微生物的双重奏：威胁与防御-基于“来自微生物的威胁”一节的探究式教学设计

微生物的双重奏：威胁与防御——基于“来自微生物的威胁”一节的探究式教学设计一、教学内容分析

从《义务教育科学课程标准（2022年版）》的“生命系统的构成层次”与“生物与环境的相互关系”主题视角审视，本节内容是连通微观生物世界与宏观公共健康议题的关键节点。在知识技能图谱上，它要求学生不仅识记常见病原微生物的类型，更要理解其引致疾病的原理、传染病流行的三个基本环节，并最终能应用这些原理分析真实疫情、提出防控措施，为后续学习免疫应答及养成健康生活方式奠定坚实基础。在过程方法路径上，本节蕴含了典型的科学探究与模型建构思想：如何将抽象的微生物传播过程，转化为可视化的“传染链”模型并进行推演分析，是本节课要突破的方法论核心。其素养价值渗透则深刻指向“科学态度与社会责任”，引导学生客观认识微生物的双重属性（益与害），在探讨公共卫生事件时，能基于科学证据进行理性判断，初步形成面向社会的责任感与参与意识。这要求教学超越对“威胁”的片面恐惧，导向对“科学防御”的理性建构。

针对九年级学生的学情，需进行立体化诊断。其已有基础是：对细菌、病毒等微生物有初步分类概念，具备一定的显微镜观察技能，并对新冠疫情等社会热点有切身经验与碎片化认知。可能的认知障碍在于：易将“微生物”与“病原体”概念等同，忽视其有益方面；对传染病流行环节的理解可能停留在机械记忆层面，难以在复杂情境中动态分析；对“预防重于治疗”的公共卫生原则理解不深。因此，教学调适策略是：创设认知冲突情境（如“不可或缺的肠道菌群”），打破前概念；设计模拟传播的探究任务，将抽象环节具象化；引入历史或当下的疫情案例（如流感、诺如病毒感染），引导学生在分析中自主建构“控制传染源、切断传播途径、保护易感人群”的策略体系，并对不同认知水平的学生提供差异化的分析框架与支持性材料。二、教学目标

知识目标方面，学生将能系统建构关于微生物病原性与传染病流行的认知框架。他们不仅能列举细菌、病毒、真菌等主要病原体类型及其引发的常见疾病，更能清晰阐释传染病流行所必需的三环节——传染源、传播途径、易感人群之间的动态联系，并能运用这一模型原理，解释和分析日常生活中及历史上典型传染病的防控措施。

能力目标聚焦于科学探究与模型应用。学生将通过小组协作，模拟完成一次传染病传播链的调查与推理任务，在此过程中，提升依据有限信息进行合理假设、设计验证方案及运用模型解释现象的能力。他们需要学习像疾控专家一样思考：“线索A指向了哪种传播途径？”

情感态度与价值观目标旨在培养学生的科学精神与社会责任感。通过探讨抗生素滥用、疫苗价值等议题，引导学生形成辩证看待微生物的视角，既认识到其威胁，也理解其在生态系统和人类健康中的不可或缺性。在小组讨论中，应鼓励学生倾听他人观点，并在模拟制定社区防疫建议时，体现出对公共福祉的关怀。

科学思维目标重点发展模型建构与系统分析思维。学生将学习将复杂的传染病流行过程，抽象简化为一个包含三个关键变量的动态模型，并运用该模型进行预测和干预分析。课堂上，他们将反复面对这样的思考任务：“如果这个环节被切断，整个传播链会发生怎样的变化？”

评价与元认知目标关注学生的反思性学习能力。设计引导学生依据清晰的标准（如推理的逻辑性、证据的充分性）对小组构建的“疫情推演图”进行自评与互评。在课程尾声，通过反思性问题“本节课最大的收获是修正了哪个旧观念？”，促进学生审视自身认知历程的变化。三、教学重点与难点

教学重点确立为“传染病流行的三个基本环节及其相互关系，以及基于此的预防原则”。其依据在于，该内容是课标明确要求的、理解传染病发生与防控规律的核心“大概念”，是连接病原体生物学特性（因）与公共卫生实践（果）的枢纽。从中考命题趋势看，该知识点是高频考点，且常以情境分析题形式出现，重在考查学生运用模型解决实际问题的迁移能力，而非简单复述。

