“細(xì)胞的增殖”體驗探究式教學(xué)設(shè)計

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（青島西海岸新區(qū)實驗高級中學(xué)，山東 青島）

以有絲分裂過程為教學(xué)重點，從學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律出發(fā)，采用動手游戲、發(fā)現(xiàn)問題、大膽推測、尋找證據(jù)、實驗驗證推測、小組協(xié)作建模中獲取知識，提高生物科學(xué)素養(yǎng)。

一、教材分析及設(shè)計思路

“細(xì)胞的增殖”是人教版高中生物學(xué)教材“分子與細(xì)胞”第6章第1節(jié)內(nèi)容。本節(jié)內(nèi)容主要包括：細(xì)胞增殖的周期性，以植物細(xì)胞為例有絲分裂的過程以及意義，其中有絲分裂是教學(xué)的重點也是教學(xué)的難點，有絲分裂是學(xué)生以后學(xué)習(xí)減數(shù)分裂和遺傳規(guī)律的基礎(chǔ)，也是學(xué)習(xí)DNA復(fù)制及遺傳信息傳遞的重要基礎(chǔ)。鑒于學(xué)生在初中對“細(xì)胞通過分裂產(chǎn)生新細(xì)胞”了解很淺的知識儲備下，沒有深入到細(xì)胞分裂過程的水平，為此，對本節(jié)的教學(xué)設(shè)計從學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律出發(fā)，采用動手游戲、發(fā)現(xiàn)問題、大膽推測、尋找證據(jù)、實驗驗證推測、小組協(xié)作、建模探究中獲取有絲分裂過程中染色體行為的變化規(guī)律等，讓學(xué)生在親歷體驗探究中構(gòu)建出有絲分裂的過程及細(xì)胞周期，有利于學(xué)生生物學(xué)科核心素養(yǎng)的形成。

二、教學(xué)目標(biāo)

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

三、教學(xué)過程設(shè)計

1.創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)責(zé)任心

播放精子和卵細(xì)胞受精融合成受精卵、迅速發(fā)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(xué)生從感官上認(rèn)識到新生命的由來，人這個多細(xì)胞生物個體發(fā)育的起點和過程，觸及學(xué)生對生命責(zé)任觀的情感，激發(fā)探究欲望，教師趁機設(shè)置問題：（1）什么是細(xì)胞分裂？其實質(zhì)是什么？（2）細(xì)胞中的遺傳物質(zhì)是什么？（3）DNA的主要載體是什么？（4）復(fù)制后的染色體怎樣實現(xiàn)平均分配？

設(shè)計意圖：利用視頻直觀、生動的特點，創(chuàng)設(shè)情境讓學(xué)生感受到受精卵發(fā)育成嬰兒的生命奇跡，巧妙設(shè)問便于銜接學(xué)生在初中所學(xué)的有關(guān)細(xì)胞分裂的知識，有利于激發(fā)學(xué)生的責(zé)任心、好奇心及求知欲。

2.發(fā)現(xiàn)問題，大膽猜測

模擬活動學(xué)生體驗到染色質(zhì)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(xué)生大膽發(fā)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(zhì)要實現(xiàn)平均分配是否需要改變形態(tài)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(xì)胞中有沒有這樣的結(jié)構(gòu)牽引著染色體的運動呢？（3）染色體的運動僅僅局限在細(xì)胞核中嗎？教師給予適當(dāng)?shù)馁Y料背景：細(xì)胞核的直徑為10 um左右，染色體的長度一般在0.5～30 um。

設(shè)計意圖：理性思維的學(xué)科要求是質(zhì)疑，而獨立思考是理性思維的萌芽。因此，在教學(xué)中，教師應(yīng)鼓勵和啟發(fā)學(xué)生大膽猜測和設(shè)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(tài)成螺旋化形態(tài)的染色體；牽引染色體運動的結(jié)構(gòu)是紡錘體；有絲分裂過程中核膜核仁會消失、重現(xiàn)。創(chuàng)設(shè)條件訓(xùn)練學(xué)生的求異思維，鼓勵學(xué)生敢于發(fā)表不同見解，讓他們先學(xué)會提一般問題，再學(xué)會提探索性問題，逐步培養(yǎng)其獨立思考、主動探索的品質(zhì)。

3.尋找證據(jù)，驗證推測

課件展示：1849年，科學(xué)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(xì)胞增殖過程，這些過程包括細(xì)胞分裂前期細(xì)胞核形態(tài)的變化，核膜的消失；細(xì)胞中期紡錘體和染色體的復(fù)合結(jié)構(gòu)；細(xì)胞分裂后期兩組染色體的產(chǎn)生；細(xì)胞分裂末期核膜的重新形成以及在兩個子細(xì)胞中間出現(xiàn)細(xì)胞壁。學(xué)生從中提取有價值的信息，從科學(xué)前沿的資料中找尋和自己推測相吻合的證據(jù)。

設(shè)計意圖：理性思維是一種基于事實，嚴(yán)密推理，以期達(dá)到更好結(jié)果的高質(zhì)量的思維范式、習(xí)慣和工具，理性思維的學(xué)科要求實證是判斷的尺度。教師提供適當(dāng)?shù)目蒲凶C據(jù)背景資料，讓學(xué)生體驗尋找證據(jù)、驗證推測的過程。

4.分工協(xié)作，建構(gòu)模型

按照推測與獲取的證據(jù)，利用模型中的材料，演示含有4條染色體的細(xì)胞有絲分裂過程中染色體平均分配的動態(tài)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(xì)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(tài)模擬結(jié)束后，小組代表將展板放在講臺前，一名同學(xué)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(xué)模型建構(gòu)的染色體演示動態(tài)的過程，整體感知有絲分裂的過程。

設(shè)計意圖：在設(shè)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(xué)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(gòu)建并模擬有絲分裂各時期的動態(tài)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(zhǔn)確。