基于逆向思維培養(yǎng)的“細(xì)胞的增殖”(第一課時(shí))教學(xué)設(shè)計(jì)

尹林潔

(浙江省嵊州中學(xué) 312400)

1 教材分析和設(shè)計(jì)思路

“細(xì)胞的增殖”是浙科版高中生物學(xué)教材(必修1)《分子與細(xì)胞》第4章第1節(jié)的內(nèi)容。通過第2章第1節(jié)“細(xì)胞的大小、數(shù)目和種類”的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)認(rèn)識(shí)“多細(xì)胞生物的長(zhǎng)大，不是由于細(xì)胞體積的增大，而是由于細(xì)胞數(shù)目的增多”。因而“細(xì)胞的增殖”的學(xué)習(xí)是對(duì)“細(xì)胞數(shù)目如何增多”的深入探討。教材內(nèi)容包括細(xì)胞周期、有絲分裂、有絲分裂的意義等，重點(diǎn)闡述了動(dòng)植物細(xì)胞有絲分裂的過程和有絲分裂的意義。由于這部分內(nèi)容概念較多且較為抽象，筆者結(jié)合教學(xué)實(shí)際對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行選擇、整合和優(yōu)化，共安排了3課時(shí)，其中將“有絲分裂過程中遺傳物質(zhì)的變化及意義”作為第一課時(shí)[1]，將“有絲分裂過程中染色體的變化規(guī)律”作為重點(diǎn)和難點(diǎn)。在教學(xué)過程中，立足學(xué)生自主探究，采用逆向思維設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)。

2 教學(xué)目標(biāo)

2.1 知識(shí)目標(biāo) 概述有絲分裂的意義，總結(jié)有絲分裂中染色體的變化規(guī)律。

2.2 能力目標(biāo) 通過對(duì)有絲分裂過程中遺傳物質(zhì)如何平均分配的猜測(cè)和推導(dǎo)，培養(yǎng)嚴(yán)密的邏輯思維和科學(xué)探究能力。

2.3 情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo) 激發(fā)問題意識(shí)，體驗(yàn)科學(xué)探究的一般過程和方法，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。

3 教學(xué)過程

3.1 溫故舊知，導(dǎo)入新課 多媒體展示“世界最高和最矮的人握手倫敦”的圖片，引導(dǎo)學(xué)生回憶：從細(xì)胞角度，造成個(gè)體體積大小不同的主要原因是什么呢？接著教師播放受精卵分裂的視頻，展示細(xì)胞分裂帶來的細(xì)胞數(shù)目倍增的壯觀現(xiàn)象。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生從宏觀上體驗(yàn)細(xì)胞分裂帶來的細(xì)胞數(shù)目的巨大改變，吸引學(xué)生注意力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

3.2 設(shè)置問題，推出結(jié)果 設(shè)置問題：一個(gè)母細(xì)胞經(jīng)過一次分裂形成兩個(gè)子細(xì)胞，包含了細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)的分裂。如果細(xì)胞分裂只是簡(jiǎn)單的一分為二，那會(huì)造成什么樣的后果呢？學(xué)生思考得出：如此，勢(shì)必導(dǎo)致胞內(nèi)物質(zhì)的減半，隨細(xì)胞分裂次數(shù)的增加，胞內(nèi)物質(zhì)將越來越少。因此，為了保持生物生長(zhǎng)過程中遺傳性狀的穩(wěn)定，必須保證細(xì)胞分裂前后核內(nèi)遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定。

設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生通過對(duì)細(xì)胞分裂前后遺傳物質(zhì)量的思考，推出有絲分裂的特征和意義，為反向設(shè)計(jì)教學(xué)設(shè)置了“終點(diǎn)”，即探究活動(dòng)所追求的結(jié)果。

3.3 由果推因，合作探究 結(jié)合自制模型，從“終點(diǎn)——有絲分裂后遺傳物質(zhì)不變”出發(fā)開始設(shè)計(jì)活動(dòng)，探究有絲分裂過程中染色體的變化規(guī)律。

3.3.1 確定探究主線 多媒體展示1個(gè)母細(xì)胞(起點(diǎn))分裂后形成2個(gè)子細(xì)胞(終點(diǎn))的圖片，引導(dǎo)學(xué)生思考：細(xì)胞在分裂前后為了保證核內(nèi)遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定，即母細(xì)胞與子細(xì)胞、子細(xì)胞與子細(xì)胞遺傳物質(zhì)一樣，須經(jīng)歷怎樣的變化呢？學(xué)生得出：遺傳物質(zhì)須先復(fù)制再平均分配。

3.3.2 基礎(chǔ)知識(shí)鋪墊 教師介紹著絲粒、染色質(zhì)、染色體、DNA、姐妹染色單體的概念及數(shù)量判定，為探究過程中遺傳物質(zhì)數(shù)量的判斷奠定知識(shí)基礎(chǔ)。

