生物教育心理学：生物学教学设计的操作指南

图6－1　教学设计过程流程图（胡继飞）

1.教授者的分析

分析的内容包括施教者的知识水平、技能水平、能力结构及个性倾向等，它直接影响到教学中教学策略的选择和运用。一方面施教者能够胜任教学设计提出的要求，顺利完成教学设计中提出的任务；另一方面教学设计要发挥施教者的特长，使教学能够更好地服务于学生，比如有的教师长于语言表达，有的教师善于情感沟通，有的教师在信息化技术运用上具有特长，有的则在教具制作上更有优势。

2.学习者分析

学生对特定学科内容的学习已经具备的相关知识与技能，以及对有关学习内容的认识与态度，学生的初始能力，即教学过程的教学起点。奥苏贝尔曾经说过：“影响学习的唯一因素，就是学习者已经知道了什么。要探明这一点并据此开展教学。”

学习者初始能力的分析一般包括三个方面：①对已具备的知识和技能的分析：主要是了解学习者是否具备了进行新的学习所必须掌握的知识与技能，这是从事新的学习的基础。②对技能目标的分析：主要是了解学习者是否已经掌握和部分掌握了教学目标中要求学习者学会的知识和技能。③对学习者所学内容所持态度的分析：主要是了解学习者对所学内容所持的态度是否存在偏差和误解。比如对“基因的分离定律”一节进行教学设计，必须了解学生对减数分裂、遗传物质、基因的表达等预备性知识的理解或掌握程度。又如，在“使用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体”实验开展前，需要先了解学生初中时学习使用显微镜的情况。

3.教学内容的分析

教学内容，就是教材所呈现的内容。教材，通常是指教科书，它是学生的主要学习材料，但教材并不等同于学生的全部学习材料，尤其在科技发达的当今社会。教学内容分析的目的是要明确学生面对的具体学习任务是什么，教师依据教材和相关的课程标准，可以从教学内容的背景、教学内容的功能、教学内容的结构、教学内容的本质开展分析。教师不仅需要分析本课时教学内容在本单元教材以及所使用的教材体系中的地位和作用、它们的学科价值及对学生发展的价值，而且要分析提炼本课时中生物学知识、科学规律的形成和发展过程中蕴含的学科思想和方法要素、科学精神与品质，关注它们在培养学生成人成才方面的教育价值，关注教学内容在科学、技术、社会和环境等方面的应用价值。

4.教学目标的编制

教学目标是教学活动预期所要达到的结果。一切教学活动都是围绕教学目标来进行和展开的。教学目标的编制与教学内容的分析密切相关，同时也要考虑学生的实际。学生是认识的主体，教学目标的确定必须从学生实际出发，做到因生而异，因材施教。教学目标在一定程度上已被课程标准规定下来，课程标准是编制教学目标的准绳。教学设计的主要任务是将课程标准中的目标进一步具体化。教学目标就如导航灯一样，指引学生前行。课堂教学目标的表述必须具有明显性、可操作性和可检测性。课时的教学目标甚至可以采取“作业化”的表述。在教学设计中应使用公认术语具体地描述可操作行为形式来陈述教学目标。

5.教学策略和方法的制订

教学策略是对完成特定教学目标而采用的教学活动的程序、方法、形式和媒体等因素的总体考虑。不同的教学目标、教学环境需要不同的教学策略。教师只有掌握不同的策略才能根据学生的实际情况制定出不同的有良好教学效果的教学方案，并根据环境的变化而调整教学策略。没有一种教学策略能够适用于所有的教学情景。有效的教学需要选择各种策略因素来实现不同的教学目标。最好的教学策略是在一定情况下达到特定目标的最有效的方法论体系。

生物教学方法是指在生物教学情景中，生物教师和学生为了教和学而进行的以生物学为内容的教学活动方式。既包括教师教的方法，也包括学生学的方法，是师生之间相互作用的方式方法。常用的生物教学方法有讲授法、谈话法、实验法、演示法、练习法、参观法、实习法、阅读法、讨论法、探究法、复习法等。

