中考二輪復(fù)習(xí)“生命的開始，艱難的奇跡”專題教學(xué)設(shè)計

翟 冰 （北京市第一0一中學(xué) 北京 100091）

中考的二輪復(fù)習(xí)是在一輪復(fù)習(xí)之后，學(xué)生已對基礎(chǔ)知識有了比較扎實(shí)的掌握之時進(jìn)行的，二輪復(fù)習(xí)的目的是幫助學(xué)生將細(xì)碎的生物學(xué)知識梳理形成知識框架，加深學(xué)生對知識的理解，以期學(xué)生能運(yùn)用所學(xué)生物學(xué)知識解釋生命的現(xiàn)象和解決生物學(xué)相關(guān)問題。“人體的結(jié)構(gòu)與功能”單元包含人體各大系統(tǒng)的組成和生理功能相關(guān)知識，知識內(nèi)容較多，在中考的考綱中所占比例較大。課程標(biāo)準(zhǔn)要求學(xué)生在掌握知識的基礎(chǔ)上，能理解人體結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)的特點(diǎn)，深入理解人的各項(xiàng)生命活動。

作為中考二輪復(fù)習(xí)，本單元采取專題的形式，將不同部分的知識整合到新的情境下，使學(xué)生在陌生情境下，運(yùn)用所學(xué)知識解決問題。本教學(xué)設(shè)計為本單元第1 個專題，由生命最初階段的物質(zhì)能量來源為線索，通過邏輯推斷和資料閱讀，對比胎兒/嬰兒與成人的循環(huán)系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)等的差異，深入理解各系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，以及結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的關(guān)系；通過跨章節(jié)的知識整合，形成各系統(tǒng)相互聯(lián)系、相互協(xié)作共同完成生命活動的認(rèn)知。

1 學(xué)生情況分析

學(xué)生已掌握人體各系統(tǒng)的組成和功能，但對于各系統(tǒng)中一些重要概念的理解，以及對于系統(tǒng)本質(zhì)功能的理解不夠深入。學(xué)生在新課學(xué)習(xí)和一輪基礎(chǔ)知識復(fù)習(xí)時，各系統(tǒng)的學(xué)習(xí)都是彼此割裂的，沒有機(jī)會將各系統(tǒng)的知識整合在一起分析生命活動。此外，基本的科學(xué)研究能力諸如信息獲取、邏輯分析能力也是二輪復(fù)習(xí)過程中需要幫助學(xué)生提高的。

2 教學(xué)目標(biāo)設(shè)定

基于對教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生情況的分析，依據(jù)北京市中考2019年《考試說明》的具體要求（表1）制定教學(xué)目標(biāo)。

表1 2019年北京中考考試說明（節(jié)選）［1］

1）通過背景知識的運(yùn)用和資料的閱讀，對胎兒／嬰兒的血液循環(huán)、食物獲取等相關(guān)信息進(jìn)行分析，加深和拓展對循環(huán)系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、神經(jīng)和激素調(diào)節(jié)等相關(guān)知識的理解。

2）通過資料的閱讀理解和概念圖的繪制，提高邏輯分析和有效獲取信息的能力。

3）通過對胎兒和成人的循環(huán)系統(tǒng)差異分析、母乳中抗體可在嬰兒腸道中起作用等相關(guān)知識的分析，形成生物體結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀念；通過對嬰兒與母體的信息交流及從胎兒到嬰兒的發(fā)育過程中生命與環(huán)境關(guān)系的分析，形成進(jìn)化與適應(yīng)的觀念。

3 教學(xué)過程

3.1 循環(huán)系統(tǒng)

3.1.1 血液循環(huán)的過程和意義 胎兒通過胎盤和臍帶從母體獲得營養(yǎng)，這是學(xué)生已有的知識。教師提出問題①：胎兒與母體進(jìn)行物質(zhì)交換后，營養(yǎng)物質(zhì)是如何運(yùn)輸?shù)教喝淼乃屑?xì)胞的？引導(dǎo)學(xué)生意識到胎兒也有自己的循環(huán)系統(tǒng)；以及理解循環(huán)系統(tǒng)的本質(zhì)功能，即給每一個細(xì)胞提供營養(yǎng)物質(zhì)并帶走代謝廢物。問題②：成人的血液雙循環(huán)系統(tǒng)是閉環(huán)，而胎兒的血液循環(huán)系統(tǒng)需要與臍帶中的血管相連，其循環(huán)系統(tǒng)是什么樣的？引起學(xué)生對于胎兒循環(huán)系統(tǒng)與成人不同之處的關(guān)注。

