资源简介

人教版八年级下册第七单元中第二章 “生物的遗传与变异”
学校名称 执教老师
涉及学科 生物学 教学对象 八年级学生
教材版本 人教版 课时数 1
一、案例设计背景与目的
国务院印发的《中国妇女发展纲要（2021－2030 年）》提出“推进男女平等基本国策宣传教育 进机关、进学校、进企业、进城乡社区、进家庭” “到 2030 年，男女平等基本国策得到深入贯彻落实”。 在《义务教育生物学课程标准（2022 年）》中，对于本节内容有以下要求和建议：
为推进男女平等国策的宣传教育，为达成课程标准的内容标准，结合调查了解的学生生活经历，以学生情景剧的形式设计生活情境，抛出三个问题“什么是性染色体？” “性别是由什么决定的？” “为什么生男生女的机会均等？”希望学生通过本案例能够解释性别遗传的规律，形成男女平等的 态度责任。
二、教学理念
建构主义理论 建构主义理论主张学习是通过信息加工活动建构对客体的解释，首先，强调学习的主体是学生，学生是知识意义的主动建构者；其次，重视情境的作用，特别是真实情境的作用；再次，提倡学生间的相互交流、讨论，强调协作学习，交互学习。 在本作品中，围绕问题情境展开，学生是学习的主体，通过丰富的活动体验进行探究学习，在此基础上交流解释，构建解释。 引导学生构建解释的过程借助了科学解释的两个模型，其中 D-N 模型（Deductive-Nomological model 即演绎-规律模型）由 Hempel 提出，是目前影响力最大的科学解释模型，强调概念、原理和规律的重要性；而 CER 框架（Claim-Evidence-Reasoning）在科学教育的教学实践中应用广泛，强调证据的重要性。学生在解释的过程建构知识，深化理解，运用生物学知识解释生活中的问题，落实生命观念和社会责任的培养。 探究性学习 探究性学习指学生在学科领域内或现实生活情境中选取某个问题作为突破点，通过质疑、发现问题；调查研究、分析研讨，解决问题；表达与交流等探究学习活动，获得知识，掌握方法。 在本作品中，学生在情境中发现问题，通过查阅分析资料和模拟实验，分析讨论，得出结论后，又通过构建解释，尝试将所学运用于生活中解决问题。 教学过程中紧扣问题展开，以解决问题为目的，其中在模拟实验中，也是遵循探究性学习的原则 和方法展开，学生进行实验，统计分析数据之后，交流讨论得出实验结果，突出了学生的实践性，尝试像科学家一样进行探究。
三、教材与教学内容分析
本节位于人教版八年级下册第七单元中第二章 “生物的遗传与变异”，主要包括“性染色体”和“生男生女机会均等”这两部分内容。本节主要承接了“基因控制生物的性状”和“基因在亲子代 间的传递”这两节的内容，也为学习“生物的变异”奠定基础，在本章起到承上启下的作用。
四、教学目标（学科核心素养分类）
五、教学重难点
教学重点：人的性别是性染色体的组成决定教学难点：生殖过程中性染色体的变化
六、学习者特征分析
七、教学环境、工具及资源准备（包括硬件环境和软件资源）
教师准备 PPT 和 EXCEL，设置相关课堂活动（畅言智慧课堂）、学习单。 实验准备：黑白棋子、信封小组式圆桌矩阵，学生人手一台平板。
八、教学活动设计（一个或多个课时）
教学环节 教学内容 教师活动 学生活动 媒体资源设计意图
一、导入 1.情境创设：借助“爷爷的困惑”抛出这节课的问题。 2.复习导入:复习染色体的概念和遗传的规律。 教师明确任务，向爷爷解释性别决定，回答 1. 什么是性染色体？2.性别是由什么决定的？（性染色体与性别遗传有什么关系）3.为什么生男生女机会均等？”。引导 学生复习旧知。 学生出演情景剧：“爷爷的困惑”。简介：爷爷责怪小婶生女儿，认为是女方的过错，孙子与爷爷进行解释，但爷爷不能理解，提出三个问题。 利用PPT 展示情景剧的旁白，帮助学生理解故事剧情，抛出关键问题，基于生活情境，吸引注意力，引发思考。以动画逐步播放的形式，通过问题引导学生复习必要知识，作为先行组织者，作为这节课学习的知识 基础。
