“細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)”微課教學(xué)設(shè)計(jì)*

陳玉潔 曹玲亮 趙 胡 肖椏焜

（1 阜陽市第三中學(xué) 安徽阜陽 236800 2 阜陽師范大學(xué)生物與食品工程學(xué)院 安徽阜陽 236037）

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》中“概念1：細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)和生命活動(dòng)的基本單位”下的一個(gè)次位概念是“1.2 細(xì)胞各部分結(jié)構(gòu)既分工又合作，共同執(zhí)行細(xì)胞的各項(xiàng)生命活動(dòng)”，該次位概念下的一個(gè)具體概念是“1.2.3 闡明遺傳信息主要儲(chǔ)存在細(xì)胞核中”［1］。此概念是人教版高中《生物1：分子與細(xì)胞》第3 章“細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)”的重要內(nèi)容。本章主要講述了有關(guān)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的一些基本知識(shí)，用系統(tǒng)的視角，由外而內(nèi)從細(xì)胞膜、細(xì)胞器、細(xì)胞核3 個(gè)層面描述細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)［2］。其中第3 節(jié)“細(xì)胞核——系統(tǒng)的控制中心”是本章的教學(xué)難點(diǎn)，也是學(xué)習(xí)第6 章第1 節(jié)“細(xì)胞的增殖”和《生物2：遺傳與變異》相關(guān)知識(shí)的理論基礎(chǔ)。本節(jié)內(nèi)容包括“細(xì)胞核的功能”“細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)”和“嘗試制作真核細(xì)胞的三維結(jié)構(gòu)模型”3 個(gè)部分，其知識(shí)框架圖如圖1，由于此部分內(nèi)容較抽象，用傳統(tǒng)的講授式的教學(xué)，學(xué)生不易理解。

圖1 細(xì)胞核知識(shí)框架圖

本節(jié)內(nèi)容的授課對(duì)象是高一學(xué)生。通過初中生物學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)細(xì)胞的細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核的位置、結(jié)構(gòu)和功能已有初步了解，初步掌握使用顯微鏡的方法，為學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容做好了鋪墊；通過對(duì)人教版高中《生物1：分子與細(xì)胞》第2章“組成細(xì)胞的分子”的學(xué)習(xí)，對(duì)組成細(xì)胞的分子種類、元素組成、結(jié)構(gòu)及其重要作用有較全面的理解。

1 教學(xué)目標(biāo)

生命觀念：借助細(xì)胞核立體結(jié)構(gòu)模式圖和視頻等直觀教具，認(rèn)識(shí)到細(xì)胞核作為細(xì)胞基本生命系統(tǒng)一部分具有嚴(yán)整有序精細(xì)的結(jié)構(gòu),形成了生命的系統(tǒng)觀和整體觀；通過對(duì)細(xì)胞核完成功能的物質(zhì)基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的分析，認(rèn)同細(xì)胞核結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)。

理性思維：通過觀看染色體的4 級(jí)結(jié)構(gòu)形成的動(dòng)畫視頻，理解DNA 和蛋白質(zhì)形成染色體的過程，理解染色質(zhì)和染色體之間的關(guān)系，學(xué)會(huì)比較、分析等科學(xué)思維方法；根據(jù)提供的圖片和視頻，主動(dòng)構(gòu)建細(xì)胞核是遺傳信息庫的概念圖解，構(gòu)建細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)和功能聯(lián)系的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)圖等，培養(yǎng)處理信息、歸納和綜合能力；通過構(gòu)建細(xì)胞核的物理模型，掌握模型構(gòu)建的方法。

科學(xué)探究：根據(jù)提供的教學(xué)素材，實(shí)施科學(xué)探究。在探究的過程中，學(xué)生增強(qiáng)了對(duì)自然現(xiàn)象的好奇心和求知欲，掌握科學(xué)探究的基本思路和方法。該活動(dòng)培養(yǎng)了學(xué)生探究問題和批判思維能力，提升了學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。

社會(huì)責(zé)任：通過回顧導(dǎo)入視頻，了解利用干細(xì)胞可培養(yǎng)人造器官，人造器官可造福人類，增強(qiáng)學(xué)生關(guān)愛生命、關(guān)注健康的社會(huì)責(zé)任感［3］。

2 教學(xué)重、難點(diǎn)

1）重點(diǎn)：闡明細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)、功能，以及結(jié)構(gòu)和功能相適應(yīng)的關(guān)系。