教学难点预计在于“引导学生辩证、发展地看待微生物的‘威胁’，并灵活运用传染病模型分析复杂、真实的疫情案例”。成因有二：一是学生受生活经验影响，易形成“微生物等于病菌”的刻板印象，需要提供足够反例（如益生菌、发酵工程）来突破；二是真实疫情信息往往纷繁复杂，学生难以迅速提取关键信息并与模型变量准确对应，这需要教师在任务设计中搭建循序渐进的“脚手架”，例如先分析经典单一传播途径案例，再过渡到多途径混合传播的复杂情境。四、教学准备清单1.教师准备1.1媒体与教具：交互式课件（含病原体图片、历史疫情短片、动态传播模型图）；不同颜色的小磁贴或卡片（用于黑板构建传播链）；“疫情调查员”任务学习单（分基础版与挑战版）。1.2实验与材料：模拟“病原体”传播用的荧光手印粉（或替代材料）、紫外线灯。2.学生准备2.1预习任务：阅读教材，列举三种由微生物引起的疾病，并尝试用自己的话描述它是如何“从一个人传到另一个人”的。2.2物品准备：科学笔记本、不同颜色的笔。3.环境布置3.1座位安排：课桌椅按46人一组布置，便于小组合作探究。3.2板书记划：黑板预留中心区域用于动态构建和修改“传染病流行三环节”概念图。五、教学过程第一、导入环节1.情境创设与认知冲突：展示两张图片：一张是丰盛的酸奶、面包，另一张是医院里流感患者就诊的场景。提问：“同学们，这两张图看似无关，但它们背后有一个共同的‘主角’，是谁？”（预设：微生物）。紧接着，播放一段关于“超级细菌”的简短新闻视频。然后，教师引言：“看，我们每天都在和它们打交道。它让我们享受美食，也让我们生病。今天，我们就化身‘健康侦探’，揭开这个矛盾体——微生物，如何成为威胁，而我们又该如何科学布防。”1.1核心问题提出与路径勾勒：“面对一种由微生物引起的传染病，比如流感，我们要想阻止它蔓延，最需要搞清楚的关键问题是什么？”（引导学生思考“怎么来的、怎么传的、怎么防”）。“非常好，这就是我们今天探究的主线：‘敌’从何来？如何扩散？何以御之？我们会先认识这些‘微观敌人’，再像侦探一样拆解它的传播链条，最后为我们的社区设计一份‘防御指南’。”第二、新授环节任务一：【病原体识别：谁是“元凶”？】1.教师活动：首先，快速反馈预习情况，请几位学生分享他们列举的疾病及传播描述，教师将其关键词（如“流感病毒咳嗽飞沫”）板书归类。接着，提出进阶问题：“大家发现没有，引起疾病的微生物，我们给它们一个统一的名字叫‘病原体’。那是不是所有微生物都是病原体呢？想想我们早餐吃的馒头？”（引发辩证思考）。随后，利用课件展示细菌、病毒、真菌三类主要病原体的高分辨率电镜图及结构模式图，对比讲解其基本特点，并强调：“记住，是病原体，而不是所有微生物，构成了威胁。就像人类中有罪犯，但绝大多数是良民。”最后，引导学生完成学习单第一部分：根据疾病名称（如肺结核、艾滋病、足癣）匹配主要病原体类型。2.学生活动：分享预习成果，聆听同伴描述。在教师引导下，对比图片，认识不同病原体的形态特征。参与互动问答，纠正“微生物=病菌”的错误观念。独立完成病原体与疾病的匹配练习，并与小组成员互查。3.即时评价标准：1.能否准确区分三类主要病原体（细菌、病毒、真菌）并各举一例常见疾病。2.在讨论中，能否表达出“并非所有微生物都有害”的观点。3.匹配练习的准确率。4.形成知识、思维、方法清单：★病原体定义：能引起宿主（如人体）疾病的微生物。★主要类型：细菌（如链球菌致肺炎）、病毒（如流感病毒）、真菌（如脚癣真菌）。▲认知修正：微生物世界庞大，仅少数为病原体，多数为有益或中性。●科学方法：基于形态与结构的分类观察与比较。任务二：【传播模拟：构建“传染链”模型】1.教师活动：“认识了‘元凶’，现在我们追踪它的‘作案路线’。假设一种‘神秘病原体’（实际为荧光手印粉）已经悄悄进入了我们教室。”教师请23位志愿者上台，在其不知情的情况下，将少量荧光粉抹在他们手掌。然后，组织全班进行几分钟的“自由活动”，如传递一本书、互相握手。活动后，用紫外线灯照射学生的手、书本和门把手。“大家看，这些发光痕迹就是‘病原体’可能扩散的路径！现在，请各组根据这个‘现场’，讨论并画出‘病原体’是从谁开始，通过哪些东西或方式，传给了哪些人？”教师巡视，用问题引导：“最初的‘发光者’在模型中叫什么？门把手这类物品扮演了什么角色？”2.学生活动：积极参与模拟活动，观察紫外线灯照射下的荧光痕迹，感到直观震撼。以小组为单位，热烈讨论传播过程，共同在白板上绘制传播路径图。尝试用科学语言描述观察到的现象。3.即时评价标准：1.绘制的传播图是否包含明确的起点、中间媒介和终点。2.小组讨论时，成员是否能围绕“从哪里来、经过哪里、到哪里去”的逻辑进行。3.