞中染色体和DNA的放射性标记情况。这种方法相比之下，能在一定程度上解决学生画图易混淆的问题，但是画图过程中线条较多，信息不够简化。
笔者经过思考，在这种方法基础上进行了改进，使信息更简洁且不易出错。如图4所示，改进主要包括2点：①用双螺旋表示DNA分子，学生看到双螺旋结构一定不会将DNA分子的单条链与复制后染色体中的一条染色单体相混淆；②用双色笔画图，2种颜色清晰区分有放射性的DNA链与无放射性的DNA链，避免在画图过程中因为粗心丢失放射性标记“*”而出错。
由于有丝分裂过程中，每条染色体行为变化是一致的，所以考查连续2个细胞周期内的有丝分裂过程时，画图时画一条染色体行为变化即可。但减数分裂过程中，由于同源染色体存在联会和分离行为，所以当减数分裂与DNA半保留复制结合考查时必须画出一对同源染色体的行为变化，如例题2（图解见图5）。
解答例题3，需将有丝分裂过程中染色体和DNA的放射性追踪和减数分裂过程中染色体与DNA的放射性追踪进行比较，有了上述解题策略，例题3的解答水到渠成。
笔者在教学中指导学生应用这种方法，正确率有明显提升。学生反馈这样的图解信息更简化，不易出错。
4 小结
综合上述分析，解答这类题型需注意以下几点：
1）必须画图。
2）画图时需做到：①用双螺旋表示DNA分子。②用双色笔画图，不同颜色分别表示DNA分子中的放射性脱氧核苷酸链和无放射性脱氧核苷酸链。为了防止画图过程中忘记哪种颜色表示放射性DNA链，重新花费时间去分辨，有一个小技巧能起到事半功倍的效果：先用一种颜色的笔写出题中所用的放射性元素（如3H、32P等），后面画图时就用这种颜色表示放射性DNA链。③一般情况下考查连续2个细胞周期内的有丝分裂过程，画图时只需要画1条染色体行为变化，而考查减数分裂过程时，需画1对同源染色体的行为变化。5 讨论
画图法是一种重要的解题策略，它通过各种不同形式的图形帮助学生把抽象的问题直观化，从而使学生能理解题意和分析问题，找到解决问题的突破口，
形成解题思路。高中生物学学习离不开图形，运用画图法解答生物学相关问题，学生在画图的过程中，抽象思维外显出来，不仅能检测其对生物学知识的掌握水平，还能提高分析和解答难题的能力[2]。
在运用画图法解决问题时，如果图形表示方法不当，则容易混淆概念，出现上述图2所示的错例。如果图形描述过程信息量过大，学生在画图过程中花费时间多，也增大了出错的概率。因此，教师需要帮助学生选择正确的图形表示方法，用科学、简洁的图形描述复杂的过程，顺利解决问题。
主要参考文献
[1]北京教育考试院.普通高等学校招生全国统一考试北京卷考试说明.开明出版社.2018:212.
[2]马虎飞. 高中生物解题中作图法的运用论述.中学生理科应试.2016(9):53.
作者简介：
金莉：中共党员，北京市古城中学生物教师。勤学习、爱思考，多个课例和论文获市区级奖项。
摘 要 利用“图示”将复杂抽象的遗传学问题直观化，并利用“问题串”从易到难逐步剖析回交育种，深度复习了遗传学三大定律及其细胞学基础。
关键词 图示 问题串 回交 遗传学三大定律
中国图书分类号：Q311+.1 文献标识码：A
近些年北京高考及模拟题中的遗传题都是以真实的科学研究为情境，考查学生获取信息以及利用遗传基本定律及其细胞学基础等知识解决真实生物学问题的能力。笔者在多年高三教学中发现，学生面对此类题目，往往束手无策。
“图示”和“问题串”相结合破解新情境下的遗传学问题
—以2019年北京高考及模拟题中的“回交育种”为例
刘淑仙 吴春萍 （北京市京源学校 北京 100040）
（本文已发表于《生物学教学》2020年第11期）
笔者旨在基于2019年北京高考及模拟题中涉及到的回交育种这一新情境，深度复习遗传学知识，提高学生解决实际问题的能力。杂种一代（F1）与1个亲本再杂交叫回交。将回交过的F1再与同一亲本多次杂交叫反复回交[1]。仅用语言描述学生很难理解反复回交在育种中的意义，因此，笔者在教学中利用“图示”呈现出基因和染色体的关系，从细胞学水平阐释回交育种的过程，将抽象的概念具体直观化。笔者还利用了“问题串”引导学生进行逐步理解。具体分析如下：
1 以“图示”和“问题串”解析回交育种
例题1（节选2019海淀二模）研究者用化学诱变剂处理野生型拟南芥，处理后的拟南芥自交得到的子代中抗盐:不抗盐=1:3。
（3）为进一步得到除抗盐基因突变外，其他基因均与野生型相同的抗盐突变体（记为m），可采用下面的杂交育种方案。
步骤一：抗盐突变体与野生型杂交；
步骤二：_____________________；
步骤三：_____________________；
步骤四：多次重复步骤一~步骤三。
答案：（3）得到的F1自交 筛选抗盐突变体
1.1 图示直观教学 拟南芥的染色体组成为2n=10，笔者在教学中将抗盐基因（设为a）和对应野生型基因（A）定位于其中一对同源染色体上。借助图示逐步呈现步骤一到步骤四的育种过程（如图1）。
图1 从细胞学水平阐释步骤一~步骤四杂交育种方案图
注：圆圈代表拟南芥个体的一个细胞，包含5对同源染色体；竖线表示野生型的染色体，波浪线表示抗盐突变体的染色体（用不同线型只是区分2个亲本的染色体，实际上突变体和野生型的大部分基因是相同的，因为基因突变具有低频性）； “…”表示有34种染色体组合方式。
1.2 “问题串”引发学生思考 笔者在课堂教学中设计了5个问题，对学生进行逐步引导。
问题1：步骤一中野生型和抗盐突变体杂交F1代的基因组成？染色体组成？F1代的基因组成为Aa，F1代的每一对同源染色体都是一条来自野生型，一条来自抗盐突变体（图1中F1）。
问题2：步骤二中F1自交后代的基因型？染色体组成？学生很容易根据基因分离定律得出F2代有3种基因型AA、Aa、aa。A/a基因所在染色体组成有3种可能，分别是2条染色体全都来自野生型，1条来自野生型 ，1条来自抗盐突变体和2条都来自抗盐突变体。
学生往往忽视其他4对同源染色体组成。教师引导分析：根据自由组合定律和精卵随机结合，每一对染色体都有3种可能，理论上AA（或Aa或aa）基因型的个体中，其他4对同源染色体的可能组合种类共34种可能（如图1中“…”）。
问题3：步骤三中筛选什么样的个体？如何筛选？在育种工作中，筛选可以从个体、细胞、分子三个水平获得目的品种。个体水平操作相对简单，往往是观察后代表现型。本题目的是筛选抗盐突变体，可以从个体水平直接挑选具有抗盐性状的个体。
问题4：步骤四为什么要多次重复步骤一到步骤三？教师引导学生关注育种目的，只保留抗盐基因，将抗盐突变体的染色体替换为野生型染色体。所基于的原理为自由组合定律。
问题5：如何使抗盐基因（a）所在染色体的非等位基因也都是野生型基因？由于基因突变具有低频性，抗盐突变体的a基因所在染色体上的其他基因可
能没有突变，仍是野生型基因。即使这些基因发生了基因突变，也可能在反复回交过程中，通过与来源于野生型的同源染色体发生交叉互换，最终获得aa抗盐突变体。
通过图示和5个层层递进的问题，学生在新情境下深度复习了遗传学知识，也能直观的理解反复回交的意义和作用。问题1引导学生回顾减数分裂和受精作用，问题2使学生深度理解了基因分离定律和自由组合定律，问题3和4启发学生领会自由组合定律的细胞学基础，问题5使学生联想到连锁互换定律。在此基础上，再通过2019北京卷遗传题进一步巩固提升。
2自主解题、巩固提升
例题2：（节选2019北京卷）油菜具有两性花，我国学者发现了油菜雄性不育突变株（雄蕊异常，肉眼可辨），利用该突变株进行的杂交实验如下：
② 杂交一与杂交二的F1表现型不同的原因是育性性状由位于同源染色体相同位置上的3个基因（A1、A2、A3）决定。品系1、雄性不育株、品系3的基因型分别为A1A1、A2A2、A3A3。根据杂交一、二的结果，判断A1、A2、A3之间的显隐性关系是 。
（2）利用上述基因间的关系，可大量制备兼具品系1、3优良性状的油菜杂交种子（YF1），供农业生产使用，主要过程如下：
① 经过图中虚线框内的杂交后，可将品系3的优良性状与 性状整合在同一植株上。
答案：② A1对A2为显性；A2对A3为显性（2）
①雄性不育
学生依据例题1的分析深刻理解了反复回交的作用，有助于解析图中虚线框内的杂交过程。虽然杂交二中的F1代雄性不育株和多次与品系3杂交获得的所有雄性不育株的基因组成均为A2A3，但它们实际是有很大区别的，前面两株没有或者说没有那么多品系3的优良性状，而最后的这株雄性不育株是将品系3的所有优良性状与雄性不育性状整合在了同一植株上，即该植株既具备品系3的优良性状，又具备雄性不育性状从而省去人工去雄的麻烦。这才是反复回交的目的。最终利用此雄性不育株作为亲本进一步制备YF1。
最后，教师引导学生思考例题1与例题2中的连续回交育种的步骤有哪些不同及原因。例题1中自交和回交交替进行，而例题2中只有连续反复回交，没有自交过程。此问题可以让学生深刻理解这2个育种步骤的不同是由于所筛选的优良性状的显隐性不同。
3 教学反思
教师利用“图示”直观展示学习内容，使学生更易获取科研新情境的信息。同时，教师设计出让学生思维参与其中的“问题串”，将学生引入解决问题的氛围之中，帮助学生把情境“悟”出来，让学生把知识“想”明白[2]。最后，让学生自主解决新问题，更深度的建立遗传学知识体系和能力体系，从而进一步提高学生的生物学科核心素养。
主要参考文献
[1]张存松.回交育种方法要点及其在西瓜上的应用[J].中国西瓜甜瓜,2003,(5):20-21.
