資源簡介

人教版八年級下冊第七單元中第二章 “生物的遺傳與變異”
學校名稱 執教老師
涉及學科 生物學 教學對象 八年級學生
教材版本 人教版 課時數 1
一、案例設計背景與目的
國務院印發的《中國婦女發展綱要（2021－2030 年）》提出“推進男女平等基本國策宣傳教育 進機關、進學校、進企業、進城鄉社區、進家庭” “到 2030 年，男女平等基本國策得到深入貫徹落實”。 在《義務教育生物學課程標準（2022 年）》中，對于本節內容有以下要求和建議：
為推進男女平等國策的宣傳教育，為達成課程標準的內容標準，結合調查了解的學生生活經歷，以學生情景劇的形式設計生活情境，拋出三個問題“什么是性染色體？” “性別是由什么決定的？” “為什么生男生女的機會均等？”希望學生通過本案例能夠解釋性別遺傳的規律，形成男女平等的 態度責任。
二、教學理念
建構主義理論 建構主義理論主張學習是通過信息加工活動建構對客體的解釋，首先，強調學習的主體是學生，學生是知識意義的主動建構者；其次，重視情境的作用，特別是真實情境的作用；再次，提倡學生間的相互交流、討論，強調協作學習，交互學習。 在本作品中，圍繞問題情境展開，學生是學習的主體，通過豐富的活動體驗進行探究學習，在此基礎上交流解釋，構建解釋。 引導學生構建解釋的過程借助了科學解釋的兩個模型，其中 D-N 模型（Deductive-Nomological model 即演繹-規律模型）由 Hempel 提出，是目前影響力最大的科學解釋模型，強調概念、原理和規律的重要性；而 CER 框架（Claim-Evidence-Reasoning）在科學教育的教學實踐中應用廣泛，強調證據的重要性。學生在解釋的過程建構知識，深化理解，運用生物學知識解釋生活中的問題，落實生命觀念和社會責任的培養。 探究性學習 探究性學習指學生在學科領域內或現實生活情境中選取某個問題作為突破點，通過質疑、發現問題；調查研究、分析研討，解決問題；表達與交流等探究學習活動，獲得知識，掌握方法。 在本作品中，學生在情境中發現問題，通過查閱分析資料和模擬實驗，分析討論，得出結論后，又通過構建解釋，嘗試將所學運用于生活中解決問題。 教學過程中緊扣問題展開，以解決問題為目的，其中在模擬實驗中，也是遵循探究性學習的原則 和方法展開，學生進行實驗，統計分析數據之后，交流討論得出實驗結果，突出了學生的實踐性，嘗試像科學家一樣進行探究。
三、教材與教學內容分析
本節位于人教版八年級下冊第七單元中第二章 “生物的遺傳與變異”，主要包括“性染色體”和“生男生女機會均等”這兩部分內容。本節主要承接了“基因控制生物的性狀”和“基因在親子代 間的傳遞”這兩節的內容，也為學習“生物的變異”奠定基礎，在本章起到承上啟下的作用。
四、教學目標（學科核心素養分類）
五、教學重難點
教學重點：人的性別是性染色體的組成決定教學難點：生殖過程中性染色體的變化
六、學習者特征分析
七、教學環境、工具及資源準備（包括硬件環境和軟件資源）
教師準備 PPT 和 EXCEL，設置相關課堂活動（暢言智慧課堂）、學習單。 實驗準備：黑白棋子、信封小組式圓桌矩陣，學生人手一臺平板。
八、教學活動設計（一個或多個課時）
教學環節 教學內容 教師活動 學生活動 媒體資源設計意圖
一、導入 1.情境創設：借助“爺爺的困惑”拋出這節課的問題。 2.復習導入:復習染色體的概念和遺傳的規律。 教師明確任務，向爺爺解釋性別決定，回答 1. 什么是性染色體？2.性別是由什么決定的？（性染色體與性別遺傳有什么關系）3.為什么生男生女機會均等？”。引導 學生復習舊知。 學生出演情景劇：“爺爺的困惑”。簡介：爺爺責怪小嬸生女兒，認為是女方的過錯，孫子與爺爺進行解釋，但爺爺不能理解，提出三個問題。 利用PPT 展示情景劇的旁白，幫助學生理解故事劇情，拋出關鍵問題，基于生活情境，吸引注意力，引發思考。以動畫逐步播放的形式，通過問題引導學生復習必要知識，作為先行組織者，作為這節課學習的知識 基礎。
