基于逆向思维培养的“细胞的增殖”(第一课时)教学设计

尹林洁

(浙江省嵊州中学 312400)

1 教材分析和设计思路

“细胞的增殖”是浙科版高中生物学教材(必修1)《分子与细胞》第4章第1节的内容。通过第2章第1节“细胞的大小、数目和种类”的学习，学生已经认识“多细胞生物的长大，不是由于细胞体积的增大，而是由于细胞数目的增多”。因而“细胞的增殖”的学习是对“细胞数目如何增多”的深入探讨。教材内容包括细胞周期、有丝分裂、有丝分裂的意义等，重点阐述了动植物细胞有丝分裂的过程和有丝分裂的意义。由于这部分内容概念较多且较为抽象，笔者结合教学实际对教材内容进行选择、整合和优化，共安排了3课时，其中将“有丝分裂过程中遗传物质的变化及意义”作为第一课时[1]，将“有丝分裂过程中染色体的变化规律”作为重点和难点。在教学过程中，立足学生自主探究，采用逆向思维设计教学活动。

2 教学目标

2.1 知识目标 概述有丝分裂的意义，总结有丝分裂中染色体的变化规律。

2.2 能力目标 通过对有丝分裂过程中遗传物质如何平均分配的猜测和推导，培养严密的逻辑思维和科学探究能力。

2.3 情感态度与价值观目标 激发问题意识，体验科学探究的一般过程和方法，培养严谨、求实的科学态度。

3 教学过程

3.1 温故旧知，导入新课 多媒体展示“世界最高和最矮的人握手伦敦”的图片，引导学生回忆：从细胞角度，造成个体体积大小不同的主要原因是什么呢？接着教师播放受精卵分裂的视频，展示细胞分裂带来的细胞数目倍增的壮观现象。

设计意图：学生从宏观上体验细胞分裂带来的细胞数目的巨大改变，吸引学生注意力，激发学生学习兴趣。

3.2 设置问题，推出结果 设置问题：一个母细胞经过一次分裂形成两个子细胞，包含了细胞核和细胞质的分裂。如果细胞分裂只是简单的一分为二，那会造成什么样的后果呢？学生思考得出：如此，势必导致胞内物质的减半，随细胞分裂次数的增加，胞内物质将越来越少。因此，为了保持生物生长过程中遗传性状的稳定，必须保证细胞分裂前后核内遗传物质的稳定。

设计意图：引导学生通过对细胞分裂前后遗传物质量的思考，推出有丝分裂的特征和意义，为反向设计教学设置了“终点”，即探究活动所追求的结果。

3.3 由果推因，合作探究 结合自制模型，从“终点——有丝分裂后遗传物质不变”出发开始设计活动，探究有丝分裂过程中染色体的变化规律。

3.3.1 确定探究主线 多媒体展示1个母细胞(起点)分裂后形成2个子细胞(终点)的图片，引导学生思考：细胞在分裂前后为了保证核内遗传物质的稳定，即母细胞与子细胞、子细胞与子细胞遗传物质一样，须经历怎样的变化呢？学生得出：遗传物质须先复制再平均分配。

3.3.2 基础知识铺垫 教师介绍着丝粒、染色质、染色体、DNA、姐妹染色单体的概念及数量判定，为探究过程中遗传物质数量的判断奠定知识基础。

3.3.3 层层质疑，分步探究 学生4人一小组，用磁性小白板模拟植物细胞，圆形磁铁扣模拟染色体着丝粒，裁剪的彩纸模拟染色质和染色体。以四条染色质为例，在白板上摆出染色质复制后的形态。接着学生讨论，提出疑问①：丝状的染色质如同一团很蓬松的棉花纤维丝分布在细胞核内，在这种细丝形态下，要实现平分，容易吗？如若不易，形态上需做如何的改变呢？学生疑问②：染色体在散乱分布的状态下容易实现平分吗？如果需先进行有规律的排布，排布在哪个位置较合理呢？学生疑问③：染色体的着丝粒在细胞中央平面整齐排布后，该如何分离、如何移动才能实现平分，保证两个子代细胞中遗传物质一样呢？此环节为探究活动的关键环节，教师鼓励学生展开热烈讨论，大胆推测，用模型将染色体的分离过程排布在白板上，最后让小组代表上台展示并表述探究结果。教师对学生的不同探究结果以表格(表1)形式进行分类概括，再一次组织学生展开辩论，比较几种探究结果的差异所在，最后达成共识：着丝粒先分裂、姐妹染色单体再分离才能保证遗传物质稳定。此环节也会暴露一些典型问题，如染色体移动过程中两臂的朝向，也可让学生逐一讨论评价。

表1 探究过程记录表

设计意图：以学生的思维发展为中心，给予学生充分的发言和提问机会，引导学生发挥主观能动性，在探究活动中自己发现问题、提出问题，通过动手、动脑、动口等小组合作方式，完成对所提问题的探究。

3.3.4 印证探究结果 教师用板书展示学生探究结果，引导学生进一步质疑：以上探究结论是同学们互相合作分步推测得出的，染色体是否确实如我们所推测的那样在变化呢？每个4人小组用一台显微镜观察洋葱根尖细胞有丝分裂装片(装片由教师在课前准备)，画出视野中不同细胞内染色体的形态及分布位置，小组间交流并与探究过程中推测的染色体情况进行比对。最后教师播放植物细胞有丝分裂完整过程的动画，得出细胞分裂是一个连续的动态变化过程。

设计意图：通过对探究结果的验证，培养实事求是的科学态度；通过静态细胞分裂图与动态细胞分裂过程的联系，培养空间想象能力。

3.3.5 总结提升，铺垫新课 请学生总结染色体的变化特征及有丝分裂意义，并将一条染色体的变化规律呈现在黑板上。追问：为了保证细胞分裂前后遗传物质的稳定，细胞内需要发生哪些相关变化来帮助它的实现呢？且分裂形成的子细胞是否一定能继续分裂呢？

设计意图：通过对一条染色体的变化规律的概括，把握有丝分裂的实质，完成知识构建；通过设置问题，引领学生进一步思考，为第二课时“细胞周期”、“细胞分裂各时期的特点”等内容的学习埋下伏笔。

4 教学反思

本次教学活动打破了教材原有顺序，对内容进行了整合优化；采用了反向设计教学，即先定结果再追溯原因，教学中的问题主要由学生发现并提出，教师只对学生分析、解决问题提供帮助[2]，发挥了学生主观能动性，培养了学生的逆向思维。本节课从课题的选择、实施等方面都较好地落实了新课程理念强调的生命观念、理性思维和科学探究的核心素养。