基于生物學(xué)核心素養(yǎng)的“細(xì)胞核——系統(tǒng)的控制中心”教學(xué)設(shè)計

史志如 宋楊

1 教材分析

“細(xì)胞核——系統(tǒng)的控制中心”是人教版生物教科書《必修1.分子與細(xì)胞》第三章第三節(jié)的內(nèi)容。本節(jié)課在探究細(xì)胞核結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的過程中，使學(xué)生認(rèn)同細(xì)胞核是系統(tǒng)的控制中心，從激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣入手，巧妙實施多樣化教學(xué)策略，進(jìn)而提升高中生物教學(xué)的高效性，切實落實生物學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

2 教學(xué)目標(biāo)

①領(lǐng)悟細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)與功能，樹立結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點，形成生命觀;在合作與交流過程中，形成自主學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)的能力，培養(yǎng)科學(xué)思維和科學(xué)探究能力。

②通過了解動物核移植技術(shù)在生活中的應(yīng)用、中國科學(xué)家在生命科學(xué)研究前沿的工作，并能參與社會事務(wù)的討論，作出理性解釋和判斷，解決生產(chǎn)生活問題的擔(dān)當(dāng)和能力，發(fā)展相關(guān)情感，振奮民族意識，培養(yǎng)社會責(zé)任。

3 教學(xué)過程

3.1 溫故知新，導(dǎo)出新課，促進(jìn)知識遷移

教師展示“分泌蛋白的合成和分泌過程”的動畫，設(shè)疑：分泌蛋白何時合成？合成什么種類的分泌蛋白是由各種細(xì)胞器自己控制的嗎？除了高等植物成熟的篩管細(xì)胞，哺乳動物成熟的紅細(xì)胞等極少數(shù)細(xì)胞沒有細(xì)胞核外，真核細(xì)胞都有細(xì)胞核嗎？細(xì)胞核是活細(xì)胞必需的嗎？

設(shè)計意圖：教師通過層層設(shè)疑，引出新課教學(xué)，可以激起他們濃厚的學(xué)習(xí)興趣，易于形成理性思維。

3.2 小組合作探究，任務(wù)驅(qū)動，培養(yǎng)科學(xué)思維，訓(xùn)練科學(xué)探究

學(xué)生分為四大組，每組負(fù)責(zé)教材52頁中的資料分析。教師引導(dǎo)學(xué)生小組合作探究細(xì)胞核對細(xì)胞生命活動的影響。

針對美西螈核移植實驗，第一小組的任務(wù)：①本實驗說明美西螈的膚色是由細(xì)胞核控制，還是細(xì)胞質(zhì)控制？②你能否設(shè)計對照實驗，使該結(jié)論更有說服力？

針對蠑螈受精卵橫縊實驗，第二小組的任務(wù)：③從資料2可以看出，細(xì)胞核與細(xì)胞的分裂、分化有什么關(guān)系？④該實驗是否存在對照實驗？資料中哪些部分體現(xiàn)了對照？

針對變形蟲切割及核移植實驗，第三小組的任務(wù)：⑤描述變形蟲有核部分、無核部分生長狀況。⑥資料中如何探究變形蟲壽命及生命活動與細(xì)胞核有關(guān)呢？⑦變形蟲的分裂、生長、攝食、應(yīng)激性等生命活動由什么控制？

針對傘藻嫁接與核移植實驗，第四小組的任務(wù)：⑧分析傘藻嫁接實驗，傘藻的帽形與柄有關(guān)嗎？還是與假根有關(guān)？⑨傘藻嫁接實驗?zāi)苷f明傘藻帽形由細(xì)胞核控制嗎？⑩傘藻核移植實驗結(jié)論：傘藻“帽”的形狀是由什么控制的？

設(shè)計意圖：教師鼓勵小組成員積極討論、各抒己見。討論結(jié)束后，各小組代表回答問題，其他學(xué)生認(rèn)真聆聽，及時質(zhì)疑。在自我展示過程中，培養(yǎng)了學(xué)生的語言表達(dá)能力，增強(qiáng)了學(xué)生的信心和勇氣。如果個別小組對該小組匯報內(nèi)容存在異議，師生共同分析，真正做到有效教、高效學(xué)。

