文件编号：1003 -7586(202丨）02- 0038- 03
第37卷第2期
中学生物学 Vol.37
No.2
2021 年
Middle School Biology
2021
m B lo c k 图形化编程游戏在中学生物教学中的应用
文静
(岭南师范学院生命科学与技术学院广东湛江524048)
1 mBlock 编程软件简介
mBlock 图形化编程软件是深圳市创客工厂科技
有限公司基于开源软件——
S C mtch 2.0软件研发出来
的一款可视化编程工具，它是scratch 2.0的升级版。 但随着人们对软件的要求是具有便利性，所以一些团 队对scratch 进行了改进，更具代表性的是mBlock 软 件，它支持中文版，学习者易上手操作，mBlock 包含 scratch 2.0的所有功能。
图形化编程软件相对于其他程序设计来说，不需 要通过键盘敲写晦涩难懂的代码片段，只需要在界面 拖拽定义好的积木指令块，采取类似搭建积木的方法 实现代码片段输入。因此,mBlock 编程软件己被应用 于创客教育、STEAM 教育当中。这种编程方式对中小 学生来说，不仅使用方便，而且寓教于乐，使学生在游 戏中获得学习的乐趣，在动手操作的过程中体验“造 物”的快感。同时，学生在使用mBlock 软件进行创作 作品时，需要不断地思考、尝试、验证自己的程序，在 这个过程中很容易形成对问题的独特看法，从而提高 创造力以及形成对问题全面思考的能力。
生物学教师也可以将学生熟悉的mBlock 编程 软件与中学生物学教学进行有机结合，设计一些模 拟探究活动，给学生沉浸式体验，以提高教学的趣味
最后，教师在全班学生创作合唱的“将爱心进行 到底”的歌曲中结束本节课。
设计意图：教师利用参观青岛市中心血站，凸显 了生物学与科学、技术、社会的联系，增强学生的社会 责任感；通过畅谈自己长大后是否愿意无偿献血，以 及教师出示献血证，以情激情，帮助学生建立科学的 献血观和生命观。
4教学反思
本节课从学生现有经验和水平出发，运用情境、
问题、模型、探宄、思辨等教学形式，引领学生深度的 理解知识、运用知识，深刻体会知识的内在价值，力求
性和学生学习的主动性，促进学生的思维从感性思 维上升到理性思维，帮助学生对生物学现象提出假 说和解释。
2 “自然选择对种基因频率变化的影响”模
拟活动设计
2.1教学内容分析
“自然选择对种基因频率变化的影响”选自人 教版高中生物学《必修2•遗传与进化》第六章第三节, 是学生完善生物进化理论、形成正确的进化观的重要 节点。教材要求学生运用所学的基因频率知识进行 计算，从而得出自然选择与基因频率间的关系。但这 种方式对于学生而言，缺乏对自然选择的体验感，课 堂传授方式略显枯燥。因此，教师可基于桦尺蠖工业 黑化的实例，解释生物的适应是自然选择的结果，再 通过mBlock 编程软件设计模拟活动让学生感受自然 选择的过程，并引导学生分析活动数据，使让学生获 得对自然选择的体验感，并将自然选择与基因频率之 间的抽象关系转化为直观的分析，从而获得最优化的 教学效果。2.2教学目标
① 说明自然选择使种基因频率发生定向改变；② 通过对数据变化规律的讨论与分析，发展综合
将知识转化为学生的智慧、涵养与健全的人格。因为 深度学习不再是仅关注于高级认知，更多的是心灵和 情感的触动，和人的价值观紧密联系在一起。这一切 都是为提升学生的生物学学科核心素养创造条件，为 学生继续学习和走向社会打下必要的基础。
参考文献：
[1] 刘月霞，郭华.深度学习：走向核心素养[M ].北京：教育科 学出版社,2018.
[2] 中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准(2017 年版)[M ].北京：人民教育出版社,2017:1-88.[3]
崔绪昌，李智苹模拟血型鉴定”实验的尝试与改进[J ].
中学生物学,2014,30(7): 20-21.