教師要求學(xué)生閱讀資料1，并將其中描述的嬰兒血液循環(huán)系統(tǒng)與成人的差異轉(zhuǎn)換成學(xué)案1 （圖1）中的概念流程圖。該活動一方面可回顧循環(huán)系統(tǒng)的基本知識，另一方面可訓(xùn)練學(xué)生的信息獲取能力及將文字抽象成為概念圖的能力，幫助學(xué)生體會到：將復(fù)雜的文字信息轉(zhuǎn)換為概念圖可使信息更為清晰，更容易運(yùn)用信息理解和解決問題。

圖1 胎兒和成人血液循環(huán)對比示意圖（學(xué)案1）

資料1：胎兒的營養(yǎng)和氣體交換是通過臍血管和胎盤與母體相連實(shí)現(xiàn)的。由胎盤而來的動脈血液經(jīng)臍靜脈進(jìn)入胎兒體內(nèi)，臍靜脈中大部分血流進(jìn)入下腔靜脈，與來自下半身的靜脈血混合，共同流入右心房?；旌涎M(jìn)入右心房后，約1／3 經(jīng)卵圓孔入左心房，再經(jīng)左心室流入升動脈，主要供應(yīng)心、腦及上肢；其余流入右心室。從上腔靜脈回流的來自上半身的靜脈血，入右心房后大部分流入右心室，并隨后進(jìn)入肺動脈。由于胎兒肺部處于壓縮狀態(tài)，肺動脈中的血液只有少量流入肺，并經(jīng)肺靜脈回到左心房；而大部分血液經(jīng)動脈導(dǎo)管進(jìn)入降主動脈，供應(yīng)腹腔器官和下肢，最終經(jīng)過臍動脈回流至胎盤，攝取氧氣及營養(yǎng)物質(zhì)。

嬰兒出生后臍血管阻斷，呼吸建立，肺泡擴(kuò)張，嬰兒開始獨(dú)立的生活。在出生后5～7 個月內(nèi)，嬰兒的心臟和血管結(jié)構(gòu)先后發(fā)生一系列復(fù)雜的變化，形成結(jié)構(gòu)完善的雙循環(huán) 系 統(tǒng)［2］。

3.1.2 循環(huán)系統(tǒng)背景知識和信息獲取能力評價要求學(xué)生對胎兒和成人血液循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行比較，在胎兒的血液循途徑程中重新理解肺循環(huán)、體循環(huán)、臍動脈等專屬名詞，并完成學(xué)案2。其中題目①、③和④主要考查學(xué)生對專屬名詞的理解，題目②、④主要考查學(xué)生的信息獲取能力。

學(xué)案2：①臍動脈里流的是_______（靜脈／動脈）血，它被命名為動脈的原因是________。

②胎兒期得到血氧供給量較高的是________（心、腦及上肢／腹腔器官和下肢）。

③根據(jù)材料信息可知，胎兒的左右兩側(cè)心臟均在向________輸送血液，也就相當(dāng)于胎兒期只有________循環(huán)而無________循環(huán)。

④嬰兒處于快速生長發(fā)育期，新陳代謝速率很快，但嬰兒的心臟容積和心肌泵血能力都有限，為了給組織以充足的血液供給，嬰兒的心率要________（低于／高于）成人。新生兒的動、靜脈內(nèi)徑比為1：1，隨著年齡的增長，動靜脈內(nèi)徑比逐漸___________（增加／減?。?，這種結(jié)構(gòu)的改變是由于其_______改變而發(fā)生的適應(yīng)性變化。

3.2 消化系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)

3.2.1 消化系統(tǒng)的組成及功能 胎兒出生之后被稱為嬰兒。嬰兒不再有母體提供營養(yǎng)，需要直接從外界獲取營養(yǎng)。問題③：嬰兒需要哪些營養(yǎng)？需要什么樣的食物？幫助學(xué)生回憶人體的六大營養(yǎng)物質(zhì)，并幫助學(xué)生理解，嬰兒的食物應(yīng)該與其消化系統(tǒng)相適應(yīng)。提供資料2 幫助學(xué)生回答上述問題。

