基于模型方法的“有丝分裂”教学设计

魏 伟

(江苏省溧水高级中学 211200)

1 教材分析和设计思路

本节课是人教版高中生物学教材必修1《分子与细胞》第六章第1节“细胞的增殖”中的内容。以“植物细胞有丝分裂过程”为例，让学生认识细胞这一系统的产生过程，是学习必修2中“减数分裂”乃至选修模块相关内容的基础。其中的教学重点：植物细胞有丝分裂的过程、植物细胞有丝分裂各时期的主要变化及特点；教学难点：真核细胞有丝分裂过程中各个时期染色体行为的变化。由于内容较抽象、繁杂，理论性强，基于学生在初中阶段学过“细胞通过分裂产生新细胞”，在必修1前几章已了解细胞生命系统的物质组成、结构和功能，教师可让学生课前预习并搜集有关资料，通过对资源的选择、整合和优化，增强感性认识。课堂上让学生大胆猜想有丝分裂的过程，然后进行讨论、假说，并就自己的假说制作模型，进行操作、尝试探究。接着，教师呈现“洋葱根尖细胞有丝分裂的显微照片”，由学生观察、分析，把静止图像按照“猜想”的细胞分裂过程排序，以检验作出的假说，修正构建的模型。最后，教师用“动画”把动态的植物细胞有丝分裂过程再现出来；把这一动态的连续过程人为划分为细胞分裂的各时期，让学生边操作模型，边逐一分析细胞各时期的变化与特点。这样，通过知识发生过程式教学，让学生“像科学家一样思考”，突出主动探究的过程，以发展学生的理性思维，促进知识的建构和概念的理解。

2 教学目标

2.1 知识目标 概述植物细胞有丝分裂的过程；说出植物细胞有丝分裂各时期的主要变化及特点。

2.2 能力目标 进行有关“细胞分裂”的资料搜集和分析；观察图像，归纳出图示的变化及特点；尝试提出假说、制作模型，并利用模型解决问题。

2.3 情感态度与价值观目标 认同观察、提出假说、建构模型的方法在建立科学理论过程中的重要作用；认同科学研究需要丰富的想象力，大胆质疑和勤奋实践的精神。

3 教学过程

3.1 激趣设疑，直入主题 PPT课件展示某一植物图片，引导学生指出其生命的起点是受精卵。教师提出：从一个受精卵细胞到一棵参天大树，细胞发生了什么变化？让学生通过分析得出：细胞的体积增大，数目增多。教师随即引入“植物细胞的有丝分裂”这一核心概念，并指出其结果就是一个体细胞分裂为两个子细胞。在激趣的同时，教师设疑：植物细胞有丝分裂中，这些细胞的“控制中心——细胞核”会越分越小吗？其中的核物质会越来越少吗？以激发学生的好奇心和学习兴趣，让他们积极思考、议论。

3.2 提出问题，学生假说 教师带着学生回顾细胞核的组成结构，使学生意识细胞核中的染色体变化是关键。接着，提出有意义的探究问题：你认为植物细胞有丝分裂产生的两个子代体细胞中的染色体(质)数目和形态与母细胞一样吗？为什么？如果是，你认为怎样才能保证是一样的？让学生充分讨论，分析得出：染色体复制和其平均分配是有丝分裂的关键。

此后，组织学生以小组为单位分析讨论：细胞是先进行分裂还是先染色体复制？染色质会高度螺旋化成为染色体。你认为细胞分裂时，染色体是先复制还是先螺旋呢？19世纪，科学家指出,染色体复制后形成的两个单体一开始是连结在一起的。你能想象并描述染色体复制的过程吗？由学生讨论，小组代表汇报，师生共同评价、分析、推理，得出假说。教师顺此投影“染色质复制到形成含两个染色单体的染色体”的过程图解，使学生理解染色体的复制。

3.3 建构模型，进行演绎 对于有丝分裂的另一个关键问题“染色体是如何平均分配到子细胞的”，让学生联系“体育课上老师是怎样将全班均分成两队的”(图1) 进行类比和思考：如何才能保证染色体有条不紊地平均分配到两个子细胞中去？染色体会自己“走”到相应位置吗？需要什么来牵引呢？ 由学生小组内相互合作，利用实验桌上的材料(材料用具：木板、扭扭棒、毛绒球、按扭、橡皮筋、贴纸等)，制作植物细胞有丝分裂的模型并演示其过程。同时，教师投影如下表格，让学生思考。在学生小组活动的基础上，请小组用实物投影演示其模型。

实验材料木板扭扭棒毛绒球按扣橡皮筋模拟对象

针对学生急于想证实自己的模型的正确性这一心理，教师及时投影“洋葱根尖细胞有丝分裂的显微照片”；让学生分析、排序，并尝试用自制模型解释,再根据实际情况下的“真实照片”修正自己的模型(图2)。使学生初步自主形成概念，并应用概念。

图1 类比：将全班均分成两队

图2 学生制作的“有丝分裂”模型

3.4 演示动画，分析过程 教师通过PPT课件把动态的植物细胞有丝分裂过程用动画再现出来，并将这一动态的连续过程人为划分为细胞分裂的各时期，让学生边操作模型，边逐一分析各时期的变化与特点。期间，通过PPT课件的动画呈现和自制模型的演示，让学生感受细胞分裂过程的动态性和连续性；通过显微照片的观察和自制模型的演示，克服电教手段转瞬即逝的弊端；通过“边做边学”突出探究学习，有利于学生知识的建构和概念的理解。

3.5 通过画细胞简图进行总结，深化理解 结课时，安排学生再次利用自制模型边演示有丝分裂的过程，边说出各时期的特点。之后，让学生画出各时期的细胞简图。以充分利用模型，训练学生在模型操作、绘制简图和转换不同图像信息等方面的能力；帮助学生理清思路，形成知识体系，并为后面学习“有丝分裂染色体数目的变化”打好基础。使概念的理解在动手中得以加深，技能在训练中得以提升。

4 教学反思

借助模型来获取、推理、拓展和深化对于客体的认识，是科学研究和学习中常用的方法。建构模型可增强学生对抽象内容的直观理解和对具体形象内容的抽象概括，实现科学认识过程中抽象化与具体化的辩证统一、思维与行动的统一，是培养学生创新能力和动手能力的重要途径。本节教学中突出“做中学、学中做”， 关注学生概念的自主生成与建构。教师以提出问题、大胆假说、建构模型、实验验证这一“假说-演绎”的主线推动课堂进程。进行假说并建构模型获得的实际体验最有利于帮助学生提炼出“细胞有丝分裂”过程的实质；学生在讨论并搭建“假说”基本框架的基础上，再自己动手制作模型，可以保证小组活动更有效地进行，有利于学生初步学会自主形成概念和应用概念的科学思维方法。