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分析能力；
③体验自然选择的过程，认同自然选择使种基 因频率发生定向改变的观念。
2.3教学过程
2.3.1创设情境，激发兴趣
首先，教师展示教材上的原图，要求学生寻图 片中隐藏起来的桦尺蠖，同时向学生交代清楚该图片 的时代背景：工业革命（19世纪中叶）前，由于浅桦 尺蠖与树干上的地衣的颜极为相似，从而不容易被 天敌发现。因此，这时候常见的桦尺蠖类型是浅 型。在学生初步了解了桦尺蠖的常见类型与树干表 面颜之间存在一定的关系后，教师继续向学生介绍 工业革命后的状况：由于工业革命的发展，
空气污染 越来越严重，树干表面被煤烟熏成了黑褐。学生能 够很快地想到此时期常见的桦尺蠖是黑型的，同时 能够根据自己己有的认知，用“适者生存，不适者淘 汰”的进化观点去解释桦尺蠖工业黑化的原因。教师 此时只需要稍加引导，便可让学生明白桦尺蠖工业黑 化是自然选择的结果。
在初步体验自然选择的过程中，学生也能够意识 到，正是由于人类活动引起的工业污染，使得桦尺蠖 的生活环境发生了改变，从而初步形成环境保护意识。
2.3.2提出核心问题，精准点拨
学生在初步体验自然选择的过程后，虽然能够明 白桦尺蠖的常见体类型是自然选择的结果，但尚未 能说明自然选择与基因频率变化之间的关系。此时，教师可以指出，桦尺蠖的体由一对等位基因S和s 控制的，SS和Ss表现为黑，SS表现为浅。同时，提 出核心问题:“在自然选择过程中，桦尺蠖的常见体 变化是否与基因频率的变化有关？自然选择与基因 频率之间又存在着什么样的关系呢? ”此时，教师以桦 尺蠖的表现型的变化趋势，作为探究自然选择与基因 频率变化关系的切入点。
2.3.3创设数字化情境
为了引导学生探究自然选择对种基因频率变 化的影响，教师要先创设数字化情境：假设19世纪中 叶时，桦尺蠖种S、s的基因频率分别为20%和80%, SS、Ss、ss的基因型频率分别为10%、20%和70%，桦尺 蠖种的总数为100只，即各基因型的个数分别为10 只、20只、70只。
2.3.4模拟活动，亲历自然选择的过程
教材上的安排是教师在创设数字化情境后，让学 生根据桦尺蠖个体数的变化率，通过计算获得每年的 基因型频率和基因频率，从而让学生通过分析数据，理解自然选择与基因频率变化之间的关系。但由于学生缺乏自然选择的体验感，建构自然选择和基因频 率等知识存在一定的难度。因此，笔者借助mBlock编 程软件和多媒体，开展一个模拟“小鸟捕捉桦尺蠖”的活动，让学生亲历自然选择的过程，并将获得的活动 数据与同学进行讨论交流，进而明晰自然选择与种 基因频率变化之间的关系。
mBlock界面分为菜单区、舞台互动区、角管理 区、编辑属性卷标、指令分类选单、指令区、脚本区。在课前，教师要先编好活动程序：首先，在角管理区 上传一只黑的桦尺蠖。随后在指令分类选单中选 择“数据和指令”，再在指令区中“新建变量”，输入“SS 被捕捉个数”并“应用于所有角”。此时，可点击指 令分类选单中的“事件”，将“当角被点击时”编程模 块拖拽到右边的脚本区内，再返还“数据和指令”将 “将变量的值增加1”和“显示变量”两个编程模块同时 拖拽到脚本区中。最后，将指令分类选单中“外观”的“隐藏”模块也拖拽到编程脚本区。同理，按照以上的 步骤，可分别将另一只黑桦尺蠖和一只浅桦尺蠖 设置为“Ss被捕捉个数”和“S S被捕捉个数”。因为在 创设数字化情境时，已经假设SS、Ss、s s的个数，因此 可以直接在角管理区，将设置好了的角分别按假 设个数进行复制即可。最后，将背景设置为黑后，导出并转化为scratch格式便插入课件让学生通过多 媒体体验捕捉过程(图1)。
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学编程的游戏app图1模拟活动程序最终样式
该模拟活动可让学生扮演桦尺蠖的“天敌”，直接 操作多媒体即可进行。当“天敌”任意点击某一桦尺 蠖时，该桦尺蠖便会在画面框中消失，同时其所代表 的基因型变量就会相应的增加1，大大提高了统计数 据的快捷性和准确性。
