基于模型构建的“生物体的结构层次”（第1课时）的教学设计*

黄建林 （浙江省杭州市文海实验学校 浙江杭州 310018）

生物学是一门以实验为基础的学科。在生物学实验教学中，模型构建在突出重点、突破难点、培养学生的思维和提高学生的动手能力及理解能力等方面起着重要的作用。在“生物体的结构层次”（第1 课时）的教学中，通过基于模型构建的实验教学，提高学生的理解能力，促进其学习。

1 教材分析

“生物体的结构层次”是浙教版《科学》7年级上册第2 章第3 节的内容。此节内容在《义务教育初中科学课程标准（2011年版）》中属于生命科学部分［1］，是生命科学教学中的重点和难点。同时，它也是连接微观内容（细胞）和宏观内容（器官、系统及生物体）的纽带，起到从微观向宏观过渡的作用。此节中的染色体知识为深度学习细胞分裂、遗传和变异等知识奠定一定的基础，起承上启下的作用。此节内容是继学生学习“细胞”之后的一节内容，学生已具备细胞的一些知识，并对许多生命现象有一定的了解，但不全面。对于细胞是如何构成一个完整的生物体心存疑惑和好奇，特别是对于分裂过程中染色体如何分配到子细胞中的知识，学生并不了解。因此，将细胞的分裂、生长和分化作为本节课的重点；将染色体如何分配到2 个子细胞作为本节的难点。教学设计主要通过受精卵发育成一个个体这一任务情境展开，将细胞的分裂、生长、分化等的各个知识点串联并融合在此情境中，通过模型的制作、分析、评价等探究活动，学生构建知识和理解概念，在活动中培养生物学学科核心素养，最终实现教学目标的达成。

2 教学目标

1）掌握和理解分裂、生长和分化等概念，通过学习染色体相关知识，明确稳态和平衡观；通过学习分化后细胞的形态、功能等的不同，理解结构与功能相适应的生命观。

2）通过对细胞分裂、分化、生长等模型的展示和对比，培养观察能力和比较思维能力。通过对模型的评价，培养质疑能力和批判性思维能力。

3）通过设计模型方案，在用模型分析问题、解决问题的过程中培养团结协作、实事求是、严谨、求实的科学态度和科学精神。

4）通过学习由一个受精卵细胞发育到一个个体的过程，尝试解决现实生活中与此相关的问题，并用习得的知识造福人类。

3 教学过程

3.1 呈现“细胞”，引发思考 教师在PPT 上呈现一个人的图片，提问：人的发育起点是什么？从一个受精卵细胞发育成一个个体，要解决哪些问题？

通过人体和受精卵之间关系的提问，使学生领略生命科学之奥秘，既激发学生的内驱力；又引出本节课的关注点，即细胞经历的过程。通过追问要解决哪些问题，引发学生思考，为介绍细胞分裂作铺垫。

3.2 模型及视频展示，转化前概念 一个细胞要变成一个个体，学生指出首先细胞要变多，即细胞分裂。各小组合作，用橡皮泥在塑料板上演示一次细胞分裂的过程。学生展示并说明理由，展示情况如下：有1 个变2 个且大小不同；有1 个变2 个且大小相同；有1 个变3 个或4 个甚至更多的等。学生评价后认为：这3 种情况都有道理。此时，教师播放细胞分裂的视频，并拿出1 个面包模拟母细胞，随意一分为二，让学生评价对错，评价得出2 点：一是没有平均分配；二是断层面没有细胞膜。

教师播放细胞分裂时染色体变化特点的视频（只说明染色体是平均分配到2 个子细胞中）。提问:如果母细胞中染色体是46 条，经分裂后的子细胞有几条？理由是什么？大多数学生认为是23 条，因为母细胞中的染色体是平均分配到2 个子细胞中的。但对此回答有学生质疑：如果分裂一次变成23 条，2 次再少一半，多次分裂就接近0了。还有学生认为：分裂后是23 条，但在子细胞中还有一个复制过程，会变成46 条，染色体总数保持不变。在学生回答和评价的基础上，教师再次播放染色体变化的视频，强调染色体是先在母细胞中复制，然后平均分配到2 个子细胞中。为更形象表示染色体的变化过程，教师用2 支水笔进行类比染色体：一开始1 个母细胞中的染色体是1 支水笔，分裂前进行复制变成2 支，然后再将2 支水笔平均分配到2 个子细胞中，即1 个细胞分到1 支。这样，2 个子细胞中染色体的形态、结构都是相似的，从而真正达到稳态和平衡。追问：通过细胞分裂，你觉得对于多细胞生物例如人体有什么重大意义？（生：多细胞生物体中的细胞数量增多。）

