在課堂教學中滲透生物學科核心素養(yǎng)初探

李小會

摘要：傳統(tǒng)課堂教學以知識為本，應試性強，這種傳統(tǒng)的教學方式在強化知識的同時，失去了對人的生命存在及其發(fā)展的整體關懷。在新課程改革的背景下，應基于大概念進行教學設計，開展課堂教學。筆者在《細胞的增殖》第1課時的教學中，基于“細胞的生命活動需要能量和物質的供應，并通過分裂實現(xiàn)增殖”這一大概念進行教學設計，教學效果顯著，有效地培養(yǎng)了學生的科學思維，提高了其科學探究能力，促進了其生物學核心素養(yǎng)的發(fā)展。

關鍵詞：細胞增殖?高中生物?大概念?核心素養(yǎng)

一、樹立生命觀念

1.常規(guī)教學的內容及其不足

細胞分裂的內容微觀、抽象，在高中課堂教學中，幾乎沒有實驗條件能讓學生觀察到連續(xù)的、動態(tài)的有絲分裂過程。傳統(tǒng)教學中，教師主要通過展示有絲分裂各時期的模式圖或模式動畫，介紹各時期的特征、染色體的行為變化，還會花大量時間去分析染色體、DNA和染色單體三者之間的關系及數(shù)量變化，忽略了對“有絲分裂的意義是使親子代細胞在遺傳信息上的一致性”這一核心概念的滲透，偏離了新課程標準中“以生物學學科核心素養(yǎng)指導課程設計和課堂教學”這一目標。

2.基于大概念課堂教學中生命觀念的滲透

（1）基于大概念的教學設計

呈現(xiàn)事實：染色體（質）在遺傳的過程中會保持結構的完整性。人的受精卵中有46條染色體（質），由其分裂形成的子細胞均含有與親代細胞相同的46條染色體（質）。

提問：怎樣才能實現(xiàn)子細胞中都含有與親代細胞相同數(shù)目的染色體（質）？

學生思考回答：染色體（質）先復制，再均分到兩個子細胞中。

教師采取給材料的形式，促進學生自主思考問題，給出合理推測，培養(yǎng)其分析問題的能力。

教師依據(jù)顯微圖片介紹并提問：染色質是極細的絲狀物，光學顯微鏡下不可見，而在細胞分裂時在光鏡下觀察到短棒狀的染色體，這說明什么？

學生思考回答：細胞分裂時染色質會螺旋縮短變粗，變成染色體。

教師介紹：細胞通過分裂實現(xiàn)增殖，細胞增殖的主要方式是有絲分裂。有絲分裂的核心內容是染色體先復制再均分。

在教學過程中，筆者借助于信息技術手段，將顯微鏡下拍攝的有絲分裂動態(tài)圖制作成視頻，然后慢動作播放：熒光染色的細胞在顯微鏡下觀察到的染色體為紅色、紡錘絲為綠色，使得染色質形成染色體、染色體整齊排列在赤道板的位置、染色體被平均分到細胞兩極的動態(tài)連續(xù)過程等都清晰可見。學生真切地看到了細胞有絲分裂過程，直觀感受到染色體復制和平均分配過程。筆者在教學時，先完整播放一遍視頻，然后在第二遍播放過程中將視頻畫面定格在有絲分裂中期到后期之間，學生看到染色體分成兩組后，教師適時提出問題“分開的是什么”，學生立刻意識到分開的是復制形成的姐妹染色單體，移向細胞兩極的是兩組相同的染色體，這樣細胞就完成了“自我更新”，即產生新細胞。

結合圖片，教師繼續(xù)提問：哪些結構會阻礙染色體移動到細胞兩極？牽引染色體移動的結構是什么？

學生經過理性思考后回答：核膜核仁阻礙染色體移向兩級，染色體要在紡錘絲的牽引下才能移向細胞兩極，那么細胞分裂時，核膜核仁應消失且出現(xiàn)牽拉染色體移向兩極的結構——紡錘體。

教師介紹：細胞核之所以具有控制著細胞代謝和遺傳的功能，取決于核中的遺傳物質。

在以上的教學環(huán)節(jié)中，學生認識到細胞在進行有絲分裂時核遺傳物質的復制和均分，教師提出問題：“細胞進行有絲分裂產生了兩個怎樣的細胞？其意義又是什么？”通過以上的學習及自己的觀察與思考，學生認識到有絲分裂的結果是產生兩個核遺傳物質完全相同的子細胞，其意義就在于保證了親子代細胞在遺傳信息上的一致性，實現(xiàn)了親子代細胞間遺傳的穩(wěn)定性。

