黃建林 （浙江省杭州市文海實(shí)驗(yàn)學(xué)校 浙江杭州 310018）

生物學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科。在生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，模型構(gòu)建在突出重點(diǎn)、突破難點(diǎn)、培養(yǎng)學(xué)生的思維和提高學(xué)生的動手能力及理解能力等方面起著重要的作用。在“生物體的結(jié)構(gòu)層次”（第1 課時(shí)）的教學(xué)中，通過基于模型構(gòu)建的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提高學(xué)生的理解能力，促進(jìn)其學(xué)習(xí)。

1 教材分析

“生物體的結(jié)構(gòu)層次”是浙教版《科學(xué)》7年級上冊第2 章第3 節(jié)的內(nèi)容。此節(jié)內(nèi)容在《義務(wù)教育初中科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》中屬于生命科學(xué)部分［1］，是生命科學(xué)教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。同時(shí)，它也是連接微觀內(nèi)容（細(xì)胞）和宏觀內(nèi)容（器官、系統(tǒng)及生物體）的紐帶，起到從微觀向宏觀過渡的作用。此節(jié)中的染色體知識為深度學(xué)習(xí)細(xì)胞分裂、遺傳和變異等知識奠定一定的基礎(chǔ)，起承上啟下的作用。此節(jié)內(nèi)容是繼學(xué)生學(xué)習(xí)“細(xì)胞”之后的一節(jié)內(nèi)容，學(xué)生已具備細(xì)胞的一些知識，并對許多生命現(xiàn)象有一定的了解，但不全面。對于細(xì)胞是如何構(gòu)成一個(gè)完整的生物體心存疑惑和好奇，特別是對于分裂過程中染色體如何分配到子細(xì)胞中的知識，學(xué)生并不了解。因此，將細(xì)胞的分裂、生長和分化作為本節(jié)課的重點(diǎn)；將染色體如何分配到2 個(gè)子細(xì)胞作為本節(jié)的難點(diǎn)。教學(xué)設(shè)計(jì)主要通過受精卵發(fā)育成一個(gè)個(gè)體這一任務(wù)情境展開，將細(xì)胞的分裂、生長、分化等的各個(gè)知識點(diǎn)串聯(lián)并融合在此情境中，通過模型的制作、分析、評價(jià)等探究活動，學(xué)生構(gòu)建知識和理解概念，在活動中培養(yǎng)生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，最終實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成。

2 教學(xué)目標(biāo)

1）掌握和理解分裂、生長和分化等概念，通過學(xué)習(xí)染色體相關(guān)知識，明確穩(wěn)態(tài)和平衡觀；通過學(xué)習(xí)分化后細(xì)胞的形態(tài)、功能等的不同，理解結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生命觀。

2）通過對細(xì)胞分裂、分化、生長等模型的展示和對比，培養(yǎng)觀察能力和比較思維能力。通過對模型的評價(jià)，培養(yǎng)質(zhì)疑能力和批判性思維能力。

3）通過設(shè)計(jì)模型方案，在用模型分析問題、解決問題的過程中培養(yǎng)團(tuán)結(jié)協(xié)作、實(shí)事求是、嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。

4）通過學(xué)習(xí)由一個(gè)受精卵細(xì)胞發(fā)育到一個(gè)個(gè)體的過程，嘗試解決現(xiàn)實(shí)生活中與此相關(guān)的問題，并用習(xí)得的知識造福人類。

3 教學(xué)過程

3.1 呈現(xiàn)“細(xì)胞”，引發(fā)思考 教師在PPT 上呈現(xiàn)一個(gè)人的圖片，提問：人的發(fā)育起點(diǎn)是什么？從一個(gè)受精卵細(xì)胞發(fā)育成一個(gè)個(gè)體，要解決哪些問題？

通過人體和受精卵之間關(guān)系的提問，使學(xué)生領(lǐng)略生命科學(xué)之奧秘，既激發(fā)學(xué)生的內(nèi)驅(qū)力；又引出本節(jié)課的關(guān)注點(diǎn)，即細(xì)胞經(jīng)歷的過程。通過追問要解決哪些問題，引發(fā)學(xué)生思考，為介紹細(xì)胞分裂作鋪墊。

