《有丝分裂》教学设计

2021-02-21 08:43:43 广东教学报·教育综合 2021年12期

王雪梅

一、教材分析

《有丝分裂》是人教版《必修1分子与细胞》第6章第1节“细胞的增殖”的内容。不仅是本节教学的重点和难点知识,也是后面学习“细胞的衰老、凋亡”“减数分裂、遗传基本规律、DNA的复制和遗传信息传递”等知识的基础。学生在初中阶段对“有丝分裂”有初步的了解,高中阶段,在 第1章第1节“从生物圈到细胞”的资料分析“实例2人的生殖和发育”,学习细胞的分裂;在 “细胞核——系统的控制中心”,学习染色体、染色质和DNA的结构和它们之间的关系,但都还没有深入到细胞分裂过程的学习。这节将深入学习“有丝分裂”过程中细胞结构的变化、染色体形态和数量的变化、DNA数量的变化等。

二、学情分析

“有丝分裂”这部分不仅概念比较抽象,例如,染色体、染色质、染色单体、DNA等,而且过程也比较抽象。教学中利用学生的知识基础并遵循学生的认知规律,通过适当的教学策略,如,模型的构建、任务的驱动、问题的探究等,使学生有感性的认识,从抽象到具体,从微观到宏观的认识,使新知识有效地整合进学生原有的知识网络中,引导学生构建染色体的行为变化,描述有丝分裂各期的主要特点,渗透结构与功能相适应的观念,促进生物学核心素养的提升。

三、教学目标

基于课程标准的内容要求、学业要求和学业质量标准,并围绕培养学生学科核心素养要求,确定本节的教学目标:

1.通过用图片和模型构建,能够描述出“有丝分裂”过程中染色体和DNA的复制和分配。(科学探究、生命观念、科学思维)

2.通过构建细胞“有丝分裂”各期动态的模型,体验科学探究的过程,能够描述“有丝分裂”各个时期的特点。(科学探究、生命观念、科学思维)

3.能够从结构与功能相适应的视角,阐明“有丝分裂”保证了遗传信息在亲代和子代细胞间的一致性。(生命观念、科学思维)

4.关注与细胞增殖有关的研究进展,尝试着利用相关的知识解决生活中的问题。(生命观念、社会责任)

四、教学重点和教学难点

教学重点:细胞“有丝分裂”过程。

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。

五、教学准备

1.多媒体课件

2.模型材料:静态图片材料:用A4打印纸打印出动物细胞“有丝分裂”显微照片,自己绘制动物细胞“有丝分裂”模式图贴在软磁铁上,制作成模型。

3.动态模拟材料:用扭扭棒(深绿和蓝色)制作成染色质和染色体,模拟染色体行为变化。

六、教学过程

1.创设情景,导入新课

【情景问题】PPT出示:人体受精卵有46条染色体,有46个DNA分子,如果一个细胞直接一分为二,那么,分裂后形成的的子细胞中的染色体和DNA会多少?继续分裂多次,染色体DNA会接近零吗?要使子细胞的遗传物质保持不变,应该如何解决这个问题?

【提出问题】“有丝分裂”是怎样进行的?

【做出假设】

第一种:染色体不复制,细胞直接分裂。

第二种:染色体先进行复制,然后再分裂。

归纳:亲代细胞的染色体先进行复制之后,再进行分裂。

学生活动:学生思考、交流回答问题。

设计意图:创设真实的问题情景,引导学生理论联系实际,使学生能够在解释生命现象和实际的问题中,理解生命观念,科学思维的培养,促进学科素养的提升。

课堂评价:学生对问题的分析、表达。

2.动物细胞“有丝分裂”

【任务驱动,构建模型】

【资料】科研人员在研究“有丝分裂”过程中拍摄了很多的照片,从中挑选5张有代表性照片。(出示课件)(在黑板上随机展示5张照片,如图1)

【任务一】请学生根据照片中染色质和染色体的关系以及染色体的行为,大致判断这5张照片的时期,并给它们排序。

学生活动:学生小组讨论、交流、回答。

設计意图:通过排序,在宏观上理解“有丝分裂”过程,理解染色质和染色体的行为,有利于科学思维的提升。

【任务二】模拟染色质的复制。

提供深绿的扭扭棒和蓝色的扭扭棒(如图2),细长的扭扭棒表示的就是染色质,模拟一条染色质的复制。如果是图3这样的染色质,复制之后又如何?

学生活动:学生小组讨论,模拟染色质复制的模型,如图4和图5。

设计意图:借助染色质的模型,将微观变宏观,将抽象的染色质和染色体的变化直观化。便于学生理解染色质、染色体、姐妹染色单体和DNA等重要概念,建构生命观念。

【任务三】模拟染色质变成染色体。

根据刚才的模型,模拟染色质缩短变粗形成染色体。

学生活动:学生小组讨论,构建染色质缩短变粗形成染色体模型,如图6和图7。

染色质上面有一个特殊位点(图6中的白点)叫着丝点,染色体的数量就是以着丝点的数量来计数的。图6中每个图都只有1个着丝点,就只有1条染色体。请问图7又有几条染色体呢?

【提问】你能够归纳出有丝分裂间期的主要特点吗?