6.课程资源的选择和利用

为了支持教学目标的顺利完成，在教学过程中要以不同的方式为学习者呈现各种教学信息。选择什么样的课程资源来传递信息和提供刺激可以达到较好的教学效果，是每一个教学设计者在进行教学设计时必须考虑的。教学传递的实现，既可以是教师的口授，也可以利用印刷材料或音像材料甚至实物来完成，生物学科的特点决定了生物学课程资源的丰富性。但实际的教学往往不是单独使用某种课程资源，而是各种课程资源的精心组合，以达到最佳效果。

选择课程资源时应考虑课程资源的特性、预期的学习结果等。例如，希望学生掌握减数分裂过程的内容，那么多媒体、动画是有效的课程资源。而若需要学生了解光合作用的发现过程时，则呈现语言资料的课程资源也是一种不错的选择。在选择课程资源时还应该充分考虑学生的特点。对于低年级的学生，可以较多地使用实物、模型、幻灯片等各种感官都能感受到的资源；对于高年级的学生，则可以使用文字材料、语言媒介来达到教学目标。当然，课程资源的选择还受到文化背景、实用性、经费等因素的影响，为了达到教学目标，在学校已有课程资源的基础上，教师还应主动开发相关课程资源。当然，在选择、利用和开发课程资源时还应考虑教学内容和学生的特点。

7.教学评价

对教师形成的教学设计（包括教案）及教师选用、改编或创新设计而成的相应教学材料进行效果、效率和能否吸引学生等方面的评价，称为教学设计成果的评价。它涉及教学过程的各个环节。

学生行为评定的目的是确定学生的能力水平、鉴别学生的学习差距，评价可采用形成性评价和终结性评价的方式。普通高中课程标准实验教科书包含了形成性评价和终结性评价的范例，生物学教师只要深入钻研普通高中生物课程标准，充分领悟教科书的编写意图，就能完成学生行为的评价任务。例如，课程标准要求学生能“概述生物多样性保护的意义和措施”，教科书则编写了“如何保护生物多样性”的“积极思维”活动。一些教师可以按照教科书的内容，让学生掌握保护生物多样性的主要措施，了解我国颁布的《中华人民共和国野生动物保护法》等多部法律，通过教科书中的“练习题”对学生的相关知识和能力完成总结性评价。同时，教师还可通过让学生讨论“作为一个高中学生，你能为保护生物多样性做些什么？”等问题，渗透情感目标，通过观察和交流进行形成评价。

案例一：广州市天河外国语学校商文老师《探究影响酶活性的条件》，曾获2017年教育部“一师一优课，一课一名师”优质课奖励。

《探究影响酶活性的条件》教学设计

广州市天河外国语学校　商文

一、教学思路

《课标》提出倡导探究性学习、注重理论联系现实生活，全面提高学生生物素养的基本理念。本教学设计以荔枝保鲜创设教学情境，并由此提出探究问题，从而实现课堂生活化；通过小组合作学习的方式进行实验设计方案的讨论与修正，在探究活动过程中培养与提升学生发现问题、解决问题的能力；通过两次实验的设计与操作过程，让学生的思维从定性实验上升到定量实验的深度，为后阶段的定量实验教学打下基础。

二、实验教学分析

1.教材分析

本实验内容选自人教版生物必修一《分子与细胞》第五章第一节《酶的特性》相关实验内容。在学习该内容之前，学生已了解实验设计中各种变量的含义。通过本节课的学习，学生将学会通过把握自变量、观察因变量以及控制无关变量的变量设计方法进行科学实验设计，从而加深对有关实验原则的理解和对酶本质和特性的认识，进一步巩固和提高提出问题、做出假设的能力，提高分析问题、解决问题的能力并掌握数学建模的方法，为后阶段探究实验的开展，乃至定量实验的开展奠定基础。

2.学情分析

学生在学习“比较过氧化氢在不同条件下的分解”这一实验时，已经了解控制变量的有关知识，学生具备一定的运用变量法进行实验设计的理论基础；荔枝是岭南著名的水果，荔枝如何能在较长时间果皮不会发黑这一具有挑战性的课题容易激发学生的探究热情，也实现了学以致用的教育目标。