[2]王俊.构建基于问题的高中物理“对话·体悟”课堂:江苏省“教学新时空·名师课堂”授课反思.教育科学论坛[J],2017(4):58.
作者简介：
刘淑仙：北京市京源学校高级教师，毕业于中国科学院动物研究所，获动物学博士学位。承担高中生物教学，在教育类期刊上发表多篇教学论文，市区级公开课、研究课受到广泛好评。曾被评为石景山区优秀教育工作者，北京市翱翔计划优秀指导教师，北京市金鹏科技论坛优秀辅导员等荣誉称号。
摘要 将认知地图的形式创造性的归纳为“起点”、“路径”、“终点”三个环节。以“科技文阅读题型中科学表述能力的考查”这一教学难点为例，阐述了利用“认知地图”梳理复杂科研文本信息的逻辑关系，有效解决科学表述类问题的实践策略，最终达到显著提高学生科学表述能力的目标。
关键词 科学表述能力 认知地图 思维可视化工具
中国图书分类号：G633.91 文献标识码：A
在2017版2020修订版《普通高中生物学课程标准》中明确提出学生应该在学习过程中逐步发展科学思维，能够在新的问题情境中基于事实和证据，采用适当的科学思维方法并选用恰当的方式表达、阐明生物学规
基于“认知地图”提高科学表述能力的教学策略
吴盼盼 刘淑仙 吴春萍
（本文获2022年北京市优秀论文二等奖）
律或机制，即要求学生会用生物学语言准确进行科学表述。[1]对“科学表述能力”的考查是新高考命题的重点之一，[2]旨在将学生的学习过程及所思所想考出来，既关注学生对学科知识的综合运用，又侧重学生必备品格和关键能力的呈现。
1. 学生在科学表述方面存在的问题
科学表述类问题对考生的能力要求比较高，它是区分度很大的一类试题。此类试题考生失分率极高，笔者在试卷批阅过程中发现学生经常出现表述不清、不当、不规范、不简洁等一系列问题。学生遇到这类问题往往束手无策、无从下笔。因此，如何提升科学表述能力是高中教师需要思考并解决的问题。
语言是知识的载体，也是思维的工具，表述能力不好实际上是思维混乱，因此，要提高表述能力，需要先提升科学思维。如何提升科学思维呢？对于学生来说，“知识的加工”和“问题的解决”的思维过程几乎都是不可视的，大多数教师和学生往往把目光聚焦到
了答案上，几乎忽视了答案的解决过程。然而学生思维的培养并不等于“答案的积累”，而是来自于“得出答案的思维方法和过程”。所以要提高学生学习的效能，我们就必须从“关注答案”向“关注答案的生成过程”进行转变，从依靠感性经验解题向理性思考解决问题的方式进行转变。而要达到这种转变就必须要把“不可视的”思维的过程和方法清晰地呈现出来，以便更好地理解、记忆和运用。笔者在教学中尝试使用“认知地图”这一思维可视化工具，实现“隐形思维显性化--显性思维策略化”，从而提高学生的科学表述能力。 2. 认知地图的简介及应用价值
认知地图起源于环境心理学，1948年，爱德华·托尔曼（Edward C. Tolman）在“白鼠走迷宫”实验（图1）中提出了这一概念，[3]他认为白鼠不是通过尝试错误来实现学习，而是通过对环境的“认知”，在接受刺激和做出反应之间存在一种类似作图一样的心理 加 工 过 程，即 在 脑 中 建起了一个完整的“认知地
图1 “白鼠走迷宫”实验
认知地图在教育领域中涉足较少，它不同于教学中常用的概念图、思维导图等思维可视化工具。认知地图的本质是省去了概念之间的连接词，将图中的各种关系简化为“因果”关系，支持推理和问题解决的过程。[4]另外，认知地图的形式是灵活多样的，没有任何结构、图形、层级的要求，可以使用任意的箭头、图表等。其重点在于使用这些图示表征问题解决过程中的推理关系。
笔者认为可以将“认知地图”运用于中学生物教学
中，用来提升学生的科学思维，从而提高学生的科学表述能力。通过研究认知地图的起源、定义及特点，笔者发现可以将认知地图的形式归纳为“起点”、“路径”、“终点”三个环节，以图1中“白鼠走迷宫”实验为例，出发点即起点，食物箱即终点，而中间的三个通道就是路径。学生在解答科学表述类习题时，按照这三个环节将相关信息整合并画出认知地图。此方法将整道题的逻辑链有始有终的串联并外显出来，有助于提升学生思维的连续性和完整性。
下面以“科技文阅读题型中科学表述能力的考查”这一教学难点为例，阐述笔者利用“认知地图”梳理复杂科研文本信息的逻辑关系图，有效解决科学表述类问题的实践策略。
3. 具体案例实施
3.1 原题呈现（节选）：
叶绿体与细胞核双定位Y蛋白对于番茄抗低温的机制分析
番茄易受低温伤害，导致严重减产。我国科研人员从番茄低温诱导表达数据库中发现了Y基因，低温处理使其转录量升高。Y基因编码的Y蛋白是植物特有的 DNA 结合蛋白，定位于叶绿体和细胞核。4℃低温处理后，Y基因过表达株系比野生型明显耐低温，而敲除Y基因的株系的低温耐受能力低于野生型。
低温会导致活性氧（ROS）产生，而大量的ROS会破坏植物细胞光合膜系统。电镜观察叶绿体超微结构发现，与野生型相比，低温处理后Y基因过表达株系的类囊体结构相对完整、叶绿体中淀粉粒数量少，而敲除Y基因的株系类囊体受损更严重且淀粉粒数量更多。科研人员对Y蛋白的作用机制进行了研究。
类囊体膜上的光合复合体PSII是光反应中吸收、传递并转化光能的重要场所，叶绿体基因编码的D1蛋白是PSII 的核心蛋白，低温会破坏D1蛋白。常温下Y基因过表达株系中的D1蛋白含量与野生型相同，而低温处理下，野生型中D1蛋白含量下降，Y基因过表达植株的D1蛋白含量基本保持稳定，从而保护了PSII。
类囊体膜上的光合复合体PSII是光反应中吸收、传递并转化光能的重要场所，叶绿体基因编码的D1蛋白是PSII 的核心蛋白，低温会破坏D1蛋白。常温下Y基因过表达株系中的D1蛋白含量与野生型相同，而低温处理下，野生型中D1蛋白含量下降，Y基因过表达植株的D1蛋白含量基本保持稳定，从而保护了PSII。
I酶和A酶分别参与叶绿体中淀粉的合成与降解。在细胞核中，Y蛋白可通过与两者启动子结合，调控I酶和A酶基因的转录，降低低温下叶绿体中淀粉的积累。
R酶由8个大亚基蛋白和8个小亚基蛋白组成，是CO2固定过程中的限速酶，对低温胁迫尤为敏感。小亚基蛋白由S基因编码，S基因过表达植株与野生型相比，低温下R酶含量更高且耐低温能力更强。研究还发现，Y蛋白能够与S基因的启动子结合并增强其转录，从而在低温胁迫下维持R酶的含量。
农业生产中， Y 基因的发现及其调控机制的研
究，为增强冷敏感作物的低温抗性提供了有效途径。
（1）据文中信息，低温下Y基因过表达植株有利于光反应进行的直接原因有__________。
（3）叶绿体中的淀粉粒积累抑制光合作用。根据Y蛋白功能特点，结合文中信息，推测细胞核中的Y蛋白低温下减少叶绿体中淀粉积累的具体机制：______________________。
3.2 学生问题诊断
本题是一道科技文阅读题，是新高考改革后生物等级考试中的新题型。文中往往包含大量的陌生学术名词，逻辑关系复杂，需要学生快速解读信息，再将整合后的信息正确加工并输出，对学生的科学思维要求较高。笔者将上述题目对高三学生进行了实际考查，并对本题第（3）问进行了得分情况（表1）和典型错答（表2）的统计，结果充分反映学生对此类问题应对能力有限。
3.3 绘制认知地图
目前，学生对此类问题应对能力较为有限，因此我们尝试用“认知地图”来解决以上问题。结合本题题意，绘制认知地图大体可分为三步。第一步：确定起点和终点，本问的起点是“Y蛋白”，终点是“减少淀粉积累”；第二步：寻找路径。路径比较复杂，需要根据起点和终点，再次重点解读文本中的相关信息，阅读时标出路径中的关键词，用箭头简单构建关键词之间的逻辑关系，呈现出相关路径；第三步：标注关键词
之间的关系，比如：促进、抑制、破坏等，对于部分关键词之间的关系，文中没有明确给出，需要学生根据相关信息和最终结果进行推理分析。例如本问中，结合淀粉含量减少分析原因应该是减少淀粉合成，增加淀粉降解，从而推出抑制I酶合成，促进A酶合成，这样就呈现出一幅认知地图（图2）。
据绘制出的认知地图可知，Y蛋白通过两条途径减少淀粉积累，对两条途径进行梳理转化，即：“Y蛋白可与编码I酶和A酶基因的启动子结合，抑制编码I酶基因转录，促进编码A酶基因转录，导致I酶减少、A酶增加，从而使淀粉合成减少，降解增多，降低叶绿体中淀粉的积累”。
笔者让学生根 据绘 制出的认知地图再来回答此
问，学生的表述基本与参考答案一致，而且学生们普遍反映答题思路清晰了很多。
我们可以运用相同的方法画出第（1）问甚至整篇文本的认知地图（图3）。这样能够帮助学生更好的理解命题者的思路，进而从更高的站位来思考问题。
4. 学生能力提升
学生学会了“认知地图”这一思维可视化工具后，在面对科学表述类习题时，便会有意识的将内在的、抽象的认知过程以外显的、形象的图形展示出来，更加清楚的呈现思维链的方向，进一步降低了转化成科学表述的难度 ，操作更容易 、表述更准确 、逻辑更完
整，漏写、少写的问题得到有效解决。
通过对学生进行的多次训练，学生运用认知地图分析复杂情境的思维习惯得到培养，分析问题和解决问题的能力得到提高，进而科学表述能力获得有效提升。
5. 认知地图应用展望
认知地图在生物学教学中还没有得到广泛的应用。然而，笔者通过实践证明，认知地图能帮助学生梳理科技文中的逻辑关系，显著提高学生的科学表述能力。另外，对于其他类型题中科学表述能力的考查，认知地图也同样适用。如何进一步发掘这种“可视化”工具的潜力，使其变为帮助学生提升理解、应用、思辨、创新能力的“练习性”工具，是我们需要继续努力的方向。
参考文献
[1] 中华人民共和国教育部制定. 普通高中生物学课程标准(2017年版2020年修订版)[M]. 北京: 人民教育
出版社, 2020: 75.
