生物学教学

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基于发展生物学核心素养的“细胞核”的教学设计

  

  1. 甘肃省临夏中学  731100
  • 出版日期:2018-01-08 发布日期:2018-01-15

  • Online:2018-01-08 Published:2018-01-15

摘要:

根据生物体结构与功能相统一的观点,将教材中独立安排的细胞核的功能与结构两部分内容重组为“细胞核是细胞生命系统的控制中心”这一主题开展教学,并改进“尝试制作真核细胞的三维结构模型”过程与方法。教学设计重在有效达成教学目标,发展学生生物学核心素养。

正文:

1 教材分析

“细胞核——系统的控制中心”是人教版高中生物学教材《分子与细胞》第3章第3节的内容,主要包含细胞核的功能、结构以及模型制作等内容,其中理解“细胞核是细胞生命系统的控制中心”是本节的教学重点,也是教学难点。学好这些内容,不仅有利于学生深刻理解细胞结构与功能的关系,而且为后续学习细胞的增殖、遗传的基本规律、基因的表达以及细胞工程等内容奠定良好的基础。但细胞核体积微小、结构复杂,学生对细胞核相关的前概念储备很少。因此,教学中存在诸多难点。本教学设计经重组教材内容,旨在激发学生自主学习,引导学生动手构建模型等活动,在参与、体验中内化知识,提升能力,发展学生生物学核心素养。

2 教学目标

2.1 知识目标 阐明细胞核的结构和功能,简述染色体、DNA、基因、遗传信息的关系。

2.2 能力目标 筛选并提取资料分析材料中的有用信息,总结得出结论;尝试制作真核细胞的三维结构模型。

2.3 情感态度与价值观目标 认同细胞核是生命系统的控制中心,认同生物体结构与功能相统一的生物学观念。

3 教学过程

3.1 细胞核是生命系统的控制中心 课前,教师调查学情、研读教材与课程标准,设计学案。学案中与教学难点相关的内容为: ①遗传信息的载体是什么?DNA的载体是什么?该载体存在于细胞的那个部位?②细胞核中起遗传控制作用物质是什么?③细胞代谢的主要场所在哪里?④细胞核和细胞质之间有没有屏障?如果有,是什么?⑤生命最基本的特征是什么?⑥细胞核如何透过这一屏障来控制代谢?课堂上,学生研读学案,生成学习目标。

3.1.1 分组探究,发现本质 针对问题,学生分组讨论、探究解答问题。教学实践证明: 前5个问题学生经回忆之前学习过的内容、观察教材图3-10可以自主解答。而最后一个问题“细胞核如何透过核膜来控制代谢?”学生很难系统作答,这个问题正是突破教学难点的关键所在,可尝试用探究策略突破该问题。

(1) 针对问题、引导学生做出大胆的假设: ①细胞核DNA在需要时经核孔离开细胞核,在细胞质中发挥关键作用;②细胞核DNA下达某种指令,该指令在细胞质中发挥作用。

(2) 教师组织学生分组讨论,搜集证据,例证假设的真伪。部分小组认定假设①不成立,理由如下: 经初中生物学的学习,基因(有遗传效应的DNA片段)控制生物的性状。如果DNA能离开细胞核在细胞质中起作用,则教材资料2[1]中无细胞核的蝾螈不会停止分裂。因为总有一部分蝾螈的DNA在受精卵被横溢为两半之前进入无核的一半,这些DNA会促使其继续分裂,但资料2中的实验没有出现上述现象。部分组也提出反对意见,蝾螈被横溢的重复实验结果如何?有没有特殊现象并不清楚。部分小组学生肯定假设②正确,因为从课外阅读资料中获得: DNA会把遗传信息转移给一种叫RNA的物质,但具体怎么控制生命活动,不能系统解释。学生各抒己见,搜集资料,在批判、推理、实证中发展了理性思维、探究能力。