3.教学重点

（1）掌握进行探究实验的基本环节，学会在实验过程中控制变量，进行严谨的实验设计，并能修正与完善实验；

（2）根据实验数据做出分析，归纳出相应的实验结论。

4.教学难点

（1）根据实验目的选择实验材料与实验器材，并设计可行的实验方案；

（2）根据实验数据构建数学模型，并由此归纳出相应的实验结论。

三、教学目标

1.知识目标

（1）掌握实验探究的一般过程与步骤；

（2）了解影响酶活性的有关因素；

（3）了解影响酶活性的最适温度与最适pH。

2.能力目标

（1）掌握并运用控制变量法进行实验探究的能力；

（2）能根据相关资料提出问题，并能设计合理的实验方案，实施实验方案得出实验结果，最后能尝试构建数学模型；

（3）与他人合作、交流、分享的意识与能力。

3.情感、态度与价值观

（1）通过适当的情境教学，加强生物与现实的联系，激发学生对生物学科的探索兴趣；

（2）培养学生的交流意识和小组合作精神；

（3）培养学生的创新精神与批判精神。

四、教学策略与手段

1.教法

（1）情境创设法

以唾液淀粉酶进入消化道后，酶活性是否发生改变的情境开始，激发学生兴趣，引入实验探究内容。

（2）学案导学法

通过学案导学，让学生更好地把握探究实验的一般流程和实验方案撰写的有关内容，从而解决学生不知如何下手的问题。

2.学法

小组合作学习法和实验探究法。

五、教学准备

1.实验仪器与材料的准备

（1）实验仪器：普通试管（每桌3支）、量筒50mL（每桌1个）、量筒10mL（每桌1个）、烧杯100mL（每桌1个）、水浴锅1个（60℃水浴）、具支试管（用于排水收集，带胶管，带滴管的胶塞）（每桌1个）、铁架台（每桌1个）。

（2）实验材料与实验试剂：肝脏研磨液、2%淀粉酶溶液、3%淀粉溶液、8%过氧化氢溶液、5%盐酸溶液、5%氢氧化钠溶液、碘液、斐林试剂、蒸馏水。

（3）pH4.4、pH5.0、pH5.6、pH6.2、pH6.8、pH7.4、pH8.0等pH梯度的Na2HPO4－柠檬酸缓冲液。

2.实验学案的准备（略）

六、教学过程

续上表

续上表

续上表

七、反思与总结

《探究影响酶活性的条件》这节实验课在教材安排中，是学生接触到的第一个真正意义上由学生自主开展探究的实验课。其最主要的一个教学目标，就是要让学生学会使用控制变量的方法来设计科学实验。但是，由于学生是第一次尝试，学生能否使用变量控制法来设计并开展探究实验，就成为本节课成功与否的关键。教师在课堂中应该做的就是逐步搭建平台，让学生将困难逐步化解。

我在面对这一困难时，采用的教学策略是：通过层层设计问题，让学生进行讨论，跳一跳就可以摘到一个桃子，在教师的引导下与学案的帮助下，最后轻易设计出符合要求的实验设计方案。为了增强学生实验设计的能力，我还采用了在课堂中两次进行实验操作的教学策略，让学生能有机会在第二次实验设计中，应用第一次实验设计的经验与总结，从而能更好地完善第二次的实验设计。由第一次的定性实验提升到第二次的定量实验，既充分锻炼了学生实验设计的能力，也使得学生的思维得到更进一步的提升。

本节实验课中存在的第二个困难就是教材中建议：“使用淀粉酶探究温度对酶活性的影响，使用过氧化氢酶探究pH对酶活性的影响”这句话，学生往往会质疑，为什么会有这样的建议？如果教师直接把原因告诉学生，学生往往不容易理解和记忆。为了解决这一个困难，我认为与其老师直接去讲授，还不如让学生亲自动手去探究一下为什么，通过亲身的感受，学生就很轻而易举地记住了教材中的这一个建议。因此，我在本节教学设计中，将全班分为了淀粉酶组与过氧化氢酶组两个大组，经过实验操作后，再展示分享各组的实验结果，最后再讨论实验现象与材料选择的原因。

本节实验课中存在的第三个困难就是，实验课往往会比较枯燥，学生由于参与的兴趣不高，从而影响了课堂教学的有效性。解决的办法就是积极营造有趣的教学氛围，提高学生的学习兴趣。我选用了学生所熟悉的岭南水果——荔枝的保鲜作为引入素材，不但激发学生的兴趣，也实现了将课本知识用于解决生活实际的教育目的。在课堂的最后，建议让学生以荔枝保鲜为素材，探究温度对酶活性的影响，与课堂引入进行了前后的呼应。