二、了解遺傳的物質基礎：性染色體 1. 性染色體的概念 提供科學史資料、電鏡照片和染色體圖，提出任務： ①思考： 男性和女性體細胞的性染色體分別 是？ 性染色體為什么與性別決定有 關？ ②平板批注作答：在右圖上圈出性染色體，并標注 X 染色體、 Y 染色體。 展示學生批注結果，進行點評總結染色體的概念。 學生閱讀科學史資料和圖片，思考并歸納染色體的概念。 學生進行平板批注作答，區別男女的性染色體。 圖教師展示兩位學生平板批注情況 學生解釋批注作答的課堂作業，思考回答教師的問題。 圖為學生回答問題 利用 PPT 展示，提供了科學史資料、清晰的電鏡照片和染色體圖，作為學習支架。 ①提供科學史資料給學生自主閱讀思考，有利于培養學生提取信息的能力，促進科學思維的發展。 ②提供電鏡照片增強學生的感性認識。 ③基于染色體圖，有利于學 生進行比較，分析出男女性染色體的不同。 利用暢言智慧課堂上的批注作答，每位學生都能在平板上作答，圈出性染色體，并標注。老師可了解學生參與度，提前查閱學生作答情況，了解易錯點，精選 后展示進行分析。
體細胞中性染色體的組成 生殖細胞中性染色體的組成 教師追問： 男性的精子和女性的卵細胞中，應該有幾條性染色 體？ 以性染色體為判斷依據，男性有幾種精子？ 女性有幾種卵細胞？ 根據學生的回答，板書總結人體生殖細 胞的染色體組成。 學生在問題引導下思考回答。 PPT 上展示必要的文字和圖形作為支架，幫助學生進行 推理思考。
三、解釋 人 的 性 別 決定 人的性別是由性染色體決定的。 提供性染色體在親子代間傳遞的圖解，回歸導入情境，提出問題“為什么小嬸生的是女孩”。 根據學生的回答進行板書總結歸納。 學生基于性染色體在親子代間傳遞的規律進行推理，完成批注作答，總結性別遺傳的規律，并依據規律回答情景劇中問題，演繹推理，構建解釋。 利用批注作答，學生補充完成圖解。教師實時了解，控制作答時間，精選作業展示分析。滲透 D-N 模型，進行隱性教學。
四、探究 生 男 生 女 的機 會 生男生女機會均等 1.邏輯推理： 思維拓展： 拓展精原細胞的概念，提問：以染色體為判斷依據，一個精原細胞能產生兩種精子, 這兩種精子的數量是相等的？ 引導學生分析數量對于生男生女機會的影響。 基于證據推理： 教師總結，借助資料引導學生歸納證據：精原細胞產生的含 X、Y 的精子數量相等。提出問題：生男生女的機會是否相等？ 學生從資料中提取信息，基于證據進行推理，構建科學解釋（CER 框架），并通過搶答，講述自己的推理過程，分析自己的解釋。 該問題的科學解釋（CER 框架）： ①（證據）因為精原細胞產生的含 X、Y 的精子數量相等，②（推理）含 X、Y 的精子與卵細胞結合的機會相等，③（主張）因此，生男生女的機會相等。 圖為學生搶答的頁面 圖為資料和框架展示講解后的頁面 結合學習者分析，學生喜歡課外拓展性內容且基礎好，學習能力較強，因此以圖文并茂的形式拓展“減數分裂”內容，深入推理，激發思維，同時做好初高銜接。 由于問題具有一定難度，通過搶答，激發學生好勝心和積極性，激勵有想法的學生進行分析。 （3）通過圖文結合的方式在 PPT 上展示資料和科學解釋的 CER 框架，培養學生提取關鍵信息的能力，引導學生借助 CER 框架構建科學解釋。
模擬實驗 教師講解模擬實驗的步驟及注意事項。 教師借助 Excel統計全班學生的數據，結合其他班級的實驗數據，形成折線圖，引導學生分析。設計模擬實驗 的網頁程序，借助計算機進行模擬，增加實驗次數，達到 10000 次。 人口普查數據 教師提供人口普查的數據，引導學生進行推理。 學生進行模擬實驗，進行統計，在黑板上寫上各組的實驗結果。 學生對于生成的折線圖和人口普查的資料進行解讀分析。 通過 Excel 提前設計好公式，加入其他班級的實驗數據，增加樣本，并且通過計算機模擬實驗，形成大數據后進行統計分析，使模擬實驗結果更真實。 生成可視化的折線圖，有利于學生對數據進行分析，更快地得出實驗結論，培養學生的數據處理能力和證據意識。 提供 2022 年的我國人口普查的數據作為證據進一步支持模擬實驗的結論。
