“細胞的增殖”體驗探究式教學設計

王海花

（青島西海岸新區實驗高級中學，山東 青島）

以有絲分裂過程為教學重點，從學生的認知規律出發，采用動手游戲、發現問題、大膽推測、尋找證據、實驗驗證推測、小組協作建模中獲取知識，提高生物科學素養。

一、教材分析及設計思路

“細胞的增殖”是人教版高中生物學教材“分子與細胞”第6章第1節內容。本節內容主要包括：細胞增殖的周期性，以植物細胞為例有絲分裂的過程以及意義，其中有絲分裂是教學的重點也是教學的難點，有絲分裂是學生以后學習減數分裂和遺傳規律的基礎，也是學習DNA復制及遺傳信息傳遞的重要基礎。鑒于學生在初中對“細胞通過分裂產生新細胞”了解很淺的知識儲備下，沒有深入到細胞分裂過程的水平，為此，對本節的教學設計從學生的認知規律出發，采用動手游戲、發現問題、大膽推測、尋找證據、實驗驗證推測、小組協作、建模探究中獲取有絲分裂過程中染色體行為的變化規律等，讓學生在親歷體驗探究中構建出有絲分裂的過程及細胞周期，有利于學生生物學科核心素養的形成。

二、教學目標

分析有絲分裂過程中遺傳物質是如何平均分配的以及意義；概述細胞有絲分裂的過程；簡述細胞增殖的周期性；分析研究有絲分裂過程中遺傳物質是如何平均分配的。提高運用科學的思維方法分析問題的能力，構建有絲分裂染色體動態變化的模型，提高科學探究生物素養。

三、教學過程設計

1.創設情境，激發責任心

播放精子和卵細胞受精融合成受精卵、迅速發育胎兒以及分娩過程的視頻，配有簡短的語言加美妙的背景音樂，讓學生從感官上認識到新生命的由來，人這個多細胞生物個體發育的起點和過程，觸及學生對生命責任觀的情感，激發探究欲望，教師趁機設置問題：（1）什么是細胞分裂？其實質是什么？（2）細胞中的遺傳物質是什么？（3）DNA的主要載體是什么？（4）復制后的染色體怎樣實現平均分配？

設計意圖：利用視頻直觀、生動的特點，創設情境讓學生感受到受精卵發育成嬰兒的生命奇跡，巧妙設問便于銜接學生在初中所學的有關細胞分裂的知識，有利于激發學生的責任心、好奇心及求知欲。

2.發現問題，大膽猜測

模擬活動學生體驗到染色質平均分成兩部分很難，由此他們會有獨立見解或大膽推測，鼓勵學生大膽發言闡述自己的觀點或推測，各抒己見，教師不急于作出評價，趁機提出問題：（1）染色質要實現平均分配是否需要改變形態呢？（2）剛才我們演示的染色體模型的運動是用手牽引著的，那么在細胞中有沒有這樣的結構牽引著染色體的運動呢？（3）染色體的運動僅僅局限在細胞核中嗎？教師給予適當的資料背景：細胞核的直徑為10 um左右，染色體的長度一般在0.5～30 um。

設計意圖：理性思維的學科要求是質疑，而獨立思考是理性思維的萌芽。因此，在教學中，教師應鼓勵和啟發學生大膽猜測和設想，敢于提出自己的見解，不受邏輯形式的約束自由地進行思考。通過對問題分析和大膽的猜測得出：染色體要平均分配需要改變形態成螺旋化形態的染色體；牽引染色體運動的結構是紡錘體；有絲分裂過程中核膜核仁會消失、重現。創設條件訓練學生的求異思維，鼓勵學生敢于發表不同見解，讓他們先學會提一般問題，再學會提探索性問題，逐步培養其獨立思考、主動探索的品質。

3.尋找證據，驗證推測

課件展示：1849年，科學家霍夫曼斯特在其出版的專著中精確地記載了紫露草、西番蓮科和松樹中所觀察到的細胞增殖過程，這些過程包括細胞分裂前期細胞核形態的變化，核膜的消失；細胞中期紡錘體和染色體的復合結構；細胞分裂后期兩組染色體的產生；細胞分裂末期核膜的重新形成以及在兩個子細胞中間出現細胞壁。學生從中提取有價值的信息，從科學前沿的資料中找尋和自己推測相吻合的證據。

設計意圖：理性思維是一種基于事實，嚴密推理，以期達到更好結果的高質量的思維范式、習慣和工具，理性思維的學科要求實證是判斷的尺度。教師提供適當的科研證據背景資料，讓學生體驗尋找證據、驗證推測的過程。

4.分工協作，建構模型

按照推測與獲取的證據，利用模型中的材料，演示含有4條染色體的細胞有絲分裂過程中染色體平均分配的動態變化，交流模擬的有絲分裂過程方案。提示要求：（1）白板代表植物細胞，材料中的染色體是已螺旋化的。（2）不需要模擬染色體的螺旋化與解螺旋過程。（3）也可用你的手臂代表紡錘體。小組合作討論動態模擬結束后，小組代表將展板放在講臺前，一名同學描述有絲分裂過程中染色體行為的變化，著絲點紡錘體等，另一同學模型建構的染色體演示動態的過程，整體感知有絲分裂的過程。

設計意圖：在設計有絲分裂過程中，染色體行為變化過程中，因選擇不同顏色大小等給學生留下了廣闊的思維空間。在制作染色體模型時，染色體著絲點，姐妹染色單體變化形象且生動直觀，小組合作，共同構建并模擬有絲分裂各時期的動態變化，加深對各時期染色體行為變化，姐妹染色單體的形成與分離的理解與記憶；在模型不斷改進、完善過程中，也使有絲分裂的過程更加合理準確。