基于生物學(xué)核心素養(yǎng)的“細(xì)胞的增殖”的教學(xué)設(shè)計

孫媛媛

◆摘? 要：本節(jié)課在模型構(gòu)建分析DNA、染色質(zhì)與染色體結(jié)構(gòu)和數(shù)量關(guān)系的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生通過提出問題、分析模型、得出結(jié)論等方式，說出有絲分裂過程中細(xì)胞周期的概念、染色體形態(tài)、DNA、染色體和染色單體數(shù)目的變化，分析有絲分裂不正常進行時的實例，促進學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)中的生命觀念、科學(xué)思維的形成。

◆關(guān)鍵詞：染色體;細(xì)胞周期;有絲分裂;核心素養(yǎng)

一、教材分析與設(shè)計思路

（一）教材分析與設(shè)計思路

“細(xì)胞的增殖”是人教版高中生物學(xué)教材必修一第6章第1節(jié)內(nèi)容，有絲分裂的概念、過程、特點和意義是教學(xué)的重點，而基于生物學(xué)事實引導(dǎo)學(xué)生針對染色質(zhì)如何平均分配這一問題，進行分析、建模是本節(jié)重點落實的科學(xué)思維目標(biāo)。

（二）教學(xué)目標(biāo)

課程標(biāo)準(zhǔn)與本節(jié)對應(yīng)的要求是：描述細(xì)胞通過不同方式進行分裂，其中有絲分裂保證了遺傳信息在親代和子代細(xì)胞中的一致性。學(xué)業(yè)要求是：觀察處于細(xì)胞周期不同階段的細(xì)胞，結(jié)合有絲分裂模型，描述細(xì)胞增殖的主要特征。基于學(xué)業(yè)要求和學(xué)科素養(yǎng)要求，確立教學(xué)目標(biāo)。

二、教學(xué)過程

（一）播放短片，創(chuàng)設(shè)問題情境，導(dǎo)入新課

具體做法：將學(xué)生提供的小時候和長大時與父母的合影，背景音樂為“時間都去哪兒了”制成短片進行播放。“父母老了，同學(xué)們長大了，生物體的長大主要靠細(xì)胞體積的增大還是數(shù)目增多？“細(xì)胞是通過什么方式增殖的？”引出本節(jié)課題。

設(shè)計意圖：以此短片導(dǎo)入，不僅能吸引學(xué)生眼球，激發(fā)興趣，也潛移默化地對學(xué)生進行了情感教育。

（二）模型構(gòu)建，假設(shè)推理，學(xué)習(xí)新課

1.資料分析，明確不同細(xì)胞的增殖方式

請學(xué)生閱讀課本資料并思考：真核細(xì)胞和原核細(xì)胞分別通過什么方式增殖，教師進行總結(jié)概括。真核細(xì)胞的分裂方式主要有：有絲分裂、無絲分裂和減數(shù)分裂。原核細(xì)胞的分裂方式是二分裂。

2.DNA、染色質(zhì)、染色體結(jié)構(gòu)關(guān)系的梳理

組織學(xué)生回憶三者的關(guān)系，DNA經(jīng)7倍壓縮形成核小體，再經(jīng)6倍壓縮形成螺線管，經(jīng)40倍壓縮形成超螺線管，再經(jīng)5倍壓縮形成染色單體，這四級螺旋組裝形成的染色體已經(jīng)壓縮了約8400倍染色質(zhì)高度螺旋化形成染色體，染色質(zhì)與染色體是同一物質(zhì)在不同時期的兩種存在形式[2]。

（1）染色體的模型構(gòu)建

學(xué)生活動一：小組合作利用軟鐵絲、毛線等材料制作染色體。請學(xué)生展示后，教師展示DNA、染色質(zhì)、染色體的模式圖。

3.推斷有絲分裂過程中的染色體行為

（1）頭腦風(fēng)暴，分析分裂過程中染色體行為的假設(shè)，推斷細(xì)胞周期的概念。

問題①：染色體是遺傳物質(zhì)的載體，遺傳信息如何實現(xiàn)平均分配？如圖，展示有絲分裂過程中染色質(zhì)變化的三種假設(shè)，小組討論分析哪一種假設(shè)最合理。