五、總結 評價：應用所學的知識進行解釋 小作合作討論 回歸情境，根據導入的三個問題，引導學生作為劇本家和演員，進行討論，撰寫臺詞。教師計時并指導。 角色扮演 教師發起搶答，小組派出代表上臺展示。 歸納總結 強調證據和解釋的 學生小組合作，進行討論。 通過計時器激發學生的緊迫感，積極思考，進行小組合作； 2 通過搶答，提高學生積極性，借助學生的角色扮
演，突出知識應用，落實 態度責任的培養。 圖為學生在進行展示表演
重要性，啟發學生要將所學知識運用于現實生活中。
九、教學流程圖
十、學習評價設計
為落實 “教學評一體化”，本節課設計了過程性評價和終結性評價，以學生的課堂作業和課堂表現作為評價學生的學習情況的依據。 1.過程性評價 在本節課中，共分為三個主要的教學內容，分別圍繞三個問題：“什么是性染色體？” “性別是由什么決定的？”“為什么生男生女的機會均等？”三個問題是環環相扣的，對于“什么是染色體”
和“性別是由什么決定的？”，借助 PPT 圖文結合的方式，利用暢言智慧課堂的批注作答作為評價工具，學生在平板上對圖片進行圈畫標注和補充，進行及時反饋。教師可以通過學生的作答情況了解學生的學習過程中遇到的難點和誤區，及時講解。 2.終結性評價 本節課圍繞情景劇展開，最終也呼應情景劇中的問題，由學生小組合作，作為劇本家設計臺詞，完成學習單，作為演員通過表演展示自己的學習成果，表達交流，對本節課的內容進行總結。通過學生的學習單的內容及其表演，對學生的學習情況進行評價。 學生的表達形式非常多樣，極具創意，如學生曾嘗試用大米、綠豆等生活中的物品代替黑白棋子進行模擬實驗；用雙手類比等等。 教師進行評價時，可參考 CER 框架和 D-N 模型，重點在于學生能否根據證據、概念進行推理解釋，有依據并言之有理即可。
十一、教學創新與亮點特色
一、 重視德育 深挖價值元素 我國國務院印發的《中國婦女發展綱要（2021－2030 年）》提出“推進男女平等基本國策宣傳教育進機關、進學校、進企業、進城鄉社區、進家庭” “到 2030 年，男女平等基本國策得到深入貫徹落實”。 在初中生物學核心素養中，“態度責任”這一核心素養指出培養學生基于對生物學的認識及對科學、技術、社會、環境相互關系的理解，引導學生參與個人和社會事務的討論，作出理性解釋和判斷，解決生產生活問題的責任擔當和能力。在本節內容中，與生活問題和社會議題相關的討論是性別平等。因此結合班情和調查，設置了情境，收尾呼應，引導學生對于性別遺傳作出理性解釋，進一步落實“推進男女平等基本國策宣傳教育進機關、進學校、進企業、進城鄉社區、進家庭”。 二、情境教學 首尾呼應 以學生出演情景劇的形式創設情境進行導入，內容取材于本班學生的真實經歷，進行適當改編，具有真實性和吸引力。由學生現場觀看該劇的專注度可知，學生積極性高，能較快引導學生聚焦本節課的重點問題，引發思考。 本節課的所有內容都圍繞該劇拋出的三個問題進行，最后由學生回答，首尾呼應，邏輯性強，由學生最后的參與度和表現情況，可知學生沉浸其中，角色代入感強。 三、 總結規律 演繹推理 學生通過分析豐富的資料，對性別遺傳的規律進行總結，進行演繹推理，解釋“為什么小嬸生的是女孩”，滲透 D-N 模型的運用，在活學活用中，突出規律。 四、重視證據 多層論證 通過資料分析，學生獲取信息對“生男生女機會相等”進行初步論證，此時的信息屬于“二手資料”，推理具有一定的可信度；為進一步論證，學生通過模擬實驗采集數據，此時的證據屬于“一手資料”是直接證據，提高論證的可信度。多重證據相結合，在 CER 框架的引導下，學生進行多重論證，最后解釋，對于“生男生女機會相等”有更深刻的理解。 五、融合技術 助力課堂 本節課中主要運用到了暢言智慧課堂的批注作答和搶答功能、傳統模擬實驗運用 Excel 的數據統計分析功能、計算機的模擬實驗和 PPT 的圖文展示功能。下面主要介紹運用 Excel 進行統計和計算機模擬實驗。 （一）傳統模擬實驗中運用 Excel 進行數據統計分析 在實驗中，以 Excel 作為伴隨性數據采集工具。
