高中生物概念教學的實踐探索

劉盛字

[摘要]以《細胞核——系統的控制中心》的教學為例，通過資料分析呈現科學探究的經典實驗案例，培養學生分析實驗設計、得出實驗結論的理性思維及促進學生掌握科學探究的方法。通過實驗事實，引導學生生成一般性概念，再歸納總結出核心概念，從而促進學生內化知識，提升核心素養。

[關鍵詞]概念教學;高中生物;細胞核;教學設計

[中圖分類號]G633.91 [文獻標識碼]A [文章編號]1674-6058（2020）05-0089-03

一、教材分析

《細胞核——系統的控制中心》是人教版高中生物必修1《分子與細胞》第三章第三節的教學內容。細胞核是細胞亞顯微結構的重要組成部分，理解認同“細胞核是系統的控制中心”這一核心概念，是后續細胞分裂、遺傳與變異等內容學習的基礎。本節內容的學習有利于學生體驗生物學研究的一般方法和過程，有利于學生理解和接受“結構與功能相適應”的生物學思想，也有利于學生從生命系統的角度認同“細胞是一個有機統一的整體”。

二、學情分析

學生之前已經學過細胞的細胞膜和細胞器這兩種細胞的基本結構，對細胞結構有了一定的了解，但他們還沒有能夠了解細胞核的具體結構和功能，所以需要在本節課中利用圖解、模型，讓他們能夠通過數形結合，進一步了解并掌握細胞核的結構和功能。為此，教師可以結合學生已有的知識與能力，將細胞結構從外到里進行講解。

三、教學目標

1.知識目標：（1）闡明細胞核的結構和功能;（2）描述染色質的組成及與染色體的關系。

2.能力目標：（1）通過學習，領悟生物功能與結構相適應的關系;（2）分組制作細胞的物理模型，并對模型進行解讀。

3.情感態度與價值觀：（1）通過科學家實驗的資料分析，讓學生體驗科學探究的方法和過程，養成求實、創新的科學精神和科學態度;（2）認同細胞核是細胞代謝和遺傳的控制中心。

四、教學重難點

1.教學重點：（1）細胞核的結構和功能;（2）通過資料分析讓學生認同細胞核是細胞代謝和遺傳的控制中心。

2.教學難點：利用教材資料，引導學生主動思考分析，理解細胞核是細胞代謝和遺傳的控制中心，掌握分析實驗結果得出結論的方法。

五、教學過程

（一）創設情境，導入新課

播放克隆羊多莉身世視頻并結合流程圖（如圖1）講解克隆羊多莉的誕生過程。

提問：“同學們，你們看了克隆羊多莉的身世視頻后，覺得它和哪只羊最像？”