二、了解遗传的物质基础：性染色体 1. 性染色体的概念 提供科学史资料、电镜照片和染色体图，提出任务： ①思考： 男性和女性体细胞的性染色体分别 是？ 性染色体为什么与性别决定有 关？ ②平板批注作答：在右图上圈出性染色体，并标注 X 染色体、 Y 染色体。 展示学生批注结果，进行点评总结染色体的概念。 学生阅读科学史资料和图片，思考并归纳染色体的概念。 学生进行平板批注作答，区别男女的性染色体。 图教师展示两位学生平板批注情况 学生解释批注作答的课堂作业，思考回答教师的问题。 图为学生回答问题 利用 PPT 展示，提供了科学史资料、清晰的电镜照片和染色体图，作为学习支架。 ①提供科学史资料给学生自主阅读思考，有利于培养学生提取信息的能力，促进科学思维的发展。 ②提供电镜照片增强学生的感性认识。 ③基于染色体图，有利于学 生进行比较，分析出男女性染色体的不同。 利用畅言智慧课堂上的批注作答，每位学生都能在平板上作答，圈出性染色体，并标注。老师可了解学生参与度，提前查阅学生作答情况，了解易错点，精选 后展示进行分析。
体细胞中性染色体的组成 生殖细胞中性染色体的组成 教师追问： 男性的精子和女性的卵细胞中，应该有几条性染色 体？ 以性染色体为判断依据，男性有几种精子？ 女性有几种卵细胞？ 根据学生的回答，板书总结人体生殖细 胞的染色体组成。 学生在问题引导下思考回答。 PPT 上展示必要的文字和图形作为支架，帮助学生进行 推理思考。
三、解释 人 的 性 别 决定 人的性别是由性染色体决定的。 提供性染色体在亲子代间传递的图解，回归导入情境，提出问题“为什么小婶生的是女孩”。 根据学生的回答进行板书总结归纳。 学生基于性染色体在亲子代间传递的规律进行推理，完成批注作答，总结性别遗传的规律，并依据规律回答情景剧中问题，演绎推理，构建解释。 利用批注作答，学生补充完成图解。教师实时了解，控制作答时间，精选作业展示分析。渗透 D-N 模型，进行隐性教学。
四、探究 生 男 生 女 的机 会 生男生女机会均等 1.逻辑推理： 思维拓展： 拓展精原细胞的概念，提问：以染色体为判断依据，一个精原细胞能产生两种精子, 这两种精子的数量是相等的？ 引导学生分析数量对于生男生女机会的影响。 基于证据推理： 教师总结，借助资料引导学生归纳证据：精原细胞产生的含 X、Y 的精子数量相等。提出问题：生男生女的机会是否相等？ 学生从资料中提取信息，基于证据进行推理，构建科学解释（CER 框架），并通过抢答，讲述自己的推理过程，分析自己的解释。 该问题的科学解释（CER 框架）： ①（证据）因为精原细胞产生的含 X、Y 的精子数量相等，②（推理）含 X、Y 的精子与卵细胞结合的机会相等，③（主张）因此，生男生女的机会相等。 图为学生抢答的页面 图为资料和框架展示讲解后的页面 结合学习者分析，学生喜欢课外拓展性内容且基础好，学习能力较强，因此以图文并茂的形式拓展“减数分裂”内容，深入推理，激发思维，同时做好初高衔接。 由于问题具有一定难度，通过抢答，激发学生好胜心和积极性，激励有想法的学生进行分析。 （3）通过图文结合的方式在 PPT 上展示资料和科学解释的 CER 框架，培养学生提取关键信息的能力，引导学生借助 CER 框架构建科学解释。
