在课堂教学中渗透生物学科核心素养初探

李小会

摘要：传统课堂教学以知识为本，应试性强，这种传统的教学方式在强化知识的同时，失去了对人的生命存在及其发展的整体关怀。在新课程改革的背景下，应基于大概念进行教学设计，开展课堂教学。笔者在《细胞的增殖》第1课时的教学中，基于“细胞的生命活动需要能量和物质的供应，并通过分裂实现增殖”这一大概念进行教学设计，教学效果显著，有效地培养了学生的科学思维，提高了其科学探究能力，促进了其生物学核心素养的发展。

关键词：细胞增殖 高中生物 大概念 核心素养

一、树立生命观念

1.常规教学的内容及其不足

细胞分裂的内容微观、抽象，在高中课堂教学中，几乎没有实验条件能让学生观察到连续的、动态的有丝分裂过程。传统教学中，教师主要通过展示有丝分裂各时期的模式图或模式动画，介绍各时期的特征、染色体的行为变化，还会花大量时间去分析染色体、DNA和染色单体三者之间的关系及数量变化，忽略了对“有丝分裂的意义是使亲子代细胞在遗传信息上的一致性”這一核心概念的渗透，偏离了新课程标准中“以生物学学科核心素养指导课程设计和课堂教学”这一目标。

2.基于大概念课堂教学中生命观念的渗透

（1）基于大概念的教学设计

呈现事实：染色体（质）在遗传的过程中会保持结构的完整性。人的受精卵中有46条染色体（质），由其分裂形成的子细胞均含有与亲代细胞相同的46条染色体（质）。

提问：怎样才能实现子细胞中都含有与亲代细胞相同数目的染色体（质）？

学生思考回答：染色体（质）先复制，再均分到两个子细胞中。

教师采取给材料的形式，促进学生自主思考问题，给出合理推测，培养其分析问题的能力。

教师依据显微图片介绍并提问：染色质是极细的丝状物，光学显微镜下不可见，而在细胞分裂时在光镜下观察到短棒状的染色体，这说明什么？

学生思考回答：细胞分裂时染色质会螺旋缩短变粗，变成染色体。

教师介绍：细胞通过分裂实现增殖，细胞增殖的主要方式是有丝分裂。有丝分裂的核心内容是染色体先复制再均分。

在教学过程中，笔者借助于信息技术手段，将显微镜下拍摄的有丝分裂动态图制作成视频，然后慢动作播放：荧光染色的细胞在显微镜下观察到的染色体为红色、纺锤丝为绿色，使得染色质形成染色体、染色体整齐排列在赤道板的位置、染色体被平均分到细胞两极的动态连续过程等都清晰可见。学生真切地看到了细胞有丝分裂过程，直观感受到染色体复制和平均分配过程。笔者在教学时，先完整播放一遍视频，然后在第二遍播放过程中将视频画面定格在有丝分裂中期到后期之间，学生看到染色体分成两组后，教师适时提出问题“分开的是什么”，学生立刻意识到分开的是复制形成的姐妹染色单体，移向细胞两极的是两组相同的染色体，这样细胞就完成了“自我更新”，即产生新细胞。

结合图片，教师继续提问：哪些结构会阻碍染色体移动到细胞两极？牵引染色体移动的结构是什么？

学生经过理性思考后回答：核膜核仁阻碍染色体移向两级，染色体要在纺锤丝的牵引下才能移向细胞两极，那么细胞分裂时，核膜核仁应消失且出现牵拉染色体移向两极的结构——纺锤体。

教师介绍：细胞核之所以具有控制着细胞代谢和遗传的功能，取决于核中的遗传物质。

在以上的教学环节中，学生认识到细胞在进行有丝分裂时核遗传物质的复制和均分，教师提出问题：“细胞进行有丝分裂产生了两个怎样的细胞？其意义又是什么？”通过以上的学习及自己的观察与思考，学生认识到有丝分裂的结果是产生两个核遗传物质完全相同的子细胞，其意义就在于保证了亲子代细胞在遗传信息上的一致性，实现了亲子代细胞间遗传的稳定性。

