北京 吳 悅 李 程

《普通高中生物學課程標準(2017年版2020年修訂)》(以下簡稱《課程標準》)強調(diào)，要重視對學生學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。學科核心素養(yǎng)是科學方法、科學態(tài)度、科學價值觀以及學生對生物知識的應(yīng)用能力的綜合體現(xiàn)。在《課程標準》中,模型建構(gòu)方法被認為是培養(yǎng)學生學科核心素養(yǎng)的重要手段之一。模型的建立過程是一個科學探究的過程，在觀察的基礎(chǔ)上，通過模型建構(gòu)還原生命活動規(guī)律或現(xiàn)象，培養(yǎng)學生觀察、實踐操作以及科學思維等方面的能力。人教版教材中安排了建模內(nèi)容，可向?qū)W生展示的模型約有100個。因此，在教學過程中，教師需要合理地應(yīng)用模型建構(gòu)法描述生命現(xiàn)象，將抽象的事物具象化，引導學生更好地理解和掌握相關(guān)知識，促進學生尊重事實、堅持真理的科學態(tài)度的形成。

高一年級學生具備一定的探究能力、邏輯思維和實踐操作能力，且學生已經(jīng)了解了科學探究的基本步驟，但是在科學探究過程中基于模型建構(gòu)的推理能力亟待提升。本文以“細胞的增殖”為例，介紹基于模型建構(gòu)的教學嘗試。

一、教材分析及設(shè)計思路

“細胞的增殖”是人教版高中生物學教材必修1 《分子與細胞》第6章第1節(jié)的內(nèi)容。本節(jié)內(nèi)容中“細胞增殖”是新細胞“一生”的起點，也是生物體生長、發(fā)育、繁殖的前提，因此本節(jié)課在教學中起著至關(guān)重要的作用。有絲分裂是學習減數(shù)分裂和遺傳變異規(guī)律的基礎(chǔ)。分裂過程中染色體的行為和數(shù)目變化是本節(jié)課的重點和難點，但有絲分裂內(nèi)容微觀抽象，動態(tài)過程多，學生對細胞分裂的變化很難理解，因此通過模型建構(gòu)將抽象的事物轉(zhuǎn)化成真實的、可觸摸的、甚至可操作的事物是學生理解有絲分裂的關(guān)鍵。

本節(jié)課先從整體觀察有絲分裂的過程,再分別講解每個時期的變化特點,最后回歸到有絲分裂的連續(xù)過程，有意識地引導學生逐步探索細胞增殖過程，以問題為驅(qū)動，通過模型的建構(gòu)，讓學生在主動思考和動手操作中完成這一節(jié)內(nèi)容，既充分發(fā)揮學生的主觀能動性，又鍛煉了學生的實踐操作能力和科學思維，最終實現(xiàn)教學目標的有效達成。

二、教學目標

依據(jù)《課程標準》并圍繞培養(yǎng)學生學科核心素養(yǎng)的要求制訂了如下教學目標：

(1)通過問題串引導，理解細胞生長和增殖的周期性。

(2)通過小組合作構(gòu)建模型，培養(yǎng)質(zhì)疑、創(chuàng)新的科學精神，建立結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生命觀念。

(3)通過識圖和分析，闡明有絲分裂的意義。

三、教學過程

1.創(chuàng)設(shè)情境，引入新課

教師播放動圖“人的一生”，提出問題：人的一生都經(jīng)歷了哪些生命歷程？作為人類最基本的生命系統(tǒng)，細胞的一生又經(jīng)歷了哪些生命歷程呢？學生根據(jù)認知，能夠回答出細胞的生命歷程：增殖、分化、衰老和死亡。由此教師引出細胞增殖的意義：細胞增殖作為新細胞的起點，是生物體生長、發(fā)育、繁殖、遺傳的基礎(chǔ)。然后，教師用PPT展示植物細胞增殖的顯微照片(圖1)并提問：圖中細胞增殖過程中，遺傳物質(zhì)的主要載體——染色體都發(fā)生了哪些變化？由此引入本節(jié)課的學習。

設(shè)計意圖：貫徹從已知到未知的設(shè)計思路，從學生熟悉的生物體出生到死亡的生命歷程說起，過渡到細胞的“一生”，激發(fā)學生的興趣，引出細胞的增殖，使學生關(guān)注細胞增殖對個體生命活動的意義。通過觀察細胞增殖的顯微照片，激發(fā)學生的求知欲，進一步探究細胞增殖的具體過程。

2.問題引導，小組討論

細胞增殖具有周期性，那什么是細胞周期呢？教師組織各小組學生自主探究教材第111頁內(nèi)容，并完成以下層層遞進的問題串：①哪種細胞具有細胞周期？②細胞周期從何時開始？到何時結(jié)束？③閱讀教材第111頁表6-1可知，細胞周期分為哪兩個階段？哪個階段時間更長?④圖2中細胞分裂間期范圍是什么？分裂期范圍是什么？一個完整的細胞周期范圍是什么？⑤圖3中細胞分裂間期范圍是什么？分裂期范圍是什么？細胞周期范圍是什么？⑥細胞間期主要做了哪些物質(zhì)準備？