資料2：嬰兒的口腔黏膜薄嫩，血管豐富，唾液腺發(fā)育不夠完善，唾液分泌少，而且唾液淀粉酶的活力很低。口腔黏膜干燥，易受損傷和細(xì)菌感染。

嬰兒的胃黏膜有豐富的血管，但腺體和杯狀細(xì)胞較少，鹽酸和各種酶的分泌均較成人少且酶活力低，消化功能差。

嬰兒的年齡愈小，肝臟相對愈大，但膽汁分泌較少。嬰幼兒時期胰腺液及其消化酶的分泌極易受炎熱天氣和各種疾病影響而被抑制，容易發(fā)生消化不良。

嬰兒的腸管相對比成人長，一般為身長的5～7 倍，或?yàn)樽叩?0 倍，有利于消化吸收。嬰兒出生時腸道內(nèi)是無菌的，但其腸壁薄，通透性高，屏障功能差，在出生后接觸到的腸內(nèi)毒素、消化不全產(chǎn)物和過敏原等可經(jīng)腸黏膜進(jìn)入體內(nèi)，易引起全身感染和過敏反應(yīng)［2］。

閱讀資料2 時，學(xué)生可對比回憶人體消化系統(tǒng)各部分組成的功能，并總結(jié)得知嬰兒需要易消化且無菌的食物。但是，學(xué)生這時會意識到無菌的食物是難以提供的，并且在日常生活中也并沒有給嬰兒提供無菌的食物。

3.2.2 免疫系統(tǒng)的重要概念和功能 教師提出，嬰兒的天然食物就是母乳，母乳能滿足上述對于嬰兒食物的全部要求。教師展示母乳的部分成分（圖2），要求學(xué)生在母乳成分中尋找熟知的可“殺菌”的物質(zhì)。簡要介紹除了學(xué)生已熟知的抗體、溶菌酶以外的另外一種免疫活性物質(zhì)——白細(xì)胞介素，并回顧抗體的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)的知識。要求學(xué)生閱讀資料3 回答問題④：為什么抗體沒有被消化系統(tǒng)分解為氨基酸？

圖2 母乳中部分成分及作用

資料3：免疫球蛋白在初乳中含量很高，特別是分泌型的IgA 在初乳中的含量遠(yuǎn)高于產(chǎn)婦血清中的IgA 含量。因此，母乳喂養(yǎng)對提高小兒_____（被動或主動）免疫水平及早期獲得抵抗嬰兒時期多種傳染病的能力具有重要價值。母乳中的分泌型IgA 最主要的特點(diǎn)之一是具有耐酸性，而且比血清中的IgA 抗體具有更有效的抗蛋白酶分解的作用，因此它不會被消化道中的蛋白酶破壞［3］。

通過閱讀資料3，加深學(xué)生對主動免疫和被動免疫的理解。此時，學(xué)生可能會提出疑問：為什么分泌型IgA 比血清型IgA 耐酸且抗蛋白酶分解？教師可展示圖3中分泌型IgA 與血清型IgA的結(jié)構(gòu)差異，以幫助學(xué)生從分子水平上理解結(jié)構(gòu)與功能之間的關(guān)系。

圖3 血清型IgA 和分泌型IgA 結(jié)構(gòu)示意圖［4］

有些學(xué)生可能會提出或由教師提出問題⑤：分泌型IgA 不會被消化系統(tǒng)分解，它是否能被吸收進(jìn)入體內(nèi)？在學(xué)生回答的基礎(chǔ)上，教師從細(xì)胞水平上分析是否能吸收的決定因素（圖4），幫助學(xué)生理解消化過程的意義。

圖4 細(xì)胞對吸收物質(zhì)的選擇示意圖

學(xué)生閱讀資料4 回答問題⑥：如果分泌型IgA 不能被吸收，它是否能提高嬰兒對病原菌的抵抗能力？資料4 中分泌型IgA 鞏固了嬰兒的第幾道防線的問題，可幫助學(xué)生深入理解三道防線的區(qū)分和作用。

