基于生物学核心素养的“细胞的增殖”的教学设计
2021-08-05孙媛媛
孙媛媛
◆摘 要：本节课在模型构建分析DNA、染色质与染色体结构和数量关系的基础上，引导学生通过提出问题、分析模型、得出结论等方式，说出有丝分裂过程中细胞周期的概念、染色体形态、DNA、染色体和染色单体数目的变化，分析有丝分裂不正常进行时的实例，促进学生生物学核心素养中的生命观念、科学思维的形成。
◆关键词：染色体;细胞周期;有丝分裂;核心素养
一、教材分析与设计思路
（一）教材分析与设计思路
“细胞的增殖”是人教版高中生物学教材必修一第6章第1节内容，有丝分裂的概念、过程、特点和意义是教学的重点，而基于生物学事实引导学生针对染色质如何平均分配这一问题，进行分析、建模是本节重点落实的科学思维目标。
（二）教学目标
课程标准与本节对应的要求是：描述细胞通过不同方式进行分裂，其中有丝分裂保证了遗传信息在亲代和子代细胞中的一致性。学业要求是：观察处于细胞周期不同阶段的细胞，结合有丝分裂模型，描述细胞增殖的主要特征。基于学业要求和学科素养要求，确立教学目标。
二、教学过程
（一）播放短片，创设问题情境，导入新课
具体做法：将学生提供的小时候和长大时与父母的合影，背景音乐为“时间都去哪儿了”制成短片进行播放。“父母老了，同学们长大了，生物体的长大主要靠细胞体积的增大还是数目增多？“细胞是通过什么方式增殖的？”引出本节课题。
设计意图：以此短片导入，不仅能吸引学生眼球，激发兴趣，也潜移默化地对学生进行了情感教育。
（二）模型构建，假设推理，学习新课
1.资料分析，明确不同细胞的增殖方式
请学生阅读课本资料并思考：真核细胞和原核细胞分别通过什么方式增殖，教师进行总结概括。真核细胞的分裂方式主要有：有丝分裂、无丝分裂和减数分裂。原核细胞的分裂方式是二分裂。
2.DNA、染色质、染色体结构关系的梳理
组织学生回忆三者的关系，DNA经7倍压缩形成核小体，再经6倍压缩形成螺线管，经40倍压缩形成超螺线管，再经5倍压缩形成染色单体，这四级螺旋组装形成的染色体已经压缩了约8400倍染色质高度螺旋化形成染色体，染色质与染色体是同一物质在不同时期的两种存在形式[2]。
（1）染色体的模型构建
学生活动一：小组合作利用软铁丝、毛线等材料制作染色体。请学生展示后，教师展示DNA、染色质、染色体的模式图。
3.推断有丝分裂过程中的染色体行为
（1）头脑风暴，分析分裂过程中染色体行为的假设，推断细胞周期的概念。
问题①：染色体是遗传物质的载体，遗传信息如何实现平均分配？如图，展示有丝分裂过程中染色质变化的三种假设，小组讨论分析哪一种假设最合理。
染色体复制以解旋的DNA双链为模板，故若染色质先螺旋化，则便无法复制，利于理解DNA复制是先复制再螺旋化最后解螺旋的过程，排除③。染色体的螺旋化状态有利于丝状物的牵引，比染色质细丝更不容易缠绕，减少变异的可能性，排除①。学生能得出第②种方式最合适，产生的子代又会重复这个过程，并进一步引导学生描述细胞周期的概念。
（2）建立数学模型，分析细胞周期
学生分成三组，分别用线段、饼状图、折线图或者其他数学模型，表示1个细胞周期。展示不同细胞细胞周期持续时间的表格，说一说有何发现，理解不同细胞周期的异同。
4.高等植物细胞有丝分裂的特征
（1）构建有丝分裂的模型
问题①：细胞在各时期除了染色体变化之外还有什么变化？
学生活动二：播放细胞有丝分裂的视频，每组任选一个时期的细胞自选材料进行构建，并上台演示，带着学生共同总结评价
间期：生长复制合成蛋;前期：仁膜消失现两体;中期：形定数晰赤道齐;后期：点裂数加均两极;末期：两消两现新壁建。
（2）考题链接，活学活用
南京、盐城市2021高三第二次模拟考试，第22题：
据图回答问题：
（1）G1期需要准备好原料核苷酸和氨基酸。然后在cyclinD与CDK4/6结合成复合物的作用下，细胞从G1进入S期。
（2）S期进行遗传物质复制，细胞核中DNA分子数加倍，染色体数不变。
5.有丝分裂细胞中DNA、染色体、染色单体的数量
学生独立思考构建数学模型，展示交流。
6.动、植物细胞有丝分裂的异同
问题①：动、植物细胞有丝分裂有何异同？②：某细胞经有丝分裂产生基因型为AaaBb和aBb的子细胞，分析原因。③：尝试总结有丝分裂染色体平均分配的意义。
7.拓展延伸，实现知识应用化，情景化
展示野生草莓和市面上多倍体草莓以及形成过程的示意图，分析多倍体大草莓形成的原因。
（三）作业布置
小组合作查阅文献、实验探究“细胞不能无限制长大的原因”下节课展示交流。
三、教学反思
本节课依据教学目标，聚焦大概念，以教材内容为载体发展学生生物学学科素养。建构主义在学习观上强调学习的主动建构性、社会互动性和情境性，教师以模型构建、分析假设、逻辑推理、组织概括、联系实际等教学方式引导学生实现有意义的学习，主动思考，运用生物学观点和理性思维看待有丝分裂过程，体会生命的奥妙。习题具有逻辑性和启发性。本节课利于学业目标、学生能力、科学素养齐头并进。
参考文献
[1]翟中和，王喜忠，丁明孝.细胞生物学（第4版）[M].北京：高等教育出版社，2011：234-234.
