基于模型方法的“有絲分裂”教學(xué)設(shè)計(jì)

魏 偉

(江蘇省溧水高級中學(xué) 211200)

1 教材分析和設(shè)計(jì)思路

本節(jié)課是人教版高中生物學(xué)教材必修1《分子與細(xì)胞》第六章第1節(jié)“細(xì)胞的增殖”中的內(nèi)容。以“植物細(xì)胞有絲分裂過程”為例，讓學(xué)生認(rèn)識細(xì)胞這一系統(tǒng)的產(chǎn)生過程，是學(xué)習(xí)必修2中“減數(shù)分裂”乃至選修模塊相關(guān)內(nèi)容的基礎(chǔ)。其中的教學(xué)重點(diǎn)：植物細(xì)胞有絲分裂的過程、植物細(xì)胞有絲分裂各時期的主要變化及特點(diǎn)；教學(xué)難點(diǎn)：真核細(xì)胞有絲分裂過程中各個時期染色體行為的變化。由于內(nèi)容較抽象、繁雜，理論性強(qiáng)，基于學(xué)生在初中階段學(xué)過“細(xì)胞通過分裂產(chǎn)生新細(xì)胞”，在必修1前幾章已了解細(xì)胞生命系統(tǒng)的物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)和功能，教師可讓學(xué)生課前預(yù)習(xí)并搜集有關(guān)資料，通過對資源的選擇、整合和優(yōu)化，增強(qiáng)感性認(rèn)識。課堂上讓學(xué)生大膽猜想有絲分裂的過程，然后進(jìn)行討論、假說，并就自己的假說制作模型，進(jìn)行操作、嘗試探究。接著，教師呈現(xiàn)“洋蔥根尖細(xì)胞有絲分裂的顯微照片”，由學(xué)生觀察、分析，把靜止圖像按照“猜想”的細(xì)胞分裂過程排序，以檢驗(yàn)作出的假說，修正構(gòu)建的模型。最后，教師用“動畫”把動態(tài)的植物細(xì)胞有絲分裂過程再現(xiàn)出來；把這一動態(tài)的連續(xù)過程人為劃分為細(xì)胞分裂的各時期，讓學(xué)生邊操作模型，邊逐一分析細(xì)胞各時期的變化與特點(diǎn)。這樣，通過知識發(fā)生過程式教學(xué)，讓學(xué)生“像科學(xué)家一樣思考”，突出主動探究的過程，以發(fā)展學(xué)生的理性思維，促進(jìn)知識的建構(gòu)和概念的理解。

2 教學(xué)目標(biāo)

2.1 知識目標(biāo) 概述植物細(xì)胞有絲分裂的過程；說出植物細(xì)胞有絲分裂各時期的主要變化及特點(diǎn)。

2.2 能力目標(biāo) 進(jìn)行有關(guān)“細(xì)胞分裂”的資料搜集和分析；觀察圖像，歸納出圖示的變化及特點(diǎn)；嘗試提出假說、制作模型，并利用模型解決問題。

2.3 情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo) 認(rèn)同觀察、提出假說、建構(gòu)模型的方法在建立科學(xué)理論過程中的重要作用；認(rèn)同科學(xué)研究需要豐富的想象力，大膽質(zhì)疑和勤奮實(shí)踐的精神。

3 教學(xué)過程

3.1 激趣設(shè)疑，直入主題 PPT課件展示某一植物圖片，引導(dǎo)學(xué)生指出其生命的起點(diǎn)是受精卵。教師提出：從一個受精卵細(xì)胞到一棵參天大樹，細(xì)胞發(fā)生了什么變化？讓學(xué)生通過分析得出：細(xì)胞的體積增大，數(shù)目增多。教師隨即引入“植物細(xì)胞的有絲分裂”這一核心概念，并指出其結(jié)果就是一個體細(xì)胞分裂為兩個子細(xì)胞。在激趣的同時，教師設(shè)疑：植物細(xì)胞有絲分裂中，這些細(xì)胞的“控制中心——細(xì)胞核”會越分越小嗎？其中的核物質(zhì)會越來越少嗎？以激發(fā)學(xué)生的好奇心和學(xué)習(xí)興趣，讓他們積極思考、議論。

3.2 提出問題，學(xué)生假說 教師帶著學(xué)生回顧細(xì)胞核的組成結(jié)構(gòu)，使學(xué)生意識細(xì)胞核中的染色體變化是關(guān)鍵。接著，提出有意義的探究問題：你認(rèn)為植物細(xì)胞有絲分裂產(chǎn)生的兩個子代體細(xì)胞中的染色體(質(zhì))數(shù)目和形態(tài)與母細(xì)胞一樣嗎？為什么？如果是，你認(rèn)為怎樣才能保證是一樣的？讓學(xué)生充分討論，分析得出：染色體復(fù)制和其平均分配是有絲分裂的關(guān)鍵。

