基于發展生物學核心素養的“細胞核”的教學設計

李軍軍

(甘肅省臨夏中學 731100)

1 教材分析

“細胞核——系統的控制中心”是人教版高中生物學教材《分子與細胞》第3章第3節的內容，主要包含細胞核的功能、結構以及模型制作等內容，其中理解“細胞核是細胞生命系統的控制中心”是本節的教學重點，也是教學難點。學好這些內容，不僅有利于學生深刻理解細胞結構與功能的關系，而且為后續學習細胞的增殖、遺傳的基本規律、基因的表達以及細胞工程等內容奠定良好的基礎。但細胞核體積微小、結構復雜，學生對細胞核相關的前概念儲備很少。因此，教學中存在諸多難點。本教學設計經重組教材內容，旨在激發學生自主學習，引導學生動手構建模型等活動，在參與、體驗中內化知識，提升能力，發展學生生物學核心素養。

2 教學目標

2.1 知識目標 闡明細胞核的結構和功能，簡述染色體、DNA、基因、遺傳信息的關系。

2.2 能力目標 篩選并提取資料分析材料中的有用信息，總結得出結論；嘗試制作真核細胞的三維結構模型。

2.3 情感態度與價值觀目標 認同細胞核是生命系統的控制中心，認同生物體結構與功能相統一的生物學觀念。

3 教學過程

3.1 細胞核是生命系統的控制中心 課前，教師調查學情、研讀教材與課程標準，設計學案。學案中與教學難點相關的內容為： ①遺傳信息的載體是什么？DNA的載體是什么？該載體存在于細胞的那個部位？②細胞核中起遺傳控制作用物質是什么？③細胞代謝的主要場所在哪里？④細胞核和細胞質之間有沒有屏障？如果有，是什么？⑤生命最基本的特征是什么？⑥細胞核如何透過這一屏障來控制代謝？課堂上，學生研讀學案，生成學習目標。

3.1.1 分組探究，發現本質 針對問題，學生分組討論、探究解答問題。教學實踐證明： 前5個問題學生經回憶之前學習過的內容、觀察教材圖3-10可以自主解答。而最后一個問題“細胞核如何透過核膜來控制代謝？”學生很難系統作答，這個問題正是突破教學難點的關鍵所在，可嘗試用探究策略突破該問題。

(1) 針對問題、引導學生做出大膽的假設： ①細胞核DNA在需要時經核孔離開細胞核，在細胞質中發揮關鍵作用；②細胞核DNA下達某種指令，該指令在細胞質中發揮作用。

(2) 教師組織學生分組討論，搜集證據，例證假設的真偽。部分小組認定假設①不成立，理由如下： 經初中生物學的學習，基因(有遺傳效應的DNA片段)控制生物的性狀。如果DNA能離開細胞核在細胞質中起作用，則教材資料2[1]中無細胞核的蠑螈不會停止分裂。因為總有一部分蠑螈的DNA在受精卵被橫溢為兩半之前進入無核的一半，這些DNA會促使其繼續分裂，但資料2中的實驗沒有出現上述現象。部分組也提出反對意見，蠑螈被橫溢的重復實驗結果如何？有沒有特殊現象并不清楚。部分小組學生肯定假設②正確，因為從課外閱讀資料中獲得： DNA會把遺傳信息轉移給一種叫RNA的物質，但具體怎么控制生命活動，不能系統解釋。學生各抒己見，搜集資料，在批判、推理、實證中發展了理性思維、探究能力。

(3) 教師適度拓展，建構概念(圖1)。

圖1 概念圖

3.1.2 總結提升，深化理解 細胞核、染色體、DNA、基因、mRNA以及酶就把細胞核和細胞質中的代謝在空間上聯系起來。生命最基本的特征是新陳代謝，而酶是代謝在生命條件下發生的基礎。基因的選擇性表達使各種代謝在空間和時間上有序表達，表現出有序的生命現象和生命活動規律。細胞核和細胞質互依共存，細胞只有保證結構和功能的完整性，才能完成各項生命活動。

3.1.3 相互質疑，互助互學，深化理解 進一步讓學生在自主質疑、互教中探究并解答問題。對于學生個人的疑問，先讓他們自己查閱教材或資料看能否解決，不行的話可在組內交流，互教互學。仍然解決不了的可提交匯總成班級疑問。例如，哺乳動物成熟的紅細胞是怎么生活的？染色體、DNA、基因以及遺傳信息有什么關系？染色質和染色體之間關系如何？核膜有通透性，為什么還會有核孔？這些是筆者曾經在本節課教學中匯總的學生的疑點。針對這些問題，可通過全班學生的互教或課后查閱資料解決，也可通過教師啟發、精講，引導學生分析、判斷、推理，提高學生的理性思維能力。

教師再質疑： 核孔具有選擇透過性嗎？如果有選擇透過性，請找出證據。進一步深化沖突。通常學生可以列舉一些感性證據，但很難全面解答。教師適度講授核孔的結構、核孔復合體的功能。可采用類比推理的方法解釋該問題： 核孔本質上可以理解為核門，核孔復合體類似于門衛。在一般情況下，核孔關閉，核質之間靠小分子物質的穿膜進行物質、信息的交流，當核質之間發生大分子物質的交流和信息傳遞時，核孔選擇性打開，利用自身核孔復合體的載體功能，有選擇性地運輸特定的物質[2]，所以核孔具有選擇透過性。

3.2 協作交流，建構模型 “嘗試制作真核細胞的三維結構模型”是課程具體內容標準的要求，是教學中必須完成的。模型建構是發展學生生命觀念核心素養的好素材。

教師提供模型構建的任務卡： 平滑肌細胞、神經元、胰島B細胞、分生區細胞、保衛細胞、葉肉細胞、大腸桿菌。并根據“能力互補、性別搭配”的原則對學生合理分組，各組領取任務，查閱資料，并在課后完成模型構建、添加注解，準備在下一次上課時進行展示。

展示模型時，各組成員推選代表講解建構原因、結構特點以及功能特性，以便互教互學，共同提高。并開展為其他組“模型”寫評論的活動，暢所欲言、互相點評，改進完善。教師點評反饋,書寫總評。這些環節提高了學生的綜合能力，完善學生對細胞的多樣性、結構與功能的統一性等生物學觀念。

4 教學反思

“細胞核——系統的控制中心”主要包括細胞核的功能和結構兩部分內容。如果學生不能準確認識細胞核的結構，就不能深刻理解細胞核的功能，理解細胞核的功能又有助于學生更深刻把握其結構。鑒于此，結合教學實踐，將教材中獨立安排的細胞核的功能和結構兩部分內容重組，在結構的教學中滲透功能的教學，有利于學生深入理解細胞是生命系統的控制中心。

教學設計突出學生為主體，教師只是引導者、促進者以及參與者的理念，努力創造適合學生自主學習、主動學習的情景和方法。通過分組探究，師生互相質疑以及互助互學，模型構建等活動促進學生參與、體驗并內化所學知識，促進理性思維的發展，建構知識框架。這樣在有效達成教學目標的同時，發展學生的生物學核心素養，力爭使學生的理性思維、科學探究以及生命觀念有效提升。