基于發(fā)展生物學(xué)核心素養(yǎng)的“細(xì)胞核”的教學(xué)設(shè)計

李軍軍

(甘肅省臨夏中學(xué) 731100)

1 教材分析

“細(xì)胞核——系統(tǒng)的控制中心”是人教版高中生物學(xué)教材《分子與細(xì)胞》第3章第3節(jié)的內(nèi)容，主要包含細(xì)胞核的功能、結(jié)構(gòu)以及模型制作等內(nèi)容，其中理解“細(xì)胞核是細(xì)胞生命系統(tǒng)的控制中心”是本節(jié)的教學(xué)重點，也是教學(xué)難點。學(xué)好這些內(nèi)容，不僅有利于學(xué)生深刻理解細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，而且為后續(xù)學(xué)習(xí)細(xì)胞的增殖、遺傳的基本規(guī)律、基因的表達(dá)以及細(xì)胞工程等內(nèi)容奠定良好的基礎(chǔ)。但細(xì)胞核體積微小、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，學(xué)生對細(xì)胞核相關(guān)的前概念儲備很少。因此，教學(xué)中存在諸多難點。本教學(xué)設(shè)計經(jīng)重組教材內(nèi)容，旨在激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生動手構(gòu)建模型等活動，在參與、體驗中內(nèi)化知識，提升能力，發(fā)展學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)。

2 教學(xué)目標(biāo)

2.1 知識目標(biāo) 闡明細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)和功能，簡述染色體、DNA、基因、遺傳信息的關(guān)系。

2.2 能力目標(biāo) 篩選并提取資料分析材料中的有用信息，總結(jié)得出結(jié)論；嘗試制作真核細(xì)胞的三維結(jié)構(gòu)模型。

2.3 情感態(tài)度與價值觀目標(biāo) 認(rèn)同細(xì)胞核是生命系統(tǒng)的控制中心，認(rèn)同生物體結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一的生物學(xué)觀念。

3 教學(xué)過程

3.1 細(xì)胞核是生命系統(tǒng)的控制中心 課前，教師調(diào)查學(xué)情、研讀教材與課程標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計學(xué)案。學(xué)案中與教學(xué)難點相關(guān)的內(nèi)容為： ①遺傳信息的載體是什么？DNA的載體是什么？該載體存在于細(xì)胞的那個部位？②細(xì)胞核中起遺傳控制作用物質(zhì)是什么？③細(xì)胞代謝的主要場所在哪里？④細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)之間有沒有屏障？如果有，是什么？⑤生命最基本的特征是什么？⑥細(xì)胞核如何透過這一屏障來控制代謝？課堂上，學(xué)生研讀學(xué)案，生成學(xué)習(xí)目標(biāo)。

3.1.1 分組探究，發(fā)現(xiàn)本質(zhì) 針對問題，學(xué)生分組討論、探究解答問題。教學(xué)實踐證明： 前5個問題學(xué)生經(jīng)回憶之前學(xué)習(xí)過的內(nèi)容、觀察教材圖3-10可以自主解答。而最后一個問題“細(xì)胞核如何透過核膜來控制代謝？”學(xué)生很難系統(tǒng)作答，這個問題正是突破教學(xué)難點的關(guān)鍵所在，可嘗試用探究策略突破該問題。

(1) 針對問題、引導(dǎo)學(xué)生做出大膽的假設(shè)： ①細(xì)胞核DNA在需要時經(jīng)核孔離開細(xì)胞核，在細(xì)胞質(zhì)中發(fā)揮關(guān)鍵作用；②細(xì)胞核DNA下達(dá)某種指令，該指令在細(xì)胞質(zhì)中發(fā)揮作用。

(2) 教師組織學(xué)生分組討論，搜集證據(jù)，例證假設(shè)的真?zhèn)巍２糠中〗M認(rèn)定假設(shè)①不成立，理由如下： 經(jīng)初中生物學(xué)的學(xué)習(xí)，基因(有遺傳效應(yīng)的DNA片段)控制生物的性狀。如果DNA能離開細(xì)胞核在細(xì)胞質(zhì)中起作用，則教材資料2[1]中無細(xì)胞核的蠑螈不會停止分裂。因為總有一部分蠑螈的DNA在受精卵被橫溢為兩半之前進(jìn)入無核的一半，這些DNA會促使其繼續(xù)分裂，但資料2中的實驗沒有出現(xiàn)上述現(xiàn)象。部分組也提出反對意見，蠑螈被橫溢的重復(fù)實驗結(jié)果如何？有沒有特殊現(xiàn)象并不清楚。部分小組學(xué)生肯定假設(shè)②正確，因為從課外閱讀資料中獲得： DNA會把遺傳信息轉(zhuǎn)移給一種叫RNA的物質(zhì)，但具體怎么控制生命活動，不能系統(tǒng)解釋。學(xué)生各抒己見，搜集資料，在批判、推理、實證中發(fā)展了理性思維、探究能力。