此后，組織學(xué)生以小組為單位分析討論：細(xì)胞是先進(jìn)行分裂還是先染色體復(fù)制？染色質(zhì)會高度螺旋化成為染色體。你認(rèn)為細(xì)胞分裂時，染色體是先復(fù)制還是先螺旋呢？19世紀(jì)，科學(xué)家指出,染色體復(fù)制后形成的兩個單體一開始是連結(jié)在一起的。你能想象并描述染色體復(fù)制的過程嗎？由學(xué)生討論，小組代表匯報(bào)，師生共同評價(jià)、分析、推理，得出假說。教師順此投影“染色質(zhì)復(fù)制到形成含兩個染色單體的染色體”的過程圖解，使學(xué)生理解染色體的復(fù)制。

3.3 建構(gòu)模型，進(jìn)行演繹 對于有絲分裂的另一個關(guān)鍵問題“染色體是如何平均分配到子細(xì)胞的”，讓學(xué)生聯(lián)系“體育課上老師是怎樣將全班均分成兩隊(duì)的”(圖1) 進(jìn)行類比和思考：如何才能保證染色體有條不紊地平均分配到兩個子細(xì)胞中去？染色體會自己“走”到相應(yīng)位置嗎？需要什么來牽引呢？ 由學(xué)生小組內(nèi)相互合作，利用實(shí)驗(yàn)桌上的材料(材料用具：木板、扭扭棒、毛絨球、按扭、橡皮筋、貼紙等)，制作植物細(xì)胞有絲分裂的模型并演示其過程。同時，教師投影如下表格，讓學(xué)生思考。在學(xué)生小組活動的基礎(chǔ)上，請小組用實(shí)物投影演示其模型。

實(shí)驗(yàn)材料木板扭扭棒毛絨球按扣橡皮筋模擬對象

針對學(xué)生急于想證實(shí)自己的模型的正確性這一心理，教師及時投影“洋蔥根尖細(xì)胞有絲分裂的顯微照片”；讓學(xué)生分析、排序，并嘗試用自制模型解釋,再根據(jù)實(shí)際情況下的“真實(shí)照片”修正自己的模型(圖2)。使學(xué)生初步自主形成概念，并應(yīng)用概念。

圖1 類比：將全班均分成兩隊(duì)

圖2 學(xué)生制作的“有絲分裂”模型

3.4 演示動畫，分析過程 教師通過PPT課件把動態(tài)的植物細(xì)胞有絲分裂過程用動畫再現(xiàn)出來，并將這一動態(tài)的連續(xù)過程人為劃分為細(xì)胞分裂的各時期，讓學(xué)生邊操作模型，邊逐一分析各時期的變化與特點(diǎn)。期間，通過PPT課件的動畫呈現(xiàn)和自制模型的演示，讓學(xué)生感受細(xì)胞分裂過程的動態(tài)性和連續(xù)性；通過顯微照片的觀察和自制模型的演示，克服電教手段轉(zhuǎn)瞬即逝的弊端；通過“邊做邊學(xué)”突出探究學(xué)習(xí)，有利于學(xué)生知識的建構(gòu)和概念的理解。

3.5 通過畫細(xì)胞簡圖進(jìn)行總結(jié)，深化理解 結(jié)課時，安排學(xué)生再次利用自制模型邊演示有絲分裂的過程，邊說出各時期的特點(diǎn)。之后，讓學(xué)生畫出各時期的細(xì)胞簡圖。以充分利用模型，訓(xùn)練學(xué)生在模型操作、繪制簡圖和轉(zhuǎn)換不同圖像信息等方面的能力；幫助學(xué)生理清思路，形成知識體系，并為后面學(xué)習(xí)“有絲分裂染色體數(shù)目的變化”打好基礎(chǔ)。使概念的理解在動手中得以加深，技能在訓(xùn)練中得以提升。

4 教學(xué)反思

借助模型來獲取、推理、拓展和深化對于客體的認(rèn)識，是科學(xué)研究和學(xué)習(xí)中常用的方法。建構(gòu)模型可增強(qiáng)學(xué)生對抽象內(nèi)容的直觀理解和對具體形象內(nèi)容的抽象概括，實(shí)現(xiàn)科學(xué)認(rèn)識過程中抽象化與具體化的辯證統(tǒng)一、思維與行動的統(tǒng)一，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和動手能力的重要途徑。本節(jié)教學(xué)中突出“做中學(xué)、學(xué)中做”， 關(guān)注學(xué)生概念的自主生成與建構(gòu)。教師以提出問題、大膽假說、建構(gòu)模型、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證這一“假說-演繹”的主線推動課堂進(jìn)程。進(jìn)行假說并建構(gòu)模型獲得的實(shí)際體驗(yàn)最有利于幫助學(xué)生提煉出“細(xì)胞有絲分裂”過程的實(shí)質(zhì)；學(xué)生在討論并搭建“假說”基本框架的基礎(chǔ)上，再自己動手制作模型，可以保證小組活動更有效地進(jìn)行，有利于學(xué)生初步學(xué)會自主形成概念和應(yīng)用概念的科學(xué)思維方法。