第一小組討論結(jié)束后，教師播放有關(guān)我國克隆猴技術(shù)的視頻，使學(xué)生進(jìn)一步了解動物核移植技術(shù)在生活中的應(yīng)用，審視或論證生物學(xué)社會議題，培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任。

在對①、③、⑤、⑦、⑧、⑩這六個問題的處理中，教師要培養(yǎng)學(xué)生能夠基于生物學(xué)事實和證據(jù)運(yùn)用歸納與概括、演繹與推理的方法來解決問題;在對②、⑨兩個問題的解決過程中，培養(yǎng)學(xué)生批判性思維、創(chuàng)造性思維;在對②、④、⑥這三個問題的處理中，培養(yǎng)學(xué)生的知識遷移能力，使學(xué)生掌握科學(xué)實驗設(shè)計的原則和方法。這樣深入淺出地使學(xué)生掌握細(xì)胞核的功能：細(xì)胞核控制著細(xì)胞的代謝和遺傳。學(xué)生在學(xué)習(xí)探究過程中逐步發(fā)展了科學(xué)思維，提高了生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

3.3 以探索細(xì)胞核具有相應(yīng)功能的原因為線索，深入挖掘教材，形成生命觀念

教師設(shè)疑：細(xì)胞核有著如此重要的功能，是由什么結(jié)構(gòu)決定的呢？引導(dǎo)學(xué)生觀察教材并找出課件中圖片里各結(jié)構(gòu)的名稱（圖1），再逐一深入探討相應(yīng)功能。

①學(xué)生通過識圖1，不難看出核膜具有雙層膜，回憶第三章第一節(jié)講授的細(xì)胞膜的功能：將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開，保障細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境的相對穩(wěn)定。學(xué)生很容易知識遷移得出：核膜可以把核內(nèi)物質(zhì)與細(xì)胞質(zhì)分開，為核內(nèi)物質(zhì)提供一個相對穩(wěn)定的環(huán)境。

②通過圖1，還可以看出兩層核膜在某些部位融合成環(huán)狀的開口，即為核孔。核孔并非簡單的洞，它是由一百多種蛋白質(zhì)組成的，類似捕魚籠式結(jié)構(gòu)的復(fù)雜的核孔復(fù)合體，允許細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中的某些RNA和蛋白質(zhì)這樣的生物大分子進(jìn)出細(xì)胞，但某些微米級的小分子物質(zhì)卻無法透過核孔。教師引導(dǎo)學(xué)生得出：核孔具有選擇透過性。

③在探討核仁功能時，教師展示圖2，再配合使用自制的由大小兩個亞基構(gòu)成的核糖體，演示構(gòu)成核糖體的兩成份在核仁部位的形成過程，有助于學(xué)生在理解的基礎(chǔ)上掌握核仁的功能。

④教師引導(dǎo)學(xué)生閱讀54頁教材，找出染色質(zhì)命名的原因，簡單介紹堿性染料與染料的酸堿度無關(guān)，并提出問題：染色質(zhì)的主要成份是什么？教材第10頁介紹染色體的成份也是DNA和蛋白質(zhì)，它們二者是什么關(guān)系呢？教師展示自制的染色體、染色質(zhì)兩個模型（圖4）。通過觀察對比教具，學(xué)生能得出染色質(zhì)呈細(xì)絲的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，那么如果細(xì)胞分裂的話，遺傳信息DNA的載體即染色質(zhì)易于平均分配。染色質(zhì)高度螺旋化，縮短變粗，成為另外一種存在狀態(tài)即染色體，在平分遺傳信息DNA的過程中，核膜和核仁會影響分配，因而會暫時解體消失。當(dāng)染色體分裂后，由于它是高度螺旋化的結(jié)構(gòu)，不利于遺傳物質(zhì)的表達(dá)，因而需要解螺旋，變細(xì)變長成為網(wǎng)狀的染色質(zhì)，同時核膜、核仁重現(xiàn)。

