“细胞核——系统的控制中心”实验部分教学设计

李胜杰

1 教材分析

“细胞核——系统的控制中心”中心一节是人教版必修一《分子与细胞》第三章第三节的内容。本章通过对细胞结构与功能的介绍，可以使学生对细胞形成整体印象，为其今后的学习打下基础。教材从第一节到最后一节，由外向内依次介绍细胞的结构与基本功能，使学生对细胞的认识形成清晰的层次感。

其中“细胞核”一节包括以下两部分。第一部分是细胞核的功能初探。教材提供了四份资料，实际是通过四组实验来说明细胞核的功能。第二部分主要介绍细胞核的结构。教材通过展示细胞核的结构模式图，细化细胞核各结构功能。

2 学情教情分析

生物学实验教学一直是高中生物教学的重点，也是难点。生物学实验一方面能综合培养学生的生物科学知识和素养，另一反面也是培养生命科学科研人才所必须的。高一学生刚刚进入高中生物知识的学习，在初中阶段虽然对生物实验理论有一定的了解，但是不系统、不全面，面对实验设计往往束手无策。针对4组资料，教师引导学生进行实验分析，帮助学生大致理解和掌握了生物实验的基本原则。

3 设计思路

通过分析4组实验和查阅相关资料发现，教材对相关实验背景做了或多或少的精简处理。例如，资料四的伞藻嫁接和核移植实验，H·mmerling在做嫁接实验之前首先做的是伞藻的切割实验等。因此教师可以根据需要对4组资料适当补充，挖掘这些实验中设计精巧的地方，让学生身临其境地体会实验的设计意图，设计思路，进而点出实验设计中应该遵循的原则。

4 教学目标

4.1 知识目标

（1） 通过实验实例分析，得出细胞核在控制物质遗传和代谢中的作用；（2） 初步理解和掌握实验中对照原则和重复原则的意义。

4.2 能力目标

（1） 能够判别实验中的对照组和实验组；（2） 能够在实验设计中考虑到实验的对照原则和重复原则。

4.3情感目标

（1） 深刻认识到科学研究的严谨性和曲折性；（2） 形成生物科学是一门注重实验科学的思想认识。

5 教学过程

5.1 教学导入

教师引导学生思考回忆“线粒体和叶绿体的观察”实验中：是否能看到细胞核？教师展示口腔上皮细胞的高倍显微镜照片，让学生判断相关结构（细胞核、被染色的线粒体），引导学生思考“细胞核在细胞中到底有什么功能”，从而引入细胞核功能的教学。

5.2 自主学习

学生阅读书本中的4个资料，教师提问：分析4则资料，你能分别得出什么结论？实验中哪些是实验组，哪些是对照组？你觉得实验中有没有可以改进的地方？

5.3 引导学习

教师引导学生分析资料一——黑白美西螈核移植实验，引导学生得出结论——美西螈皮肤颜色遗传（性状遗传）是由细胞核控制的。教师提问：该实验中有没有可以改进的地方或者增加一些实验，让该实验更具有说服力？学生展开小组讨论。学生很容易想到是：如果将白美西螈胚胎细胞的细胞核植入黑美西螈的去核卵细胞中，是发育成白美西螈呢还是仍然发育成黑美西螈？

实际教学中，学生还给出以下改进之处：（1）直接培养黑美西螈和白美西螈的同物种核移植细胞或者受精卵细胞，观察发育情况（这是本实验的空白对照）；（2）多做一些细胞的核移植实验，体现实验的重复性原则；（3）用不同的生物来做核移植实验等。这些答案都具有合理性，教师要做出正确的引导评价。

教师引导学生分析资料二——蝾螈受精卵横溢实验，引导学生得出实验结论。教师要示学生思考：这个实验中有没有对照组，如果有，对照组是什么？学生进行小组讨论。学生反馈的结果：（1）没有对照；（2）有核的一半是对照组；（3）无核的一半是对照组。教师要求学生说出自己理由，分析学生理由中不合理的地方。最后教师引导提问：如果横溢后的受精卵细胞，两半都没有分裂怎么办？又该得出什么结论呢？教师指导：有核的一半类似于正常细胞，理论上应该要正常分裂，如果没有分裂，很有可能是这个受精卵本身是一个有问题的细胞。为了避免这种情况的发生，即为了检验整个实验体系是否存在问题，需要以有核的一半作为对照。

教师引导学生分析资料三——变形虫切割实验，引导学生得出实验结论。变形虫切割实验在实验设计方面跟蝾螈横溢实验非常相似，可做进一步强化。另外，该实验中，失去了细胞核的细胞质以及失去了细胞质的细胞核，寿命都很短。这说明了细胞核和细胞质的依存关系。教师也可以举出一些例证，比如寿命较短的红细胞，寿命较短的精子等。

教师引导学生分析资料四——伞藻的嫁接和核移植实验，引导学生分别得出嫁接实验和核移植实验的结论。提问：嫁接实验证明了什么？学生给出的答案：生物的形态发育跟细胞核有关。教师提问并指导：嫁接实验有直接涉及到细胞核吗？该实验只是将伞藻分割成了伞帽、伞柄和假根三部分，因此只证明了伞帽的形态跟假根有关，与伞柄无关。教师引导学生进入历史情境：由于伞帽距离伞柄的距离更近，所以科学家H·mmerling当年提出的实验假设可能是怎样的？学生回答：伞帽的形态是由伞柄控制的。教师继续提问：当我们的实验假设和实验结果不符的时候，这样的实验假设是不是就不正确呢？即使实验结果和预期不符，同样可以得出一定的实验结论。同时也说明人们在认识客观事物的道路上总是曲折上升的，并不是一帆风顺的。

最后教师进行总结归纳：细胞核控制着生物的遗传和代谢。

6 教学设计特色及反思

教师利用4份资料进行实验分析，充分调动了学生的积极性。让学生以实验设计者的身份思考并提出问题，学生除了能给出教师预期的答案之外，还能说出许多合理的或具有一定合理性的答案。即使有不合理的地方，教师也能及时纠正和指出不足之处。利用这几组实验教学，让学生体验了生物科学探究历程，学生参与度很高，理解也更加深刻。