本节实验课还有一个创新之处在于：当遇到一些无法用生物知识或生物方法解决的问题时，应当鼓励学生积极地采用其他学科的知识或方法解决，从而实现了跨学科解决实际问题的另一个教育目标。本节课中，在解释为什么添加了氢氧化钠的淀粉溶液中，滴加碘液不会变蓝，以及如何定量测定氧气气体量的方法时，都借鉴了化学知识与方法。

当然，在本节实验课中也存在着一些不足之处，比如在使用化学仪器定量测定最适pH的实验环节中，由于学生操作不熟练、不严谨，所得到的实验数据误差较大。如何设计一套更易于操作、实验数据更为准确的实验装置，是值得我们共同探讨的问题。

案例二：广州市东圃中学丘城锋老师《人体生命活动的神经调节》，曾获2019年广东省教育厅“一师一优课，一课一名师”优质课奖励。

《人体生命活动的神经调节（神经调节的基本过程）》教学设计

广州市东圃中学　丘城锋

一、教学目标

1.概述神经调节的方式和结构基础。

2.能理解兴奋在神经纤维上的传导和在神经元之间的传递过程。

3.能从实验思维探究兴奋的传导。

二、能力目标

能从实验思维理解兴奋在神经纤维上的传导和神经元之间的传递。

三、素养提升

1.生命观念：通过分析反射弧各部分结构的破坏对功能的影响，建立结构与功能相统一的观点。

2.科学思维：通过判断反射弧中的传入神经和传出神经及分析膜电位的变化曲线，培养科学思维。

3.科学探究：通过实验“膜电位的测量”，提升验证及对实验结果分析的能力。

四、教学过程

1.引入

教师引导：以内环境稳态维持的主要调节机制（神经—体液—免疫调节）作为切入点，引出神经调节，并让学生分析生活中的现象：现象Ⅰ：小明的手指不小心碰到一个很烫的物品而将手缩回；现象Ⅱ：小明伸手拿别人的物品被口头拒绝而将手缩回。

2.知识点突破

知识点一　神经调节的方式和结构基础

学生活动：根据生活现象，依据学生自己所学知识提出见解。

教师活动：依据学生反馈，板书讲解，构建知识网络图。并适时依据学生所学，强调知识网络图的部分要点内容。

［归纳点拨］，引导学生阅读教材第1617页内容所述，对知识点进行点拨。（回归教材）

（1）感受器感受刺激并产生兴奋，不产生感觉，神经中枢的高级中枢（大脑皮层）产生感觉。

（2）完成反射活动必须依赖于完整反射弧和适宜的刺激，至少需要　2　个神经元的参与（膝跳反射）。

［练习反馈］

学生活动：

例1　当快速牵拉骨骼肌时，会在d处记录到电位变化过程。据图判断下列相关叙述，错误的是（C）(www.xing528.com)

A.感受器位于骨骼肌中

B.d处位于传出神经上

C.从a到d构成一个完整的反射弧

D.牵拉骨骼肌时，c处可检测到神经递质

例2　下列关于膝跳反射的叙述，错误的是（B）

A.反射活动由一定的刺激引起

B.反射活动中兴奋在突触处双向传递

C.反射活动的发生需要反射弧结构完整

D.反射活动中需要神经递质参与兴奋的传递

教师活动：根据例2提出神经元在受到刺激后，是如何在神经纤维上进行传导和神经元之间进行传递。

知识点二　兴奋在神经纤维上的传导

教师活动：提出兴奋的概念并指出神经元未受刺激时是否存在电位，如果给予神经元和电流计，如何得出静息状态下的膜内外两侧的点位？

学生活动：学生思考，教师及时反馈。

教师与学生活动：引导学生结合教材第18页，根据学案分析静息状态下和显著活跃状态下的电位变化，分析兴奋在神经纤维上是如何传导的。

教师活动：提出如何验证兴奋在神经纤维上是以电信号的形式进行传导。

学生活动：根据学案进行验证，期间教师给予引导。教师结合幻灯片引导学生分析电流计的偏转情况。

［归纳点拨］教师根据常考点，进行跨模块复习引导。

（1）静息电位，K＋顺浓度梯度外流的运输方式：协助扩散；动作电位，Na＋顺浓度梯度内流的运输方式：协助扩散；但需注意的是动作电位恢复到静息电位时，Na＋外流为逆浓度的运输方式：主动运输。