模拟实验 教师讲解模拟实验的步骤及注意事项。 教师借助 Excel统计全班学生的数据，结合其他班级的实验数据，形成折线图，引导学生分析。设计模拟实验 的网页程序，借助计算机进行模拟，增加实验次数，达到 10000 次。 人口普查数据 教师提供人口普查的数据，引导学生进行推理。 学生进行模拟实验，进行统计，在黑板上写上各组的实验结果。 学生对于生成的折线图和人口普查的资料进行解读分析。 通过 Excel 提前设计好公式，加入其他班级的实验数据，增加样本，并且通过计算机模拟实验，形成大数据后进行统计分析，使模拟实验结果更真实。 生成可视化的折线图，有利于学生对数据进行分析，更快地得出实验结论，培养学生的数据处理能力和证据意识。 提供 2022 年的我国人口普查的数据作为证据进一步支持模拟实验的结论。
五、总结 评价：应用所学的知识进行解释 小作合作讨论 回归情境，根据导入的三个问题，引导学生作为剧本家和演员，进行讨论，撰写台词。教师计时并指导。 角色扮演 教师发起抢答，小组派出代表上台展示。 归纳总结 强调证据和解释的 学生小组合作，进行讨论。 通过计时器激发学生的紧迫感，积极思考，进行小组合作； 2 通过抢答，提高学生积极性，借助学生的角色扮
演，突出知识应用，落实 态度责任的培养。 图为学生在进行展示表演
重要性，启发学生要将所学知识运用于现实生活中。
九、教学流程图
十、学习评价设计
为落实 “教学评一体化”，本节课设计了过程性评价和终结性评价，以学生的课堂作业和课堂表现作为评价学生的学习情况的依据。 1.过程性评价 在本节课中，共分为三个主要的教学内容，分别围绕三个问题：“什么是性染色体？” “性别是由什么决定的？”“为什么生男生女的机会均等？”三个问题是环环相扣的，对于“什么是染色体”
和“性别是由什么决定的？”，借助 PPT 图文结合的方式，利用畅言智慧课堂的批注作答作为评价工具，学生在平板上对图片进行圈画标注和补充，进行及时反馈。教师可以通过学生的作答情况了解学生的学习过程中遇到的难点和误区，及时讲解。 2.终结性评价 本节课围绕情景剧展开，最终也呼应情景剧中的问题，由学生小组合作，作为剧本家设计台词，完成学习单，作为演员通过表演展示自己的学习成果，表达交流，对本节课的内容进行总结。通过学生的学习单的内容及其表演，对学生的学习情况进行评价。 学生的表达形式非常多样，极具创意，如学生曾尝试用大米、绿豆等生活中的物品代替黑白棋子进行模拟实验；用双手类比等等。 教师进行评价时，可参考 CER 框架和 D-N 模型，重点在于学生能否根据证据、概念进行推理解释，有依据并言之有理即可。
十一、教学创新与亮点特色
一、 重视德育 深挖价值元素 我国国务院印发的《中国妇女发展纲要（2021－2030 年）》提出“推进男女平等基本国策宣传教育进机关、进学校、进企业、进城乡社区、进家庭” “到 2030 年，男女平等基本国策得到深入贯彻落实”。 在初中生物学核心素养中，“态度责任”这一核心素养指出培养学生基于对生物学的认识及对科学、技术、社会、环境相互关系的理解，引导学生参与个人和社会事务的讨论，作出理性解释和判断，解决生产生活问题的责任担当和能力。在本节内容中，与生活问题和社会议题相关的讨论是性别平等。因此结合班情和调查，设置了情境，收尾呼应，引导学生对于性别遗传作出理性解释，进一步落实“推进男女平等基本国策宣传教育进机关、进学校、进企业、进城乡社区、进家庭”。 二、情境教学 首尾呼应 以学生出演情景剧的形式创设情境进行导入，内容取材于本班学生的真实经历，进行适当改编，具有真实性和吸引力。由学生现场观看该剧的专注度可知，学生积极性高，能较快引导学生聚焦本节课的重点问题，引发思考。 本节课的所有内容都围绕该剧抛出的三个问题进行，最后由学生回答，首尾呼应，逻辑性强，由学生最后的参与度和表现情况，可知学生沉浸其中，角色代入感强。 