3.3.3 層層質(zhì)疑，分步探究 學(xué)生4人一小組，用磁性小白板模擬植物細(xì)胞，圓形磁鐵扣模擬染色體著絲粒，裁剪的彩紙模擬染色質(zhì)和染色體。以四條染色質(zhì)為例，在白板上擺出染色質(zhì)復(fù)制后的形態(tài)。接著學(xué)生討論，提出疑問①：絲狀的染色質(zhì)如同一團(tuán)很蓬松的棉花纖維絲分布在細(xì)胞核內(nèi)，在這種細(xì)絲形態(tài)下，要實(shí)現(xiàn)平分，容易嗎？如若不易，形態(tài)上需做如何的改變呢？學(xué)生疑問②：染色體在散亂分布的狀態(tài)下容易實(shí)現(xiàn)平分嗎？如果需先進(jìn)行有規(guī)律的排布，排布在哪個(gè)位置較合理呢？學(xué)生疑問③：染色體的著絲粒在細(xì)胞中央平面整齊排布后，該如何分離、如何移動(dòng)才能實(shí)現(xiàn)平分，保證兩個(gè)子代細(xì)胞中遺傳物質(zhì)一樣呢？此環(huán)節(jié)為探究活動(dòng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，教師鼓勵(lì)學(xué)生展開熱烈討論，大膽推測(cè)，用模型將染色體的分離過程排布在白板上，最后讓小組代表上臺(tái)展示并表述探究結(jié)果。教師對(duì)學(xué)生的不同探究結(jié)果以表格(表1)形式進(jìn)行分類概括，再一次組織學(xué)生展開辯論，比較幾種探究結(jié)果的差異所在，最后達(dá)成共識(shí)：著絲粒先分裂、姐妹染色單體再分離才能保證遺傳物質(zhì)穩(wěn)定。此環(huán)節(jié)也會(huì)暴露一些典型問題，如染色體移動(dòng)過程中兩臂的朝向，也可讓學(xué)生逐一討論評(píng)價(jià)。

表1 探究過程記錄表

設(shè)計(jì)意圖：以學(xué)生的思維發(fā)展為中心，給予學(xué)生充分的發(fā)言和提問機(jī)會(huì)，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)揮主觀能動(dòng)性，在探究活動(dòng)中自己發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，通過動(dòng)手、動(dòng)腦、動(dòng)口等小組合作方式，完成對(duì)所提問題的探究。

3.3.4 印證探究結(jié)果 教師用板書展示學(xué)生探究結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步質(zhì)疑：以上探究結(jié)論是同學(xué)們互相合作分步推測(cè)得出的，染色體是否確實(shí)如我們所推測(cè)的那樣在變化呢？每個(gè)4人小組用一臺(tái)顯微鏡觀察洋蔥根尖細(xì)胞有絲分裂裝片(裝片由教師在課前準(zhǔn)備)，畫出視野中不同細(xì)胞內(nèi)染色體的形態(tài)及分布位置，小組間交流并與探究過程中推測(cè)的染色體情況進(jìn)行比對(duì)。最后教師播放植物細(xì)胞有絲分裂完整過程的動(dòng)畫，得出細(xì)胞分裂是一個(gè)連續(xù)的動(dòng)態(tài)變化過程。

設(shè)計(jì)意圖：通過對(duì)探究結(jié)果的驗(yàn)證，培養(yǎng)實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度；通過靜態(tài)細(xì)胞分裂圖與動(dòng)態(tài)細(xì)胞分裂過程的聯(lián)系，培養(yǎng)空間想象能力。

3.3.5 總結(jié)提升，鋪墊新課 請(qǐng)學(xué)生總結(jié)染色體的變化特征及有絲分裂意義，并將一條染色體的變化規(guī)律呈現(xiàn)在黑板上。追問：為了保證細(xì)胞分裂前后遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定，細(xì)胞內(nèi)需要發(fā)生哪些相關(guān)變化來幫助它的實(shí)現(xiàn)呢？且分裂形成的子細(xì)胞是否一定能繼續(xù)分裂呢？

設(shè)計(jì)意圖：通過對(duì)一條染色體的變化規(guī)律的概括，把握有絲分裂的實(shí)質(zhì)，完成知識(shí)構(gòu)建；通過設(shè)置問題，引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)一步思考，為第二課時(shí)“細(xì)胞周期”、“細(xì)胞分裂各時(shí)期的特點(diǎn)”等內(nèi)容的學(xué)習(xí)埋下伏筆。

4 教學(xué)反思

本次教學(xué)活動(dòng)打破了教材原有順序，對(duì)內(nèi)容進(jìn)行了整合優(yōu)化；采用了反向設(shè)計(jì)教學(xué)，即先定結(jié)果再追溯原因，教學(xué)中的問題主要由學(xué)生發(fā)現(xiàn)并提出，教師只對(duì)學(xué)生分析、解決問題提供幫助[2]，發(fā)揮了學(xué)生主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)了學(xué)生的逆向思維。本節(jié)課從課題的選擇、實(shí)施等方面都較好地落實(shí)了新課程理念強(qiáng)調(diào)的生命觀念、理性思維和科學(xué)探究的核心素養(yǎng)。