基于实验结果的“有丝分裂”教学探究

江苏省溧阳市南渡高级中学(213371) 王建华

有丝分裂内容在传统的处理上，一般都是先理论学习(有丝分裂内容的学习)，再进行实验(观察根尖分生组织细胞的有丝分裂)，这种处理使学生理解实验显得更为容易一些，然而这种处理也弱化了实验的目的，淡化了实验结果(事实和证据)在科学研究中的作用，而仅仅成了一种对理论的验证。观察是为了发现、发现是为了探究、探究是为了解决。因此，笔者对该内容的处理上作了一定的调整，即先进行实验，再通过实验结果的处理，去发现分裂过程中可能存在的问题，在对问题的解决的过程中，得出一些相关结论。

1 对实验的处理

1.1 对实验材料的处理

教材中要求提供的材料是洋葱，并说明了可用葱、蒜代替，但考虑到，洋葱根尖分生组织的有丝分裂只是植物细胞有丝分裂的一个典型，不是全部，因而我们在实验过程中，对不同实验组提供了多种不同植物的根，让学生自己选择两种或两种以上的实验材料。

1.2 对实验结果的处理

当学生找到观察目标后，建议学生观察若干个视野，填写实验报告，在实验报告中专门提供“根据实验结果，你想到什么？”的空白区，让学生在区域内提出自己的一些思考，交给教师，同时，将视野中的细胞图像拍摄下来，上传给教师，用作课堂教学的资源。

2 根据实验结果生成的课堂教学

“学习者要想完成对所学知识的意义建构，即达到对该知识所反映事物的性质、规律以及该事物与其他事物之间联系的深刻理解，最好的办法是让学习者到现实世界的真实环境中去感受、去体验，而不是仅仅聆听别人(例如教师)关于这种经验的介绍和讲解”。鉴于以上认识，从研究者的角度，我们将根据实验结果生成的课堂教学分成了4个环节，即提供实验结果，形成新课情境——提出问题，尝试探究——实验结果再观察——小结归纳。

2.1 呈现实验结果，形成新课情境

“观察蕴含理论，不同的观察者即使在相同地点观察相同的现象，也可能得出不同的结论”。因而，在实验课的基础上，从学生的实验结果中，拿出若干种中的一种植物细胞分裂的图形作为教学情境，并且通过PPT或实物投影仪，将学生的观察成果投影出来，以形成本课“对实验结果的分析与讨论”中心，同时向学生提出“你看到了什么、我们怎样去研究它”等相关问题。

2.2 提出相关问题，尝试过程探究

观察力是思维的触角，要培养学生的观察力，就要善于把观察的任务具体化，善于引导他们从现象乃至隐蔽的细节中探索事物的本质。因而在探究的过程中，我们设计了以下环节。

2.2.1 尝试分类，寻找探究突破口

学生观察到的结果是复杂的，在复杂的现象中可以提出不同的问题，可以形成不同的探究目标。我们按照人的一般认识规律，从“你看到了什么？”入手，引导学生认识不同细胞中的结构，并从细胞结构上的差异，对细胞进行分类、计数、汇总(见表1)，从而发现不同类型细胞的数量不同，自然就会让学生产生“为什么”的问题。

表1 Excel公式计算教学设计概架

从不同类型细胞的数量转换成一个细胞的连续分裂状况是教学中的一个难点，在这个难点的处理上，我们应用了“地震中停走的表”这个类比，从而让学生认识到，根尖细胞在分裂时不只是一个细胞在分裂、不同细胞在分裂时可能同步也可能不同步等，从而为后面的探究学习打下基础。

2.2.2 尝试排序，形成假设

在认同一个细胞连续分裂的基础上，根据细胞有丝分裂的作用(将一个细胞分裂成两个相同的细胞，即细胞数量增加)，从“类型①②③④⑤的细胞是怎样形成的”入手，尝试将类型①②③④⑤的细胞按一定的顺序排列起来，并要求学生说明排列的理由。这样，学生就自觉形成了分裂过程中可能的先后顺序的假设。