染色體復(fù)制以解旋的DNA雙鏈為模板，故若染色質(zhì)先螺旋化，則便無法復(fù)制，利于理解DNA復(fù)制是先復(fù)制再螺旋化最后解螺旋的過程，排除③。染色體的螺旋化狀態(tài)有利于絲狀物的牽引，比染色質(zhì)細(xì)絲更不容易纏繞，減少變異的可能性，排除①。學(xué)生能得出第②種方式最合適，產(chǎn)生的子代又會重復(fù)這個過程，并進一步引導(dǎo)學(xué)生描述細(xì)胞周期的概念。

（2）建立數(shù)學(xué)模型，分析細(xì)胞周期

學(xué)生分成三組，分別用線段、餅狀圖、折線圖或者其他數(shù)學(xué)模型，表示1個細(xì)胞周期。展示不同細(xì)胞細(xì)胞周期持續(xù)時間的表格，說一說有何發(fā)現(xiàn)，理解不同細(xì)胞周期的異同。

4.高等植物細(xì)胞有絲分裂的特征

（1）構(gòu)建有絲分裂的模型

問題①：細(xì)胞在各時期除了染色體變化之外還有什么變化？

學(xué)生活動二：播放細(xì)胞有絲分裂的視頻，每組任選一個時期的細(xì)胞自選材料進行構(gòu)建，并上臺演示，帶著學(xué)生共同總結(jié)評價各時期的細(xì)胞變化，并以口訣概括各時期特點。

間期：生長復(fù)制合成蛋;前期：仁膜消失現(xiàn)兩體;中期：形定數(shù)晰赤道齊;后期：點裂數(shù)加均兩極;末期：兩消兩現(xiàn)新壁建。

（2）考題鏈接，活學(xué)活用

南京、鹽城市2021高三第二次模擬考試，第22題：

據(jù)圖回答問題：

（1）G1期需要準(zhǔn)備好原料核苷酸和氨基酸。然后在cyclinD與CDK4/6結(jié)合成復(fù)合物的作用下，細(xì)胞從G1進入S期。

（2）S期進行遺傳物質(zhì)復(fù)制，細(xì)胞核中DNA分子數(shù)加倍，染色體數(shù)不變。

5.有絲分裂細(xì)胞中DNA、染色體、染色單體的數(shù)量

學(xué)生獨立思考構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，展示交流。

6.動、植物細(xì)胞有絲分裂的異同

問題①：動、植物細(xì)胞有絲分裂有何異同？②：某細(xì)胞經(jīng)有絲分裂產(chǎn)生基因型為AaaBb和aBb的子細(xì)胞，分析原因。③：嘗試總結(jié)有絲分裂染色體平均分配的意義。

7.拓展延伸，實現(xiàn)知識應(yīng)用化，情景化

展示野生草莓和市面上多倍體草莓以及形成過程的示意圖，分析多倍體大草莓形成的原因。

（三）作業(yè)布置

小組合作查閱文獻、實驗探究“細(xì)胞不能無限制長大的原因”下節(jié)課展示交流。

三、教學(xué)反思

本節(jié)課依據(jù)教學(xué)目標(biāo)，聚焦大概念，以教材內(nèi)容為載體發(fā)展學(xué)生生物學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。建構(gòu)主義在學(xué)習(xí)觀上強調(diào)學(xué)習(xí)的主動建構(gòu)性、社會互動性和情境性，教師以模型構(gòu)建、分析假設(shè)、邏輯推理、組織概括、聯(lián)系實際等教學(xué)方式引導(dǎo)學(xué)生實現(xiàn)有意義的學(xué)習(xí)，主動思考，運用生物學(xué)觀點和理性思維看待有絲分裂過程，體會生命的奧妙。習(xí)題具有邏輯性和啟發(fā)性。本節(jié)課利于學(xué)業(yè)目標(biāo)、學(xué)生能力、科學(xué)素養(yǎng)齊頭并進。

參考文獻

[1]翟中和，王喜忠，丁明孝.細(xì)胞生物學(xué)（第4版）[M].北京：高等教育出版社，2011：234-234.