⑤教師播放DNA壓縮成為染色體的視頻，有助于學(xué)生理解DNA在染色體中的存在形式，實現(xiàn)感性認(rèn)識到理性認(rèn)識的升華。

設(shè)計意圖：教師通過深度挖掘教材、自制教具的演示和觀察、視頻的播放，層層設(shè)疑，學(xué)生針對實際問題采用觀察、比較、分析、綜合等思維方式方法，在理解的基礎(chǔ)上記憶各結(jié)構(gòu)，并掌握其對應(yīng)的功能，有助于形成結(jié)構(gòu)功能觀，進(jìn)而形成生命觀念，提升生物學(xué)核心素養(yǎng)。

3.4 形成知識概框，制作物理模型，實現(xiàn)學(xué)以致用

①教師引導(dǎo)學(xué)生用圖形來展示DNA、細(xì)胞核、染色體、細(xì)胞之間的關(guān)系（圖5），自主建構(gòu)關(guān)系細(xì)胞核的知識結(jié)構(gòu)（圖6），并思考：找出什么是模型？模型的種類有哪些？圖書中自制的教具屬于哪種模型？細(xì)胞代謝強(qiáng)度隨自由水/結(jié)合水比值變化的曲線屬于什么模型？

②教師展示一張美麗的細(xì)胞圖片，創(chuàng)設(shè)情境，引出翟中和院士的話：哪怕一個最簡單的細(xì)胞，也比迄今為止設(shè)計出的任何智能電腦更精巧。

③教師介紹2018年諾貝爾獎中三項自然科學(xué)獎項與生物學(xué)相關(guān)，生物領(lǐng)域的未來是多么令人興奮，培養(yǎng)學(xué)生對生物學(xué)科的興趣，并滲透科學(xué)精神。

④教師鋪設(shè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膯栴}，讓學(xué)生總結(jié)本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容，使得細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)與功能這兩大內(nèi)容不再是獨立的知識點，而是一個比較完善的知識體系。

⑤利用各色彩泥，毛線、卡紙板、水晶泥等材料制作細(xì)胞核的三維模型，有利于發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造性。

設(shè)計意圖：生命觀念的建立是以概念性知識的學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)，但知識≠觀念。教師利用自制物理模型將抽象的知識轉(zhuǎn)化為學(xué)生易于理解的具體實物，很容易將感性認(rèn)識內(nèi)化為理性的認(rèn)知;啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生圍繞教材，提煉重點，獲得新知，來進(jìn)一步完善自己的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。學(xué)生制作細(xì)胞核的三維模型，可以刺激多種感觀，體會到學(xué)習(xí)的樂趣和成就感，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣和信心。學(xué)生在教師的引導(dǎo)下主動學(xué)習(xí)，建構(gòu)自己的認(rèn)知體系，在師生互動、生生互動的教學(xué)過程中提高收集、分析和總結(jié)信息的能力。

4 教學(xué)反思

本節(jié)課體現(xiàn)了新課改中“發(fā)展學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)”的要求。在整個教學(xué)過程中，教師相信學(xué)生的無限潛能，以探究細(xì)胞核的功能為線索，對教材中的資料分析進(jìn)行分組討論，任務(wù)驅(qū)動，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，通過層層設(shè)疑，培養(yǎng)學(xué)生透過現(xiàn)象看本質(zhì)，自主構(gòu)建新知，掌握科學(xué)探究實驗的方法，形成科學(xué)思維、訓(xùn)練科學(xué)探究的能力。

教師通過播放多媒體視頻、使用自制教具等教學(xué)手段，刺激了學(xué)生多種感官活動，激發(fā)了學(xué)生的求知欲，提高了學(xué)習(xí)效率。通過比較與歸納，學(xué)生在推理、判斷中培養(yǎng)了良好的思維習(xí)慣和知識遷移能力。

總之，核心素養(yǎng)的培養(yǎng)已經(jīng)成為一個社會共同關(guān)注的話題，其目的十分明確，即培養(yǎng)“全面發(fā)展的人”。高中生物教師在教學(xué)過程中，不僅要滲透生物文化知識和實驗技能的培養(yǎng)，更應(yīng)從人文領(lǐng)域、精神內(nèi)涵方面，豐富學(xué)生的視野和學(xué)識，有助于學(xué)生生物價值觀、人生觀和社會觀的形成，促進(jìn)高中生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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