三、 总结规律 演绎推理 学生通过分析丰富的资料，对性别遗传的规律进行总结，进行演绎推理，解释“为什么小婶生的是女孩”，渗透 D-N 模型的运用，在活学活用中，突出规律。 四、重视证据 多层论证 通过资料分析，学生获取信息对“生男生女机会相等”进行初步论证，此时的信息属于“二手资料”，推理具有一定的可信度；为进一步论证，学生通过模拟实验采集数据，此时的证据属于“一手资料”是直接证据，提高论证的可信度。多重证据相结合，在 CER 框架的引导下，学生进行多重论证，最后解释，对于“生男生女机会相等”有更深刻的理解。 五、融合技术 助力课堂 本节课中主要运用到了畅言智慧课堂的批注作答和抢答功能、传统模拟实验运用 Excel 的数据统计分析功能、计算机的模拟实验和 PPT 的图文展示功能。下面主要介绍运用 Excel 进行统计和计算机模拟实验。 （一）传统模拟实验中运用 Excel 进行数据统计分析 在实验中，以 Excel 作为伴随性数据采集工具。
由于模拟实验次数越多，性别比例会越接近 1：1,因此，先将其他班（2、5、9、10 和 11 班）的 420 次实验数据进行处理，可以得到原始 Excel 表。图 1 为已处理其他班级的实验数据，但未采集 1班实验数据的原始 Excel 表。 在原始 Excel 表中，总结、比例等表格均添加了公式。因此，在实验过程中，加上 1 班各组的数据，就会自动进行计算和生成相应的折线图。图 2 为采集数据的教学过程。图 3 为最终生成的 Excel表。 图 1 原始 Excel 表格 图 2 采集数据的教学过程
图 3 最终生成的 Excel 表格 设计意图：传统模拟实验学生需要进行实验操作，学生能进一步熟悉模拟实验的过程和原理，更好地理解性染色体在亲子代间传递的规律。此外，实验数据是支持主张的重要证据，因此通过 Excel能够尽可能地增加样本数量进行快速统计分析，学生更好地理解“生女生女机会均等”，有利于增强学生的证据意识，提高学生分析数据的能力。 （二）计算机模拟实验 在传统实验中，即使加上了 6 个班级的实验次数，也仅仅达到了 540 次。为更好地扩大样本数量，支持实验结论，可以借助计算机进行模拟。 growth_module_ 根据实验原理，编写代码，设计以下网页程序（见图 4）。 watermark.html （该网页程序附在相关材 料中） 图 4 网页程序界面
当输入实验次数后，计算机将自行进行模拟实验，快速得到该实验次数下，出生男女数量和比例，并生成折线图（见图 5）。 图 5 输入实验次数 10000 后呈现的模拟实验结果 设计意图：进一步增加实验数据，更好地支持学生得出实验结论。
十二、教学案例反思
一、科学解释框架的运用 由这次实践，教师反思得知，基于解释的概念建构教学要求不仅要精心设计问题，而且还要精心设计科学解释。基于情境，针对教学问题，教师需提前构建符合 D-N 模型或 CER 框架的科学解释。学生构建解释的过程中，教师就有了评价的依据，能够更好地指导学生构建科学解释，进而落实概念的理解。 此外，对于大多数初中生而言，构建科学解释有一定的难度，是相对复杂的思维活动。一方 面，可以提供科学解释的框架作为支架，降低难度；另一方面，应当给予学生充分的时间思考和表
达，显化思维过程。二、信息技术的运用 主要运用到了畅言智慧课堂的批注作答和抢答功能，Excel 的数据统计分析功能，PPT 的图文展示功能。此外，通过反思，还可运用随机选人、PK 榜等功能进一步优化。下面介绍本节课中可优化的内容。 在本节课中，对于一些难度较低的问题，是采用提问，全班回答的形式，由于本班学生不爱开口，所以全班回答的形式效果一般，因此可将此类题目的提问设置为平板的随机选人，一方面增加趣味性，一方面可以检验同学的认知情况，起到反馈作用。 本节课中有两个小组活动内容，一是模拟实验，二是角色扮演，设计台词进行表演。活动中学生们参与度高，但是实验规范性和活动纪律性一般，为了优化，促进小组活动，可以利用平板中的 PK 榜，明确实验步骤、注意事项和活动要求，教师在活动中观察进行及时记录积分，PK 得出最优 小组。合作与竞争并存，学生会更有积极性，并且会更遵守要求。