[2] 金术超. 透析试题新变化 构建备考新策略——以2017—2019年北京卷科学表述类试题为例[J]. 教学考试, 2019, (51): 54-56.
[3] Tolman, E. C. Cognitive Maps in Rats and Men[J]. Psychological Review, 1948, 55(4):89-208.
[4] 赵国庆, 李欣媛, 路通等. 从认知地图到认知图谱：相似概念的跨学科审视[J]. 现代远程教育研究, 2021,33(5): 14-25.
作者简介：
吴盼盼：北京市京源学校一级教师，担任高中生物教学工作，多次承担市区研究课、公开课，受到好评；撰写的多篇论文获市区各种奖项。
摘要 本节课利用真实的科学研究案例创设情境进行教学，以深色紫花矮牵牛和浅色紫花矮牵牛的培育为主线，引导学生发现和了解转基因沉默现象、基因沉默现象，加深对“基因表达的调控”的认识，学生在不断应用已学知识解决实际问题的过程中提升探究能力、发展科学思维，在此基础上进一步树立稳态与平衡观、进化与适应观。
关键词 基因表达的调控 转基因沉默 情境教学 高三复习课 高中生物学
中国图书分类号：G633.91 文献标识码：C
1 教学分析
“基因的表达”揭示了基因是如何行使功能控制性状
“基因表达的调控─转基因沉默”教学设计
金 莉 吴春萍
（本文已发表于核心期刊《生物学教学》2021年第2期）
的，是“遗传与进化”模块的核心知识，也是学生学习“基因工程”“蛋白质工程”“分子杂交技术”等内容的知识基础。
本节课是“基因的表达”一轮复习第2课时。第1课时教师引导学生梳理基因表达的基础知识。本节课教师精选“转基因沉默”这一内容，以深色紫花矮牵牛和浅色紫花矮牵牛的培育为主线，引导学生发现和了解转基因沉默现象、基因沉默现象，加深对“基因表达的调控”的认识，在不断应用已知解决未知的过程中提升探究能力、发展科学思维，在此基础上进一步树立稳态与平衡观、进化与适应观。
2 教学目标
基于课程标准的内容要求、学业要求和学业质量标准，并围绕培养学生核心素养的要求，制订了如下教学目标：
（1）通过认识基因表达过程中复杂精密的调控有利于系统维持稳态 ，进一步形成稳态与平衡 、进化与
适应的生命观念。
（2）通过探究转基因紫花矮牵牛没有变得更紫的原因发展科学思维。
（3）通过设计实验培育深色紫花矮牵牛和浅色紫花矮牵牛，以及思考如何在转基因实验中应对转基因沉默等提升科学探究能力。
3 教学过程
3.1 复习旧知 教师指导学生回忆基因表达的内容。学生说出基因表达的概念，写出基因表达过程图。
设计意图：通过复习让学生巩固旧知，顺利进入新内容的学习。
3.2 发现转基因沉默
3.2.1 创设情境、激趣增疑 教师利用多媒体出示紫花矮牵牛图片及其呈现紫色的原理，让学生写出紫花矮牵牛体内基因（查耳酮合酶基因，下简称CHS基因）控制花色的过程。然后提问：有人觉得紫花矮牵
牛颜色不够深，如何获得颜色更深的紫花矮牵牛？学生提出诱变育种、杂交育种、多倍体育种等多种方案后，教师在肯定学生方案的基础上，再从育种目标和各个育种方法的特点入手引导其排除其它育种方式，选择转基因育种并说出育种成功的标志。接着教师呈现1990年约根森研究小组进行的这项实验的结果（图1），学生观察发现，真实的实验结果出乎意料：转基因紫花矮牵牛不仅没有变得更紫，反而出现了浅紫色、紫白相间、甚至纯白色花朵等多种性状。
图1 1990年约根森研究小组转基因实验结果[1]
3.2.2 原因初探 教师设置问题引导学生探究原因：①没有出现预期的深紫色，可能是基因表达的哪个环节出了问题？②怎么检测转录是否出现问题？怎么检测翻译是否出现问题？③选择什样的矮牵牛花进行检测，两者的预期检测结果应该是怎样的？
3.2.3 深入探究 教师继续呈现约根森研究小组的实验结果，引导学生逐步分析、得出结论。首先呈现一段文字材料：转基因植株花冠细胞总CHS基因mRNA量比野生型低50倍。学生阅读资料得出：转基因植株CHS基因的转录被抑制。然后提问：转基因植株中既
注：1道为分子量标记（Marker）；2道为野生型植株花冠细胞CHS基因转录水平检测结果；3道为转基因植株白色花冠细胞CHS基因转录水平检测结果；I代表外源基因，E代表内源基因。
师在肯定学生实验方案基础上呈现约根森研究小组的实验结果（图3）。学生阅读图谱得出：转基因植株内源和外源CHS基因的转录都被抑制。
图3 转基因植株紫色和白色花冠细胞CHS基因mRNA稳定表达水平检测结果[1]
3.2.4 认识转基因沉默 经过前面的铺垫，学生很容易理解转基因沉默的概念——转基因技术中，目的基因已经整合到受体细胞核基因组中，但它的表达活性在当代或后代中受到抑制，不能稳定表达或者表达水平低下，有时甚至完全不表达。转基因沉默影响了转基因植物从实验室走向生产的进程，现实矛盾驱动学生进一步了解其机制以及应对策略。
设计意图：设置情境引导学生利用已学知识解决问题。情境中与预期不一致的实验结果激发了学生的学习兴趣和探究欲望。在教师引导下，学生明晰如何探究转基因紫花矮牵牛没有变得更紫的原因，逐步解读约根森小组的实验结果，得出实验结论。
3.3 转基因沉默的分子机制 转基因沉默的机制有多种，教师选择相对容易理解的两种机制作介绍：DNA甲基化干扰转录机制和cRNA（互补RNA）干扰翻译机制。利用多媒体出示相关图片进行教学。例如利用问题串引导学生观察图4，理解cRNA干扰翻译机制 — — 细胞只能容纳和处理特定范围内的转基因mRNA ，一旦细胞内的转基因mRNA超过这个范围，RNA聚合酶会以过多的mRNA为模板，合成cRNA，这些 cRNA 能与mRNA 杂交，形成双链RNA，干扰翻译。问题串：①图中基因表达的过程受到什么干扰？哪个环节出了问题？②你推测这个红色链状物质的化学本质是什么？③它的结构有什么特点？④你推测细胞什么情况下会产生这种RNA？⑤这是一种什么调节机制？有什么意义？
图4 cRNA干扰翻译示意图
设计意图：检测学生对转基因沉默机制的理解，提升他们的问题解决能力。
3.4 基因沉默及其应用
3.4.1 认识基因沉默 只有转基因实验中才有基因沉默现象吗？引导学生认识生命体中基因的选择性表达就是在不同时间、空间，细胞选择性表达一部分基因，沉默另一部分基因的结果。这体现了基因的表达是可以调控的，有重要的意义。
3.4.2 应用基因沉默 教师提问：其实大众更喜欢意外培育出的浅色紫花矮牵牛，那如何培育浅色紫花矮牵牛呢？基于前面的学习，学生很容易想到沉默CHS
基因，并说出育种方案：设计一段DNA序列，这段DNA序列转录产生的RNA会与紫花矮牵牛体内CHS基因转录出的mRNA互补结合。将这段DNA序列导入受体细胞，诱导CHS基因沉默。教师再展示科研工作者的实验结果（图5、图6），与学生的预期完全一致。
图5 个体水平实验结果[2]
注：W（最右侧）为野生型植株；123为转基因植株
注：W为野生型；L4 L5为转基因植株；查耳酮合酶是一个多基因家族，abc分别表示其中一个基因；纵坐标为转基因植株花冠细胞CHS基因mRNA含量与野生型植株花冠细胞CHS基因mRNA含量的比值。
图6 分子水平检测结果[2]
设计意图：经过引导，学生认识到基因表达的调控有利于系统维持稳态，转基因沉默是机体经过长期进化形成的适应，这是本节课的主题。设计实验培育浅色紫花矮牵牛即时反馈学生前述内容的学习效果，进一步发展学生科学思维、提升科学探究能力。
3.5 总结提升和延伸 利用板书（图7）总结本节课学习内容，帮助学生明确本节课的学习目标，指引学生进一步思考探究的方向。
图7 板书设计示意图
设计意图：总结本节课学习内容，帮助学生体会生物学原理在实践中的应用价值，进一步形成稳态与平衡观、进化与适应观。关于基因沉默更多可探究的问题给学生留下进一步的思维空间。
4 教学反思
真实、新颖的科学研究案例逻辑性强、研究方法独特、学科思想深邃，是教学情境创设的重要素材。利用科学研究案例创设情境组织教学需要注意什么？在备课过程中，笔者深刻体会到要依据教学目标合理使用素材。本节课的思路在搜索到文献素材的时候就形 成 了 ， 但试讲时暴露的第一个重要问题就是讲不
完，45分钟只讲到转基因沉默的机理，课程没有主线，教学重点偏移，主要原因是笔者将文献中的电泳图谱直接使用。真实的检测实验严谨，结果复杂，引导学生阅读电泳图谱，描述结果得出结论占时比重非常大，对整个设计来说非常没有必要，做减法后课程的主线清楚，课程设计的特点也能凸显出来。这让笔者体会到，教学素材是为教学所用的，应依据自己的教学目标对素材做合理调整，利用最简的信息实现教学目标，面面俱到只会让主线不清晰，教学重点被非重点信息带偏。
主要参考文献
[1]Napoli C, Lemieux C, Jorgensen R. Introduction of a chimetic chalcone syntase gene into petunia results in reversible co-suppression of homologous genes in trans[ J]. Plant Cell, 1990, 23: 279- 289.
