“细胞核的结构”微课教学设计*

陈玉洁 曹玲亮 赵 胡 肖桠焜

（1 阜阳市第三中学 安徽阜阳 236800 2 阜阳师范大学生物与食品工程学院 安徽阜阳 236037）

《普通高中生物学课程标准（2017年版）》中“概念1：细胞是生物体结构和生命活动的基本单位”下的一个次位概念是“1.2 细胞各部分结构既分工又合作，共同执行细胞的各项生命活动”，该次位概念下的一个具体概念是“1.2.3 阐明遗传信息主要储存在细胞核中”［1］。此概念是人教版高中《生物1：分子与细胞》第3 章“细胞的基本结构”的重要内容。本章主要讲述了有关细胞结构的一些基本知识，用系统的视角，由外而内从细胞膜、细胞器、细胞核3 个层面描述细胞的基本结构［2］。其中第3 节“细胞核——系统的控制中心”是本章的教学难点，也是学习第6 章第1 节“细胞的增殖”和《生物2：遗传与变异》相关知识的理论基础。本节内容包括“细胞核的功能”“细胞核的结构”和“尝试制作真核细胞的三维结构模型”3 个部分，其知识框架图如图1，由于此部分内容较抽象，用传统的讲授式的教学，学生不易理解。

图1 细胞核知识框架图

本节内容的授课对象是高一学生。通过初中生物学内容的学习，学生对细胞的细胞膜、细胞质和细胞核的位置、结构和功能已有初步了解，初步掌握使用显微镜的方法，为学习本节内容做好了铺垫；通过对人教版高中《生物1：分子与细胞》第2章“组成细胞的分子”的学习，对组成细胞的分子种类、元素组成、结构及其重要作用有较全面的理解。

1 教学目标

生命观念：借助细胞核立体结构模式图和视频等直观教具，认识到细胞核作为细胞基本生命系统一部分具有严整有序精细的结构,形成了生命的系统观和整体观；通过对细胞核完成功能的物质基础和结构基础的分析，认同细胞核结构和功能相适应的观点。

理性思维：通过观看染色体的4 级结构形成的动画视频，理解DNA 和蛋白质形成染色体的过程，理解染色质和染色体之间的关系，学会比较、分析等科学思维方法；根据提供的图片和视频，主动构建细胞核是遗传信息库的概念图解，构建细胞核的结构和功能联系的知识网络图等，培养处理信息、归纳和综合能力；通过构建细胞核的物理模型，掌握模型构建的方法。

科学探究：根据提供的教学素材，实施科学探究。在探究的过程中，学生增强了对自然现象的好奇心和求知欲，掌握科学探究的基本思路和方法。该活动培养了学生探究问题和批判思维能力，提升了学生的生物学学科素养。

社会责任：通过回顾导入视频，了解利用干细胞可培养人造器官，人造器官可造福人类，增强学生关爱生命、关注健康的社会责任感［3］。

2 教学重、难点

1）重点：阐明细胞核的结构、功能，以及结构和功能相适应的关系。

2）难点：领悟细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心。

3 教学方法

综合运用实验观察法、启发法、演示法、讲授法、构建概念图法和建模法等教学方法，突出重点，突破难点。根据教学设计，教师提前录制微课视频,并上传至网络资源平台，实现用iPad、手机等客户端在课前预习、课上学习或课后复习等多个环节根据需要使用，实现在中学教学中基于学生个性化和能力的混合式学习。

4 教学过程

4.1 导课 学生观看纪录片《超级细胞》片段，知道干细胞就是能分化出多种组织、器官的超级细胞。教师介绍干细胞不仅具有细胞膜、细胞质，还要具有细胞核——点题，然后解读学习目标，并强调生物学核心素养中的关键点和重、难点。

4.2 实验 课前组织学生用显微镜观察不同细胞的细胞核的数量、位置、形态和大小，并拍照。课上展示部分学生实验过程中观察到的细胞核照片和教师准备的有不同数量、不同位置、不同形态、不同大小细胞核的典型细胞模式图。学生通过观察图片，总结细胞核的数量、位置、形态和大小等特点。

4.3 探究

探究1：核膜、核仁和染色体的结构和功能。

学生通过观看细胞核的立体结构模型视频、细胞核的立体结构模式图、细胞核膜与内质网膜相连的结构图和核孔复合蛋白的结构图等素材，知道细胞核内有染色质、核仁，核的边界是核膜，膜上有核孔，理解核膜、核仁和染色体的功能。学生绘制核膜、核仁和染色体的结构和功能的知识框架图，梳理细胞核各部分之间的关系。然后教师提供梳理好的知识框架图供学生参考（图1中的结构部分）。

