基于逆向思維培養的“細胞的增殖”(第一課時)教學設計

尹林潔

(浙江省嵊州中學 312400)

1 教材分析和設計思路

“細胞的增殖”是浙科版高中生物學教材(必修1)《分子與細胞》第4章第1節的內容。通過第2章第1節“細胞的大小、數目和種類”的學習，學生已經認識“多細胞生物的長大，不是由于細胞體積的增大，而是由于細胞數目的增多”。因而“細胞的增殖”的學習是對“細胞數目如何增多”的深入探討。教材內容包括細胞周期、有絲分裂、有絲分裂的意義等，重點闡述了動植物細胞有絲分裂的過程和有絲分裂的意義。由于這部分內容概念較多且較為抽象，筆者結合教學實際對教材內容進行選擇、整合和優化，共安排了3課時，其中將“有絲分裂過程中遺傳物質的變化及意義”作為第一課時[1]，將“有絲分裂過程中染色體的變化規律”作為重點和難點。在教學過程中，立足學生自主探究，采用逆向思維設計教學活動。

2 教學目標

2.1 知識目標 概述有絲分裂的意義，總結有絲分裂中染色體的變化規律。

2.2 能力目標 通過對有絲分裂過程中遺傳物質如何平均分配的猜測和推導，培養嚴密的邏輯思維和科學探究能力。

2.3 情感態度與價值觀目標 激發問題意識，體驗科學探究的一般過程和方法，培養嚴謹、求實的科學態度。

3 教學過程

3.1 溫故舊知，導入新課 多媒體展示“世界最高和最矮的人握手倫敦”的圖片，引導學生回憶：從細胞角度，造成個體體積大小不同的主要原因是什么呢？接著教師播放受精卵分裂的視頻，展示細胞分裂帶來的細胞數目倍增的壯觀現象。

設計意圖：學生從宏觀上體驗細胞分裂帶來的細胞數目的巨大改變，吸引學生注意力，激發學生學習興趣。

3.2 設置問題，推出結果 設置問題：一個母細胞經過一次分裂形成兩個子細胞，包含了細胞核和細胞質的分裂。如果細胞分裂只是簡單的一分為二，那會造成什么樣的后果呢？學生思考得出：如此，勢必導致胞內物質的減半，隨細胞分裂次數的增加，胞內物質將越來越少。因此，為了保持生物生長過程中遺傳性狀的穩定，必須保證細胞分裂前后核內遺傳物質的穩定。

設計意圖：引導學生通過對細胞分裂前后遺傳物質量的思考，推出有絲分裂的特征和意義，為反向設計教學設置了“終點”，即探究活動所追求的結果。

3.3 由果推因，合作探究 結合自制模型，從“終點——有絲分裂后遺傳物質不變”出發開始設計活動，探究有絲分裂過程中染色體的變化規律。

3.3.1 確定探究主線 多媒體展示1個母細胞(起點)分裂后形成2個子細胞(終點)的圖片，引導學生思考：細胞在分裂前后為了保證核內遺傳物質的穩定，即母細胞與子細胞、子細胞與子細胞遺傳物質一樣，須經歷怎樣的變化呢？學生得出：遺傳物質須先復制再平均分配。

3.3.2 基礎知識鋪墊 教師介紹著絲粒、染色質、染色體、DNA、姐妹染色單體的概念及數量判定，為探究過程中遺傳物質數量的判斷奠定知識基礎。

3.3.3 層層質疑，分步探究 學生4人一小組，用磁性小白板模擬植物細胞，圓形磁鐵扣模擬染色體著絲粒，裁剪的彩紙模擬染色質和染色體。以四條染色質為例，在白板上擺出染色質復制后的形態。接著學生討論，提出疑問①：絲狀的染色質如同一團很蓬松的棉花纖維絲分布在細胞核內，在這種細絲形態下，要實現平分，容易嗎？如若不易，形態上需做如何的改變呢？學生疑問②：染色體在散亂分布的狀態下容易實現平分嗎？如果需先進行有規律的排布，排布在哪個位置較合理呢？學生疑問③：染色體的著絲粒在細胞中央平面整齊排布后，該如何分離、如何移動才能實現平分，保證兩個子代細胞中遺傳物質一樣呢？此環節為探究活動的關鍵環節，教師鼓勵學生展開熱烈討論，大膽推測，用模型將染色體的分離過程排布在白板上，最后讓小組代表上臺展示并表述探究結果。教師對學生的不同探究結果以表格(表1)形式進行分類概括，再一次組織學生展開辯論，比較幾種探究結果的差異所在，最后達成共識：著絲粒先分裂、姐妹染色單體再分離才能保證遺傳物質穩定。此環節也會暴露一些典型問題，如染色體移動過程中兩臂的朝向，也可讓學生逐一討論評價。

表1 探究過程記錄表

設計意圖：以學生的思維發展為中心，給予學生充分的發言和提問機會，引導學生發揮主觀能動性，在探究活動中自己發現問題、提出問題，通過動手、動腦、動口等小組合作方式，完成對所提問題的探究。

3.3.4 印證探究結果 教師用板書展示學生探究結果，引導學生進一步質疑：以上探究結論是同學們互相合作分步推測得出的，染色體是否確實如我們所推測的那樣在變化呢？每個4人小組用一臺顯微鏡觀察洋蔥根尖細胞有絲分裂裝片(裝片由教師在課前準備)，畫出視野中不同細胞內染色體的形態及分布位置，小組間交流并與探究過程中推測的染色體情況進行比對。最后教師播放植物細胞有絲分裂完整過程的動畫，得出細胞分裂是一個連續的動態變化過程。

設計意圖：通過對探究結果的驗證，培養實事求是的科學態度；通過靜態細胞分裂圖與動態細胞分裂過程的聯系，培養空間想象能力。

3.3.5 總結提升，鋪墊新課 請學生總結染色體的變化特征及有絲分裂意義，并將一條染色體的變化規律呈現在黑板上。追問：為了保證細胞分裂前后遺傳物質的穩定，細胞內需要發生哪些相關變化來幫助它的實現呢？且分裂形成的子細胞是否一定能繼續分裂呢？

設計意圖：通過對一條染色體的變化規律的概括，把握有絲分裂的實質，完成知識構建；通過設置問題，引領學生進一步思考，為第二課時“細胞周期”、“細胞分裂各時期的特點”等內容的學習埋下伏筆。

4 教學反思

本次教學活動打破了教材原有順序，對內容進行了整合優化；采用了反向設計教學，即先定結果再追溯原因，教學中的問題主要由學生發現并提出，教師只對學生分析、解決問題提供幫助[2]，發揮了學生主觀能動性，培養了學生的逆向思維。本節課從課題的選擇、實施等方面都較好地落實了新課程理念強調的生命觀念、理性思維和科學探究的核心素養。