“細(xì)胞核——系統(tǒng)的控制中心”實(shí)驗(yàn)部分教學(xué)設(shè)計(jì)

李勝杰

1 教材分析

“細(xì)胞核——系統(tǒng)的控制中心”中心一節(jié)是人教版必修一《分子與細(xì)胞》第三章第三節(jié)的內(nèi)容。本章通過對(duì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能的介紹，可以使學(xué)生對(duì)細(xì)胞形成整體印象，為其今后的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。教材從第一節(jié)到最后一節(jié)，由外向內(nèi)依次介紹細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與基本功能，使學(xué)生對(duì)細(xì)胞的認(rèn)識(shí)形成清晰的層次感。

其中“細(xì)胞核”一節(jié)包括以下兩部分。第一部分是細(xì)胞核的功能初探。教材提供了四份資料，實(shí)際是通過四組實(shí)驗(yàn)來說明細(xì)胞核的功能。第二部分主要介紹細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)。教材通過展示細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)模式圖，細(xì)化細(xì)胞核各結(jié)構(gòu)功能。

2 學(xué)情教情分析

生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)一直是高中生物教學(xué)的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。生物學(xué)實(shí)驗(yàn)一方面能綜合培養(yǎng)學(xué)生的生物科學(xué)知識(shí)和素養(yǎng)，另一反面也是培養(yǎng)生命科學(xué)科研人才所必須的。高一學(xué)生剛剛進(jìn)入高中生物知識(shí)的學(xué)習(xí)，在初中階段雖然對(duì)生物實(shí)驗(yàn)理論有一定的了解，但是不系統(tǒng)、不全面，面對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)往往束手無策。針對(duì)4組資料，教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，幫助學(xué)生大致理解和掌握了生物實(shí)驗(yàn)的基本原則。

3 設(shè)計(jì)思路

通過分析4組實(shí)驗(yàn)和查閱相關(guān)資料發(fā)現(xiàn)，教材對(duì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)背景做了或多或少的精簡(jiǎn)處理。例如，資料四的傘藻嫁接和核移植實(shí)驗(yàn)，H·mmerling在做嫁接實(shí)驗(yàn)之前首先做的是傘藻的切割實(shí)驗(yàn)等。因此教師可以根據(jù)需要對(duì)4組資料適當(dāng)補(bǔ)充，挖掘這些實(shí)驗(yàn)中設(shè)計(jì)精巧的地方，讓學(xué)生身臨其境地體會(huì)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)意圖，設(shè)計(jì)思路，進(jìn)而點(diǎn)出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中應(yīng)該遵循的原則。

4 教學(xué)目標(biāo)

4.1 知識(shí)目標(biāo)

（1） 通過實(shí)驗(yàn)實(shí)例分析，得出細(xì)胞核在控制物質(zhì)遺傳和代謝中的作用；（2） 初步理解和掌握實(shí)驗(yàn)中對(duì)照原則和重復(fù)原則的意義。

4.2 能力目標(biāo)

（1） 能夠判別實(shí)驗(yàn)中的對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組；（2） 能夠在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中考慮到實(shí)驗(yàn)的對(duì)照原則和重復(fù)原則。

4.3情感目標(biāo)

（1） 深刻認(rèn)識(shí)到科學(xué)研究的嚴(yán)謹(jǐn)性和曲折性；（2） 形成生物科學(xué)是一門注重實(shí)驗(yàn)科學(xué)的思想認(rèn)識(shí)。

5 教學(xué)過程

5.1 教學(xué)導(dǎo)入

教師引導(dǎo)學(xué)生思考回憶“線粒體和葉綠體的觀察”實(shí)驗(yàn)中：是否能看到細(xì)胞核？教師展示口腔上皮細(xì)胞的高倍顯微鏡照片，讓學(xué)生判斷相關(guān)結(jié)構(gòu)（細(xì)胞核、被染色的線粒體），引導(dǎo)學(xué)生思考“細(xì)胞核在細(xì)胞中到底有什么功能”，從而引入細(xì)胞核功能的教學(xué)。

5.2 自主學(xué)習(xí)

學(xué)生閱讀書本中的4個(gè)資料，教師提問：分析4則資料，你能分別得出什么結(jié)論？實(shí)驗(yàn)中哪些是實(shí)驗(yàn)組，哪些是對(duì)照組？你覺得實(shí)驗(yàn)中有沒有可以改進(jìn)的地方？

5.3 引導(dǎo)學(xué)習(xí)

