基于发展生物学核心素养的“细胞核”的教学设计

李军军

(甘肃省临夏中学 731100)

1 教材分析

“细胞核——系统的控制中心”是人教版高中生物学教材《分子与细胞》第3章第3节的内容，主要包含细胞核的功能、结构以及模型制作等内容，其中理解“细胞核是细胞生命系统的控制中心”是本节的教学重点，也是教学难点。学好这些内容，不仅有利于学生深刻理解细胞结构与功能的关系，而且为后续学习细胞的增殖、遗传的基本规律、基因的表达以及细胞工程等内容奠定良好的基础。但细胞核体积微小、结构复杂，学生对细胞核相关的前概念储备很少。因此，教学中存在诸多难点。本教学设计经重组教材内容，旨在激发学生自主学习，引导学生动手构建模型等活动，在参与、体验中内化知识，提升能力，发展学生生物学核心素养。

2 教学目标

2.1 知识目标 阐明细胞核的结构和功能，简述染色体、DNA、基因、遗传信息的关系。

2.2 能力目标 筛选并提取资料分析材料中的有用信息，总结得出结论；尝试制作真核细胞的三维结构模型。

2.3 情感态度与价值观目标 认同细胞核是生命系统的控制中心，认同生物体结构与功能相统一的生物学观念。

3 教学过程

3.1 细胞核是生命系统的控制中心 课前，教师调查学情、研读教材与课程标准，设计学案。学案中与教学难点相关的内容为： ①遗传信息的载体是什么？DNA的载体是什么？该载体存在于细胞的那个部位？②细胞核中起遗传控制作用物质是什么？③细胞代谢的主要场所在哪里？④细胞核和细胞质之间有没有屏障？如果有，是什么？⑤生命最基本的特征是什么？⑥细胞核如何透过这一屏障来控制代谢？课堂上，学生研读学案，生成学习目标。

3.1.1 分组探究，发现本质 针对问题，学生分组讨论、探究解答问题。教学实践证明： 前5个问题学生经回忆之前学习过的内容、观察教材图3-10可以自主解答。而最后一个问题“细胞核如何透过核膜来控制代谢？”学生很难系统作答，这个问题正是突破教学难点的关键所在，可尝试用探究策略突破该问题。

(1) 针对问题、引导学生做出大胆的假设： ①细胞核DNA在需要时经核孔离开细胞核，在细胞质中发挥关键作用；②细胞核DNA下达某种指令，该指令在细胞质中发挥作用。

(2) 教师组织学生分组讨论，搜集证据，例证假设的真伪。部分小组认定假设①不成立，理由如下： 经初中生物学的学习，基因(有遗传效应的DNA片段)控制生物的性状。如果DNA能离开细胞核在细胞质中起作用，则教材资料2[1]中无细胞核的蝾螈不会停止分裂。因为总有一部分蝾螈的DNA在受精卵被横溢为两半之前进入无核的一半，这些DNA会促使其继续分裂，但资料2中的实验没有出现上述现象。部分组也提出反对意见，蝾螈被横溢的重复实验结果如何？有没有特殊现象并不清楚。部分小组学生肯定假设②正确，因为从课外阅读资料中获得： DNA会把遗传信息转移给一种叫RNA的物质，但具体怎么控制生命活动，不能系统解释。学生各抒己见，搜集资料，在批判、推理、实证中发展了理性思维、探究能力。

(3) 教师适度拓展，建构概念(图1)。

图1 概念图

3.1.2 总结提升，深化理解 细胞核、染色体、DNA、基因、mRNA以及酶就把细胞核和细胞质中的代谢在空间上联系起来。生命最基本的特征是新陈代谢，而酶是代谢在生命条件下发生的基础。基因的选择性表达使各种代谢在空间和时间上有序表达，表现出有序的生命现象和生命活动规律。细胞核和细胞质互依共存，细胞只有保证结构和功能的完整性，才能完成各项生命活动。

3.1.3 相互质疑，互助互学，深化理解 进一步让学生在自主质疑、互教中探究并解答问题。对于学生个人的疑问，先让他们自己查阅教材或资料看能否解决，不行的话可在组内交流，互教互学。仍然解决不了的可提交汇总成班级疑问。例如，哺乳动物成熟的红细胞是怎么生活的？染色体、DNA、基因以及遗传信息有什么关系？染色质和染色体之间关系如何？核膜有通透性，为什么还会有核孔？这些是笔者曾经在本节课教学中汇总的学生的疑点。针对这些问题，可通过全班学生的互教或课后查阅资料解决，也可通过教师启发、精讲，引导学生分析、判断、推理，提高学生的理性思维能力。

教师再质疑： 核孔具有选择透过性吗？如果有选择透过性，请找出证据。进一步深化冲突。通常学生可以列举一些感性证据，但很难全面解答。教师适度讲授核孔的结构、核孔复合体的功能。可采用类比推理的方法解释该问题： 核孔本质上可以理解为核门，核孔复合体类似于门卫。在一般情况下，核孔关闭，核质之间靠小分子物质的穿膜进行物质、信息的交流，当核质之间发生大分子物质的交流和信息传递时，核孔选择性打开，利用自身核孔复合体的载体功能，有选择性地运输特定的物质[2]，所以核孔具有选择透过性。

3.2 协作交流，建构模型 “尝试制作真核细胞的三维结构模型”是课程具体内容标准的要求，是教学中必须完成的。模型建构是发展学生生命观念核心素养的好素材。

教师提供模型构建的任务卡： 平滑肌细胞、神经元、胰岛B细胞、分生区细胞、保卫细胞、叶肉细胞、大肠杆菌。并根据“能力互补、性别搭配”的原则对学生合理分组，各组领取任务，查阅资料，并在课后完成模型构建、添加注解，准备在下一次上课时进行展示。

展示模型时，各组成员推选代表讲解建构原因、结构特点以及功能特性，以便互教互学，共同提高。并开展为其他组“模型”写评论的活动，畅所欲言、互相点评，改进完善。教师点评反馈,书写总评。这些环节提高了学生的综合能力，完善学生对细胞的多样性、结构与功能的统一性等生物学观念。

4 教学反思

“细胞核——系统的控制中心”主要包括细胞核的功能和结构两部分内容。如果学生不能准确认识细胞核的结构，就不能深刻理解细胞核的功能，理解细胞核的功能又有助于学生更深刻把握其结构。鉴于此，结合教学实践，将教材中独立安排的细胞核的功能和结构两部分内容重组，在结构的教学中渗透功能的教学，有利于学生深入理解细胞是生命系统的控制中心。

教学设计突出学生为主体，教师只是引导者、促进者以及参与者的理念，努力创造适合学生自主学习、主动学习的情景和方法。通过分组探究，师生互相质疑以及互助互学，模型构建等活动促进学生参与、体验并内化所学知识，促进理性思维的发展，建构知识框架。这样在有效达成教学目标的同时，发展学生的生物学核心素养，力争使学生的理性思维、科学探究以及生命观念有效提升。