2026年教师资格之中学生物学科知识与教学能力考试综合题及答案

2026年教师资格之中学生物学科知识与教学能力考试综合题及答案一、案例分析题（本大题共2小题，每小题10分，共20分）某中学李老师在高一必修1《细胞膜的结构和功能》一节的新授课教学中，设计了如下教学过程：首先，李老师播放了一段科学家探究细胞膜成分的科学史动画，动画中依次展示了19世纪欧文顿对植物细胞膜通透性的实验、20世纪初科学家对哺乳动物红细胞细胞膜的分离与化学鉴定、1925年荷兰科学家戈特和格伦德尔对丙酮抽提脂质的实验、1935年英国学者丹尼利和戴维森对细胞膜表面张力的研究，李老师在播放动画的同时，逐段暂停提问：“欧文顿发现脂溶性物质更容易透过细胞膜，大家推测细胞膜的成分有什么？”“为什么后来科学家分离红细胞膜之后，才确定细胞膜含有脂质和蛋白质，欧文顿的结论为什么是推论不是结论？”，之后，李老师组织学生以4人为小组，根据之前得到的成分结论，尝试用硬纸片、橡皮泥搭建细胞膜的结构模型，给了8分钟的小组讨论和搭建时间，搭建完成后，邀请了3个小组上台展示自己的模型，分别讲解自己的设计思路：第一组把蛋白质全部放在磷脂双分子层的两侧，平铺排列；第二组把部分蛋白质嵌入、贯穿磷脂双分子层；第三组在细胞膜的外侧添加了糖类和蛋白质结合的糖蛋白。李老师对三个小组的模型分别进行了点评，之后结合1959年罗伯特森电镜观察实验、1970年弗雷和埃迪登的荧光标记人鼠细胞融合实验，逐步修正学生的模型，最终引出流动镶嵌模型的基本内容，随后组织学生根据模型梳理细胞膜的三个功能：将细胞与外界环境分隔开、控制物质进出细胞、进行细胞间的信息交流。在梳理功能的时候，李老师结合了生活实例：比如变质的鸡蛋蛋黄散开，就是细胞膜失去了控制物质进出的功能；比如激素调节过程中，靶细胞的受体接收信号就是细胞间信息交流的体现。课程最后，李老师留了一个拓展作业：让学生查阅资料，了解细胞膜的流动性在癌细胞转移过程中起到了什么作用，写一篇100字左右的小感悟。问题：（1）结合材料，分析李老师的教学过程落实了生物学核心素养的哪些要求？（10分）（2）上述材料中，李老师用到了哪些高中生物常用的教学策略？请结合材料举例说明。（10分）【参考答案】（1）李老师的教学过程从多个维度落实了生物学核心素养的培养要求，具体如下：①落实了生命观念的培养要求。生物学核心素养中的生命观念要求学生逐步形成结构与功能相适应、生物界是统一整体等基本观点，李老师的教学没有割裂细胞膜的结构和功能，而是从探究细胞膜成分出发，引导学生自主建构结构模型，再基于结构特点推导对应功能，结合变质鸡蛋、激素调节等学生熟悉的生活实例帮助学生体会结构与功能的对应关系，帮助学生在探究过程中自然生成“结构决定功能，功能依赖结构”的核心生命观念，而非机械灌输结论，符合生命观念的培养要求。②落实了科学思维的培养要求。科学思维要求学生能够基于事实和证据推导出生物学结论，认识到科学知识是不断发展修正的，具有批判性思维意识。李老师没有直接给出流动镶嵌模型的最终结论，而是沿着科学探究的时间线，从欧文顿的初步实验逐步推导出细胞膜的成分，再让学生基于已有信息自主建构模型，结合后续科学家的新实验发现逐步修正模型，整个过程让学生体会到科学探究是一个不断修正、逐步接近真相的过程，训练了学生归纳推理、模型建模的科学思维能力。尤其是李老师提出的“欧文顿的结论为什么是推论不是最终结论”这一问题，引导学生思考科学证据的充分性，有效培养了学生的批判性思维。③落实了科学探究的培养要求。科学探究要求学生体验科学探究的一般过程，提升动手、合作、交流等探究能力。李老师组织学生以小组为单位动手搭建细胞膜结构模型，给学生充足的8分钟讨论和动手时间，让学生在动手过程中交流想法、修正自我认知，展示环节让学生自主表达设计思路，整个过程遵循科学探究“提出问题-作出假设-建构模型-验证修正”的一般流程，学生是探究的主体，教师仅起到引导和点拨作用，有效培养了学生的动手能力、合作能力和表达能力，落实了科学探究素养。④落实了社会责任的培养要求。社会责任要求学生能够运用生物学知识关注并解决实际问题，形成关注健康、关注社会发展的意识。李老师课程最后的拓展作业联系癌细胞转移这一与人体健康密切相关的社会话题，让学生运用所学的细胞膜流动性知识分析实际问题，引导学生关注生物学知识在医学健康领域的应用，激发学生关注生命健康的意识，落实了社会责任素养的培养要求。