這一實例充分說明了細胞核在控制生物的遺傳性狀方面有著重要作用。

（二）通過實驗資料，得出一般概念

【資料一】美西螈核移植實驗

將黑色美西螈胚胎細胞的細胞核取出，移植到白色美西螈的去核卵細胞中?？梢钥吹?，結果植入細胞核的卵細胞發育成的美西螈全部是黑色的（如圖2）。

問題1：重組卵細胞發育成的美西螈的膚色是什么顏色？它和哪種美西螈相像？

問題2：回顧克隆羊多莉的產生，你認為美西螈性狀的遺傳主要由什么控制？

學生通過資料事實得出一般概念：美西螈性狀的遺傳是由細胞核控制的。

【資料二】蠑螈受精卵橫縊實驗（如圖3）

問題1：橫縊后蠑螈受精卵的兩半有什么不同？兩半的結果有什么不同？該結果說明什么問題？

問題2：根據最后的實驗結果，你能得出怎樣的實驗結論？

學生通過資料事實得出一般概念：蠑螈的細胞分裂和分化是由細胞核控制的。

【資料三】變形蟲的去核及移核實驗

變形蟲是一種單細胞真核生物，因其能改變形狀而得名，主要生活在清水池塘或水流緩慢、藻類較多的淺水中。科學家利用變形蟲進行了如下實驗（如圖4）。

問題1：變形蟲被切開的兩半有什么不同？兩半的結果又有什么不同？該結果說明了什么問題？

問題2：科學家怎樣進一步設計實驗驗證這個問題？

問題3：根據該實驗的結果，你能得出什么實驗結論？

學生通過資料事實得出一般概念：變形蟲生長再生應激性等是由細胞核控制的。

【資料四】傘藻嫁接與核移植實驗

傘藻是一種單細胞的藻類，細胞長2～5厘米，可分為帽、柄和假根三個部分，細胞核在基部的假根中。科學家利用傘藻做了如圖5的嫁接實驗和核移植實驗。

問題1：嫁接后的傘藻新長出的傘帽形狀是由什么決定的？該實驗能否說明傘帽的形狀由細胞核控制？

問題2：為了驗證“傘帽的形狀由細胞核控制”，科學家進一步設計了怎樣的實驗？

問題3：根據兩個實驗的實驗結果，你能得出什么結論？

學生通過資料事實得出一般概念：傘藻形態的建成主要是由細胞核控制的。

（三）綜合一般概念，得出核心概念

美西螈核移植實驗和傘藻嫁接與核移植實驗主要體現了生物性狀的遺傳由細胞核控制;蠑螈受精卵橫縊實驗和變形蟲的去核及移核實驗主要體現了細胞代謝是由細胞核控制的。由此得出核心概念：細胞核是細胞代謝和遺傳的控制中心。

細胞核、細胞質、細胞膜都有著重要功能，哪個更重要？（設置陷阱）讓學生理解細胞是一個統一的整體。

過渡：細胞核控制著細胞代謝和遺傳，是細胞代謝和遺傳的控制中心，細胞核為什么能成為細胞的控制中心呢？引出對細胞核結構的學習。

（四）學習細胞核結構，理解概念的內涵和外延

本部分主要采取學生自主學習、師生共同總結的方式完成：

（1）請大家看課本內容并完成下列表格。

（2）小組合作利用所給橡皮泥在白紙上嘗試構建細胞核的平面結構模型。

教師組織學生展示自主學習的成果，并在學生展示過程中采取組內補充、組間評價、教師評價的多維評價方式，讓學生加深印象，構建細胞核的結構知識體系。

核膜：雙層生物膜，位于細胞核的最外層，把核內物質與細胞質分開。

補充：核膜和細胞膜相似，也是細胞中的生物膜結構，主要由脂質和蛋白質構成。兩者功能也相似，細胞膜是選擇透過性膜，核膜也是選擇透過性膜。

核孔：分布在核膜上，是內外兩層生物膜連接在一起形成的。

補充：蛋白質是在核糖體上合成的，但會進入細胞核構成染色質;RNA是在細胞核內合成的，但主要分布在細胞質中。RNA穿過核孔出來，蛋白質穿過核孔進去，核孔是一個選擇性通道，只讓特定物質通過。代謝越旺盛的細胞需要交換的物質和信息越多，為適應這一功能，所以核孔的數目就較多。

染色質：在細胞分裂間期的細胞核中，呈長絲狀的物質叫染色質。因易于被龍膽紫和醋酸洋紅等堿性染料染成深色而得名。經科學研究發現其主要由DNA和蛋白質組成。

思考：染色體和染色質之間是怎樣的關系？

染色質在細胞分裂間期呈長絲狀，進入分裂期后，染色質就螺旋、縮短、變粗，形成棒狀或桿狀的染色體，可以說染色質和染色體就是同一種物質在細胞分裂不同時期的兩種形態。（展示教具）染色質和染色體的關系就好比生活中的鐵絲和彈簧的關系，染色質好比鐵絲，染色體好比彈簧，染色質變染色體的過程好比鐵絲螺旋、縮短、變粗后變成彈簧。

核仁：在細胞核內可以看到折光性較強的球形小體，其富含蛋白質和RNA分子，核糖體的RNA來自核仁，所以說核仁與核糖體的形成有關，通常蛋白質合成旺盛的細胞核仁較大。

課堂小結：本節課學習了細胞核的結構和功能，細胞核之所以能成為細胞的控制中心，是因其具有遺傳物質DNA，是遺傳物質儲存和復制的主要場所，所以成為細胞代謝和遺傳的控制中心。

作業布置：提供橡皮泥，讓學生以小組為單位制作真核細胞的物理模型。

六、教學反思

第一，通過分析資料事實生成一般概念，綜合一般概念生成核心概念，逐層遞進，幫助學生梳理了相關知識脈絡，加深了學生對知識的理解。

第二，尊重學生認知規律，結合學生已有知識及生活經驗，引導分析，讓學生體驗科學探究的一般方法，落實培養學生生物學學科核心素養的課程理念。

第三，以知識為載體，利用模型調動學生的學習積極性，通過師生互動加深師生、生生之間的感情。

（責任編輯黃春香）