（2）兴奋在神经纤维上传导方向与膜内局部电流方向一致；与膜外局部电流方向相反。兴奋的传导过程需要消耗ATP。

［练习反馈］

例3　神经细胞处于静息状态时，细胞内外K＋和Na＋的分布特征是（D）

A.细胞外K＋和Na＋浓度均高于细胞内

B.细胞外K＋和Na＋浓度均低于细胞内

C.细胞外K＋浓度高于细胞内，Na＋相反

D.细胞外K＋浓度低于细胞内，Na＋相反

知识点三　兴奋在神经元之间的传递

教师活动：兴奋如何在神经元之间进行传递？

学生活动：请同学们结合教材第19页，在“突触亚显微结构示意图”中标注相应的结构和物质。

教师与学生互动：引导学生突破两个知识点：①突触小体和突触有何区别？②兴奋在突触单向传递的原因？由学生回答，教师结合幻灯片进一步引导兴奋在神经元之间的传递，信号是如何转变的。

［归纳点拨］教师根据常考点，进行跨模块复习引导。

（1）突触小泡内的神经递质与突触前膜融合（胞吐），跨越了0层膜，体现细胞膜的结构特点：具有一定的流动性。突触小泡的形成与高尔基体（细胞器）有关。

（2）神经递质包括兴奋性神经递质和抑制性神经递质，可分别使下一个神经元兴奋（突触后膜Na＋内流）；抑制【突触后膜阴离子（Cl－）内流）】，进一步维持静息电位。

（3）突触的类型：轴突－胞体型：

轴突－树突型：

神经－肌肉／腺体接头：位于传出神经末梢支配的肌肉或腺体。

［练习反馈］

例4　下列与人体神经调节有关的叙述，错误的是（A）

A.缺氧不影响肽类神经递质的合成与释放

B.肌肉细胞的细胞膜上有神经递质的受体

C.神经纤维上的电信号可引起突触前膜释放神经递质

D.神经递质可将突触前神经元的兴奋传递给突触后神经元

例5　下列与神经细胞有关的叙述，错误的是（B）

A.ATP能在神经元线粒体的内膜上产生

B.神经递质在突触间隙中的移动消耗ATP

C.突触后膜上受体蛋白的合成需要消耗ATP

D.神经细胞兴奋后恢复为静息状态消耗ATP

例6　乙酰胆碱可作为兴奋性神经递质，其合成与释放见示意图。据图回答问题：

（1）图中A－C表示乙酰胆碱，在其合成时，能循环利用的物质是C（填“A”“C”或“E”）。除乙酰胆碱外，生物体内的多巴胺和一氧化氮能（填“能”或“不能”）作为神经递质。

（2）当兴奋传到神经末梢时，图中突触小泡内的A－C通过胞吐这一跨膜运输方式释放到突触间隙，再到达突出后膜。

（3）若由于某种原因使D酶失活，则突触后神经元会表现为持续兴奋。

3.课堂归纳总结

分析比较兴奋在神经纤维上传导和在神经元之间传递的区别。

五、课后练习

任务3的巩固提升。

六、板书设计：

案例三：广州市第一一三中学黄玮老师《“染色体组”概念的微课教学》，曾发表于《生物学教学》2015年第二期。

“染色体组”概念的微课教学

广州市第一一三中学　黄玮

摘　要：染色体组概念是一系列遗传学概念的核心，是教学的重难点。通过设计合理的微课教学，帮助学生理解这一概念，达到了较好的教学效果。

关键词：染色体组　概念　微课

一、教材分析

人教版《染色体变异》一节是高中生物教学的难点之一，涉及概念较多，如染色体组、二倍体、多倍体、单倍体等，同时又与前面所学的同源染色体、非同源染色体、减数分裂的过程有一定的联系。二倍体、单倍体、多倍体、单倍体育种、多倍体育种等概念的形成都以染色体组为基础。因此，染色体组这一概念是联系其他概念的核心。