（2）李老师在教学过程中用到了多种符合高中生物教学要求的教学策略，具体如下：①探究式教学策略。探究式教学策略强调学生是学习的主体，教师引导学生基于证据自主探究得出结论，而非直接讲授知识。李老师以科学家探究细胞膜结构的历程为主线，设计了一系列层层递进的问题，引导学生一步步探究细胞膜的成分和结构，从欧文顿的实验推导出成分猜想，到后续新实验修正结构认知，整个过程学生是探究的主体，李老师仅通过逐段暂停提问引导学生思考，充分体现了探究式教学的特点，符合新课标以学生为主体的教学要求。②模型建构教学策略。模型建构是生物学教学中培养学生科学思维的核心策略，能够将微观抽象的生物学结构转化为直观可见的模型，帮助学生深化认知。李老师组织学生利用硬纸片、橡皮泥等实物材料搭建细胞膜结构模型，让学生将抽象的微观细胞膜结构转化为直观的实物模型，在搭建过程中深化对各成分位置关系的理解，之后结合科学史逐步修正模型，让学生在模型建构和修正的过程中自然掌握流动镶嵌模型的核心内容，有效落实了模型建模思维的培养。③小组合作学习教学策略。小组合作学习能够通过观点碰撞深化学生认知，培养学生的合作交流能力。李老师将学生分为4人小组共同完成模型搭建和讨论，不同认知水平的学生可以提出不同的想法，比如案例中三个小组分别提出了不同的蛋白质排布方式，不同观点的碰撞能够帮助学生全方位认识细胞膜结构，之后小组代表上台展示交流，进一步提升了学生的表达能力，充分发挥了合作学习的优势。④直观教学策略。直观教学能够将抽象知识直观化，降低学生的认知难度。李老师播放科学史动画，将原本文字描述的抽象科学实验过程转化为直观的动态图像，帮助学生理解科学家的实验设计逻辑；利用橡皮泥、硬纸片搭建实物模型，将微观的细胞膜结构转化为宏观可见的实物，符合学生的认知特点；结合变质鸡蛋、激素调节等生活中的直观实例，帮助学生理解细胞膜抽象的功能，有效降低了学生的认知难度，提升了教学效果。二、教学设计题（本大题共1小题，共30分）材料：“光合作用与能量转化”是人教版高中生物必修1《分子与细胞》第五章第四节的内容，本节课主要包括光合作用的探究历程、光合作用的过程，其中光反应阶段是光合作用过程的核心片段，要求学生掌握光反应阶段的场所、物质变化、能量变化，理解光反应与暗反应的联系，本节课的授课对象是高一年级学生，学生已经学习了叶绿体的结构与功能、色素的种类与作用，对光合作用的发现史有了初步了解。请根据上述材料，设计光反应阶段的探究式教学环节，要求：（1）写出本节课的核心教学目标；（2）设计探究式教学的主要过程，并说明每个环节的设计意图。【参考答案】（1）核心教学目标（基于生物学核心素养）：①生命观念：通过探究光反应的过程，建立物质与能量统一、结构与功能相适应的生命观念，理解叶绿体类囊体薄膜的结构适配光反应功能的特点，明确光能转化为化学能的物质基础，认同光合作用是地球生态系统能量流动的基础。②科学思维：通过分析光反应研究的经典实验，推理光反应的物质变化和能量转换规律，培养归纳推理、模型建构的科学思维能力，养成基于证据得出结论的思维习惯。③科学探究：通过参与光反应过程的小组探究活动，体验科学探究的思路和方法，提升合作交流、提出假说、验证推论的探究能力。④社会责任：了解光反应原理在农业生产中的应用，关注人工光合作用研究对解决粮食危机和实现碳中和的重要意义，形成保护植被、关注绿色发展的意识。（2）探究式教学主要过程及设计意图如下：环节一：情境导入，提出探究问题教师展示提前准备的实验结果：不同光照强度下，黑藻离体叶片的氧气释放量变化曲线，同时提问：“我们之前已经学习了光合作用的总反应式，知道光合作用会释放氧气，那么氧气中的氧原子到底来自反应物中的水还是二氧化碳？光在整个反应过程中仅仅是提供能量吗？今天我们就一起探究光合作用中光驱动的反应过程——光反应。”设计意图：高一年级学生已经学习了叶绿体色素、光合作用的总反应式和探究历程，对光合作用有初步的感性认识，但对微观层面的物质变化和能量转换理解不深，通过展示真实的实验曲线导入问题，能够激活学生已有的知识储备，引发学生的认知冲突，快速将学生的注意力集中到本节课的探究主题上，为后续的探究活动做好铺垫，符合探究式教学从问题出发的基本要求。环节二：资料分析，小组探究推导核心结论教师给每个小组分发印有三段经典实验资料的探究学案，组织学生以4人为小组讨论5分钟，回答学案上的三个问题。