教師引導(dǎo)學(xué)生分析資料一——黑白美西螈核移植實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論——美西螈皮膚顏色遺傳（性狀遺傳）是由細(xì)胞核控制的。教師提問：該實(shí)驗(yàn)中有沒有可以改進(jìn)的地方或者增加一些實(shí)驗(yàn)，讓該實(shí)驗(yàn)更具有說服力？學(xué)生展開小組討論。學(xué)生很容易想到是：如果將白美西螈胚胎細(xì)胞的細(xì)胞核植入黑美西螈的去核卵細(xì)胞中，是發(fā)育成白美西螈呢還是仍然發(fā)育成黑美西螈？

實(shí)際教學(xué)中，學(xué)生還給出以下改進(jìn)之處：（1）直接培養(yǎng)黑美西螈和白美西螈的同物種核移植細(xì)胞或者受精卵細(xì)胞，觀察發(fā)育情況（這是本實(shí)驗(yàn)的空白對(duì)照）；（2）多做一些細(xì)胞的核移植實(shí)驗(yàn)，體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的重復(fù)性原則；（3）用不同的生物來做核移植實(shí)驗(yàn)等。這些答案都具有合理性，教師要做出正確的引導(dǎo)評(píng)價(jià)。

教師引導(dǎo)學(xué)生分析資料二——蠑螈受精卵橫溢實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。教師要示學(xué)生思考：這個(gè)實(shí)驗(yàn)中有沒有對(duì)照組，如果有，對(duì)照組是什么？學(xué)生進(jìn)行小組討論。學(xué)生反饋的結(jié)果：（1）沒有對(duì)照；（2）有核的一半是對(duì)照組；（3）無核的一半是對(duì)照組。教師要求學(xué)生說出自己理由，分析學(xué)生理由中不合理的地方。最后教師引導(dǎo)提問：如果橫溢后的受精卵細(xì)胞，兩半都沒有分裂怎么辦？又該得出什么結(jié)論呢？教師指導(dǎo)：有核的一半類似于正常細(xì)胞，理論上應(yīng)該要正常分裂，如果沒有分裂，很有可能是這個(gè)受精卵本身是一個(gè)有問題的細(xì)胞。為了避免這種情況的發(fā)生，即為了檢驗(yàn)整個(gè)實(shí)驗(yàn)體系是否存在問題，需要以有核的一半作為對(duì)照。

教師引導(dǎo)學(xué)生分析資料三——變形蟲切割實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。變形蟲切割實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方面跟蠑螈橫溢實(shí)驗(yàn)非常相似，可做進(jìn)一步強(qiáng)化。另外，該實(shí)驗(yàn)中，失去了細(xì)胞核的細(xì)胞質(zhì)以及失去了細(xì)胞質(zhì)的細(xì)胞核，壽命都很短。這說明了細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)的依存關(guān)系。教師也可以舉出一些例證，比如壽命較短的紅細(xì)胞，壽命較短的精子等。

教師引導(dǎo)學(xué)生分析資料四——傘藻的嫁接和核移植實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生分別得出嫁接實(shí)驗(yàn)和核移植實(shí)驗(yàn)的結(jié)論。提問：嫁接實(shí)驗(yàn)證明了什么？學(xué)生給出的答案：生物的形態(tài)發(fā)育跟細(xì)胞核有關(guān)。教師提問并指導(dǎo)：嫁接實(shí)驗(yàn)有直接涉及到細(xì)胞核嗎？該實(shí)驗(yàn)只是將傘藻分割成了傘帽、傘柄和假根三部分，因此只證明了傘帽的形態(tài)跟假根有關(guān)，與傘柄無關(guān)。教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入歷史情境：由于傘帽距離傘柄的距離更近，所以科學(xué)家H·mmerling當(dāng)年提出的實(shí)驗(yàn)假設(shè)可能是怎樣的？學(xué)生回答：傘帽的形態(tài)是由傘柄控制的。教師繼續(xù)提問：當(dāng)我們的實(shí)驗(yàn)假設(shè)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果不符的時(shí)候，這樣的實(shí)驗(yàn)假設(shè)是不是就不正確呢？即使實(shí)驗(yàn)結(jié)果和預(yù)期不符，同樣可以得出一定的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。同時(shí)也說明人們?cè)谡J(rèn)識(shí)客觀事物的道路上總是曲折上升的，并不是一帆風(fēng)順的。

最后教師進(jìn)行總結(jié)歸納：細(xì)胞核控制著生物的遺傳和代謝。

6 教學(xué)設(shè)計(jì)特色及反思

教師利用4份資料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性。讓學(xué)生以實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)者的身份思考并提出問題，學(xué)生除了能給出教師預(yù)期的答案之外，還能說出許多合理的或具有一定合理性的答案。即使有不合理的地方，教師也能及時(shí)糾正和指出不足之處。利用這幾組實(shí)驗(yàn)教學(xué)，讓學(xué)生體驗(yàn)了生物科學(xué)探究歷程，學(xué)生參與度很高，理解也更加深刻。