資料4：除了溶菌酶、分泌型IgA 抗體等大量特異性和非特異性免疫活性物質(zhì)外，母乳中還含有大量的免疫細(xì)胞，包括單核吞噬巨細(xì)胞、漿細(xì)胞、T 淋巴細(xì)胞等。這些細(xì)胞能“堅強(qiáng)”地穿過胃酸，并在嬰兒腸道中生存長達(dá)6 天。它們粘附吞噬雜菌、分泌免疫活性物質(zhì)，與母乳中其他免疫物質(zhì)一起，在嬰兒口腔及腸道中發(fā)揮作用，為免疫功能尚不健全的嬰兒建立起更為牢固的第______（一／二／三）道防線［3］。

3.2.3 免疫系統(tǒng)背景知識和信息獲取能力評價結(jié)合資料4 和學(xué)生已有的知識，要求學(xué)生回答學(xué)案3 中的問題。題目①考查學(xué)生的信息獲取能力，以及對消化系統(tǒng)組成部分知識的掌握程度；題目②考查信息獲取能力，“病毒是活細(xì)胞寄生的”這一重要概念及傳染病傳播的3 個環(huán)節(jié)。

學(xué)案3：①基于文中所述，請推斷母乳中的抗體是否能有效提高嬰兒抵御呼吸系統(tǒng)傳染疾病。

②根據(jù)上文所述，說明HIV 病毒為什么可通過哺乳傳播。為了避免患有艾滋病的母親將疾病傳染給剛出生的嬰兒，請根據(jù)傳染病傳播的3 個環(huán)節(jié)，提出你認(rèn)為可行的措施。

3.2.4 嬰兒期免疫的信息補(bǔ)充 教師補(bǔ)充說明，早在胎兒期就有一種IgG 抗體可通過胎盤由母體轉(zhuǎn)移給胎兒，以保持胎兒和新生兒的免疫［4］。與IgA一樣，這也是母親給與新生兒的被動免疫組分。

3.3 神經(jīng)系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng) 在學(xué)生已理解母乳對于嬰兒的重要性之后，教師展示新情境：每當(dāng)母親心情焦慮時，嬰兒吃完奶也會哇哇大哭，這是情緒的傳染還是什么物質(zhì)通過母乳傳遞給了嬰兒？這時學(xué)生會推測，母乳中除了營養(yǎng)物質(zhì)以外，還有另外一些能影響調(diào)節(jié)情緒的物質(zhì)，加深學(xué)生對激素對生命活動的調(diào)節(jié)作用的理解。教師再介紹皮質(zhì)醇是腎上腺皮質(zhì)分泌的糖皮質(zhì)激素的一種［5］，科學(xué)家懷疑是皮質(zhì)醇引起了嬰兒的情緒緊張甚至哭泣。教師展示圖5所示的垂體分泌激素的種類，幫助學(xué)生回顧生長激素和甲狀腺激素的相關(guān)知識，回顧下丘腦-垂體-腎上腺皮質(zhì)等的分級調(diào)節(jié)機(jī)制，并介紹皮質(zhì)醇的分泌也受這種分級機(jī)制的調(diào)節(jié)。

圖5 垂體分泌的激素［6］

學(xué)生以小組為單位閱讀資料5，并繪制人從看到獅子到逃跑過程中的神經(jīng)和激素調(diào)節(jié)過程圖。在討論結(jié)束后匯總小組意見，師生共同板書繪制如圖6所示的調(diào)節(jié)過程圖。這一任務(wù)的目的在于：1）幫助學(xué)生鞏固神經(jīng)調(diào)節(jié)的基本知識，理解人體的生命活動受到神經(jīng)和激素的共同調(diào)節(jié)；2）鍛煉學(xué)生將文字信息轉(zhuǎn)化為流程圖的能力。

圖6 “從看到獅子到有足夠能量逃跑”過程的神經(jīng)和激素調(diào)節(jié)過程示意圖

資料5：壓力狀態(tài)下身體需要皮質(zhì)醇維持正常的生理機(jī)能。若沒有皮質(zhì)醇，當(dāng)獅子從灌木叢中向人們襲來時，人們就只能嚇得目瞪口呆，動彈不得。然而借由積極的皮質(zhì)醇代謝，身體能啟動起來逃走或者搏斗，因?yàn)槠べ|(zhì)醇分泌能釋放氨基酸（來自肌肉）、葡萄糖（來自肝臟）及脂肪酸（來自脂肪組織），這些被輸送到血液里充當(dāng)能量使用。

