李小會

摘要：傳統(tǒng)課堂教學(xué)以知識為本，應(yīng)試性強(qiáng)，這種傳統(tǒng)的教學(xué)方式在強(qiáng)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(guān)懷。在新課程改革的背景下，應(yīng)基于大概念進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，開展課堂教學(xué)。筆者在《細(xì)胞的增殖》第1課時的教學(xué)中，基于“細(xì)胞的生命活動需要能量和物質(zhì)的供應(yīng)，并通過分裂實(shí)現(xiàn)增殖”這一大概念進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，教學(xué)效果顯著，有效地培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)思維，提高了其科學(xué)探究能力，促進(jìn)了其生物學(xué)核心素養(yǎng)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：細(xì)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(xué)的內(nèi)容及其不足

細(xì)胞分裂的內(nèi)容微觀、抽象，在高中課堂教學(xué)中，幾乎沒有實(shí)驗(yàn)條件能讓學(xué)生觀察到連續(xù)的、動態(tài)的有絲分裂過程。傳統(tǒng)教學(xué)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(guān)系及數(shù)量變化，忽略了對“有絲分裂的意義是使親子代細(xì)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(biāo)準(zhǔn)中“以生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)指導(dǎo)課程設(shè)計(jì)和課堂教學(xué)”這一目標(biāo)。

2.基于大概念課堂教學(xué)中生命觀念的滲透

（1）基于大概念的教學(xué)設(shè)計(jì)

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

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

學(xué)生思考回答：染色體（質(zhì)）先復(fù)制，再均分到兩個子細(xì)胞中。

教師采取給材料的形式，促進(jìn)學(xué)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(zhì)是極細(xì)的絲狀物，光學(xué)顯微鏡下不可見，而在細(xì)胞分裂時在光鏡下觀察到短棒狀的染色體，這說明什么？

學(xué)生思考回答：細(xì)胞分裂時染色質(zhì)會螺旋縮短變粗，變成染色體。

教師介紹：細(xì)胞通過分裂實(shí)現(xiàn)增殖，細(xì)胞增殖的主要方式是有絲分裂。有絲分裂的核心內(nèi)容是染色體先復(fù)制再均分。

在教學(xué)過程中，筆者借助于信息技術(shù)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(xì)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(zhì)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(xì)胞兩極的動態(tài)連續(xù)過程等都清晰可見。學(xué)生真切地看到了細(xì)胞有絲分裂過程，直觀感受到染色體復(fù)制和平均分配過程。筆者在教學(xué)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(xué)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(xué)生立刻意識到分開的是復(fù)制形成的姐妹染色單體，移向細(xì)胞兩極的是兩組相同的染色體，這樣細(xì)胞就完成了“自我更新”，即產(chǎn)生新細(xì)胞。

結(jié)合圖片，教師繼續(xù)提問：哪些結(jié)構(gòu)會阻礙染色體移動到細(xì)胞兩極？牽引染色體移動的結(jié)構(gòu)是什么？

學(xué)生經(jīng)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(xì)胞兩極，那么細(xì)胞分裂時，核膜核仁應(yīng)消失且出現(xiàn)牽拉染色體移向兩極的結(jié)構(gòu)——紡錘體。

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

在以上的教學(xué)環(huán)節(jié)中，學(xué)生認(rèn)識到細(xì)胞在進(jìn)行有絲分裂時核遺傳物質(zhì)的復(fù)制和均分，教師提出問題：“細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂產(chǎn)生了兩個怎樣的細(xì)胞？其意義又是什么？”通過以上的學(xué)習(xí)及自己的觀察與思考，學(xué)生認(rèn)識到有絲分裂的結(jié)果是產(chǎn)生兩個核遺傳物質(zhì)完全相同的子細(xì)胞，其意義就在于保證了親子代細(xì)胞在遺傳信息上的一致性，實(shí)現(xiàn)了親子代細(xì)胞間遺傳的穩(wěn)定性。

（2）生命觀念的滲透

教師提問：細(xì)胞不分裂時，細(xì)胞核內(nèi)DNA與蛋白質(zhì)結(jié)合形成的是細(xì)長的絲狀物——染色質(zhì)，而細(xì)胞分裂時染色質(zhì)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(dǎo)學(xué)生思考回答：細(xì)胞不分裂時，染色質(zhì)這種存在形式更有利于DNA發(fā)揮遺傳功能，而細(xì)胞分裂時，染色體這一結(jié)構(gòu)更有利于其移向細(xì)胞兩極，實(shí)現(xiàn)遺傳物質(zhì)的均分。