（2）生命观念的渗透

教师提问：细胞不分裂时，细胞核内DNA与蛋白质结合形成的是细长的丝状物——染色质，而细胞分裂时染色质高度螺旋形成染色体，这样的形态变化有什么意义呢？

引导学生思考回答：细胞不分裂时，染色质这种存在形式更有利于DNA发挥遗传功能，而细胞分裂时，染色体这一结构更有利于其移向细胞两极，实现遗传物质的均分。

教师提问：细胞不分裂时，存在核膜核仁等结构，细胞分裂前期核膜核仁消失，为什么？

通过前面的学习，学生能认识到核膜核仁阻碍染色体移向细胞两极，所以前期会消失。“不分裂的细胞中存在核膜核仁有什么意义”这一问题较难，教师联系细胞膜的功能和核仁的功能，引导学生思考回答：核膜为核内物质营造了相对稳定的环境;核仁与核糖体形成有关，核糖体上合成的蛋白质承担多项重要功能，正常细胞的生命活动离不开它。

教师提问：无论植物细胞从细胞两极发出纺锤丝还是动物细胞由中心体发出星射线，它们都能形成纺锤体这一结构的意义是什么？学生意识到染色体之所以能移动到细胞两极，跟纺锤体这一结构密不可分。

通过对以上问题的分析，学生感悟到细胞内的各结构以及这些结构的变化都是与其功能相适应的，有效地渗透了“结构与功能观”。

教师提问：从生物起源上来看，原核细胞和真核细胞，哪个类型最先出现？

学生思考回答：从化石等证据来看，先出现的是结构简单的原核细胞。

教师追问：原核细胞和真核细胞的结构有哪些相同之处？这能说明什么？从细胞增殖的角度来看，原核细胞增殖方式主要是二分裂，真核细胞主要以有丝分裂的方式实现增殖，这说明什么？

引导学生思考：两类细胞虽然看起来结构差别很大，但还是具有统一性的，如都有细胞膜、细胞质、核糖体、DNA等。学生深入思考理解：细胞的结构是进化来的，细胞分裂的方式也是不断进化的。

教师追问：放眼自然界，无论动物细胞还是植物细胞都主要以有丝分裂方式实现增殖，这能说明什么？引导学生从细胞增殖这一角度认识多姿多彩的生物世界具有高度统一性的“进化观”。

二、养成科学思维和发展科学探究能力

1.建立模型，模拟细胞大小与物质运输效率的关系

细胞不能无限长大，生物体的生长主要靠细胞的增殖。学生很难想象出物质运输效率与细胞大小的关系，笔者在教学中借助于视频模拟细胞大小与物质运输效率的关系，对微观过程进行宏观模拟，变抽象为具体。通过对模拟实验结果的分析，帮助学生厘清细胞大小跟物质运输效率的关系，从而认识到生物体生长主要依赖细胞数目变多即细胞增殖，促进了学生理性思维的形成和发展。

2.制作模型，模拟有丝分裂过程中染色体分配的连续过程

复制后的染色体如何才能精确均分到两个子细胞中？笔者在课前用纸裁剪出染色体形状，用磁铁代表丝点，以方桌作为细胞边界。课上将模型发给每组同学，让他们合作探究有丝分裂过程中染色体分配的连续过程。在学生探究和模拟的过程中，教师适时提问，如：分裂时细胞的什么结构会阻碍染色体移向细胞两极？所有染色体怎么做到整齐有序分开？复制过后的染色单体如何实现分离？通过模拟有丝分裂的重要环节，学生不仅能够了解到有丝分裂各时期的特征，直观认识染色体行为动态变化，深入理解“亲子代细胞在遗传信息上的一致性”这一核心概念，还能培养动手、独立思考的能力。自主摆放模型能促进独立思考，小组合作能培养合作意识，更关键的是利用模型进行教学，本着“以学生为主体”的原则，让学生主动深入地去探索、交流、学习，在掌握模型构建这种方法的同时，也培养了学生的理性思维，发展了学生科学探究的能力。

课堂教学不应该仅仅是灌输式地传授知识，学生才是课堂的主体，教师只是引导者。在教学实践中，笔者通过精心设计问题，以问题串的形式进行课堂教学，引导学生逐步深入思考，启迪智慧，促进了学生生物学核心素养的发展。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准[M].北京：人民教育出版社，2017.

[2]普通高中课程标准解读丛书.普通高中生物学课程标准解读[M].北京：高等教育出版社，2017.

责任编辑：赵潇晗