[2]王会平,遇玲等.利用amiRNA技术沉默矮牵牛查尔酮合成酶基因.[J]园艺学报.2012,39(12):2491-2498.
摘要：本节课在复习生长素相关内容的基础上，以多个真实的研究过程为素材为学生创设情境，引导学生在科学探究的背景下逐步分析出重力作用导致根向地生长的机制，运用归纳与概括、演绎与推理、模型与建模等科学思维方法，逐步提高学生的科学思维水平和科学探究能力。
关键词：向地性 生长素 重力作用 科学思维
1理论依据
建构主义学习理论[1]提倡探究性学习，在教学过程中，教师为学生创设问题情境，引导学生不断地发现问题和解决问题。教师提供一定的方法和依据，指导学生通过小组合作等方式进行学习活动。新课标要
基于核心素养的高三复习课
——“探究根向地性的产生机制”
北京市第九中学 邱阳
（本本已发表于核心期刊《生物学通报》2019年第10期）
作者简介：
金莉：中共党员，北京市古城中学生物教师。勤学习、爱思考，多个课例和论文获市区级奖项。
求培养学生的学科核心素养，包括生命观念、科学思维、科学探究和社会责任[2]。
本课以探究性学习为基础，以科学家多个真实的研究过程为素材，引导学生在科学探究的情境下按照一定逻辑关系分析出重力作用导致根向地生长的机制，过程中渗透了归纳与概括、演绎与推理、模型与建模等科学思维方法；针对根的向地生长现象，引导学生进行观察、提问、实验设计以及对结果进行交流与讨论，提高学生的科学思维水平和科学探究能力，逐步建立生命观念，并初步形成社会责任。
2学情分析
学生通过高二新课学习，对生长素的本质、产生部位、运输方式、作用特点等基础知识已经基本掌握，但应用生长素的相关知识解决实际问题能力欠佳。学生的科学思维水平和科学探究能力等学科核心素养尚未达到新课标要求，需要通过高三复习逐步提升。
学生对根向地生长这一生命现象比较感兴趣，乐于用生物学知识解释现象，喜欢探索未知事物，有一定的逻辑分析能力。
3教学目标
3.1利用根向地性的系列实验，课堂再现科学家探究根向地性的科学情境，指导学生在新情境下完成观察、提问、设计、讨论等活动，培养学生的科学探究能力。
3.2通过对大量科学证据与实验结果的分析和推理，逐步得出重力作用导致根向地生长的机制模型，提升学生的科学思维水平。
3.3通过对根尖结构探索得出根向地生长的机制，体现结构与功能观；根向地性的形成是植物长期适应自然环境的结果，体现进化与适应观。
4教学过程
4.1创设情境 提出问题
通过多媒体给学生出示植物向光性、向地性、向
水性的照片，说明植物不能像许多动物那样自由的活动，但受到单向外界因素的刺激，会发生定向运动，这种现象称作植物的向性运动，一般认为向性运动与植物体内的生长素分配不均有关[3]。激发学生的好奇心与求知欲，明确本节课的目标是探究根向地性的产生机制。
4.2回顾基础 应用提升
为了解释根向地生长的原因，请学生回顾生长素的相关基础知识，写出生长素的本质、产生部位、运输方式、作用特点并交流。教师根据学生答案进行补充讲解，如极性运输是主动运输，需要载体和能量；植物体不同部位对生长素敏感度不同等。
请学生应用生长素的作用特点，解释根向地生长的原因。学生容易说出根尖横向放置时，生长素受重力作用，近地侧浓度高，远地侧浓度低，又因为根对生长素敏感，上部生长素浓度低，促进生长，下部生长素浓度过高，抑制生长，结果导致根向地弯曲。
教师概括原因：重力作用导致生长素分布不均造成根向地弯曲。
4.3提出质疑 深入探究
引导学生对上述解释提出质疑：如根的向地弯曲确实是重力作用导致的吗？重力作用如何导致生长素分布不均？你看到生长素的分布情况了吗？等相关问题。明确上述解释只是根据生长素特点提出的一种假说，如果要证明上述假说需要充分的实验证据，强调实验探究的重要性。
4.3.1验证重力作用及感受重力的部位[4]
请学生设计实验证明重力作用是导致向地生长的原因，学生容易想到将植物放到无重力的太空中，观察根的生长情况，并预期实验结果为根的向地性消失。科研人员做过这个实验，结果与同学的预期一致。上述实验可以说明重力作用是导致根向地性的原因。
如何证明感受重力作用的部位在根尖？学生容易
想到切除根尖后横向放置，预期根的向地性消失，可以证明根尖是感受重力作用的部位。
学生初步尝试设计实验并预期结果，学习实验设计的方法，感受实验设计的快乐。
4.3.2验证IAA分布不均[3]
假说中还提到了重力作用导致IAA分布不均，如何证明根中出现了IAA分布不均的现象呢？此时从宏观水平进入微观水平，引导学生思考如何观察到IAA的分布？学生可能会想到生物学中常用的同位素示踪技术标记并通过放射性显示IAA的分布，明确科研人员早期确实用这种方法做过实验，但是实验效果不理想，原因是IAA是植物激素，植物体内含量极少。如何才能更好的观察到IAA的分布情况呢？给学生提供背景资料：
GFP基因是绿色荧光蛋白基因，其表达产物可显绿色荧光。DR5是一种IAA敏感型启动子，表达强度会随IAA浓度增加而增强。请学生通过小组讨论，写出实验设计并预期实验结果，小组代表发言。学生容易根
据信息联想到学过的基因工程的知识，并通过小组合作提出合理的实验设计，基本过程如下：将DR5和GFP基因连接后导入植物细胞，并培育成转基因植物，分别观察正常生长和横向放置的根尖部位的荧光分布。预期结果：向地侧绿色荧光强度大于背地侧。
此时出示科研人员真正完成这个实验所获得的实验结果，和同学预期的一致，同学容易根据结果快速得出结论。激发学生的探究热情，进一步提升学生的实验设计能力。
4.3.3淀粉体的发现与生长素运输模型[3] [5]
重力作用如何引起生长素分布不均？很多学生认为是生长素分子受到重力作用出现沉降造成的。此时明确的告诉学生，生长素是一种易溶于水的小分子有机物，其水溶液可以稳定的存在，不会受重力作用出现沉降。并追问学生什么样的分子才会出现沉降呢？如不溶于水的大分子。此时出示科学家利用电子显微镜观察到的根尖照片，指导学生观察根尖某些细胞中
淀粉体的位置，学生容易发现淀粉体的位置始终在细胞下部，推测淀粉体很可能是感受重力的物质。此时运用类比推理的方法引导学生思考：我们观察到淀粉体分布不均，而刚才证明了生长素也出现了分布不均，二者是否存在某种联系呢？推测很可能是淀粉体导致了IAA的分布不均。并在此时出示电镜下观察到淀粉体压迫内质网的现象，为探究Ca2+作用的埋下伏笔。
淀粉体是如何导致IAA分布不均的呢？此时学生需要建立淀粉体与IAA之间关系，展示淀粉体影响根尖IAA运输模型（图1），请学生根据模型，小组讨论并分析原因。学生容易讨论得出淀粉体可以通过影响IAA的运输从而造成IAA分布不均。培养学生运用模型解决问题的能力。
图1植物根尖生长素运输模型[5]
4.3.4探究Ca2+的作用[6]
淀粉体通过何种方式影响IAA的运输呢？和内质网有关系吗？提醒学生回忆刚才看到的淀粉体压迫内质网的现象，并且告诉学生内质网是一种含有大量Ca2+的细胞器，在很多细胞的研究中均发现内质网可以通过释放Ca2+传递信息。根据上述信息，学生提出推测：Ca2+和根的向地弯曲有关。
为了验证与根向地弯曲的关系，科研人员进行了材料1的实验，请学生阅读材料1并分析曲线图所示的实验结果，得出结论。
材料1：为进一步探究Ca2+的作用，科研人员将水稻幼苗水平置于培养基中，分别用不同浓度的Ca2+和EDTA（可与Ca2+结合使其失去活性）处理根，每天测定根的弯曲角度。结果如图2。
请分析Ca2+和EDTA对根向地弯曲的影响，并得出结论。
教师指导学生运用分析横纵坐标，实验组与对照
组进行对比等方法，分别得出高浓度的Ca2+可促进根的向地弯曲，EDTA可抑制根的向地弯曲的结论。
4.3.5得出Ca2+作用机制，建立根向地性模型[5]
Ca2+是如何影响IAA定向运输的呢？科研人员又通过一系列实验最终得出横向放置的根尖细胞向地性机制模式图（图3）。请用准确的文字描述图中所示的机制，小组讨论并展示。
图2 不同浓度的Ca2+和EDTA对水稻根弯曲角度的影响[6]
图3 横向放置的根尖细胞向地性机制[5]
4.4结合模型 质疑讨论
提示同学思考上述过程还有哪些环节不太清楚？我们最初的假说是否正确？培养学生的实验评价能力，提倡批判性思维，此时学生可能提出内质网释放Ca2+的机制不清楚，钙离子泵的作用不明确等相关问题。
师生共同讨论根为什么会向地生长？得出根的结构决定了其可以向地生长，有利于根完成其吸收营养物质和固定植物体的功能；此外根的这种特性可以提高植物体适应环境的能力，是经过长期进化过程形成
的，体现生命观念中的结构与功能观和进化与适应观。
4.5总结方法，探索建议