能否尝试使用“传染源”、“传播途径”等术语进行描述。4.形成知识、思维、方法清单：★传染病流行三环节（模型核心）：传染源（体内有病原体生长繁殖并能排出的人或动物）、传播途径（病原体离开传染源到达健康人的方式，如空气、接触、生物媒介等）、易感人群（对某种传染病缺乏免疫力而容易感染的人群）。●科学思维（模型建构）：将复杂、隐蔽的传播过程，抽象为三个关键变量及其关系的动态模型，这是科学分析问题的强大工具。任务三：【案例分析：解密真实疫情】1.教师活动：提供两份经过简化的“疫情通报”案例材料。案例A：学校诺如病毒感染聚集性疫情（突出接触与粪口传播）。案例B：某地流行性感冒疫情（突出空气飞沫传播）。分发差异化学习单：基础组侧重从材料中直接圈画出三环节信息；挑战组需额外分析“为何在同一个班级，有人病重有人无恙？”（涉及易感人群的个体差异）。组织小组分析，并要求他们将分析结果用不同颜色的磁贴，贴到黑板预留的概念图相应位置，构建出两个案例的传播链。2.学生活动：阅读真实案例材料，感受科学学习的现实意义。根据学习单指引，小组合作提取关键信息，识别并标注每个案例中的传染源、传播途径和易感人群特点。选派代表上台粘贴磁贴，并向全班解说本组的分析思路。“我们认为，案例A中，被病毒污染的食物是‘关键媒介’……”3.即时评价标准：1.信息提取的准确性：能否从材料中找到支撑三环节判断的具体证据。2.模型应用能力：能否将案例信息准确对应到黑板概念模型的正确部分。3.挑战组能否初步涉及免疫力、个人卫生习惯等影响易感性的因素。4.形成知识、思维、方法清单：★传播途径细分：空气传播（飞沫、尘埃）、接触传播（直接/间接）、生物媒介传播（蚊、鼠）、饮食传播等。▲易感性的影响因素：免疫力强弱（与年龄、体质、是否接种疫苗有关）、个人行为习惯等。●科学方法（信息处理与模型应用）：在真实情境中筛选有效信息，并将其代入理论模型进行解释，是解决实际问题的关键步骤。任务四：【防御策略推导：切断传播链】1.教师活动：指着黑板上已构建好的两个疫情模型图，提问：“侦探们，案情已明，现在我们的任务是‘破案’——阻止疫情扩散！请大家以小组为单位，针对黑板上的任一案例，提出至少三条具体、可行的防控建议，并说明你的建议是针对模型中哪个环节‘动刀’的？”教师提供思维支架：“比如，针对‘传染源’，我们能做什么？隔离？治疗？针对‘传播途径’，我们能做什么？消毒？通风？戴口罩？”鼓励学生思考超出教材的创造性措施。2.学生活动：开展小组头脑风暴，结合生活经验和已有知识，踊跃提出防控措施。例如：“对诺如病例要居家隔离，这是控制传染源”；“提倡勤洗手、给门把手消毒，这是切断接触传播途径”；“建议同学们接种流感疫苗，这是保护易感人群”。尝试将每条措施与传染病模型的相应环节建立逻辑关联。3.即时评价标准：1.提出的措施是否具体、可行，且符合科学原理。2.能否清晰阐述措施所干预的模型环节，建立“措施原理”联系。3.小组合作是否高效，是否每位成员都有贡献观点。4.形成知识、思维、方法清单：★预防措施原理分类：控制传染源（早发现、早报告、早隔离、早治疗）、切断传播途径（讲究卫生、消毒、灭蚊、通风等）、保护易感人群（锻炼身体、接种疫苗、个人防护）。●科学思维（系统分析与决策）：基于对系统（传染病流行模型）的理解，针对关键节点提出干预策略，体现了科学的预见性与实践性。任务五：【观念升华：威胁的辩证观】1.教师活动：在总结防御策略后，话锋一转：“我们花了大量时间学习如何防御微生物的威胁，这是否意味着我们应该‘谈微色变’，消灭所有微生物呢？”展示人体肠道菌群、酿酒发酵、污水处理中用到的微生物图片。“显然不是。那么，我们该如何全面、辩证地看待我们与微生物的关系？”引导学生进行一分钟的静思并简短分享。最后，教师进行提升性总结：“科学的价值，不在于制造恐惧，而在于赋予我们理智和力量。今天我们学习的，正是这种力量——用科学的模型识别威胁，用科学的方法管控风险，同时，也怀着敬畏之心去看待自然界中这个庞大而古老的家族。”2.学生活动：在教师引导下进行深度思考，从单纯的“防御”视角跳出，回顾微生物的益处。分享自己的看法，形成“微生物是友是敌，取决于我们如何认知和与之相处”的辩证观点。3.即时评价标准：1.能否列举微生物对人类有益的实例。2.能否表达出全面、辩证而非绝对化的观点。3.是否表现出理性、平和而非恐惧的科学态度。4.形成知识、思维、方法清单：▲辩证的生命观：微生物与人类的关系是复杂多元的，包括寄生（致病）、共生（互利）、腐生等。★科学态度与社会责任：基于证据理性评估风险，积极采取科学防护，同时认识到生态平衡的重要性，这是现代公民应具备的科学素养。第三、当堂巩固训练