（2）生命觀念的滲透

教師提問：細胞不分裂時，細胞核內DNA與蛋白質結合形成的是細長的絲狀物——染色質，而細胞分裂時染色質高度螺旋形成染色體，這樣的形態(tài)變化有什么意義呢？

引導學生思考回答：細胞不分裂時，染色質這種存在形式更有利于DNA發(fā)揮遺傳功能，而細胞分裂時，染色體這一結構更有利于其移向細胞兩極，實現(xiàn)遺傳物質的均分。

教師提問：細胞不分裂時，存在核膜核仁等結構，細胞分裂前期核膜核仁消失，為什么？

通過前面的學習，學生能認識到核膜核仁阻礙染色體移向細胞兩極，所以前期會消失?！安环至训募毎写嬖诤四ず巳视惺裁匆饬x”這一問題較難，教師聯(lián)系細胞膜的功能和核仁的功能，引導學生思考回答：核膜為核內物質營造了相對穩(wěn)定的環(huán)境;核仁與核糖體形成有關，核糖體上合成的蛋白質承擔多項重要功能，正常細胞的生命活動離不開它。

教師提問：無論植物細胞從細胞兩極發(fā)出紡錘絲還是動物細胞由中心體發(fā)出星射線，它們都能形成紡錘體這一結構的意義是什么？學生意識到染色體之所以能移動到細胞兩極，跟紡錘體這一結構密不可分。

通過對以上問題的分析，學生感悟到細胞內的各結構以及這些結構的變化都是與其功能相適應的，有效地滲透了“結構與功能觀”。

教師提問：從生物起源上來看，原核細胞和真核細胞，哪個類型最先出現(xiàn)？

學生思考回答：從化石等證據(jù)來看，先出現(xiàn)的是結構簡單的原核細胞。

教師追問：原核細胞和真核細胞的結構有哪些相同之處？這能說明什么？從細胞增殖的角度來看，原核細胞增殖方式主要是二分裂，真核細胞主要以有絲分裂的方式實現(xiàn)增殖，這說明什么？

引導學生思考：兩類細胞雖然看起來結構差別很大，但還是具有統(tǒng)一性的，如都有細胞膜、細胞質、核糖體、DNA等。學生深入思考理解：細胞的結構是進化來的，細胞分裂的方式也是不斷進化的。

教師追問：放眼自然界，無論動物細胞還是植物細胞都主要以有絲分裂方式實現(xiàn)增殖，這能說明什么？引導學生從細胞增殖這一角度認識多姿多彩的生物世界具有高度統(tǒng)一性的“進化觀”。

二、養(yǎng)成科學思維和發(fā)展科學探究能力

1.建立模型，模擬細胞大小與物質運輸效率的關系

細胞不能無限長大，生物體的生長主要靠細胞的增殖。學生很難想象出物質運輸效率與細胞大小的關系，筆者在教學中借助于視頻模擬細胞大小與物質運輸效率的關系，對微觀過程進行宏觀模擬，變抽象為具體。通過對模擬實驗結果的分析，幫助學生厘清細胞大小跟物質運輸效率的關系，從而認識到生物體生長主要依賴細胞數(shù)目變多即細胞增殖，促進了學生理性思維的形成和發(fā)展。

2.制作模型，模擬有絲分裂過程中染色體分配的連續(xù)過程

復制后的染色體如何才能精確均分到兩個子細胞中？筆者在課前用紙裁剪出染色體形狀，用磁鐵代表絲點，以方桌作為細胞邊界。課上將模型發(fā)給每組同學，讓他們合作探究有絲分裂過程中染色體分配的連續(xù)過程。在學生探究和模擬的過程中，教師適時提問，如：分裂時細胞的什么結構會阻礙染色體移向細胞兩極？所有染色體怎么做到整齊有序分開？復制過后的染色單體如何實現(xiàn)分離？通過模擬有絲分裂的重要環(huán)節(jié)，學生不僅能夠了解到有絲分裂各時期的特征，直觀認識染色體行為動態(tài)變化，深入理解“親子代細胞在遺傳信息上的一致性”這一核心概念，還能培養(yǎng)動手、獨立思考的能力。自主擺放模型能促進獨立思考，小組合作能培養(yǎng)合作意識，更關鍵的是利用模型進行教學，本著“以學生為主體”的原則，讓學生主動深入地去探索、交流、學習，在掌握模型構建這種方法的同時，也培養(yǎng)了學生的理性思維，發(fā)展了學生科學探究的能力。

課堂教學不應該僅僅是灌輸式地傳授知識，學生才是課堂的主體，教師只是引導者。在教學實踐中，筆者通過精心設計問題，以問題串的形式進行課堂教學，引導學生逐步深入思考，啟迪智慧，促進了學生生物學核心素養(yǎng)的發(fā)展。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中生物學課程標準[M].北京：人民教育出版社，2017.

[2]普通高中課程標準解讀叢書.普通高中生物學課程標準解讀[M].北京：高等教育出版社，2017.

責任編輯：趙瀟晗