基于生物學核心素養的“細胞核——系統的控制中心”教學設計

史志如 宋楊

1 教材分析

“細胞核——系統的控制中心”是人教版生物教科書《必修1.分子與細胞》第三章第三節的內容。本節課在探究細胞核結構與功能相適應的過程中，使學生認同細胞核是系統的控制中心，從激發學生學習興趣入手，巧妙實施多樣化教學策略，進而提升高中生物教學的高效性，切實落實生物學核心素養的培養。

2 教學目標

①領悟細胞核的結構與功能，樹立結構與功能相適應的觀點，形成生命觀;在合作與交流過程中，形成自主學習和合作學習的能力，培養科學思維和科學探究能力。

②通過了解動物核移植技術在生活中的應用、中國科學家在生命科學研究前沿的工作，并能參與社會事務的討論，作出理性解釋和判斷，解決生產生活問題的擔當和能力，發展相關情感，振奮民族意識，培養社會責任。

3 教學過程

3.1 溫故知新，導出新課，促進知識遷移

教師展示“分泌蛋白的合成和分泌過程”的動畫，設疑：分泌蛋白何時合成？合成什么種類的分泌蛋白是由各種細胞器自己控制的嗎？除了高等植物成熟的篩管細胞，哺乳動物成熟的紅細胞等極少數細胞沒有細胞核外，真核細胞都有細胞核嗎？細胞核是活細胞必需的嗎？

設計意圖：教師通過層層設疑，引出新課教學，可以激起他們濃厚的學習興趣，易于形成理性思維。

3.2 小組合作探究，任務驅動，培養科學思維，訓練科學探究

學生分為四大組，每組負責教材52頁中的資料分析。教師引導學生小組合作探究細胞核對細胞生命活動的影響。

針對美西螈核移植實驗，第一小組的任務：①本實驗說明美西螈的膚色是由細胞核控制，還是細胞質控制？②你能否設計對照實驗，使該結論更有說服力？

針對蠑螈受精卵橫縊實驗，第二小組的任務：③從資料2可以看出，細胞核與細胞的分裂、分化有什么關系？④該實驗是否存在對照實驗？資料中哪些部分體現了對照？

針對變形蟲切割及核移植實驗，第三小組的任務：⑤描述變形蟲有核部分、無核部分生長狀況。⑥資料中如何探究變形蟲壽命及生命活動與細胞核有關呢？⑦變形蟲的分裂、生長、攝食、應激性等生命活動由什么控制？

針對傘藻嫁接與核移植實驗，第四小組的任務：⑧分析傘藻嫁接實驗，傘藻的帽形與柄有關嗎？還是與假根有關？⑨傘藻嫁接實驗能說明傘藻帽形由細胞核控制嗎？⑩傘藻核移植實驗結論：傘藻“帽”的形狀是由什么控制的？

設計意圖：教師鼓勵小組成員積極討論、各抒己見。討論結束后，各小組代表回答問題，其他學生認真聆聽，及時質疑。在自我展示過程中，培養了學生的語言表達能力，增強了學生的信心和勇氣。如果個別小組對該小組匯報內容存在異議，師生共同分析，真正做到有效教、高效學。

第一小組討論結束后，教師播放有關我國克隆猴技術的視頻，使學生進一步了解動物核移植技術在生活中的應用，審視或論證生物學社會議題，培養學生的社會責任。

在對①、③、⑤、⑦、⑧、⑩這六個問題的處理中，教師要培養學生能夠基于生物學事實和證據運用歸納與概括、演繹與推理的方法來解決問題;在對②、⑨兩個問題的解決過程中，培養學生批判性思維、創造性思維;在對②、④、⑥這三個問題的處理中，培養學生的知識遷移能力，使學生掌握科學實驗設計的原則和方法。這樣深入淺出地使學生掌握細胞核的功能：細胞核控制著細胞的代謝和遺傳。學生在學習探究過程中逐步發展了科學思維，提高了生物學學科核心素養。

3.3 以探索細胞核具有相應功能的原因為線索，深入挖掘教材，形成生命觀念

教師設疑：細胞核有著如此重要的功能，是由什么結構決定的呢？引導學生觀察教材并找出課件中圖片里各結構的名稱（圖1），再逐一深入探討相應功能。

①學生通過識圖1，不難看出核膜具有雙層膜，回憶第三章第一節講授的細胞膜的功能：將細胞與外界環境分隔開，保障細胞內部環境的相對穩定。學生很容易知識遷移得出：核膜可以把核內物質與細胞質分開，為核內物質提供一個相對穩定的環境。

②通過圖1，還可以看出兩層核膜在某些部位融合成環狀的開口，即為核孔。核孔并非簡單的洞，它是由一百多種蛋白質組成的，類似捕魚籠式結構的復雜的核孔復合體，允許細胞核和細胞質中的某些RNA和蛋白質這樣的生物大分子進出細胞，但某些微米級的小分子物質卻無法透過核孔。教師引導學生得出：核孔具有選擇透過性。