2）難點(diǎn)：領(lǐng)悟細(xì)胞核是遺傳信息庫，是細(xì)胞代謝和遺傳的控制中心。

3 教學(xué)方法

綜合運(yùn)用實(shí)驗(yàn)觀察法、啟發(fā)法、演示法、講授法、構(gòu)建概念圖法和建模法等教學(xué)方法，突出重點(diǎn)，突破難點(diǎn)。根據(jù)教學(xué)設(shè)計(jì)，教師提前錄制微課視頻,并上傳至網(wǎng)絡(luò)資源平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)用iPad、手機(jī)等客戶端在課前預(yù)習(xí)、課上學(xué)習(xí)或課后復(fù)習(xí)等多個(gè)環(huán)節(jié)根據(jù)需要使用，實(shí)現(xiàn)在中學(xué)教學(xué)中基于學(xué)生個(gè)性化和能力的混合式學(xué)習(xí)。

4 教學(xué)過程

4.1 導(dǎo)課 學(xué)生觀看紀(jì)錄片《超級(jí)細(xì)胞》片段，知道干細(xì)胞就是能分化出多種組織、器官的超級(jí)細(xì)胞。教師介紹干細(xì)胞不僅具有細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)，還要具有細(xì)胞核——點(diǎn)題，然后解讀學(xué)習(xí)目標(biāo)，并強(qiáng)調(diào)生物學(xué)核心素養(yǎng)中的關(guān)鍵點(diǎn)和重、難點(diǎn)。

4.2 實(shí)驗(yàn) 課前組織學(xué)生用顯微鏡觀察不同細(xì)胞的細(xì)胞核的數(shù)量、位置、形態(tài)和大小，并拍照。課上展示部分學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中觀察到的細(xì)胞核照片和教師準(zhǔn)備的有不同數(shù)量、不同位置、不同形態(tài)、不同大小細(xì)胞核的典型細(xì)胞模式圖。學(xué)生通過觀察圖片，總結(jié)細(xì)胞核的數(shù)量、位置、形態(tài)和大小等特點(diǎn)。

4.3 探究

探究1：核膜、核仁和染色體的結(jié)構(gòu)和功能。

學(xué)生通過觀看細(xì)胞核的立體結(jié)構(gòu)模型視頻、細(xì)胞核的立體結(jié)構(gòu)模式圖、細(xì)胞核膜與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜相連的結(jié)構(gòu)圖和核孔復(fù)合蛋白的結(jié)構(gòu)圖等素材，知道細(xì)胞核內(nèi)有染色質(zhì)、核仁，核的邊界是核膜，膜上有核孔，理解核膜、核仁和染色體的功能。學(xué)生繪制核膜、核仁和染色體的結(jié)構(gòu)和功能的知識(shí)框架圖，梳理細(xì)胞核各部分之間的關(guān)系。然后教師提供梳理好的知識(shí)框架圖供學(xué)生參考（圖1中的結(jié)構(gòu)部分）。

探究2：DNA、染色質(zhì)和染色體的關(guān)系。

教師展示染色質(zhì)和染色體關(guān)系的空白表格，讓學(xué)生帶著問題閱讀必修1 教材第54 頁的相關(guān)內(nèi)容，觀看染色體4 級(jí)結(jié)構(gòu)的動(dòng)畫，填寫表格。教師重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)染色質(zhì)和染色體是同種物質(zhì)在不同時(shí)期的2 種存在狀態(tài)，最后展示表1供學(xué)生參考。

表1 染色質(zhì)和染色體的關(guān)系表格

探究3：為什么說細(xì)胞核是遺傳信息庫？

先向?qū)W生提供幾個(gè)概念：細(xì)胞核、染色體、DNA、遺傳信息，引導(dǎo)學(xué)生找出這些概念之間的關(guān)系并構(gòu)建概念圖，進(jìn)而理解細(xì)胞核是遺傳信息庫。教師展示圖2幫助學(xué)生梳理。

圖2 細(xì)胞核、染色體、DNA 和遺傳信息的關(guān)系圖

探究4：細(xì)胞核是怎樣控制遺傳的？

以植物細(xì)胞的有絲分裂過程為例，學(xué)生觀看植物細(xì)胞有絲分裂的動(dòng)畫，大致了解親代細(xì)胞通過細(xì)胞分裂將間期復(fù)制的DNA 遺傳給2 個(gè)子細(xì)胞，從而實(shí)現(xiàn)細(xì)胞核控制遺傳的功能。