课后通过查阅文献，尝试解决自己刚刚提出的问题。推荐使用“百度学术”等科研检索工具（https://xueshu.baidu.com/）。
6教学反思
本节课所选的素材均取自真实的科学研究，并将多个科学实验组合成一条环环相扣的逻辑链，引领学生按照科学思维过程设计实验并分析实验结果，层层递进，最终得出根向地生长的机制。机制细节之处仍然有值得质疑之处，给学生留有思考的空间。
本节课所提供的研究素材，不是要求学生从知识上掌握这些内容，而是希望学生在利用这些素材解决问题的过程中，培养学生的综合能力，提升学生的核心素养。
课程中设计了大量师生共同分析讨论的环节，给
学生留出时间将自己的想法书写在学案上，给学生提供查阅科研论文的方法等做法，为学生将来从事科学研究工作做好铺垫。
参考文献
[1]刘恩山.中学生物教学论（第2版）.北京：高等教育出版社.2009.42~47
[2]中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准（2017年版）.北京：人民教育出版社.2018.4~5
[3] Lincoln Taiz等著.植物生理学（第五版 中译本）.北京:科学出版社,2015
[4] 石轶松等.微重力和模拟微重力对植物生长发育的影响.重庆大学学报.2003.26（4）：24~27
[5] 潘瑞炽.植物生理学（第五版）.北京:高等教育出版社,2004
[6] 吕冰等.外源Ca2+及其相关物质对抛秧稻立苗的影响.作物学报,2001,27（1）：55-58
摘 要 通过对五个教学实例的分析，提出了生物教学实践中问题设计和运用过程中存在的三方面误区：问题数量太多、存在明显暗示、不给学生思考空间。并针对每个实例提出了纠正的方法：将问题串整合概括成一两个问题、教会学生从结果进行逆推来寻找原因、关注多数学生对问题的反应等。逻辑性强、层层深入的问题能促进生物学课堂教学中学生科学思维的发展，有助于学生知识网络的构架。
关键词 生物学教学 问题设计 科学思维
生物学作为自然科学，其核心知识多为通过探究而形成的科学结论。在实施新课程标准、以核心素养为目的的教育大背景下，生物学课堂教学中越来越重视情境的创设和问题的提出 。逻辑性强 、层层深入的
例析中学生物教学中问题设计与运用的误区
刘晓昕
（本文已发表于《新课程教学》２０２０年第１０期）
作者简介：
邱阳：北京市第九中学生物教师、教研组长。主持市规划办“十三五”课题一项，获北京市基础教育课程建设优秀成果二等奖，石景山区第四届教学成果二等奖，在《生物学通报》《教育与装备》等期刊发表科研论文多篇。教学设计获北京市基础教育优秀课堂教学设计优秀课例一等奖，北京市中小学“京教杯”大赛二等奖等。
问题能促进学生科学思维的发展，有助于学生知识网络的构架。但笔者在听课调研过程中，发现问题的设计和运用过程中有一些做法值得商榷。
一、问题数量太多，偏离设计的主要目的
新课改以来的生物学教学中，普遍存在将单个的问题有效地整合成问题串的做法，以问题串为媒介，层层递进，促使学生主动思考，调动学生的思维，达到解决问题、掌握概念、形成相应的生命观念的目的[1]。然而在具体的设计和应用过程中，有些问题串的设置过于细碎，尽管本意是为了层层启发学生思考，但过于频繁和细碎的问题容易造成学生的倦怠，有教学方法单一之嫌。
例如，在初三生物课“复习激素对生命活动的调节”时，教师出示了正常成年人餐后血糖变化曲线图，带领学生分析曲线各段变化的原因，据此得出人体能使血糖维持相对稳定的平衡状态的概念。在这个过程中设计的问题串由8个问题组成：（1）血糖是什
么？（2）食物中的各种糖如何变成血液中的葡萄糖呢？（3）我们每天吃的最多的是哪种糖？（4）淀粉是如何消化的？在哪里吸收的？（5）正常人空腹时的血糖含量在一定范围有何意义？（6）曲线BC段血糖含量出现明显上升幅度，其原因主要是什么？为什么没有立即上升？（7）曲线CD段出现血糖含量下降的原因是什么？（8）胰岛素如何让血糖降低的？若把每一个问号看作一个问题，此问题串实际包含了10个问题。这10个问题包含了食物的消化和吸收的过程（问题2、4）、营养成分的种类（问题3）、血糖平衡的调节和意义（问题5、6、7）、胰岛素的作用机理（问题8）等。包含的概念之多完全可以撑起整节课。但这只是教学过程的一个环节，后面的教学内容还包括了胰岛素的发现史、Ⅰ型和Ⅱ型糖尿病的区别与治疗对策等，每一个教学环节都设计了包含5个以上问题的问题串。
课后，笔者对教师提出的建议是：减少课堂容
量，将对餐后血糖变化曲线图的解析作为情境贯穿整节课的教学，同时将每一个问题落到实处，最终形成完善的知识框架。
同样，在高中生物必修模块一《分子与细胞》中“细胞器之间的分工合作”一节课中，教师先介绍了科学家Philip Siekevitz的早期研究，将豚鼠胰腺切片放置在亮氨酸-14C溶液中一段时间后，检测到附着核糖体上的放射性强度远远大于游离核糖体。从而让学生了解同位素标记法，并得出胰岛素在附着核糖体上合成的结论。接着又出示Palade进行的后续研究，同样用同位素标记法检测离体培养的豚鼠胰腺切片细胞内其他各部分的放射性（结果见表1）。针对此资料，教师提出了4个问题：（1）在此实验研究中，检测了哪些细胞器的放射性？（2）分别描述各细胞器的放射性随时间的变化趋势。（3）粗面内质网和高尔基体为什么会出现不同的放射性，这反映了什么问题呢 ？（ 4 ）结合Philip Siekevitz的早期研究和此上
述资料综合分析，写出各细胞器参与分泌蛋白合成的先后顺序。
表1 离体培养的豚鼠胰腺切片细胞内各部分的放射性
教师设置这一问题串的意图是引导学生读懂表格并分析研究过程中的自变量和因变量，最终得出胰岛素等分泌蛋白在细胞中的合成与转运路线。但很明显，这些问题对于高中学生来讲过于细碎，几乎是引领着学生在逐步思考，学生逐个问题回答很容易，最终也能比较顺畅地得出“分泌蛋白在核糖体中合成，经内质网和高尔基体逐渐移向细胞膜并分泌到细胞外”的结论 。但整个过程中学生只是在被动思考 ，没有自己
综合分析和整合的过程，这样的启发式教学对学生的深度思维的形成没有帮助。近两年来的生物高考，让考生用一段话解释生物学现象或阐述实验思路的题目比例越来越大，而此类题目的得分率极低，学生这方面的能力差，不得不说课堂教学中教师提出问题过于细化是其中的原因之一。此问题串完全可以改成直接提出问题4，给学生一段时间分析思考并写出自己的答案，然后通过对不同学生的答案进行展示和分析，最终共同得出准确的结论。
二、问题存在明显暗示，忽略了学生的深层思维训练
前苏联教育家苏霍姆林斯基在《给教师的建议》说过：“如果你所追求的知识是那种表面的、显而易见的刺激， 那你远不能培养学生对脑力劳动的真正热爱。”[2]好的问题，应该能够启发学生的思考，促进学生思维能力的发展， 逐步形成发现问题、 思考问题和解决问题的能力。而在当前的生物学中，教师
所提的问题大多都是识记、 理解的低水平层次的问题，甚至有许多只要求学生回答“对”或“不对”的问题 ，这种问题表面上能使学生踊跃参加，却不能使学生对问题进行实质上的探究，不利于学生思维能力的发展。[3]
初三“人体内代谢废物的排出”一课的复习中，教师以肾炎和尿毒症患者的化验单解读及病因分析等为情境，将泌尿系统的组成和功能、肾脏的结构、尿液的形成与排出等知识进行梳理和迁移应用。接着提出，肾小球炎症导致滤过膜的通透性发生了什么改变，为什么？教师引导学生分析肾小球炎症患者的尿液化验单，根据其中出现了蛋白分子和红细胞，得出患者的肾小球滤过膜通透性变大的结论。为了让学生体会生物体结构与功能的关系，教师增加了一个问题：通透性为什么会变大呢？这个问题学生自然难以回答，教师又告知学生，肾小球有炎症时，会导致肾小球毛细血管肿胀 ，管腔变得狭窄 。接着问学生，那
么血管内的血压会怎么样呢？血压增大后，肾小球毛细血管壁又会怎样？很明显，这样的一系列问题基本是让学生填空，解决问题的关键点都由教师已经给出了提示，这样的情形下，学生很容易得出正确结论，教学过程显得很流畅。可长期采用这样的提问方式，学生的主动思考、逻辑和推理的思维能力永远得不到训练。不如直接提示学生“炎症会导致肾小球毛细血管肿胀、管腔变窄”，让学生在此基础上思考这种变化会引发的系列变化有哪些，最终导致肾小球膜通透性增大。
当学生初步面对这样的问题时，可能会无从回答，不知道从哪儿下手，这时候再由教师启发学生，解决这类分析原因的问题，实际上是在“原因”和“结果”中建立联系，且两者之间的联系通常不是直接联系，而是有一系列连锁反应。此类问题的解题技巧之一就是从结果进行逆推[4]。什么因素会导致血管通透性变大 ？（ 管壁变薄或被撑大），在“人体营养物质