资料内容如下：资料1：1937年希尔反应：离体叶绿体在排除二氧化碳的反应体系中，加入适宜的氢受体，给予光照后，能够分解水释放氧气；黑暗条件下不释放氧气。资料2：1941年鲁宾和卡门的同位素标记实验：分别用放射性同位素18O标记H2O和CO2，进行两组实验，第一组提供H218O和CO2，释放的氧气全部带有放射性；第二组提供H2O和C18O2，释放的氧气没有放射性。资料3：20世纪50年代的研究发现：光照条件下，叶绿体中的ADP和Pi会快速合成ATP，NADP+会被还原为NADPH；黑暗条件下该反应会立刻停止，ATP和NADPH的合成受阻。小组讨论问题：①希尔反应在没有二氧化碳的条件下也能释放氧气，结合鲁宾卡门的实验，可以得出什么结论？②光在水分解和ATP合成的过程中起到了什么作用？③根据资料3，光照后叶绿体产生了哪两种高能物质？这两种物质可能去向哪里？讨论结束后，教师邀请3个小组的代表分享结论，教师总结修正：光合作用释放的氧气全部来自水，光的作用是提供能量驱动水的分解，同时将能量转化储存到ATP和NADPH中，这个依赖光的反应过程就是光反应，ATP和NADPH会用于后续暗反应中有机物的合成。设计意图：探究式教学的核心是让学生基于证据自主推理得出结论，而非被动接受教师讲授的知识。本环节将科学家研究光反应的经典实验转化为学生可以参与探究的学习资料，把科学家的探究过程转化为学生的探究过程，改变了传统教学中直接讲授光反应过程的模式，让学生在小组讨论中分析实验、推导结论，能够有效提升学生的资料分析能力和逻辑推理能力，让学生亲身体验科学探究的一般过程，落实科学思维和科学探究的核心素养。环节三：结合结构，自主建构光反应过程模型教师提问：“我们之前学习了叶绿体的结构，大家回忆一下，光反应需要光合色素吸收光能，需要多种酶催化，那么光反应应该发生在叶绿体的哪个部位？为什么？”学生回忆已有知识回答：光反应发生在叶绿体的类囊体薄膜上，因为类囊体薄膜上分布着光合色素和催化反应的酶，结构适合发生光反应。随后教师展示类囊体薄膜的结构示意图，标注出光合色素、酶、NADP+、ADP、Pi等物质，要求学生在学案的示意图上，标注出光反应的物质变化和能量变化，并用概念图梳理整个过程。学生完成建构后，教师邀请一名学生上台展示自己的标注和概念图，讲解自己梳理的过程，教师进行修正补充：光合色素吸收光能后，一方面将水分解为氧气、H+和电子，H+和电子将NADP+还原为NADPH；另一方面，光能驱动ADP和Pi结合生成ATP，光能最终转化为活跃的化学能储存在ATP和NADPH中，两种物质随后会从类囊体腔移动到叶绿体基质，参与暗反应中三碳化合物的还原。最后师生共同整理光反应的核心要点：场所是叶绿体类囊体薄膜，条件是光、色素、酶，物质变化是水的光解和ATP的合成，能量变化是光能转化为ATP和NADPH中活跃的化学能。设计意图：光反应是发生在类囊体薄膜上的微观化学反应，学生无法直接观察，具有较强的抽象性。本环节通过让学生自主标注示意图、建构概念模型，能够将抽象的反应过程直观化，帮助学生梳理光反应的各个环节，同时衔接之前学习的叶绿体结构知识，进一步强化结构与功能相适应的生命观念，让学生在自主建构的过程中内化知识，避免死记硬背过程要点，提升学生的模型建构能力。环节四：问题驱动，深化理解联系实际教师提出两个递进问题引导学生思考：①哪些环境因素会影响光反应的速率？请结合光反应的过程说明原因；②光反应和暗反应是两个独立的过程吗？二者有什么联系？学生思考后回答，教师总结：光照强度会影响光反应，因为光反应需要光能；温度会影响光反应，因为光反应需要酶的催化，温度影响酶活性；镁等矿质元素会影响光反应，因为镁是叶绿素的组成成分，缺镁会影响叶绿素合成进而影响光能吸收。光反应为暗反应提供ATP和NADPH，暗反应为光反应提供ADP、Pi和NADP+，二者紧密联系、相互依存，暗反应停止后光反应也会因为原料不足而被抑制。随后教师展示农业生产实例：大棚蔬菜种植中，阴雨天适当补充光照可以提高产量，合理密植可以提升光能利用率，请学生结合光反应原理解释原因。设计意图：本环节通过问题驱动学生深化对光反应的理解，探讨影响因素和生产实例，能够帮助学生运用所学知识解释实际生产中的问题，提升学生知识迁移和应用的能力，同时引导学生梳理光反应和暗反应的联系，帮助学生形成完整连贯的光合作用知识体系，避免学生