由于模擬實驗次數越多，性別比例會越接近 1：1,因此，先將其他班（2、5、9、10 和 11 班）的 420 次實驗數據進行處理，可以得到原始 Excel 表。圖 1 為已處理其他班級的實驗數據，但未采集 1班實驗數據的原始 Excel 表。 在原始 Excel 表中，總結、比例等表格均添加了公式。因此，在實驗過程中，加上 1 班各組的數據，就會自動進行計算和生成相應的折線圖。圖 2 為采集數據的教學過程。圖 3 為最終生成的 Excel表。 圖 1 原始 Excel 表格 圖 2 采集數據的教學過程
圖 3 最終生成的 Excel 表格 設計意圖：傳統模擬實驗學生需要進行實驗操作，學生能進一步熟悉模擬實驗的過程和原理，更好地理解性染色體在親子代間傳遞的規律。此外，實驗數據是支持主張的重要證據，因此通過 Excel能夠盡可能地增加樣本數量進行快速統計分析，學生更好地理解“生女生女機會均等”，有利于增強學生的證據意識，提高學生分析數據的能力。 （二）計算機模擬實驗 在傳統實驗中，即使加上了 6 個班級的實驗次數，也僅僅達到了 540 次。為更好地擴大樣本數量，支持實驗結論，可以借助計算機進行模擬。 growth_module_ 根據實驗原理，編寫代碼，設計以下網頁程序（見圖 4）。 watermark.html （該網頁程序附在相關材 料中） 圖 4 網頁程序界面
當輸入實驗次數后，計算機將自行進行模擬實驗，快速得到該實驗次數下，出生男女數量和比例，并生成折線圖（見圖 5）。 圖 5 輸入實驗次數 10000 后呈現的模擬實驗結果 設計意圖：進一步增加實驗數據，更好地支持學生得出實驗結論。
十二、教學案例反思
一、科學解釋框架的運用 由這次實踐，教師反思得知，基于解釋的概念建構教學要求不僅要精心設計問題，而且還要精心設計科學解釋。基于情境，針對教學問題，教師需提前構建符合 D-N 模型或 CER 框架的科學解釋。學生構建解釋的過程中，教師就有了評價的依據，能夠更好地指導學生構建科學解釋，進而落實概念的理解。 此外，對于大多數初中生而言，構建科學解釋有一定的難度，是相對復雜的思維活動。一方 面，可以提供科學解釋的框架作為支架，降低難度；另一方面，應當給予學生充分的時間思考和表
達，顯化思維過程。二、信息技術的運用 主要運用到了暢言智慧課堂的批注作答和搶答功能，Excel 的數據統計分析功能，PPT 的圖文展示功能。此外，通過反思，還可運用隨機選人、PK 榜等功能進一步優化。下面介紹本節課中可優化的內容。 在本節課中，對于一些難度較低的問題，是采用提問，全班回答的形式，由于本班學生不愛開口，所以全班回答的形式效果一般，因此可將此類題目的提問設置為平板的隨機選人，一方面增加趣味性，一方面可以檢驗同學的認知情況，起到反饋作用。 本節課中有兩個小組活動內容，一是模擬實驗，二是角色扮演，設計臺詞進行表演。活動中學生們參與度高，但是實驗規范性和活動紀律性一般，為了優化，促進小組活動，可以利用平板中的 PK 榜，明確實驗步驟、注意事項和活動要求，教師在活動中觀察進行及時記錄積分，PK 得出最優 小組。合作與競爭并存，學生會更有積極性，并且會更遵守要求。
十三、案例推廣辦法與經驗總結