圖2 細胞周期線段表示法

圖3 細胞周期圓形表示法

學生們討論期間，教師可以適當點撥，討論結(jié)束后，各小組學生代表匯報探究成果。

設(shè)計意圖：這部分內(nèi)容對學生來說較容易理解，教師以問題為任務(wù)驅(qū)動，讓學生通過自主學習掌握細胞周期的概念、特點。小組合作目的是讓同學們互幫互助，共同進步。由于不同層次的學生自主學習能力不同，因此教師通過小組交流的教學模式，不僅能調(diào)動學生參與學習的積極性，還可以讓學生有收獲、有進步。

3.構(gòu)建模型，展示成果

(1)了解教具，構(gòu)建模型

細胞分裂過程中染色體行為變化錯綜復雜，學生理解起來有一定的難度。教師利用“扭扭棒”這一教具模擬染色質(zhì)，現(xiàn)場制作染色質(zhì)模型，學生嘗試動手制作染色質(zhì)，教師通過構(gòu)建模型(圖4)引導學生思考“一條染色質(zhì)經(jīng)過復制→螺旋→解螺旋”后染色體、姐妹染色單體和DNA之間的關(guān)系，讓學生明確染色體、姐妹染色單體和DNA的數(shù)量判斷方法。

圖4 染色質(zhì)、染色體關(guān)系轉(zhuǎn)化圖

在此基礎(chǔ)上，教師利用“軟磁貼”模擬一個植物細胞，用2條顏色不同的“扭扭棒”模擬兩條不同的染色質(zhì)，引導學生回顧植物細胞細胞核的結(jié)構(gòu)，教師使用白板筆補齊細胞核內(nèi)部結(jié)構(gòu)，而后邀請學生利用“扭扭棒”幫助教師完成分裂間期染色質(zhì)的變化模型的構(gòu)建。

設(shè)計意圖：通過模型的構(gòu)建，使學生直觀了解染色質(zhì)、染色體和DNA之間的關(guān)系，為學習有絲分裂做鋪墊。在教師的引導下，師生合作共同完成植物細胞有絲分裂間期變化模型的構(gòu)建，激發(fā)學生實踐操作的興趣。

(2)小組合作，展示成果

對于真核生物來說，有絲分裂是其進行細胞分裂的主要方式。教師播放植物有絲分裂過程的視頻，讓學生通過視頻中的演示，對有絲分裂的過程產(chǎn)生一個完整的印象，了解有絲分裂是一個動態(tài)、連續(xù)的過程。在此基礎(chǔ)上，教師布置任務(wù)：學生以小組為單位，查閱教材而后交流與討論，并通過模型建構(gòu)，嘗試還原植物細胞有絲分裂的各個時期，最后進行成果展示(圖5)。學生們根據(jù)模型建構(gòu)的差異，產(chǎn)生認知沖突，并以此進行討論與交流，最終修正模型，完成植物細胞有絲分裂各時期模型的構(gòu)建(圖6)。討論與交流期間老師可通過引導的方式幫助學生完成有絲分裂各時期模型的構(gòu)建。

圖5 植物細胞模型建構(gòu)修正前

圖6 植物細胞模型建構(gòu)修正后

設(shè)計意圖：有絲分裂內(nèi)容比較抽象，通過播放植物細胞有絲分裂的視頻，讓學生產(chǎn)生初步印象；通過閱讀教材第112頁、113頁圖文，構(gòu)建有絲分裂模型，將微觀結(jié)構(gòu)放大，把抽象的、難以理解的內(nèi)容形象化、直觀化，進一步突出教學重點、突破教學難點。討論、互評、修正等過程，不僅能加深學生對有絲分裂各時期特點的掌握，還能讓學生體會到學習的樂趣、獲得成功的體驗。

4.首尾呼應(yīng)，總結(jié)升華

教師再次播放植物有絲分裂視頻，學生通過視頻感受生命的奇妙。

教師展示已打亂順序的動物有絲分裂的顯微照片(圖7)，學生利用本節(jié)課所學內(nèi)容，嘗試分辨圖中各顯微照片所對應(yīng)的時期。

圖7 馬蛔蟲受精卵細胞有絲分裂

設(shè)計意圖：通過視頻加深學生對有絲分裂全過程的認識。辨別各時期的顯微照片，與本課開始時形成首尾呼應(yīng)，可以檢測學生對有絲分裂各時期特點的掌握情況。

學生自行完成一條染色體在整個細胞增殖過程中的變化，并通過染色體的變化體會有絲分裂的意義：有絲分裂將親代細胞的染色體經(jīng)過復制(關(guān)鍵是DNA的復制)之后，精確地平均分配到兩個子細胞中。由于染色體上有遺傳物質(zhì)DNA，因而在細胞親代和子代之間保持了遺傳的穩(wěn)定性。

設(shè)計意圖：通過一條染色質(zhì)在有絲分裂過程中的變化，讓學生理解有絲分裂這一過程在親代和子代之間發(fā)揮了保持遺傳物質(zhì)穩(wěn)定性的作用。

四、教學反思