(3) 教師適度拓展，建構(gòu)概念(圖1)。

圖1 概念圖

3.1.2 總結(jié)提升，深化理解 細(xì)胞核、染色體、DNA、基因、mRNA以及酶就把細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中的代謝在空間上聯(lián)系起來。生命最基本的特征是新陳代謝，而酶是代謝在生命條件下發(fā)生的基礎(chǔ)?；虻倪x擇性表達(dá)使各種代謝在空間和時間上有序表達(dá)，表現(xiàn)出有序的生命現(xiàn)象和生命活動規(guī)律。細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)互依共存，細(xì)胞只有保證結(jié)構(gòu)和功能的完整性，才能完成各項生命活動。

3.1.3 相互質(zhì)疑，互助互學(xué)，深化理解 進(jìn)一步讓學(xué)生在自主質(zhì)疑、互教中探究并解答問題。對于學(xué)生個人的疑問，先讓他們自己查閱教材或資料看能否解決，不行的話可在組內(nèi)交流，互教互學(xué)。仍然解決不了的可提交匯總成班級疑問。例如，哺乳動物成熟的紅細(xì)胞是怎么生活的？染色體、DNA、基因以及遺傳信息有什么關(guān)系？染色質(zhì)和染色體之間關(guān)系如何？核膜有通透性，為什么還會有核孔？這些是筆者曾經(jīng)在本節(jié)課教學(xué)中匯總的學(xué)生的疑點。針對這些問題，可通過全班學(xué)生的互教或課后查閱資料解決，也可通過教師啟發(fā)、精講，引導(dǎo)學(xué)生分析、判斷、推理，提高學(xué)生的理性思維能力。

教師再質(zhì)疑： 核孔具有選擇透過性嗎？如果有選擇透過性，請找出證據(jù)。進(jìn)一步深化沖突。通常學(xué)生可以列舉一些感性證據(jù)，但很難全面解答。教師適度講授核孔的結(jié)構(gòu)、核孔復(fù)合體的功能?？刹捎妙惐韧评淼姆椒ń忉屧搯栴}： 核孔本質(zhì)上可以理解為核門，核孔復(fù)合體類似于門衛(wèi)。在一般情況下，核孔關(guān)閉，核質(zhì)之間靠小分子物質(zhì)的穿膜進(jìn)行物質(zhì)、信息的交流，當(dāng)核質(zhì)之間發(fā)生大分子物質(zhì)的交流和信息傳遞時，核孔選擇性打開，利用自身核孔復(fù)合體的載體功能，有選擇性地運輸特定的物質(zhì)[2]，所以核孔具有選擇透過性。

3.2 協(xié)作交流，建構(gòu)模型 “嘗試制作真核細(xì)胞的三維結(jié)構(gòu)模型”是課程具體內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)的要求，是教學(xué)中必須完成的。模型建構(gòu)是發(fā)展學(xué)生生命觀念核心素養(yǎng)的好素材。

教師提供模型構(gòu)建的任務(wù)卡： 平滑肌細(xì)胞、神經(jīng)元、胰島B細(xì)胞、分生區(qū)細(xì)胞、保衛(wèi)細(xì)胞、葉肉細(xì)胞、大腸桿菌。并根據(jù)“能力互補(bǔ)、性別搭配”的原則對學(xué)生合理分組，各組領(lǐng)取任務(wù)，查閱資料，并在課后完成模型構(gòu)建、添加注解，準(zhǔn)備在下一次上課時進(jìn)行展示。

展示模型時，各組成員推選代表講解建構(gòu)原因、結(jié)構(gòu)特點以及功能特性，以便互教互學(xué)，共同提高。并開展為其他組“模型”寫評論的活動，暢所欲言、互相點評，改進(jìn)完善。教師點評反饋,書寫總評。這些環(huán)節(jié)提高了學(xué)生的綜合能力，完善學(xué)生對細(xì)胞的多樣性、結(jié)構(gòu)與功能的統(tǒng)一性等生物學(xué)觀念。

4 教學(xué)反思

“細(xì)胞核——系統(tǒng)的控制中心”主要包括細(xì)胞核的功能和結(jié)構(gòu)兩部分內(nèi)容。如果學(xué)生不能準(zhǔn)確認(rèn)識細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)，就不能深刻理解細(xì)胞核的功能，理解細(xì)胞核的功能又有助于學(xué)生更深刻把握其結(jié)構(gòu)。鑒于此，結(jié)合教學(xué)實踐，將教材中獨立安排的細(xì)胞核的功能和結(jié)構(gòu)兩部分內(nèi)容重組，在結(jié)構(gòu)的教學(xué)中滲透功能的教學(xué)，有利于學(xué)生深入理解細(xì)胞是生命系統(tǒng)的控制中心。

教學(xué)設(shè)計突出學(xué)生為主體，教師只是引導(dǎo)者、促進(jìn)者以及參與者的理念，努力創(chuàng)造適合學(xué)生自主學(xué)習(xí)、主動學(xué)習(xí)的情景和方法。通過分組探究，師生互相質(zhì)疑以及互助互學(xué)，模型構(gòu)建等活動促進(jìn)學(xué)生參與、體驗并內(nèi)化所學(xué)知識，促進(jìn)理性思維的發(fā)展，建構(gòu)知識框架。這樣在有效達(dá)成教學(xué)目標(biāo)的同時，發(fā)展學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)，力爭使學(xué)生的理性思維、科學(xué)探究以及生命觀念有效提升。