③在探討核仁功能時，教師展示圖2，再配合使用自制的由大小兩個亞基構成的核糖體，演示構成核糖體的兩成份在核仁部位的形成過程，有助于學生在理解的基礎上掌握核仁的功能。

④教師引導學生閱讀54頁教材，找出染色質命名的原因，簡單介紹堿性染料與染料的酸堿度無關，并提出問題：染色質的主要成份是什么？教材第10頁介紹染色體的成份也是DNA和蛋白質，它們二者是什么關系呢？教師展示自制的染色體、染色質兩個模型（圖4）。通過觀察對比教具，學生能得出染色質呈細絲的網狀結構，那么如果細胞分裂的話，遺傳信息DNA的載體即染色質易于平均分配。染色質高度螺旋化，縮短變粗，成為另外一種存在狀態即染色體，在平分遺傳信息DNA的過程中，核膜和核仁會影響分配，因而會暫時解體消失。當染色體分裂后，由于它是高度螺旋化的結構，不利于遺傳物質的表達，因而需要解螺旋，變細變長成為網狀的染色質，同時核膜、核仁重現。

⑤教師播放DNA壓縮成為染色體的視頻，有助于學生理解DNA在染色體中的存在形式，實現感性認識到理性認識的升華。

設計意圖：教師通過深度挖掘教材、自制教具的演示和觀察、視頻的播放，層層設疑，學生針對實際問題采用觀察、比較、分析、綜合等思維方式方法，在理解的基礎上記憶各結構，并掌握其對應的功能，有助于形成結構功能觀，進而形成生命觀念，提升生物學核心素養。

3.4 形成知識概框，制作物理模型，實現學以致用

①教師引導學生用圖形來展示DNA、細胞核、染色體、細胞之間的關系（圖5），自主建構關系細胞核的知識結構（圖6），并思考：找出什么是模型？模型的種類有哪些？圖書中自制的教具屬于哪種模型？細胞代謝強度隨自由水/結合水比值變化的曲線屬于什么模型？

②教師展示一張美麗的細胞圖片，創設情境，引出翟中和院士的話：哪怕一個最簡單的細胞，也比迄今為止設計出的任何智能電腦更精巧。

③教師介紹2018年諾貝爾獎中三項自然科學獎項與生物學相關，生物領域的未來是多么令人興奮，培養學生對生物學科的興趣，并滲透科學精神。

④教師鋪設嚴謹的問題，讓學生總結本節課的教學內容，使得細胞核的結構與功能這兩大內容不再是獨立的知識點，而是一個比較完善的知識體系。

⑤利用各色彩泥，毛線、卡紙板、水晶泥等材料制作細胞核的三維模型，有利于發揮學生的創造性。

設計意圖：生命觀念的建立是以概念性知識的學習為基礎，但知識≠觀念。教師利用自制物理模型將抽象的知識轉化為學生易于理解的具體實物，很容易將感性認識內化為理性的認知;啟發引導學生圍繞教材，提煉重點，獲得新知，來進一步完善自己的認知結構。學生制作細胞核的三維模型，可以刺激多種感觀，體會到學習的樂趣和成就感，進一步激發學習的興趣和信心。學生在教師的引導下主動學習，建構自己的認知體系，在師生互動、生生互動的教學過程中提高收集、分析和總結信息的能力。

4 教學反思

本節課體現了新課改中“發展學生生物學核心素養”的要求。在整個教學過程中，教師相信學生的無限潛能，以探究細胞核的功能為線索，對教材中的資料分析進行分組討論，任務驅動，充分調動學生學習的積極性，通過層層設疑，培養學生透過現象看本質，自主構建新知，掌握科學探究實驗的方法，形成科學思維、訓練科學探究的能力。

教師通過播放多媒體視頻、使用自制教具等教學手段，刺激了學生多種感官活動，激發了學生的求知欲，提高了學習效率。通過比較與歸納，學生在推理、判斷中培養了良好的思維習慣和知識遷移能力。

總之，核心素養的培養已經成為一個社會共同關注的話題，其目的十分明確，即培養“全面發展的人”。高中生物教師在教學過程中，不僅要滲透生物文化知識和實驗技能的培養，更應從人文領域、精神內涵方面，豐富學生的視野和學識，有助于學生生物價值觀、人生觀和社會觀的形成，促進高中生生物學學科核心素養的發展。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中生物學課程標準（2017年版）[s].北京：人民教育出版社，2017：3-4.

[2]譚永平.發展學科核心素養——為何及如何建立生命觀念[J].生物學教學，2017，42（ 10）：7-10.