3.4 探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計與分析 經(jīng)閱讀資料5，學(xué)生已確認(rèn)皮質(zhì)醇能對生命活動起調(diào)節(jié)作用。問題⑦：是否母乳中的皮質(zhì)醇引起了嬰兒的精神緊張甚至啼哭？要求學(xué)生分小組設(shè)計實(shí)驗(yàn)探究上述問題，并匯總討論學(xué)生設(shè)計方案中的優(yōu)劣。之后，教師給出學(xué)案4 中科學(xué)家設(shè)計的實(shí)驗(yàn)方案，要求學(xué)生閱讀實(shí)驗(yàn)方案，并回答實(shí)驗(yàn)分析相關(guān)問題。以此，幫助學(xué)生夯實(shí)實(shí)驗(yàn)設(shè)計和分析的方法。

學(xué)案4：2014年，哈佛大學(xué)的科學(xué)家進(jìn)行了如下的研究：1）選擇108 只生理狀態(tài)相同的恒河猴幼猴進(jìn)行相同的前期喂養(yǎng)準(zhǔn)備。2）將幼猴隨機(jī)分組，并給幼猴喂食等量的含有不同皮質(zhì)醇濃度的母乳，并記錄喂養(yǎng)后幼猴的緊張和自信指數(shù)，結(jié)果如圖7所示［7］。

圖7 母乳中皮質(zhì)醇濃度與雌性幼猴緊張/自信指數(shù)對應(yīng)關(guān)系圖［7］

①選擇108 只幼猴的原因是什么？需保持幼猴的生理狀態(tài)和前期處理相同的原因是什么？

②該實(shí)驗(yàn)的自變量、因變量、實(shí)驗(yàn)結(jié)論分別是什么？

③雄性幼猴中沒有顯示相同的相關(guān)趨勢，說明生物的性狀不僅與____有關(guān)還與_____有關(guān)。

3.5 總結(jié) 教師提出問題⑧：皮質(zhì)醇使雌性幼猴焦慮指數(shù)增加，自信指數(shù)下降，是否就能證明在母親情緒焦慮的時候，嬰兒也顯示比較緊張容易啼哭是母乳中的皮質(zhì)醇引起的？給學(xué)生一定的思考和表達(dá)時間。最后，教師明確由該實(shí)驗(yàn)結(jié)果并不能得到上述實(shí)驗(yàn)結(jié)論，該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)對象是恒河猴，而不是人類，皮質(zhì)醇對人類嬰兒的作用并不一定與恒河幼猴相同（實(shí)驗(yàn)結(jié)論的科學(xué)性）；母乳中的其他成分甚至是母親釋放到空氣中的氣體分子都有可能是引起嬰兒情緒變化的原因（控制單一變量的實(shí)驗(yàn)設(shè)計原則）。教師以板書形式（圖8）概述嬰兒和母親之間的信息交流，并總結(jié)這種信息交流對于嬰兒存活下來的適應(yīng)性意義。

圖8 嬰兒和母親之間的信息交流示意圖

教師總結(jié)：雖然生命的最初階段非常弱小，但胎兒各系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能是與其所生存的環(huán)境相適應(yīng)的，所以生命才得以成長、繁衍。通過這樣的提問與總結(jié)再次向?qū)W生滲透結(jié)構(gòu)與功能，進(jìn)化與適應(yīng)的觀念。

4 評價設(shè)計

本專題涉及的知識內(nèi)容較多，大概需要2.5～3 課時完成。因此，教學(xué)的評價采取邊教學(xué)邊評價的方法，具體的評價目標(biāo)和評價方法如表2所示。

表2 本專題的評價目標(biāo)及評價方法

5 教學(xué)反思

二輪復(fù)習(xí)的主要任務(wù)是深化學(xué)生對已有知識的理解，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)知識的網(wǎng)絡(luò)化，提高學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)和問題解決能力。但是初中的生物學(xué)知識比較細(xì)碎，識記性的知識較多，因此,本專題讓學(xué)生在陌生的綜合環(huán)境下運(yùn)用已有知識解決新問題，這樣可有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，避免了機(jī)械記憶的乏味和低效，同時，也能讓學(xué)生從一個更加宏觀的角度了解和分析生命現(xiàn)象，形成結(jié)構(gòu)與功能、適應(yīng)與進(jìn)化等上位的生物學(xué)觀念。