一、推廣辦法 本人曾開設公開課，在校內推廣；本作品情境曾在花都區生物教研主題發言中向全區生物教師展示，作為案例分析素養導向下的情境設計；在獲廣州市微能力比賽季軍后，本作品在學校官方微信推送上進行展示，在網絡上推廣。本人愿意將作品進行展示，給廣大教師們參考，并樂于接受批評指正。 二、經驗總結 （一）勇于嘗試，實踐創新教學模式 在學習到新的教學模式時，教師可能會因為課時緊張、備課難度大等原因依舊采用傳統教學模式，在自己的舒適圈，不敢嘗試。而只有克服畏難情緒，勇于嘗試，敢于用創新的教學模式實踐，才能突破僵局，解決在教學中遇到的困難。 在日常教學中，教師常用問題引導學生建構概念，但是學生的表達往往碎片化，只指向某個知識點或者某個實驗證據，建構的概念浮于表面，缺乏自主思考和嚴密的推理。在學習本節課后，學生往往只記得結論，如導入的情景劇中的同學，無法將所學運用于生活中，無法解釋表達。為進一步促進學生自主建構概念，本節課結合相關科學解釋研究，結合具體情境，將科學解釋的框架作為 建構概念的工具，運用新的教學模式進行教學，促使學生在解釋的過程，運用自己的語言對概念進
行解讀，顯化思維，建構概念。 （二）不斷優化 運用新興信息技術 在本次活動中，主要運用到了暢言智慧課堂的批注作答和搶答功能，Excel 的數據統計分析功能，PPT 的圖文展示功能。此外，通過反思，還可運用隨機選人、PK 榜等功能進一步優化。下面介紹本節課中總結的經驗。 批注作答 學生人手一臺平板，都能參與批注作答并且提交，老師可以了解到同學們作答情況，包括完成人數和完成的內容，不僅可以根據學生的作答情況較好控制課堂時間，還可以提前了解到典型錯 誤，精選答案，選入講評，比起傳統課堂，老師對課堂時間和學情的掌握會更充分。此外，本節課所運用批注作答都是圖文結合的題目，在傳統課程很難實現讓每位學生都參與作答，并展示答案。 搶答 在傳統課堂，學生往往以舉手回答的方式參與，但是八年級學生會認為舉手是小學生的幼稚行為，特別是該班學生學習基礎較好，能力較強，往往心里知道答案，卻不愿表達，保持“高冷”人設，平時課堂氣氛較不活躍。 因此本次設置搶答的題目是有一定難度的，但是也為學生搭建了足夠的支架，引導學生推理，因此，大部分同學在教師引導下會有想法，并認為有一定挑戰性，樂于去展示自己的想法。因此，以平板搶答激發學生的積極性，需要分析學情，設置題目。 Excel 的數據統計分析功能和編制模擬實驗網頁程序 傳統課堂中，往往以一個班的數據進行模擬實驗的統計，在幾次教學實踐中發現會因為數據較少而難以得出 1：1 的比例。而 Excel 的數據統計能力較強，能夠將以往的數據提前輸入，在本班學生數據錄入后，將多個班級的數據立刻統計出結果，并呈現曲線圖，便于分析。 但是，即使加上多個班級，數量總是有限，為了更能夠擴大樣本量，可通過計算機進行模擬， 進一步支持實驗結論。
參考文獻： 鄒艷春. 建構主義學習理論的發展根源與邏輯起點[J]. 外國教育研究, 2020(05):27-29. Lizotte D J, Mcneill K L, Krajcik J. Teacher practices that support students' construction of scientific explanations in middle school classrooms[C]. International Conference on Learning. Sciences. International Society of the Learning Sciences, 2004. Oppenheim H P. Studies in the Logic of Explanation[J]. Philosophy of Science, 1948, 15:245-290. 劉徽. 大概念教學:素養導向的單元整體設計[M]. 教育科學出版社, 202203.

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