利用模型展示，培养学生的动手能力，同时也暴露学生的前概念——分裂就是细胞变多，但到底变成多少不一定。通过面包模型的撕裂模拟细胞分裂过程及相应的评价，再次理解细胞分裂的特点。通过视频播放、母细胞中的46 条到子细胞变成几条的设问及学生质疑和视频的再次播放，充分理解什么才是真正的染色体平均分配到2 个子细胞中，从而突破本节的难点，用分笔的类比，再次强调细胞分裂时染色体变化特点，学生知其然更知其所以然。

提问：在受精卵发育成个体的过程中，细胞除了要不断分裂，还需要进行什么过程？理由是什么？（生：细胞生长，因为如果细胞只分裂不生长，经过多次分裂后细胞会很小，甚至到最后会消失。）教师肯定学生的说法，同时要求学生以小组合作的形式，通过橡皮泥模型展示细胞的生长过程。展示评价后，要求学生说出细胞生长的意义。学生交流后得出：细胞体积变大。

通过设问受精卵发育成人体的过程中，细胞除了要不断地分裂，还要进行生长，将前、后知识进行有序连接，并培养学生的实证意识——即为自己的观点提供理论或逻辑上的证据。学生用橡皮泥模拟细胞生长过程，充分理解细胞的生长特点。

3.3 构建“分化”模型，理解结构与功能观 提问：受精卵发育成个体的过程中，是否只有一定数量的细胞且简单地堆积就能成为一个个体？教师视学生的回答定教，学生回答要变成不同形状的细胞最好，若不能回答，可提供一定的支架——呈现不同种类的细胞，例如，神经细胞、肌细胞、上皮细胞等，让学生根据PPT 呈现的图片和自己的理解，小组合作用橡皮泥模型展示细胞的另一个过程——细胞分化过程。通过展示、评价，得出分化的定义：形成形态和功能不同的细胞。学生归纳总结细胞分化的结果：一是细胞种类增多，适时介绍神经细胞、肌细胞的结构与功能（例如，神经细胞的结构中有很多突触，这样有利于信息的传导），指出：通过结构可知其功能，反之，通过功能可推测其结构，强调生物学的结构与功能观；二是形成组织。同时教师适时给出组织的概念——由很多形态相似、功能相同的细胞群构成。

通过设置支架，学生的思维能循序渐进、螺旋上升。通过小组合作、评价细胞分化过程，特别是对神经细胞、肌细胞的结构呈现和功能的讲解，学生树立结构与功能相适应观。

3.4 器官系统有序，构成生物整体 提问：通过细胞的分裂、生长和分化，形成了不同的组织，这是否就意味着能直接变成一个个体，中间是否还要经过其他过程？其他动物和植物与人体的过程是否一样？学生自学后经交流、汇报得出：动物的结构层次为：从细胞到组织，再从组织到个体还缺器官、系统等，完整的应该是：细胞、组织、器官、系统、生物体这5 个层次。植物与动物不同，植物缺少系统这个层次，只有4 个层次。教师指出：多莉羊也是从一个细胞变成一个生物体的，但它与人的发育过程有些不同，请大家课后继续研究，哪里不同？针对这节课的知识，你还有什么想说的？

学生通过自学、对比，得出动物和植物的结构层次不同，这节课学习的知识只是其中的一部分，还需学习器官和系统的知识。通过人体与其他动物的对比，学生明白，所有高等动物的结构层次是一样的；通过说明多莉羊与人的发育过程的不同，激发学生强烈的学习兴趣，为后续继续研究和学习打下坚实的基础。

4 教学反思

生物学教学，特别是初中生物学教学，要多培养学生学习生物学的兴趣。在达成目标的前提下，可根据学生的年龄特点，设置一些学生感兴趣的任务或情境，例如，本节课探讨一个受精卵变成一个个体的任务，学生感到新奇、有趣。在任务完成的过程中，可用模型构建突出重点、突破难点，例如，用橡皮泥模型的制作和展示，突出细胞分裂、分化和生长的重点及突破难点；用面包被撕裂的过程加深学生的理解。当然，教学过程要遵循学生的认知发展规律，遇到知识难点或思维障碍时，教师要适时提供一些支架供学生学习。教师还要注重探究活动的设置，在探究过程中，通过方案的设计、展示、评价等过程，培养学生的观察、分析、归纳能力及证据意识。教师还可应用现代教育技术手段，例如，本节课的细胞分裂视频、染色体分配视频等，用视觉冲击有效突破教学难点，提高生物学教学效率。