探究5：細(xì)胞核是怎樣控制代謝的？

以DNA 指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成為例，教師先讓學(xué)生觀看轉(zhuǎn)錄和翻譯的動(dòng)畫視頻，再聯(lián)系DNA 和蛋白質(zhì)的多樣性，講解正是因?yàn)镈NA 上的遺傳信息不同，控制合成不同的蛋白質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)細(xì)胞核控制代謝的功能。

然后，回看《超級(jí)細(xì)胞》視頻，讓學(xué)生知道利用干細(xì)胞能培養(yǎng)人造器官的原因，教育學(xué)生努力學(xué)習(xí)，造福人類。

4.4 總結(jié)提升 組織學(xué)生構(gòu)建本微課的知識(shí)框架圖，總結(jié)細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)和功能及二者的關(guān)系。教師展示圖1供學(xué)生參考。通過此知識(shí)框架圖讓學(xué)生理解細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)決定功能及功能與結(jié)構(gòu)相適應(yīng) 的 觀 點(diǎn)［4］。

最后引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核的關(guān)系圖，理解細(xì)胞的“整體性”。教師展示圖3供學(xué)生參考。通過構(gòu)建該圖，幫助學(xué)生理解細(xì)胞作為基本的生命系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜而精巧，正是由于細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核巧妙分工、協(xié)調(diào)配合，才能使生命活動(dòng)在變化的環(huán)境中自我調(diào)控、高效有序地進(jìn)行，引導(dǎo)學(xué)生形成生命的系統(tǒng)觀［5］。

圖3 細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核之間的關(guān)系圖

4.5 課后制作評(píng)比 學(xué)生參考教材第54～55 頁，嘗試制作真核細(xì)胞細(xì)胞核的三維結(jié)構(gòu)模型，也可由小組合作完成。為了激勵(lì)學(xué)生，最后評(píng)出一、二、三等獎(jiǎng)。學(xué)生通過構(gòu)建細(xì)胞核的物理模型，掌握模型構(gòu)建的一般方法，培養(yǎng)動(dòng)手操作能力。

5 教學(xué)反思

細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)復(fù)雜而精巧，特別是DNA 和蛋白質(zhì)如何組裝成染色質(zhì)，染色質(zhì)又是怎么變成染色體的，內(nèi)容非常抽象，學(xué)生難以理解。在傳統(tǒng)的教學(xué)中，為幫助學(xué)生理解，常采用讓學(xué)生角色扮演或繞繩子、纏鐵絲的方法，但往往因?yàn)椴粔蚩茖W(xué)，學(xué)生容易對(duì)染色體的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)。筆者采用多媒體視頻，將復(fù)雜抽象的內(nèi)容直觀化，學(xué)生不但能理解染色體的結(jié)構(gòu)，而且能體會(huì)到生命體的巧妙之處，自然而然地形成生命的系統(tǒng)觀。

細(xì)胞核控制代謝和遺傳，是由于細(xì)胞核內(nèi)有遺傳信息。學(xué)生要找出細(xì)胞核結(jié)構(gòu)和功能之間的關(guān)系，特別是功能的物質(zhì)基礎(chǔ)，并不容易，但是很多教師在教學(xué)中常忽視這部分內(nèi)容。筆者采用化整為零的辦法，設(shè)計(jì)了3 個(gè)探究性問題，分別采用梳理概念圖法、實(shí)例法幫助學(xué)生理解，其中細(xì)胞分裂和基因表達(dá)的詳細(xì)過程，學(xué)生在此不需要完全弄清楚，后面的章節(jié)還會(huì)繼續(xù)學(xué)到，本節(jié)課僅以此為例說明細(xì)胞核控制代謝和遺傳的功能。這樣，學(xué)生不但輕松理解了細(xì)胞核結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系，而且鍛煉了理性思維，增強(qiáng)了科學(xué)探究能力。

“細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)”是第3 章“細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)”的第3 節(jié)的最后一部分內(nèi)容，因此，本節(jié)教學(xué)設(shè)計(jì)的最后既要梳理該內(nèi)容在第3 節(jié)中的地位，又要找出其在第3 章中的地位，即既要總結(jié)細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)與功能之間的關(guān)系，也要總結(jié)細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞膜之間的關(guān)系，使學(xué)生形成生命的系統(tǒng)觀、整體觀和結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)。

本微課以紀(jì)錄片《超級(jí)細(xì)胞》人造喉管的替換導(dǎo)入，不僅增加了趣味性，而且其內(nèi)容和細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)和功能密切相關(guān)。學(xué)生在學(xué)完這部分內(nèi)容之后，自然而然地想到生物學(xué)知識(shí)和技術(shù)能解決生活中的問題，由此增強(qiáng)了社會(huì)責(zé)任感。