十三、案例推广办法与经验总结
一、推广办法 本人曾开设公开课，在校内推广；本作品情境曾在花都区生物教研主题发言中向全区生物教师展示，作为案例分析素养导向下的情境设计；在获广州市微能力比赛季军后，本作品在学校官方微信推送上进行展示，在网络上推广。本人愿意将作品进行展示，给广大教师们参考，并乐于接受批评指正。 二、经验总结 （一）勇于尝试，实践创新教学模式 在学习到新的教学模式时，教师可能会因为课时紧张、备课难度大等原因依旧采用传统教学模式，在自己的舒适圈，不敢尝试。而只有克服畏难情绪，勇于尝试，敢于用创新的教学模式实践，才能突破僵局，解决在教学中遇到的困难。 在日常教学中，教师常用问题引导学生建构概念，但是学生的表达往往碎片化，只指向某个知识点或者某个实验证据，建构的概念浮于表面，缺乏自主思考和严密的推理。在学习本节课后，学生往往只记得结论，如导入的情景剧中的同学，无法将所学运用于生活中，无法解释表达。为进一步促进学生自主建构概念，本节课结合相关科学解释研究，结合具体情境，将科学解释的框架作为 建构概念的工具，运用新的教学模式进行教学，促使学生在解释的过程，运用自己的语言对概念进
行解读，显化思维，建构概念。 （二）不断优化 运用新兴信息技术 在本次活动中，主要运用到了畅言智慧课堂的批注作答和抢答功能，Excel 的数据统计分析功能，PPT 的图文展示功能。此外，通过反思，还可运用随机选人、PK 榜等功能进一步优化。下面介绍本节课中总结的经验。 批注作答 学生人手一台平板，都能参与批注作答并且提交，老师可以了解到同学们作答情况，包括完成人数和完成的内容，不仅可以根据学生的作答情况较好控制课堂时间，还可以提前了解到典型错 误，精选答案，选入讲评，比起传统课堂，老师对课堂时间和学情的掌握会更充分。此外，本节课所运用批注作答都是图文结合的题目，在传统课程很难实现让每位学生都参与作答，并展示答案。 抢答 在传统课堂，学生往往以举手回答的方式参与，但是八年级学生会认为举手是小学生的幼稚行为，特别是该班学生学习基础较好，能力较强，往往心里知道答案，却不愿表达，保持“高冷”人设，平时课堂气氛较不活跃。 因此本次设置抢答的题目是有一定难度的，但是也为学生搭建了足够的支架，引导学生推理，因此，大部分同学在教师引导下会有想法，并认为有一定挑战性，乐于去展示自己的想法。因此，以平板抢答激发学生的积极性，需要分析学情，设置题目。 Excel 的数据统计分析功能和编制模拟实验网页程序 传统课堂中，往往以一个班的数据进行模拟实验的统计，在几次教学实践中发现会因为数据较少而难以得出 1：1 的比例。而 Excel 的数据统计能力较强，能够将以往的数据提前输入，在本班学生数据录入后，将多个班级的数据立刻统计出结果，并呈现曲线图，便于分析。 但是，即使加上多个班级，数量总是有限，为了更能够扩大样本量，可通过计算机进行模拟， 进一步支持实验结论。
参考文献： 邹艳春. 建构主义学习理论的发展根源与逻辑起点[J]. 外国教育研究, 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. 刘徽. 大概念教学:素养导向的单元整体设计[M]. 教育科学出版社, 202203.

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