板书:【口诀:DNA分子的复制和有关蛋白质的合成。】

对应的模型图是图8。

设计意图:通过层层的探究问题、任务的驱动,有利于学生理解着丝点这概念及染色体、姐妹染色单体、DNA之间的数量关系。

过渡:在分裂间期结束之后,就进入分裂期,分裂期是一个连续的过程,人们为了研究方便,把分裂期分为四个时期:前期、中期、后期、末期。

【任务四】利用染色体材料构建有丝分裂的前期、中期、后期和末期的模型。

构建活动一:利用染色体材料构建“有丝分裂”的前期。

学生活动:学生小组讨论,构建“有丝分裂”的前期模型,如图9。

【提问】请归纳出“有丝分裂”前期的主要特点。

小结:间期染色质丝螺旋缠绕,缩短变粗,成为染色体。每条染色体包括两条并列的姐妹染色单体,这两条染色单体由一个共同的着丝点连接着(图6)。核仁逐渐解体,核膜逐渐消失。进入分裂期后,一组中心粒位置不变,另一组中心粒移向细胞的另一极。在这两组中心粒的周围,发出无数条放射状的星射线,两组中心粒之间的星射线形成了纺锤体。染色体散乱地分布在纺锤体的中央。

板书:【口诀:膜仁消失现两体】

对应的模型图13。

构建活动二:利用染色体材料构建有丝分裂的中期。

学生活动:学生小组讨论,构建丝分裂的中期模型,如图10。

【提问】请归纳出“有丝分裂”中期的主要特点。

小结:每条染色体的着丝点的两侧,都有纺锤丝附着在上面,纺锤丝牵引着染色体运动,使每条染色体的着丝点排列在细胞中央的一个平而上。这个平面与纺锤体的中轴相垂直,类似于地球上赤道的位置,称为赤道板。中期染色体的形态比较稳定,数目比较清晰,便于观察。

板书:【口诀:形定数晰赤道齐】

对应的模型图是图14。

构建活动三:利用染色体材料构建“有丝分裂”的后期。

学生活动:学生小组讨论,构建丝分裂的后期模型,如图11。

【提问】请归纳出“有丝分裂”后期的主要特点。

小结:每个着丝点分裂成两个,姐妹染色单体分开,成为两条子染色体,由纺锤丝牵引着分别向细胞的两极移动,这时细胞核中的染色体就平均分配到了细胞的两极,使细胞的两极各有一套染色体。这两套染色体的形态和数目完全相同,每一套染色体与分裂前亲代细胞中的染色体的形态和数目也相同。

板书:【口诀:点列数加均两极】

对应的模型图是图15。

构建活动四:利用染色体材料构建“有丝分裂”的末期。

学生活动:学生小组讨论,构建“有丝分裂”的末期模型,如图12。

【提问】请归纳出“有丝分裂”末期的主要特点。

小结:当这两套染色体分别到达细胞的两极以后,每条染色体逐渐变成细长而盘曲的染色质丝。同时,纺锤丝逐渐消失,出现了新的核膜和核仁。核膜把染色体包围起来,形成了两个新的细胞核。细胞膜从细脆的中部向内凹陷。最后把细胞缢裂成两部分,每部分都含有细胞核。这样,一个细胞就分裂成了两个子细胞。大多数细胞进入下一个细胞周期的分裂间期状态。

板书:【口诀:两消两现重开始】

对应的模型图是图16。

设计意图:通过任务的驱动,逐步构建各个时期的模型,引导学生建模、推理、归纳、概括等科学思维、科学探究能力的培养、促进学生生物学科核心素养的提升。

【多媒体课件】利用动画视频模拟动物细胞有丝分裂过程。

设计意图: 加深学生对“有丝分裂”的理解。

3.动植物细胞“有丝分裂”裂异同

阅读课文内容及所提供的模型图,比较“有丝分裂”植物细胞有丝分裂过程。

学生活动:小组讨论、交流、回答。

设计意图:通过已构建的模型,进行推理、归纳,培养学生的科学思维。形成“结构与功能”的生命观点。

4.“有丝分裂”的意义

结合“有丝分裂”的过程,你能否解释为什么“有丝分裂”产生的子细胞与亲代细胞遗传物质完全相同?

学生活动:小组讨论、交流、回答。

设计意图:通过归纳、概括所建构的模型,培养学生的科学思维。

5.“有丝分裂”过程中染色体和DNA的变化

通过所构建的模型图,你能否歸纳出“有丝分裂”过程中细胞核内染色体和DNA的变化数目。

如果是二倍体生物,“有丝分裂”过程中细胞核内染色体和DNA的变化数目又是如何变化的?

学生活动:小组讨论、交流、回答。

设计意图:引导学生建构数学模型,促进学生的识图、分析图形等科学思维的培养。能运用所学知识解释生活中相关的生物学问题,促进社会责任这一核心素养的提升。

6.课堂总结

通过板书,我们一起来回顾这节课我们探究的课题。

学生活动:学生总结回答。

设计意图:师生建构知识体系,促进学生核心素养的提升。

七、板书设计

八、教学反思

《生物新课程标准》的基本理念是以核心素养为宗旨,内容聚焦大概念 ,教学过程重实践 ,学业评价促发展。

本节课采用真实的情景导入课堂,采用扭扭棒模拟染色体,建构染色体的一系列行为变化,借助模型进行探究活动,使抽象的知识具体化、直观化,使微观的染色体变得宏观化,帮助学生建立生物学概念。在教学中,注重学生的实践活动,通过任务的驱动、探究活动、模型的构建,促进学生主动参与课题的研究,调动学生的积极性和主动性,提高学生的学习兴趣;便于学生理解相关的概念,加深对概念的理解和运用;能“描述细胞通过不同的方式进行分裂,其中有丝分裂保证了遗传信息在亲代和子代细胞中的一致性”这一次位概念的理解,进而能理解重要概念“细胞会经历生长、增殖、分化、衰老和死亡等生命进程”,最后提升、聚集对大概念“细胞的生存需要能量和营养物质,并通过分裂实现增殖”的理解,促进生物学学科核心素养的提升。