设计分层训练任务，学生可根据自身情况选择完成至少两个层次。1.基础层（知识再现）：出示一幅卡通示意图，描绘一个流感患者在公共场所打喷嚏的场景，图中包含患者、飞沫、周围人群、开窗通风标志等元素。要求学生在图上直接标注出传染病流行的三个环节。“请当一回‘科学画师’，把模型直接画在情境里。”2.综合层（模型应用）：提供一段关于登革热疫情的简短文字描述（提及患者、伊蚊孳生环境、无免疫力人群）。要求学生以表格形式，分析该疫情的三环节，并对应提出三条预防建议。“现在，你是一名疾控宣传员，请根据分析结果写一条简洁的社区预警短信。”3.挑战层（批判性思维）：呈现一个观点辨析题：“有人认为，既然病原体主要通过接触和空气传播，那么只要把自己完全封闭在家里，不与外界接触，就可以避免所有传染病。你如何用今天所学的知识评价这个观点？”“这个想法听起来很‘安全’，但它科学吗？全面吗？请大家从多个角度想一想。”

反馈机制：基础层练习通过投影展示学生标注成果，进行快速集体核对。综合层与挑战层练习，采用小组内交换评价、教师抽取典型答案进行点评的方式。重点关注学生在综合应用中逻辑的严密性，以及对“切断传播途径”与“保护易感人群”措施的综合考量能力。第四、课堂小结

引导学生进行自主结构化总结。提问：“如果请你用一幅简单的图表（比如思维导图的核心分支）来概括本节课的探索之旅，你会怎么写中心词，分出哪几个主干？”给1分钟时间构思，然后邀请几位学生分享。教师最后展示并阐释预设的核心结构图：中心为“微生物的威胁与防御”，主干延伸出“识元凶（病原体）”、“建模型（三环节）”、“析案例”、“定策略”、“明辩证”。强调模型的核心地位。“模型就像一张‘作战地图’，帮我们看清敌情，找到防守的薄弱点。”