的运输”中学过的什么因素会导致管壁变薄呢？（血压增大），而血压增大已经可以与炎症导致毛细血管管腔变窄这个最初的起因之间有了直接的联系。
又如，在高三复习“DNA分子的结构”一课中，教师在带领学生回顾了DNA分子的结构及稳定性、多样性的特点后，出示了这样一道思考题：DNA分子杂交技术可以用来比较不同种生物DNA分子的差异。当两种生物的DNA分子的单链具有互补的碱基序列时，互补的碱基序列就会结合在一起，形成杂合双链区；在没有互补碱基序列的部位，仍然是两条游离的单链（见图1）。形成杂合双链区的部位越多，说明这两种生物的亲缘关系越近，这是为什么？
图1
这种问法直接告知“杂合双链区的部位越多，说明这两种生物的亲缘关系越近”，仅仅让学生解释为什么。对于高三学生来讲思维深度太小，不如换成让学生分析“杂合双链区部位的多少与两种生物的亲缘关系远近是什么关系，并说出判断的依据”。
三、不给学生思考空间，失去了问题本身的价值
生物学课堂教学中，尤其是公开课或研究课中，经常会出现这样的情形：教师提出问题后不留出足够的思考时间，看到有学生举手甚至是流露出有回答的意愿，就让学生回答。而这样的学生往往对生物学比较感兴趣，知识掌握比较扎实、思维也更加灵敏和活跃，因此基本能给出正确的答案。教师往往肯定学生的回答并给出“非常好”、“太棒了”这样的表扬，然后就进行后面的教学环节。班里大部分的同学是否也都能达到这样的水平？答对了的同学是真明白了还是因为提前自学或看了教科书的提示？这些现象教师容易忽略。实际上，教师只要舍得花时间，不仅仅满足于
得出了正确答案，而是让其他学生评价一下这个学生的回答或看其能否提出质疑或补充，就能做到心中有数，灵活进行教学调整。
在新授课《光合作用原理的应用》一课中，教师带领学生探究光照强度对光合作用效率的影响，在学生自己设计实验并交流的基础上，师生共同得出了实验思路：在密闭容器中培养水生植物，通过改变光源与植物的距离从而实现光照强度这一自变量的不同，通过传感器检测密闭容器中O2浓度的变化来反映因变量——光合作用效率的不同。传感器在中学生物实验中的使用尚属首次，因此教师在课前熟悉了传感器的操作，从而课上可以在较短时间内快速检测不同光照强度下溶解氧浓度（用DO表示）的变化，检测结果直接通过投影呈现在大屏幕上。（见图2）
图2 （DO1～3为三种不同光照强度，坐标图横轴代表时间，纵轴表示DO值）
而这个实验结果展示的是O2浓度随时间的变化，要想得到光合作用效率，需要计算的是单位时间内的O2浓度变化量，即曲线的斜率。当然，先进的仪器不需要手动计算，只要进行简单的操作即可得出。但对于学生和听者来讲，第一反应肯定把纵坐标当成了光合作用速率。教师也在此预设了问题：你认为通过这个曲线如何计算光合作用的强度？问题刚一提出，有个别反应快的学生立刻回答：这不是光合速率，应该求斜率。教师马上肯定了学生的回答，开始操作求出
不同光强下的曲线斜率，得出了光合速率。但这个过程对大多数学生来说是需要思考时间的，因为这种数据处理方式和学生在以前的定量实验中的数据处理不一样，需要一个转换过程。此时若教师先不急于肯定这个学生的回答，而是让其他学生评价一下或提出自己的疑问，或者只是给全体学生更多的思考时间，都会有利于大多数学生的理解。在课后研讨过程中，甚至有教师也对曲线提出质疑，暴露出听课的教师因为之前没有接触过传感器也对这种数据处理方式的理解存在误区。类似的情形还有很多，多数是出现在问题难度较大或思维跳跃度较大的时候，个别学生答对了不等于全体学生都明白了。
美国优秀教师格雷塔曾经说过：如果一定要让我说教学有什么诀窍的话，那就是问题。当教师能不断向学生提出问题并得到回答的时候，就已经接近想要达到的目标了。[5]以问题为导向、把问题解决作为教学的重要环节，是古今中外教育学者和广大教师普遍
认可并孜孜不倦地进行着实践。期待更多好的问题设计，更有效的问题解决，通过问题激发和培养学生的逻辑与推理、质疑与假设、认同与批判等多方面的科学思维。
[1]文娟,张友碧.“问题串”教学策略在生物教学中的应用[J].中学生物教学,2017(12): 40.
[2]苏霍姆林斯基 .给教师的建议 [M]. 杜殿坤编译 . 北京 : 教育科学出版社,1984:57.
[3]王丹.有效课堂提问的核心:促进学生思维能力的发展[J].新课程研究(上旬刊),2012(02):11-13.
[4]许凡.以问题为主导的“生物学表述题规范书写”教学设计[J].生物学教学,2017,42(10):51.
[5]余文森核心素养导向的课堂教学[M].上海：上海教育出版社，2017:219
作者简介：
刘晓昕简介：北京市学科带头人，北京教育学院石景山分院高中生物教研员。多次参加北京市普通高中学业水平合格考命题工作、北京市高中教材培训、北京市学业水平等级性考试生物试卷权威解析等活动。
教学基本信息
| 课题 | 种群的数量特征 （本教学设计获石景山区“第十七届中小学教育教学设计与课堂教学”二等奖） | ||||
| 授课教师 | 吴盼盼 | 学校 | 北京市京源学校 | 指导教师 | 吴春萍 |
| 学科 | 生物 | 学段 | 高中 | 年级 | 二年级 |
| 相关 领域 | 生态学 | ||||
| 教材 | 书名：稳态与环境 出版社：人民教育出版社 出版日期：2007年1月第2版 | ||||
1.指导思想与理论依据
| 《普通高中生物学课程标准》（2017版）提出高中教育阶段的生物学课程以提高学生生物科学素养为宗旨。生物课程要着眼于学生适应未来社会发展和个人生活的需要，从生命观念、科学思维、科学探究和社会责任等方面发展学生的学科核心素养，充分体现本课程的学科特点和育人价值。 《普通高中生物学课程标准》（2017版）还提出要关注学生学习过程中的实践经历，强调学生学习的过程是主动参与的过程，让学生积极参与动手和动脑的活动，通过探究性学习活动或完成工程学任务，加深对生物学概念的理解，提升应用知识的能力，培养创新精神，进而能用科学的观点、知识、思路和方法，探讨或解决现实生活中的某些问题。 依据上述理念，本节课以藏羚羊为例创设情境贯穿整节课，引导学 |
| 生主动参与调查藏羚羊种群密度的模拟实验以及藏羚羊有关资料的分析，加深了对“标志重捕法”的理解，提升了科学信息处理能力科学语言表达能力。在此基础上帮助学生进一步形成稳态与平衡观的重要生命观念以及保护生态环境的社会责任。 |
2.教学背景分析
| 1.教学内容分析 本节是高二生物新授课，是选择性必修二《生物与环境》模块《种群和群落》中第一节《种群的特征》第一课时的内容。《稳态与调节》涉及了动植物生命活动的调节，是从个体水平研究生命系统，认识机体维持稳态的调节机制；《生物与环境》则是从群体水平探讨生命系统的组成、结构和发展变化规律。通过研究种群的数量特征，不仅可以获得关于种群的基础知识，深入理解“整体大于部分之和”，而且可以领悟研究种群和群落的一些基本方法，还可以为学习《生态系统及其稳定性》一章打基础。 本节内容主要围绕两个问题展开，调查种群密度的方法和种群的特征。本节内容是现代生物进化理论中种群的延伸，也是继续学习本模块中种群数量变化和群落的结构的基础；同时这节课中的学生活动可以激发学生学习生物科学的兴趣，可以培养学生探究能力、合作能力、实地操作能力和实事求是的科学态度。因此，这节内容有举足轻重和不可替代的作用。种群数量特征的内容相对来说比较简单，但是难点在于分析清楚种群各数量特征之间的逻辑关系，根据课标的要求以及学生的实际，我将模拟用标志重捕法进行种群密度的调查改为分析用标志重捕法测定藏羚羊数量产生误差的原因，在分析引起误差的原因时，学生概括出了影响种群数量变化的因素即种群的数量特征，然后通过藏羚羊的资料为主线，引导学生分析种群各特征的内在联系,在此基础上，利用画概念图的方法总结种群各特征的逻辑关系，让学生在动手动脑的课堂活动中构建知识的整体框架，培养学生的理解和应用能力；最后引导学生思考保护藏羚羊的原因，借此渗透稳态与平衡的生命观念和保护环境的 |
| 社会责任。 2.学生情况分析 本次教学目标的达成，一需学生对种群概念能够准确了解，二需学生有一定的科学探究能力、科学信息处理能力和科学语言表达能力。 本次任教班级的学生均为选考“理化生”的学生，生物学科的基础知识较好，并且学生掌握的数学上比例的知识可以用来进行标志重捕法的有关计算，将数学知识和生物学知识进行渗透，所以在知识储备上具有完成教学的可行性。有部分同学思维活跃，有一定的宽度和深度，能主动带动教学。 同时，对要学习的种群的基本特征如出生率和死亡率、年龄结构、性比率、种群分布型来说，学生在生活中有接触，这部分内容很简单，如人口的出生和死亡，年龄等，经过教师的点拨，学生很容易形成出生率和死亡率、年龄结构等概念，利用已有的数学知识，不难推出他们对种群密度的影响。 |