(3) 教师适度拓展,建构概念(图1)。

图1 概念图

3.1.2 总结提升,深化理解 细胞核、染色体、DNA、基因、mRNA以及酶就把细胞核和细胞质中的代谢在空间上联系起来。生命最基本的特征是新陈代谢,而酶是代谢在生命条件下发生的基础。基因的选择性表达使各种代谢在空间和时间上有序表达,表现出有序的生命现象和生命活动规律。细胞核和细胞质互依共存,细胞只有保证结构和功能的完整性,才能完成各项生命活动。

3.1.3 相互质疑,互助互学,深化理解 进一步让学生在自主质疑、互教中探究并解答问题。对于学生个人的疑问,先让他们自己查阅教材或资料看能否解决,不行的话可在组内交流,互教互学。仍然解决不了的可提交汇总成班级疑问。例如,哺乳动物成熟的红细胞是怎么生活的?染色体、DNA、基因以及遗传信息有什么关系?染色质和染色体之间关系如何?核膜有通透性,为什么还会有核孔?这些是笔者曾经在本节课教学中汇总的学生的疑点。针对这些问题,可通过全班学生的互教或课后查阅资料解决,也可通过教师启发、精讲,引导学生分析、判断、推理,提高学生的理性思维能力。

教师再质疑: 核孔具有选择透过性吗?如果有选择透过性,请找出证据。进一步深化冲突。通常学生可以列举一些感性证据,但很难全面解答。教师适度讲授核孔的结构、核孔复合体的功能。可采用类比推理的方法解释该问题: 核孔本质上可以理解为核门,核孔复合体类似于门卫。在一般情况下,核孔关闭,核质之间靠小分子物质的穿膜进行物质、信息的交流,当核质之间发生大分子物质的交流和信息传递时,核孔选择性打开,利用自身核孔复合体的载体功能,有选择性地运输特定的物质[2],所以核孔具有选择透过性。

3.2 协作交流,建构模型 “尝试制作真核细胞的三维结构模型”是课程具体内容标准的要求,是教学中必须完成的。模型建构是发展学生生命观念核心素养的好素材。

教师提供模型构建的任务卡: 平滑肌细胞、神经元、胰岛B细胞、分生区细胞、保卫细胞、叶肉细胞、大肠杆菌。并根据“能力互补、性别搭配”的原则对学生合理分组,各组领取任务,查阅资料,并在课后完成模型构建、添加注解,准备在下一次上课时进行展示。

展示模型时,各组成员推选代表讲解建构原因、结构特点以及功能特性,以便互教互学,共同提高。并开展为其他组“模型”写评论的活动,畅所欲言、互相点评,改进完善。教师点评反馈,书写总评。这些环节提高了学生的综合能力,完善学生对细胞的多样性、结构与功能的统一性等生物学观念。

4 教学反思

“细胞核——系统的控制中心”主要包括细胞核的功能和结构两部分内容。如果学生不能准确认识细胞核的结构,就不能深刻理解细胞核的功能,理解细胞核的功能又有助于学生更深刻把握其结构。鉴于此,结合教学实践,将教材中独立安排的细胞核的功能和结构两部分内容重组,在结构的教学中渗透功能的教学,有利于学生深入理解细胞是生命系统的控制中心。

教学设计突出学生为主体,教师只是引导者、促进者以及参与者的理念,努力创造适合学生自主学习、主动学习的情景和方法。通过分组探究,师生互相质疑以及互助互学,模型构建等活动促进学生参与、体验并内化所学知识,促进理性思维的发展,建构知识框架。这样在有效达成教学目标的同时,发展学生的生物学核心素养,力争使学生的理性思维、科学探究以及生命观念有效提升。

主要参考文献

[1] 朱正威,赵占良. 2007. 普通高中课程标准实验教科书: 生物:必修1 分子与细胞. 北京: 人民教育出版社,52

[2] 吴相钰,陈守良,葛明德,等. 2009. 普通生物学. 北京: 高等教育出版社,33


关键词: 细胞核 , 教学设计 , 生物学核心素养