作业布置：1.必做（基础+拓展）：（1）整理本节课的核心概念图。（2）调查你的家庭在日常生活中采取了哪些预防常见传染病（如感冒、腹泻）的措施，并用今天所学的“三环节”模型分析这些措施分别属于哪一类防御原理。2.选做（探究创造）：以“假如我是校园健康宣传员”为主题，设计一份针对秋冬季流感预防的科普小海报或一段1分钟短视频脚本。要求内容科学、形式生动，并体现模型的运用。六、作业设计基础性作业（全体必做）：1.完成教材本节后配套的基础习题，重点巩固病原体类型、传染病三环节名称及对应预防措施的分类匹配。2.绘制本节核心知识的概念图，体现“病原体三环节预防措施”之间的逻辑关系。拓展性作业（建议大多数学生完成）：开展一次“家庭防疫措施审计”。列表记录家中常见的卫生与健康习惯（如进门洗手、餐具定期消毒、接种疫苗记录等），并运用课堂所学的传染病流行模型，分析每一项习惯主要是通过控制传染源、切断传播途径还是保护易感人群来起作用的。撰写一份简短的审计报告。探究性/创造性作业（学有余力学生选做）：选择一种你感兴趣的传染病（如肺结核、疟疾等），通过查阅可靠的资料（如疾控中心官网），完成一份微型的“传染病档案”。档案需包括：病原体简介、主要传播途径、历史或当代流行情况简述、以及基于模型的防控策略分析。鼓励以信息图表、PPT或短视频等多媒体形式呈现。七、本节知识清单及拓展★1.病原体：特指能引起生物体疾病的微生物，是“威胁”的直接来源。包括细菌（如引起肺炎的肺炎球菌）、病毒（如引起流感的流感病毒）、真菌（如引起癣的真菌）等类型。教学提示：务必强调“病原体”是微生物中的一部分，避免概念外延扩大。★2.传染病：由病原体引起的，能在人与人、动物与动物或人与动物之间相互传播的疾病。其核心特征是传染性和流行性。★3.传染病流行的三个基本环节（核心模型）：这是一个分析任何传染病传播的动态框架。★3.1传染源：能够散播病原体的人或动物。包括病人、病原携带者和受感染的动物。关键理解：传染源是病原体“驻扎和出发的基地”。★3.2传播途径：病原体离开传染源到达健康人所经过的途径。主要有：空气传播（飞沫、尘埃）、接触传播（直接接触病人/带菌者，或间接接触被污染的用具）、生物媒介传播（蚊、蝇、蚤等）、饮食（粪口）传播等。关键理解：这是病原体“行军进攻的路线”。★3.3易感人群：对某种传染病缺乏免疫力而容易感染该病的人群。关键理解：这是病原体“攻击的目标城堡”。人群的易感性会随着免疫力的获得（如患病痊愈、接种疫苗）而降低。★4.针对三环节的预防措施：★4.1控制传染源：早发现、早诊断、早报告、早隔离、早治疗。对动物传染源进行捕杀、焚烧或深埋。★4.2切断传播途径：讲究个人卫生和环境卫生。具体方法因传播途径而异，如：空气传播→通风、戴口罩；接触传播→洗手、消毒；生物媒介→灭蚊、防鼠；饮食传播→食物加热、饮水消毒。★4.3保护易感人群：加强锻炼，增强体质；进行预防接种（疫苗），提高特异性免疫力；在疫情时期采取个人防护（如戴口罩、避免去人群密集处）。▲5.微生物的辩证观：绝大多数微生物对人类无害，许多是有益的（如分解者、用于发酵、人体正常菌群），仅少数为病原体。科学的态度是理性防控病原体，同时维护与有益微生物的和谐关系。●6.科学方法——模型建构：将复杂的自然现象（如传染病流行）简化、抽象为包含关键变量（三环节）及其关系的模型，是科学研究的重要方法。运用模型可以解释现象、预测趋势和设计干预措施。八、教学反思

（一）教学目标达成度分析本节教学设计以“探究式学习”与“模型应用”为主线，从课堂模拟活动和案例分析的学生表现来看，知识目标与能力目标达成度较高。大部分学生能准确指出三环节，并能在新情境中初步应用模型进行分析。“侦探”和“调查员”的角色设定有效激发了探究动机。然而，情感态度目标中关于“辩证观”的内化，可能需要更持续的情境浸润。尽管在任务五中进行了引导，但部分学生在巩固练习中仍显露出对微生物的负面倾向，表明从“知道”到“深信”需要更多认知冲突的化解与正面例证的积累。

（二）教学环节有效性评估导入环节的认知冲突（美食vs疾病）与“超级细菌”新闻，迅速抓住了学生注意力，效果显著。“这个共同的‘主角’是谁？”的提问，成功将新旧知识做了联结。新授环节的五个任务逻辑环环相扣：任务一（识元凶）奠基，任务二（模拟构建）将抽象模型具象化，是本节最大亮点，荧光模拟的视觉冲击力强，学生看到‘病原体’在自己身边传播的痕迹时，发出了阵阵惊呼，教学效果远超单纯讲解。任务三（