3.教学目标(含重、难点)
| 1.教学目标 生命观念： （1）说明种群密度的概念；在具体实例分析中，说明种群密度是种群最基本的数量特征。 （2）通过对藏羚羊资料分析，说明影响种群密度的因素，并且能够阐明种群的出生率和死亡率、迁入率和迁出率、年龄结构和性别比例等数量特征与种群密度之间的联系。 （3）理解“整体大于部分之和”，认识到生物既具有多样性又具有统一性。 科学探究： 通过模拟调查实验，感悟估测法在生态学调查中的意义，在具体实例中讨论影响估测准确性的因素，提升学生的科学思维。 科学思维： |
| 通过模拟调查，体验运用标记重捕法调查种群密度的过程，培养学生的科学探究能力。 社会责任： 通过对藏羚羊实例的分析和了解，认识到保护生态环境，保护生物多样性的重要意义。 2.教学重点 列举种群具有种群密度、出生率和死亡率、迁入率和迁出率、年龄结构、性别比例等特征，阐明上述特征与种群密度之间的联系。 3.教学难点 （1）模拟用标志重捕法进行种群密度的调查。 （2）阐明出生率和死亡率、迁入率和迁出率、年龄结构、性别比例等数量特征对种群密度的影响。 |
教学流程示意
4.教学过程
| 教学环节 | 教师活动 | 学生活动 | 设计意图 |
| 视频导入 | 【观看视频，分析资料】： 组织学生观看《可可西里》电影视频片段 【设问】十多年过去了，美丽的藏羚羊现在生活的怎么样？假设你是野生动物保护专家，刚到可可西里准备进行藏羚羊的保护工作。 请问你最先关注的是什么？ 那可可西里地区所有的藏羚羊可以用哪一个概念来描述呢？ 那可以用什么指标来反映藏羚羊种群的大小呢？ 那作为野生动物保护专家，你将如何调查藏羚羊的种群密度呢？ 【板书】种群 种群密度 | 观看视频，回答问题 引导学生说出种群数量/面积（如果最后一个问题学生回答种群数量，引导学生考虑调查区域面积） | 创设情境，让学生带着好奇和兴趣进入课堂，从而尽快融入课堂，同时让学生快速实验学生视角的转变。 |
| 环节一：标志重捕法的模拟实验及其结果分析 | 【展示】小动画（黑点和白点不停动来动去） 大家都知道，藏羚羊的奔跑速度非常快，可以达到80千米/小时，所以它的活动能力很强，活动范围也很广，像这样的动物种群应该怎样调查种群密度呢？ 【发布任务】 请同学们仔细阅读学案上的调查方法，并用笔对关键词句进行标记，限时两分钟。 | 阅读资料，进行标记，总结出种群数量的计算公式 | 制造学习困惑，激发学生进一步探寻新知识的欲望。 |
| 【板书】标志重捕法 【讲述】因为条件限制，我们不能到野外实验，接下来我们就进行一个模拟实验，模拟实验是科学探究的一种常用方法。老师给每一个发了一个装着黄豆的白瓷缸，我们就让黄豆代表藏羚羊，白瓷缸就代表藏羚羊的活动区域， | 两人一组，进行实验，商量写出实验步骤，然后一人操作，一人记录，计算数值。 | 通过模拟实验进行科学探究，加深对标志重捕法这种抽样调查方法的理解，同时加强学生的分组合作。 |
| 还有一个纸杯内装着红豆，红豆就代表标记的藏羚羊。当然，野外实验时标记应该是在藏羚羊的身上的，而我们现在进行的是模拟实验，同时为了节省时间，直接就用红豆代替了。 【发布任务】两人一组，分工合作，快速估算出黄豆的数目同时完成学案完成学案上的（2）操作步骤和（3）结果记录。限时5分钟。 | 两人一组，进行实验，商量写出实验步骤，然后一人操作，一人记录，计算数值。 | 通过模拟实验进行科学探究，加深对标志重捕法这种抽样调查方法的理解，同时加强学生的分组合作。 |
| 【设问】刚才进行实验的时候老师看到有几个组在那里摇晃白瓷缸，然后才抓取的，你为什么要这么做呢？ 【发布任务】各组汇报自己估算出的数值同时打开excel进行记录 【讲述】各组数值差距较大，而给各组准 | 学生思考，回答问题，引导学生考虑动物要回归种群中就会分散开 轮流接力汇报自己小组估算数值 两人分工合作，快速计数 思考回答问题（求平均值） | 通过对实验结果的分析来分析实验误差善生的原因，同时为分析种群的基本特征铺垫。 |
| 备的黄豆是相同的，两人分工快速逐一数黄豆。 【设问】从实际数值和大家估算的数值可以看出，实验是存在误差的，那我们怎么做能减少实验误差呢？ 【电脑操作】excel直接操作，求取平均值。学生若看不清，直接屏幕截屏。 【追问】如果只是一个组进行实验的话，应该怎么做呢？ （若个别小组数的黄豆不是100，继续让学生分析野外实验时会不会出现这种情况及原因） 【追问】除了因为实验重复次数多少导致的误差，还有没有其他的因素引起实验误差呢？ 【展示】若标志物对动物产生伤害、过分 | 重复实验 思考，可适当的引导学生从种群数量计算公式的几个数中考虑，想到标志物也可能出现误差 思考回答问题，能够解释清楚几种情况会使重捕标记数偏小，导致最后结果偏高 |
| 醒目或易脱落对统计结果有什么影响？为什么？ 若某些动物警觉性高，被捕获后很难再次捕获，对统计结果又有什么影响？为什么？ 【展示】标记时注意事项 | |||
| 环节二：种群的其他数量特征 | 【过渡】种群密度可以反映一定时期内种群数量，但仅仅靠种群密度无法了解种群数量的变化，要想了解种群数量的变化，还要研究种群的其他数量特征。 【布置任务】阅读材料，回答问题，认真书写在学案的相应位置上，限时五分钟。 【分析】材料1【讲述】其实在这个期间，不止有新的藏羚羊出生，也有一些藏羚羊去世，所以也有 | 阅读材料，分析材料，获取有用信息，书写在学案上 回答问题（若答案为季节，则继续引导学生说出夏季新藏羚羊出生；若答案为出生率则继续追问学生作出此推断的原因） | 通过阅读材料，提取信息，整合信息，提高学生理解应用能力。 |
| 死亡率影响着藏羚羊的种群密度【板书】出生率、死亡率 | ||
| 【分析】材料2 【板书】迁入率、迁出率 【设问】出生率和死亡率、迁入率和迁出率对种群密度有何影响？ 【总结】出生率和死亡率、迁入率和迁出率可以直接决定种群密度 | 有上面的铺垫，学生很快能指出迁入率和迁出率，同时对概念也能概括出 思考并回答问题（若学生仅考虑迁入率/出生率使种群数量增加，则引导学生考虑种群中出生和死亡同时存在，迁入和迁出也是同时存在的，要比较差值） | 加深对出生率、死亡率、迁入率和迁出率概念的理解以及对在种群密度的影响。 |
| 【设问】如果你要预测3年后可可西里藏羚羊的种群数量是增加还是减少，你还需要获取什么数据？（已知藏羚羊小于1岁、大于5岁都没有生育能 | 回答问题（1到5岁之间的藏羚羊数目） 认真听讲，并随时记录 回答问题（A数量会增多B会保 | 分析年龄组成如何引起种群密度变化 |
| 力） 【讲述】任何种群都是由不同年龄的个体组成的。生态学家通常把种群分成三个年龄组，即生殖前期、生殖期和生殖后期，而种群中各年龄组个体数目的比例称为年龄组成。【板书】年龄组成【展示】【设问】上面三个年龄组成的种群数量会怎么变化？【追问】为什么种群数量会发生这样的变化？【总结】所以，年龄组成通过影响出生率和死亡率来影响种群密度，并且可以预测种群密度的变化。 | 持稳定C数量会减少）回答问题（A生殖前期个体多，生殖后期个体少，出生率大于死亡率） |
| 【分析】材料4 【追问】出生率为什么会下降？ 【讲述】种群中雌雄个体的比例称为性别比例，待产母羊被大量捕杀，导致种群的性别比例失调，从而使出生率下降，种群密度也下降。另外，在农业生产中，利用人工合成的性引诱剂诱杀某种害虫的雄性个体，破坏害虫种群正常的性别比例，使其种群密度降低。 【板书】性别比例 【总结】通过材料分析，我们可以得知性别比例，年龄组成，出生率和死亡率，迁入率和迁出率都可以影响藏羚羊的种群密度，从而影响种群数量。而这些也是种群的数量特征，其中种群密度都是种群最基本的数量特征。 | 回答问题（数量减少，因为出生率下降） 回答问题（待产母羊被杀，使出生率下降） | 联系生活实际，加深理解，同时让学生注意对所学知识的应用。 明确种群特征之间的内在联系 |