在模拟活动开始前，学生进行分组。教师要告诉 学生要在规定的时间内随机“捕捉”桦尺蠖，每次捕捉 后将55、33和88的被捕捉个数填写在记录表（表1)
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中。在此活动中，教师还可以提出问题，引导学生思 考，以培养学生的科学思维：被天敌捕捉后，剩下的桦 尺蠖会继续繁殖，那么是否需要补充活动中的桦尺蠖个数？按何比例补充呢？经过讨论交流、得出解决办 法后，学生重复多次模拟活动，便可获得桦尺蠖每一 年的被捕捉数据。
表1活动数据记录表
第一年第二年第三年
捕捉前被捕捉个数捕捉后捕捉前被捕捉个数捕捉后捕捉前被捕捉个数捕捉后
个体数S S(黑）10 S s(黑）20 SS(浅）70
种个体数100
基因型频率S S(黑）10% S s(黑）20% S s(浅)70%
基因频率
S(黑）20%
S(浅）80%
2.3.5分析数据，归纳总结
在获得活动数据后，教师应抓住时机因势利导：在活动过程中浅的桦尺蠖被捕捉得最多，多年以后 该体的桦尺蠖在种中的所占比例就越来越低。并且该体的桦尺蠖是由ss基因控制的，因此在桦尺 蠖的种中ss基因型频率也会降低。这样可以使学 生理解：在自然选择的过程中，最先接受选择的是表 现型。教师从而搭建使学生从宏观的表现型深入探 宄微观的基因型的“桥梁”，让学生更好地去理解自然 选择与基因频率之间的关系。
接着，教师引导学生根据基因型频率和基因频率 的计算公式进行计算，最后得到每年各基因型桦尺蠖 的基因频率和基因型频率。此时，教师要引导学生对 数据进行分析，促进学生归纳出“SS和Ss基因型频率 越来越高,ss基因型频率则越来越低”和“S基因频率 越来越高，而s基因频率越来越低”的结论。
由于以上的结论都是基于模拟活动所获取的数 据得到的，因此在学生得出以上结论后，教师要回顾 历史事实，以证实结论的科学性。即在19世纪中叶以 前，桦尺蠖种中S基因的频率在5%以下，过了 100 年后，却在95%以上，而s基因频率则是相反的。这样 从而验证“S基因频率越来越高，s基因频率是越来越低”结论的科学性。
最后，教师总结归纳：自然选择使得S基因频率朝 着高的方向发展，s基因频率则朝着低的方向发展。也就是说，在自然选择的作用下，种的基因频率会 发生定向改变，导致生物朝着一定的方向不断进化。
2.3.6再创问题情境，巩固新知
在本节课结束前，教师可以布置学生在课后查 人为因素导致种基因频率定向改变的实例，进 一步巩固本节课所学知识，同时培养学生的社会责 任感。
3教学反思
本节课利用mBlock编程的生物游戏，化抽象为直 观，能够让学生通过模拟活动亲自去体验自然选择的 过程，提高学生的学习积极性，也能够促进学生更深刻 地去理解自然选择对种基因频率变化的影响。同时，在教学过程中，教师通过讲述桦尺蠖工业黑化、核 心问题、问题串等，培养了学生生物学学科核心素养。
参考文献：
[1]王建信，李朝阳.基于m B l o c k图形化软件设计的智能车玩
具[J].轻工科技，2018,34(6): 76-77.
[2]秦探.s c r a t c h教学如何培养小学生的计算思维[J].读与写(教育教学刊）,2017，14(1):218.
封面照片说明 郁金香7W0a g e sn e ria n a L.
郁金香是百合科郁金香属的多年生草本植物，具鱗堇，多年生草本。鱗茎偏圆锥形，直後约2~3cm，外被淡 黄至棕褐皮膜，内有肉质鱗片2-5片。茎叶光滑，被白粉。叶3-5枚，带状披针形至卵状披针形，全缘并成波 形，常有毛，其中2-3枚宽广而基生。花单生茎顶，大型，直立杯状，洋红，鲜黄至紫红，基部具有墨紫斑，花 被片6枚，离生，倒卵状长圆形，花期3-5月。箱果室背开裂，种子扁平。
郁金香原产中国古代西域及西藏新疆一带，是土耳其、荷兰、匈牙利等国的国花。
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