在这个过程中，我们发现：很多学生都能在不参考任何资料的情况下将5种类型的细胞按分裂的先后排列起来，但在陈述排列理由时很难表达出来，因而带来交流与讨论的困难，只有极少数学生能从保证染色体形态、位置、数量等角度进行陈述。所以在这个环节中同样设置了一个类比环节，即体育课中，将分散在操场各个角落的一个班男、女生以最快速度分成性别、身高两大组。在这个环节中几乎每位学生都能说出来，一声哨响下，全班学生在操场的中线位置集合、然后根据性别、身高排列成一队进行1、2报数，报数1向前一步、报数2向后退一步。这个类比过程除了有利于对平均分配的理解，更能让学生初步体会有丝分裂的动态连续过程。

2.2.3 根据假设，进行演绎

在排序完成后，适时引入间期和分裂期，以及细胞周期，再分别就五种类型的细胞中染色体的行为和位置进行描述和记录，同时提出“为什么会有这样的变化”等问题，即从合理性角度来思考染色体的行为和位置变化，这样也为理解有丝分裂过程打下基础。

设置的问题如下：“为什么在间期细胞中没有看到染色体？”“从前期到中期，染色体为什么缩短变粗？”“从后期到末期，染色体又为什么要恢复到染色质状态？”“前期细胞中的染色体和后期细胞中的染色体的形态结构是一样的吗？”“请你推测间期细胞的染色体中是否含有染色单体？”“染色体是怎样完成位置变化的？”等。

2.2.4 拓展演绎，模拟呈现

当一种假设能合理解释一种现象后，并不能说明这种假设的正确性，最好的办法就是通过实验验证。然而，我们并不能够设计出观察一个连续分裂的细胞的实验，所以，当采用观察洋葱根尖细胞有丝分裂的结果作为分析对象后，推理大蒜根尖细胞或者葱根尖细胞有丝分裂也应该出现类似的五种类型的细胞，这正好与提供的实验材料相对应起来。

具体的操作是：将大蒜根尖细胞或者葱根尖细胞的各期图形呈现出来，并让学生分别描述在大蒜或者葱根尖细胞中发生哪些变化？这个环节的设计不仅起到拓展演绎的作用，同时也对有丝分裂各时期染色体变化有更进一步的认识。

另外，为了能够让学生更清晰的观察有丝分裂的过程，提供了有丝分裂的动画，模拟一个连续分裂的细胞中染色体的变化，从而将静态的染色体行为转化成动态的染色体行为。

2.3 实验结果再观察，完善分裂过程

当学生清楚了解有丝分裂过程中染色体的行为变化后，又通过问题串，引导学生对有丝分裂对各时期细胞作进一步的观察与思考，从而完善分裂过程中其他相关结构的变化。

设置的问题如下：“染色体存在于细胞的什么结构中？”“当染色体行为变化时，细胞质和细胞核中还有什么变化？”“你认为分裂后形成的子细胞在体积上与原来细胞的体积是一样的吗？”等。

这个环节设计就是引导学生再次观察所提供的洋葱根尖细胞有丝分裂图形，从而在对应时期的特征中加入其他的变化，同时也可以为学生理解连续分裂的细胞，形成的子细胞立即进入下一个细胞周期的间期提供帮助。

2.4 小结归纳，清晰各时期的特征

由于本节课中有很多的问题探究，学生观察点较多，思维量大，所以在教案中设置了归纳有丝分裂各时期的特征环节，有意识地引导学生从细胞核和细胞质两个角度分别进行相关的归纳，以清晰各时期的特征。最后更进一步提出：“这种分裂有什么意义？你还想到什么？”

由于细胞有丝分裂过程是复杂的，学生不可能通过一次观察就能进行全面的描述，因此整节课的设计就是要从明显的现象比较入手，再引导学生进一步观察与思考，引出隐晦的现象。在具体的教学过程中，由于学生没有相关的知识储备或者说知识储备不够，课堂上探究过程中的动态生成不可控制，需要教师进行合理的引导和利用不同的动态生成资源。因此，对整个课堂的流畅性、内容的清晰度、知识的规范化等方面可能会出现一些问题，需要在后续的教学研究中不断地改进。