| 环节三：总结提升 | 【设问】我国为什么要如此大力度的保护藏羚羊呢？ 【讲述】因此可以看出保护濒危物种是生物多样性一种重要措施，而如果野生动物不断被大量捕杀会导致生态平衡被打破，造成生态系统的崩溃，这也是稳态与平衡观这种生命观念的体现，所以我们要保护生态环境，习近平总书记在今年的世园会开幕仪式上的讲话中也明确提出地球是全人类唯一的家园，我们要像爱护自己的眼睛一样爱护她，这也是我们的一种社会责任。【总结】我们这节课重点学习了种群的数量特征，也是从这一节课开始从群体水平来研究生命系统，前 | 思考回答问题（基本能够想到保护生物多样性，保护生态环境等；也可以从反面引导学生，若不保护藏羚羊会出现什么后果）学生倾听，思考前后章节之间的联系，加深对教材的理解。 | 帮助学生形成从个体到群体的认识，明白“整体大于个体之和”且对教材前后知识建立联系。 为下节课讲样方法铺垫 |
| 三章是从个体水平研究生命系统，个体作为生命系统的结构层次，有着自己的特征，比如出生、死亡、性别、年龄等，而种群作为同种生物个体的总和，不是个体的简单叠加，而是有了新的特征如：出生率、死亡率、性别比例、年龄组成等，而这些特征会影响着种群的数量变化，进而影响着群落和生态系统。同时，这些也都是种群的数量特征，而种群最基本的数量特征是种群密度，活动能力强的动物种群密度我们一般用标志重捕法调查，那那些活动能力弱的动物以及植物种群密度又该用什么方法来调查呢，我们下节课再讲。 |
| 板书设计 |
5.学习效果评价设计
| 本节课采用过程性诊断评价，及时进行诊断评价。学生通过学习，基础知识漏洞即时诊断即时解决；学生的理解、应用能力的变化在环环相扣的教学过程中也可以实时追踪反馈出来。比如学生自己阅读标志重捕法然后设计实验步骤就是对学生理解和应用能力的反馈；再比如学生通过阅读藏羚羊的材料总结出影响种群数量变化的因素，从而引出种群的数量特征，同样是对理解和应用能力的提升。 |
6.本教学设计与以往或其他教学设计相比的特点(300-500字数)
| 1.创设藏羚羊的真实情境，引起学生学习兴趣和共鸣。同时课堂上进行了标志重捕法的模拟实验，让学生体验了模拟这一科学探究方法，同时也时对学生科学探究能力的培养。另外，通过藏羚羊资料的分析，引出种群的数量特征，将本节课重点内容完全串起来。 |
| 2.课堂最后的升华落到稳态与平衡生命观念和保护生态环境的社会责任是本节课的亮点。学生通过思考保护藏羚羊的原因，思想上得到保护生物多样性和保护生态环境的认识。这种重要的生命观念的树立和社会责任的形成提升了课程的占位，贴合新课标要求，充分体现了生物学科的育人价值。 3.课堂最后的总结，让学生认识到教材前后之间的联系，从个体到群体水平来研究生命系统，而种群是生态学的开篇章节，是生态学各层次中最重要的一个层次，是物种的具体存在单位、繁殖单位和进化单位。 4.板书设计主线清楚，重点突出，利于学生知识的构建。 |
作者简介：
吴盼盼：北京市京源学校一级教师，担任高中生物教学工作，多次承担市区研究课、公开课，受到好评；撰写的多篇论文获市区各种奖项。
特级教师工作室大事记
（上接封底）
第二十期
2023年7月，唐翠萍特级教师工作室学员赵娜的单元整体教学设计、课堂实录及时政述评在 2023年北京市中小学思政课教师教学基本功培训和展示活动中获得一等奖。
2023年7月，唐翠萍主持的区级党建课题“集团化背景下以党史教育为主题构建‘大思政’课程体系的实践研究（课题编号sjsdj202111）结题。
2023年7月，唐翠萍被石景山分院教科研中心聘请为2023年石景山区第十二届“教育科研带题授课”活动课题指导教师，共参加2次指导活动。
2023年7月6日，唐翠萍为首师大附属苹果园中学初一年级全体家长做了“学习一致性沟通，高质量陪伴孩子”的家长课堂讲座。
2023年7月，丁庆红工作室成员钱莉莉老师作为题组长参加2023年北京物理等级考阅卷工作。
2023年7月，丁庆红工作室成员程健老师作为题组长参加2023年北京物理合格考阅卷工作。
2023年7月，历史特级教师工作室导师刘芳老师在中学历史教学参考编辑部主办的第七届历史教育学术研讨会上担任高中组评课主持人，并在会议闭幕式上代表项目组作总结发言。
2023年7月，历史特级教师工作室学员臧家富老师在中学历史教学参考编辑部主办的第七届历史教育学术研讨会上承担《中国古代的法治与教化》展示课。
2023年7月，历史特级教师工作室学员师雪峰老师独立主持的区级重点课题《基于联合教研的中学史地政心学科生命教育的实践研究》（编号sjs2020A13）结题。
2023年7月7日，蔡吉组织高一高二阅卷工作。
2023年7月11日，赵研特级教师工作室成员进行了课标学习交流，工作室教师自学了《义务教育课程标准》，并对初高中有效衔接问题进行了交流。
2023年7月14日，马炳霞教师在杨北幼儿园结合北京市“十四五”课题——师德师风建设培训课程，召开工作室老师研讨会，研究课题成果的展示，做好课题结题总结工作。
2023年7月25日，刘世彬以《各美其美 美在当下》为题，对家庭美育教育进行研讨交流，工作室成员参加了研讨活动。
2023年8月，历史特级教师工作室导师刘芳老师工作室学员臧家富老师担任分册主编、王云会老师担任分册编委的《一起讲中国故事第二辑》丛书出版。
2023年8月4日，刘世彬开展了《学校综合艺术实践活动探索与思考》专题讲座，部分工作室成员交流研讨。
2023年8月23日，刘世彬工作室部分成员参加了新教材编写培训，对教材单元页内容进行梳理修改工作。
2023年8月30日，蔡吉组织全区“Hero”同课异构颗粒研讨。
2023年8月-9月，丁庆红工作室成员王凌云、李学、钱莉莉、程健老师参与中国教育学会重点课题《核心素养导向的高中物理诊断性评价》研究，研制高中物理诊断测试评价工具。
2023年9月，吴春萍工作室成员刘晓昕、邱阳参与编写的图书《虚拟现实环境下的中小学教学案例丛书——中学生物学》出版。
2023年9月，吴春萍为苹果园中学生物组老师做“教研活动的根、茎、实”的培训分享。
2023年9月，唐翠萍被聘为首师大附属苹果园中学分校张怡祎宁老师的教学师傅，全面指导道德与法治教学。
2023年9月，唐翠萍被聘为北京市古城中学教师专业发展“青萍”项目刘婧老师的师傅，指导道德与法治教学、试题命制等工作。
2023年9月，丁庆红工作室成员钱莉莉老师为全区高中物理教师作专题讲座《北京物理等级考中的规范表达与教学建议》。
2023年9月，历史特级教师工作室学员师雪峰老师在王洪云老师主持的北京市“十四五”教育科学规划课题“基于历史理解的初中生家国情怀素养培育的策略研究”（课题编号：CDDB23342）开题工作中担任开题专家。
2023年9月6日，蔡吉老师参加北大附石景山学校开学视导。
2023年9月11日，马炳霞特级教师工作室成员宋春雷老师受邀为内蒙宁城信息技术与学科融合创新班培训的学员，介绍我园培训“一案三环，助力教师成长 ”的管理经验，受到老师们的赞誉。
2023年9月-12月，马炳霞特级教师工作室成员宋春雷老师，被黄庄职业高中聘为兼职教师，为学前保育专业的学生讲授“幼儿一日生活的组织指导”一课，受到师生的好评。
2023年9月12-16日，蔡吉老师受聘为北京市特级教师评委。
2023年9月14日，蔡吉、杨茜老师进行高三教学计划交流与质量分析。
2023年9月15日，周春红特级教师工作室成员安丽萍进行了教学设计的原理分享。
2023年9月20日，唐翠萍老师为内蒙宁城的干部培训班做了题为“推进’大思政课’建设 落实立德树人根本任务”的专题讲座。
2023年9月20日，蔡吉老师参加陈新忠“市教研工作分享与重点教研工作”。
2023年9月20日，周春红特级教师工作室成员燕凌进行了课题申报书与开题报告撰写。
2023年9月21日，蔡吉老师组织中学英语高级职称答辩。
2023年9月22日，马炳霞特级教师工作室主持人马炳霞，为石景山区新教师培训班的学员做《无悔的选择 永远的追求》——我与幼教的故事专题培训，受到学员的一致好评。
2023年9月26日，马炳霞老师在杨北幼儿园接待北京大兴区教育党校组织的中小学校长、园长培训班学员来园参观学习，工作室的李晓萍、宋春雷、陈露竹、郑玥等老师分别做了书香乐园课程、信息技术与教学融合的案例分享，以及语言和主题活动实践观摩课，受到校长和园长们的好评。
2023年9月28日，刘世彬工作室及扩大成员以《基于学科素养导向的教学资源拓展研究》为主题，在石景山外语实验小学召开了研讨活动，刘世彬主持此次活动。
2023年10月12日，蔡吉老师做“高三英语关键问题探讨”讲座。
2023年10月11-30日，蔡吉老师参加区第二十一届英语教研大赛评审。
2023年10月17-18日，蔡吉老师参加区2023年职称评审。
2023年10月29日，蔡吉、王桂英老师做高三英语能力提升讲座。
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