3.2 模型及視頻展示，轉(zhuǎn)化前概念 一個(gè)細(xì)胞要變成一個(gè)個(gè)體，學(xué)生指出首先細(xì)胞要變多，即細(xì)胞分裂。各小組合作，用橡皮泥在塑料板上演示一次細(xì)胞分裂的過程。學(xué)生展示并說明理由，展示情況如下：有1 個(gè)變2 個(gè)且大小不同；有1 個(gè)變2 個(gè)且大小相同；有1 個(gè)變3 個(gè)或4 個(gè)甚至更多的等。學(xué)生評價(jià)后認(rèn)為：這3 種情況都有道理。此時(shí)，教師播放細(xì)胞分裂的視頻，并拿出1 個(gè)面包模擬母細(xì)胞，隨意一分為二，讓學(xué)生評價(jià)對錯，評價(jià)得出2 點(diǎn)：一是沒有平均分配；二是斷層面沒有細(xì)胞膜。

教師播放細(xì)胞分裂時(shí)染色體變化特點(diǎn)的視頻（只說明染色體是平均分配到2 個(gè)子細(xì)胞中）。提問:如果母細(xì)胞中染色體是46 條，經(jīng)分裂后的子細(xì)胞有幾條？理由是什么？大多數(shù)學(xué)生認(rèn)為是23 條，因?yàn)槟讣?xì)胞中的染色體是平均分配到2 個(gè)子細(xì)胞中的。但對此回答有學(xué)生質(zhì)疑：如果分裂一次變成23 條，2 次再少一半，多次分裂就接近0了。還有學(xué)生認(rèn)為：分裂后是23 條，但在子細(xì)胞中還有一個(gè)復(fù)制過程，會變成46 條，染色體總數(shù)保持不變。在學(xué)生回答和評價(jià)的基礎(chǔ)上，教師再次播放染色體變化的視頻，強(qiáng)調(diào)染色體是先在母細(xì)胞中復(fù)制，然后平均分配到2 個(gè)子細(xì)胞中。為更形象表示染色體的變化過程，教師用2 支水筆進(jìn)行類比染色體：一開始1 個(gè)母細(xì)胞中的染色體是1 支水筆，分裂前進(jìn)行復(fù)制變成2 支，然后再將2 支水筆平均分配到2 個(gè)子細(xì)胞中，即1 個(gè)細(xì)胞分到1 支。這樣，2 個(gè)子細(xì)胞中染色體的形態(tài)、結(jié)構(gòu)都是相似的，從而真正達(dá)到穩(wěn)態(tài)和平衡。追問：通過細(xì)胞分裂，你覺得對于多細(xì)胞生物例如人體有什么重大意義？（生：多細(xì)胞生物體中的細(xì)胞數(shù)量增多。）

利用模型展示，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，同時(shí)也暴露學(xué)生的前概念——分裂就是細(xì)胞變多，但到底變成多少不一定。通過面包模型的撕裂模擬細(xì)胞分裂過程及相應(yīng)的評價(jià)，再次理解細(xì)胞分裂的特點(diǎn)。通過視頻播放、母細(xì)胞中的46 條到子細(xì)胞變成幾條的設(shè)問及學(xué)生質(zhì)疑和視頻的再次播放，充分理解什么才是真正的染色體平均分配到2 個(gè)子細(xì)胞中，從而突破本節(jié)的難點(diǎn)，用分筆的類比，再次強(qiáng)調(diào)細(xì)胞分裂時(shí)染色體變化特點(diǎn)，學(xué)生知其然更知其所以然。

提問：在受精卵發(fā)育成個(gè)體的過程中，細(xì)胞除了要不斷分裂，還需要進(jìn)行什么過程？理由是什么？（生：細(xì)胞生長，因?yàn)槿绻?xì)胞只分裂不生長，經(jīng)過多次分裂后細(xì)胞會很小，甚至到最后會消失。）教師肯定學(xué)生的說法，同時(shí)要求學(xué)生以小組合作的形式，通過橡皮泥模型展示細(xì)胞的生長過程。展示評價(jià)后，要求學(xué)生說出細(xì)胞生長的意義。學(xué)生交流后得出：細(xì)胞體積變大。

通過設(shè)問受精卵發(fā)育成人體的過程中，細(xì)胞除了要不斷地分裂，還要進(jìn)行生長，將前、后知識進(jìn)行有序連接，并培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)證意識——即為自己的觀點(diǎn)提供理論或邏輯上的證據(jù)。學(xué)生用橡皮泥模擬細(xì)胞生長過程，充分理解細(xì)胞的生長特點(diǎn)。