探究2：DNA、染色质和染色体的关系。

教师展示染色质和染色体关系的空白表格，让学生带着问题阅读必修1 教材第54 页的相关内容，观看染色体4 级结构的动画，填写表格。教师重点强调染色质和染色体是同种物质在不同时期的2 种存在状态，最后展示表1供学生参考。

表1 染色质和染色体的关系表格

探究3：为什么说细胞核是遗传信息库？

先向学生提供几个概念：细胞核、染色体、DNA、遗传信息，引导学生找出这些概念之间的关系并构建概念图，进而理解细胞核是遗传信息库。教师展示图2帮助学生梳理。

图2 细胞核、染色体、DNA 和遗传信息的关系图

探究4：细胞核是怎样控制遗传的？

以植物细胞的有丝分裂过程为例，学生观看植物细胞有丝分裂的动画，大致了解亲代细胞通过细胞分裂将间期复制的DNA 遗传给2 个子细胞，从而实现细胞核控制遗传的功能。

探究5：细胞核是怎样控制代谢的？

以DNA 指导蛋白质的合成为例，教师先让学生观看转录和翻译的动画视频，再联系DNA 和蛋白质的多样性，讲解正是因为DNA 上的遗传信息不同，控制合成不同的蛋白质，从而实现细胞核控制代谢的功能。

然后，回看《超级细胞》视频，让学生知道利用干细胞能培养人造器官的原因，教育学生努力学习，造福人类。

4.4 总结提升 组织学生构建本微课的知识框架图，总结细胞核的结构和功能及二者的关系。教师展示图1供学生参考。通过此知识框架图让学生理解细胞核的结构决定功能及功能与结构相适应 的 观 点［4］。

最后引导学生构建细胞膜、细胞质和细胞核的关系图，理解细胞的“整体性”。教师展示图3供学生参考。通过构建该图，帮助学生理解细胞作为基本的生命系统，其结构复杂而精巧，正是由于细胞膜、细胞质和细胞核巧妙分工、协调配合，才能使生命活动在变化的环境中自我调控、高效有序地进行，引导学生形成生命的系统观［5］。

图3 细胞膜、细胞质和细胞核之间的关系图

4.5 课后制作评比 学生参考教材第54～55 页，尝试制作真核细胞细胞核的三维结构模型，也可由小组合作完成。为了激励学生，最后评出一、二、三等奖。学生通过构建细胞核的物理模型，掌握模型构建的一般方法，培养动手操作能力。

5 教学反思

细胞核的结构复杂而精巧，特别是DNA 和蛋白质如何组装成染色质，染色质又是怎么变成染色体的，内容非常抽象，学生难以理解。在传统的教学中，为帮助学生理解，常采用让学生角色扮演或绕绳子、缠铁丝的方法，但往往因为不够科学，学生容易对染色体的结构产生错误的认识。笔者采用多媒体视频，将复杂抽象的内容直观化，学生不但能理解染色体的结构，而且能体会到生命体的巧妙之处，自然而然地形成生命的系统观。

细胞核控制代谢和遗传，是由于细胞核内有遗传信息。学生要找出细胞核结构和功能之间的关系，特别是功能的物质基础，并不容易，但是很多教师在教学中常忽视这部分内容。笔者采用化整为零的办法，设计了3 个探究性问题，分别采用梳理概念图法、实例法帮助学生理解，其中细胞分裂和基因表达的详细过程，学生在此不需要完全弄清楚，后面的章节还会继续学到，本节课仅以此为例说明细胞核控制代谢和遗传的功能。这样，学生不但轻松理解了细胞核结构和功能的关系，而且锻炼了理性思维，增强了科学探究能力。

“细胞核的结构”是第3 章“细胞的基本结构”的第3 节的最后一部分内容，因此，本节教学设计的最后既要梳理该内容在第3 节中的地位，又要找出其在第3 章中的地位，即既要总结细胞核的结构与功能之间的关系，也要总结细胞核、细胞质和细胞膜之间的关系，使学生形成生命的系统观、整体观和结构与功能相适应的观点。

本微课以纪录片《超级细胞》人造喉管的替换导入，不仅增加了趣味性，而且其内容和细胞核的结构和功能密切相关。学生在学完这部分内容之后，自然而然地想到生物学知识和技术能解决生活中的问题，由此增强了社会责任感。