教師提問：細(xì)胞不分裂時，存在核膜核仁等結(jié)構(gòu)，細(xì)胞分裂前期核膜核仁消失，為什么？

通過前面的學(xué)習(xí)，學(xué)生能認(rèn)識到核膜核仁阻礙染色體移向細(xì)胞兩極，所以前期會消失?！安环至训募?xì)胞中存在核膜核仁有什么意義”這一問題較難，教師聯(lián)系細(xì)胞膜的功能和核仁的功能，引導(dǎo)學(xué)生思考回答：核膜為核內(nèi)物質(zhì)營造了相對穩(wěn)定的環(huán)境;核仁與核糖體形成有關(guān)，核糖體上合成的蛋白質(zhì)承擔(dān)多項(xiàng)重要功能，正常細(xì)胞的生命活動離不開它。

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

通過對以上問題的分析，學(xué)生感悟到細(xì)胞內(nèi)的各結(jié)構(gòu)以及這些結(jié)構(gòu)的變化都是與其功能相適應(yīng)的，有效地滲透了“結(jié)構(gòu)與功能觀”。

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

學(xué)生思考回答：從化石等證據(jù)來看，先出現(xiàn)的是結(jié)構(gòu)簡單的原核細(xì)胞。

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

引導(dǎo)學(xué)生思考：兩類細(xì)胞雖然看起來結(jié)構(gòu)差別很大，但還是具有統(tǒng)一性的，如都有細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、核糖體、DNA等。學(xué)生深入思考理解：細(xì)胞的結(jié)構(gòu)是進(jìn)化來的，細(xì)胞分裂的方式也是不斷進(jìn)化的。

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

二、養(yǎng)成科學(xué)思維和發(fā)展科學(xué)探究能力

1.建立模型，模擬細(xì)胞大小與物質(zhì)運(yùn)輸效率的關(guān)系

細(xì)胞不能無限長大，生物體的生長主要靠細(xì)胞的增殖。學(xué)生很難想象出物質(zhì)運(yùn)輸效率與細(xì)胞大小的關(guān)系，筆者在教學(xué)中借助于視頻模擬細(xì)胞大小與物質(zhì)運(yùn)輸效率的關(guān)系，對微觀過程進(jìn)行宏觀模擬，變抽象為具體。通過對模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，幫助學(xué)生厘清細(xì)胞大小跟物質(zhì)運(yùn)輸效率的關(guān)系，從而認(rèn)識到生物體生長主要依賴細(xì)胞數(shù)目變多即細(xì)胞增殖，促進(jìn)了學(xué)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(fù)制后的染色體如何才能精確均分到兩個子細(xì)胞中？筆者在課前用紙裁剪出染色體形狀，用磁鐵代表絲點(diǎn)，以方桌作為細(xì)胞邊界。課上將模型發(fā)給每組同學(xué)，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(xué)生探究和模擬的過程中，教師適時提問，如：分裂時細(xì)胞的什么結(jié)構(gòu)會阻礙染色體移向細(xì)胞兩極？所有染色體怎么做到整齊有序分開？復(fù)制過后的染色單體如何實(shí)現(xiàn)分離？通過模擬有絲分裂的重要環(huán)節(jié)，學(xué)生不僅能夠了解到有絲分裂各時期的特征，直觀認(rèn)識染色體行為動態(tài)變化，深入理解“親子代細(xì)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(dú)立思考的能力。自主擺放模型能促進(jìn)獨(dú)立思考，小組合作能培養(yǎng)合作意識，更關(guān)鍵的是利用模型進(jìn)行教學(xué)，本著“以學(xué)生為主體”的原則，讓學(xué)生主動深入地去探索、交流、學(xué)習(xí)，在掌握模型構(gòu)建這種方法的同時，也培養(yǎng)了學(xué)生的理性思維，發(fā)展了學(xué)生科學(xué)探究的能力。

課堂教學(xué)不應(yīng)該僅僅是灌輸式地傳授知識，學(xué)生才是課堂的主體，教師只是引導(dǎo)者。在教學(xué)實(shí)踐中，筆者通過精心設(shè)計(jì)問題，以問題串的形式進(jìn)行課堂教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生逐步深入思考，啟迪智慧，促進(jìn)了學(xué)生生物學(xué)核心素養(yǎng)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)[M].北京：人民教育出版社，2017.

[2]普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)解讀叢書.普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)解讀[M].北京：高等教育出版社，2017.

責(zé)任編輯：趙瀟晗