3.3 構(gòu)建“分化”模型，理解結(jié)構(gòu)與功能觀 提問：受精卵發(fā)育成個(gè)體的過程中，是否只有一定數(shù)量的細(xì)胞且簡單地堆積就能成為一個(gè)個(gè)體？教師視學(xué)生的回答定教，學(xué)生回答要變成不同形狀的細(xì)胞最好，若不能回答，可提供一定的支架——呈現(xiàn)不同種類的細(xì)胞，例如，神經(jīng)細(xì)胞、肌細(xì)胞、上皮細(xì)胞等，讓學(xué)生根據(jù)PPT 呈現(xiàn)的圖片和自己的理解，小組合作用橡皮泥模型展示細(xì)胞的另一個(gè)過程——細(xì)胞分化過程。通過展示、評價(jià)，得出分化的定義：形成形態(tài)和功能不同的細(xì)胞。學(xué)生歸納總結(jié)細(xì)胞分化的結(jié)果：一是細(xì)胞種類增多，適時(shí)介紹神經(jīng)細(xì)胞、肌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能（例如，神經(jīng)細(xì)胞的結(jié)構(gòu)中有很多突觸，這樣有利于信息的傳導(dǎo)），指出：通過結(jié)構(gòu)可知其功能，反之，通過功能可推測其結(jié)構(gòu)，強(qiáng)調(diào)生物學(xué)的結(jié)構(gòu)與功能觀；二是形成組織。同時(shí)教師適時(shí)給出組織的概念——由很多形態(tài)相似、功能相同的細(xì)胞群構(gòu)成。

通過設(shè)置支架，學(xué)生的思維能循序漸進(jìn)、螺旋上升。通過小組合作、評價(jià)細(xì)胞分化過程，特別是對神經(jīng)細(xì)胞、肌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)和功能的講解，學(xué)生樹立結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)觀。

3.4 器官系統(tǒng)有序，構(gòu)成生物整體 提問：通過細(xì)胞的分裂、生長和分化，形成了不同的組織，這是否就意味著能直接變成一個(gè)個(gè)體，中間是否還要經(jīng)過其他過程？其他動物和植物與人體的過程是否一樣？學(xué)生自學(xué)后經(jīng)交流、匯報(bào)得出：動物的結(jié)構(gòu)層次為：從細(xì)胞到組織，再從組織到個(gè)體還缺器官、系統(tǒng)等，完整的應(yīng)該是：細(xì)胞、組織、器官、系統(tǒng)、生物體這5 個(gè)層次。植物與動物不同，植物缺少系統(tǒng)這個(gè)層次，只有4 個(gè)層次。教師指出：多莉羊也是從一個(gè)細(xì)胞變成一個(gè)生物體的，但它與人的發(fā)育過程有些不同，請大家課后繼續(xù)研究，哪里不同？針對這節(jié)課的知識，你還有什么想說的？

學(xué)生通過自學(xué)、對比，得出動物和植物的結(jié)構(gòu)層次不同，這節(jié)課學(xué)習(xí)的知識只是其中的一部分，還需學(xué)習(xí)器官和系統(tǒng)的知識。通過人體與其他動物的對比，學(xué)生明白，所有高等動物的結(jié)構(gòu)層次是一樣的；通過說明多莉羊與人的發(fā)育過程的不同，激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)興趣，為后續(xù)繼續(xù)研究和學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4 教學(xué)反思

生物學(xué)教學(xué)，特別是初中生物學(xué)教學(xué)，要多培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的興趣。在達(dá)成目標(biāo)的前提下，可根據(jù)學(xué)生的年齡特點(diǎn)，設(shè)置一些學(xué)生感興趣的任務(wù)或情境，例如，本節(jié)課探討一個(gè)受精卵變成一個(gè)個(gè)體的任務(wù)，學(xué)生感到新奇、有趣。在任務(wù)完成的過程中，可用模型構(gòu)建突出重點(diǎn)、突破難點(diǎn)，例如，用橡皮泥模型的制作和展示，突出細(xì)胞分裂、分化和生長的重點(diǎn)及突破難點(diǎn)；用面包被撕裂的過程加深學(xué)生的理解。當(dāng)然，教學(xué)過程要遵循學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，遇到知識難點(diǎn)或思維障礙時(shí)，教師要適時(shí)提供一些支架供學(xué)生學(xué)習(xí)。教師還要注重探究活動的設(shè)置，在探究過程中，通過方案的設(shè)計(jì)、展示、評價(jià)等過程，培養(yǎng)學(xué)生的觀察、分析、歸納能力及證據(jù)意識。教師還可應(yīng)用現(xiàn)代教育技術(shù)手段，例如，本節(jié)課的細(xì)胞分裂視頻、染色體分配視頻等，用視覺沖擊有效突破教學(xué)難點(diǎn)，提高生物學(xué)教學(xué)效率。