我们发现，“染色体组”这个概念比较难理解。部分学生在有限的课堂时间内不能够完全理解，导致他们跟不上学习进度；部分学生上课时似乎明白了“染色体组”这个概念，但一段时间后，又会概念模糊，要求老师重新讲述。个别同学甚至反复出现这个问题。这对他们的后续学习造成一定影响。如果我们把这部分内容录制成不到10分钟的微课，让学生在需要时在线或移动学习，将顺利解决这一难题。

二、教学准备

根据教学设计制作好对应的幻灯片文件，电脑上接好麦克风，就可以使用Camtasia Studio、拍大师等录屏软件制作微课。经过后期加工，再提供给学生在线学习。

三、教学过程

1.复习旧知，做好铺垫

真核生物体细胞内的染色体多数是两两成对的。例如，人有23对共46条染色体，果蝇有4对共8条染色体。在进行减数分裂时，同源染色体分离，分别进入不同的子细胞，结果产生的生殖细胞（精子或卵细胞）内不存在同源染色体，染色体数目减半。

学生可运用自己的双手来加深理解：

①双手十个手指代表某种生物体细胞内的染色体，双手并拢可示意联会现象，拢在一起的同名手指形态大小基本相同，表示什么呢？（同源染色体）

②把双手分开，示意同源染色体分离，每一只手的五指则可代表生殖细胞内的染色体，你发现什么特点？（生殖细胞中染色体数目减半，不存在同源染色体）

2.通过辨图、理解概念

针对图1，设问并讨论：

图1　雄果蝇体细胞染色体图解

图2　雄果蝇精子染色体图解

①果蝇体细胞有几条染色体？几对常染色体？

②同一个细胞中的两个Ⅱ号染色体是什么关系？Ⅲ号和Ⅳ号呢？

③雄果蝇的体细胞中有哪几对同源染色体？

雄果蝇在精子形成过程中，经过减数分裂，染色体数目减半。如图2所示。

①雄果蝇产生的精子中有哪几条染色体？

②这些染色体在形态、结构和功能上有什么特点？

③在同一组中，它们之间互为________（同源、非同源）染色体。

④在前面手势示意的例子中，你认为该如何表示染色体组？

归纳：像这样，细胞中的一组非同源染色体，在形态和功能上各不相同，但携带着控制生物生长发育的全部遗传信息，这样的一组染色体，就叫作一个染色体组。雄果蝇精子中的一组染色体就组成了一个染色体组。

3.改编图形，优化理解

图3　雄果蝇染色体数改编图

对图1中雄性果蝇染色体组成图进行改编，见图3，以对学生进行变式训练。教师提出问题：①图形所示细胞中含几个染色体组？②每个染色体组所含的染色体数、种类分别是什么？③根据细胞中染色体形态，如何判断其所含染色体组的数目？

图4

教师接下来可设置图4设问：4张图中各含几个染色体组？每个染色体组含哪几种的形态的染色体？

帮助学生总结出：①细胞内形状大小相同的染色体有几条，就是有几个染色体组；②细胞或生物体的基因型中，控制同一性状的基因出现几次（包括相同基因和等位基因），就有几个染色体组。

4.简短总结，概括要点

最后，用简短语言总结一下本课的内容，包括染色体组的概念和染色体组的判断。

四、教学反思

“微课”是时间在十分钟以内，有明确的教学目标，内容短小，集中说明一个问题的微型课程。微课可以帮助学生预习、促进课堂教学、巩固教学成果、拓展课堂学习。但根据这节课的实践，笔者认为，上好微课要注意两个方面的问题：

1.内容要少而精　根据脑科学的研究，一般人的注意力集中的有效时间在十分钟左右，微课的时间最好也控制在十分钟内。因此“微课”的教学目标相对单一，教学内容更加精简、教学主题更加突出。

2.完善传统课堂　虽然微课具有非常多的优点，能更好地满足学生对不同学科知识点的个性化学习、按需选择学习，既可查缺补漏又能强化巩固知识。但每个微课视频较短、内容有限，学生获得的知识是分散型的。因此，微课程只能是传统课堂学习的重要补充和拓展资源，要与其他教学活动环境配合才能够发挥最大的效用。