基于模型方法的“有絲分裂”教學設計

魏 偉

(江蘇省溧水高級中學 211200)

1 教材分析和設計思路

本節課是人教版高中生物學教材必修1《分子與細胞》第六章第1節“細胞的增殖”中的內容。以“植物細胞有絲分裂過程”為例，讓學生認識細胞這一系統的產生過程，是學習必修2中“減數分裂”乃至選修模塊相關內容的基礎。其中的教學重點：植物細胞有絲分裂的過程、植物細胞有絲分裂各時期的主要變化及特點；教學難點：真核細胞有絲分裂過程中各個時期染色體行為的變化。由于內容較抽象、繁雜，理論性強，基于學生在初中階段學過“細胞通過分裂產生新細胞”，在必修1前幾章已了解細胞生命系統的物質組成、結構和功能，教師可讓學生課前預習并搜集有關資料，通過對資源的選擇、整合和優化，增強感性認識。課堂上讓學生大膽猜想有絲分裂的過程，然后進行討論、假說，并就自己的假說制作模型，進行操作、嘗試探究。接著，教師呈現“洋蔥根尖細胞有絲分裂的顯微照片”，由學生觀察、分析，把靜止圖像按照“猜想”的細胞分裂過程排序，以檢驗作出的假說，修正構建的模型。最后，教師用“動畫”把動態的植物細胞有絲分裂過程再現出來；把這一動態的連續過程人為劃分為細胞分裂的各時期，讓學生邊操作模型，邊逐一分析細胞各時期的變化與特點。這樣，通過知識發生過程式教學，讓學生“像科學家一樣思考”，突出主動探究的過程，以發展學生的理性思維，促進知識的建構和概念的理解。

2 教學目標

2.1 知識目標 概述植物細胞有絲分裂的過程；說出植物細胞有絲分裂各時期的主要變化及特點。

2.2 能力目標 進行有關“細胞分裂”的資料搜集和分析；觀察圖像，歸納出圖示的變化及特點；嘗試提出假說、制作模型，并利用模型解決問題。

2.3 情感態度與價值觀目標 認同觀察、提出假說、建構模型的方法在建立科學理論過程中的重要作用；認同科學研究需要豐富的想象力，大膽質疑和勤奮實踐的精神。

3 教學過程

3.1 激趣設疑，直入主題 PPT課件展示某一植物圖片，引導學生指出其生命的起點是受精卵。教師提出：從一個受精卵細胞到一棵參天大樹，細胞發生了什么變化？讓學生通過分析得出：細胞的體積增大，數目增多。教師隨即引入“植物細胞的有絲分裂”這一核心概念，并指出其結果就是一個體細胞分裂為兩個子細胞。在激趣的同時，教師設疑：植物細胞有絲分裂中，這些細胞的“控制中心——細胞核”會越分越小嗎？其中的核物質會越來越少嗎？以激發學生的好奇心和學習興趣，讓他們積極思考、議論。

3.2 提出問題，學生假說 教師帶著學生回顧細胞核的組成結構，使學生意識細胞核中的染色體變化是關鍵。接著，提出有意義的探究問題：你認為植物細胞有絲分裂產生的兩個子代體細胞中的染色體(質)數目和形態與母細胞一樣嗎？為什么？如果是，你認為怎樣才能保證是一樣的？讓學生充分討論，分析得出：染色體復制和其平均分配是有絲分裂的關鍵。

此后，組織學生以小組為單位分析討論：細胞是先進行分裂還是先染色體復制？染色質會高度螺旋化成為染色體。你認為細胞分裂時，染色體是先復制還是先螺旋呢？19世紀，科學家指出,染色體復制后形成的兩個單體一開始是連結在一起的。你能想象并描述染色體復制的過程嗎？由學生討論，小組代表匯報，師生共同評價、分析、推理，得出假說。教師順此投影“染色質復制到形成含兩個染色單體的染色體”的過程圖解，使學生理解染色體的復制。

3.3 建構模型，進行演繹 對于有絲分裂的另一個關鍵問題“染色體是如何平均分配到子細胞的”，讓學生聯系“體育課上老師是怎樣將全班均分成兩隊的”(圖1) 進行類比和思考：如何才能保證染色體有條不紊地平均分配到兩個子細胞中去？染色體會自己“走”到相應位置嗎？需要什么來牽引呢？ 由學生小組內相互合作，利用實驗桌上的材料(材料用具：木板、扭扭棒、毛絨球、按扭、橡皮筋、貼紙等)，制作植物細胞有絲分裂的模型并演示其過程。同時，教師投影如下表格，讓學生思考。在學生小組活動的基礎上，請小組用實物投影演示其模型。

實驗材料木板扭扭棒毛絨球按扣橡皮筋模擬對象

針對學生急于想證實自己的模型的正確性這一心理，教師及時投影“洋蔥根尖細胞有絲分裂的顯微照片”；讓學生分析、排序，并嘗試用自制模型解釋,再根據實際情況下的“真實照片”修正自己的模型(圖2)。使學生初步自主形成概念，并應用概念。

圖1 類比：將全班均分成兩隊

圖2 學生制作的“有絲分裂”模型

3.4 演示動畫，分析過程 教師通過PPT課件把動態的植物細胞有絲分裂過程用動畫再現出來，并將這一動態的連續過程人為劃分為細胞分裂的各時期，讓學生邊操作模型，邊逐一分析各時期的變化與特點。期間，通過PPT課件的動畫呈現和自制模型的演示，讓學生感受細胞分裂過程的動態性和連續性；通過顯微照片的觀察和自制模型的演示，克服電教手段轉瞬即逝的弊端；通過“邊做邊學”突出探究學習，有利于學生知識的建構和概念的理解。

3.5 通過畫細胞簡圖進行總結，深化理解 結課時，安排學生再次利用自制模型邊演示有絲分裂的過程，邊說出各時期的特點。之后，讓學生畫出各時期的細胞簡圖。以充分利用模型，訓練學生在模型操作、繪制簡圖和轉換不同圖像信息等方面的能力；幫助學生理清思路，形成知識體系，并為后面學習“有絲分裂染色體數目的變化”打好基礎。使概念的理解在動手中得以加深，技能在訓練中得以提升。

4 教學反思

借助模型來獲取、推理、拓展和深化對于客體的認識，是科學研究和學習中常用的方法。建構模型可增強學生對抽象內容的直觀理解和對具體形象內容的抽象概括，實現科學認識過程中抽象化與具體化的辯證統一、思維與行動的統一，是培養學生創新能力和動手能力的重要途徑。本節教學中突出“做中學、學中做”， 關注學生概念的自主生成與建構。教師以提出問題、大膽假說、建構模型、實驗驗證這一“假說-演繹”的主線推動課堂進程。進行假說并建構模型獲得的實際體驗最有利于幫助學生提煉出“細胞有絲分裂”過程的實質；學生在討論并搭建“假說”基本框架的基礎上，再自己動手制作模型，可以保證小組活動更有效地進行，有利于學生初步學會自主形成概念和應用概念的科學思維方法。