沈露霞 田華

摘要 以“假說—演繹法”為主線，整合模型建構(gòu)進行教學，啟發(fā)學生在“提出問題—建立假設—演繹推理—修正模型—得出結(jié)論”的過程中，自主構(gòu)建生物學的大概念和重要概念，將抽象的內(nèi)容具體化，提升學生的核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞 有絲分裂 假說—演繹法 模型建構(gòu) 核心素養(yǎng)

中圖分類號 G633.91????????????? 文獻標志碼 B

1 教材分析與設計思路

“細胞通過分裂增殖”是普通高中生物學2019年浙科版新教材《必修1·分子與細胞》第四章“細胞的生命歷程”的第一節(jié)內(nèi)容。該節(jié)內(nèi)容通過“人體是如何從一個受精卵發(fā)展而來的”，回顧細胞學說中魏爾肖提出的“所有的細胞必定由已存在的細胞產(chǎn)生”，引出“有絲分裂與減數(shù)分裂是真核生物細胞分裂的主要類型”。本節(jié)課以“如何解決遺傳物質(zhì)的復制與均分”的任務為中心，層層遞進，利用假說—演繹法，開拓學生的思維，促進學生勇于質(zhì)疑、不斷修正，通過分析生物學事實，從而明確有絲分裂各個時期的特點，并制作出有絲分裂過程的模型，化抽象為具象，加深理解。

2 教學目標

（1）通過假說—演繹法，在觀察的基礎(chǔ)上提出假設，再進行演繹推理，經(jīng)過討論和實驗驗證，最后推導出科學結(jié)論，說出有絲分裂的重要行為。

（2）利用透明亞克力球模擬細胞、細胞核，用毛線、扭扭棒模擬染色體，構(gòu)建有絲分裂過程模型，提升科學思維。

（3）在真實情境中的小組合作探究，提出有絲分裂過程的猜想，培養(yǎng)準確解釋、解決實際問題的能力，提升社會責任素養(yǎng)。

3 教學過程

3.1情境導入

教師播放“胚胎形成過程”的視頻，使學生感受構(gòu)成人體的細胞的來源。教師回顧細胞學說中魏爾肖的論斷，引導學生說出細胞的來源，分析遺傳物質(zhì)的數(shù)量，利用圖1引出減數(shù)分裂與有絲分裂的概念。

設計意圖：教師播放視頻，引起學生注意，激發(fā)學生的興趣，使學生認識到胚胎發(fā)育的過程涉及到細胞的分裂和分化;再呈現(xiàn)減數(shù)分裂與有絲分裂的概念，通過對比，幫助學生理解，為學習減數(shù)分裂的過程打下基礎(chǔ)。

3.2明確任務

3.2.1提出與分析細胞周期的概念

教師引入細胞周期的概念，并設置兩組常見細胞（一組為高度分化的細胞，包括紅細胞、白細胞、肌肉細胞、皮膚細胞、神經(jīng)細胞;另一組為連續(xù)分裂的細胞，包括受精卵、根尖分生區(qū)細胞、各種干細胞、癌細胞），促進學生對細胞周期的理解，并要求學生判斷這些細胞是否具有細胞周期。學生比較后，明確“并不是所有的細胞都有細胞周期，連續(xù)分裂的細胞才有細胞周期”。教師追問：不同種類細胞的細胞周期持續(xù)時間是否相同？并展示不同類型細胞的細胞周期時間，引導學生得出結(jié)論：不同種類細胞的細胞周期時間不同。

設計意圖：教師以常見的細胞為例，引導學生思考“連續(xù)分裂”的意義，使學生理解：細胞周期是從一次分裂結(jié)束為起點，到下一次分裂結(jié)束為終點。

3.2.2明確細胞周期中需要完成的兩大任務

教師展示有絲分裂示意圖（圖2），引導學生從遺傳物質(zhì)的角度，思考細胞分裂前的準備工作，即對遺傳物質(zhì)進行復制，從而引出分裂間期與分裂期的概念。

教師引導學生復習染色體的成分及其與染色質(zhì)的關(guān)系，使學生明確DNA 是遺傳物質(zhì)。教師提問：若圖2所示的起始細胞中核DNA 的含量為m，經(jīng)過一次有絲分裂后，產(chǎn)生每個細胞中的核 DNA 的含量為m。這兩個細胞繼續(xù)進行有絲分裂，產(chǎn)生的四個細胞中的核 DNA 的含量仍為m 。如何才能出現(xiàn)這個結(jié)果？在學生分析、討論后，教師指出：遺傳物質(zhì)的復制就是 DNA 的復制，即染色體（質(zhì)）的復制。并引導學生說出完整的細胞周期中需要完成兩個主要任務：①完成遺傳物質(zhì)的復制;②將復制完成的遺傳物質(zhì)精確均分到兩個子細胞中。教師追問：細胞如何能確保順利完成這兩個任務？

設計意圖：教師引導學生構(gòu)建有絲分裂全過程的整體觀，突出過程重點，驅(qū)動學生積極思考，使學生認識到“直接進行分裂，不進行復制”的想法是錯誤的，激發(fā)學生的求知欲，訓練學生的科學思維。

3.2.3建構(gòu)染色體復制的模型

教師提出問題：核DNA如何復制？教師請學生闡述對“復制”一詞的理解，并總結(jié)學生發(fā)言，用模型的方式展示學生的假說（圖3）：用毛線代替染色質(zhì)模擬復制過程，即將顏色兩兩相同的毛線混合在一起。教師指出“若要快速將其均分，相對困難”，提出圖3的復制模型二，并追問：為了實現(xiàn)復制后遺傳物質(zhì)能夠精確均分，更符合哪種模型？學生思考、得出：若以模型二的形式復制，有利于后續(xù)的均分。

設計意圖：教師引導學生針對以上兩種模型的不同點進行比較，結(jié)合生活經(jīng)驗與一般邏輯進行分析，培養(yǎng)學生的推理能力。

3.2.4利用假說—演繹法，建構(gòu)有絲分裂過程的模型

教師提出問題：復制完成后，染色質(zhì)的狀態(tài)是否變化？教師自備毛線團以模擬染色質(zhì)的復制過程（圖4），并強調(diào)染色質(zhì)是細絲狀的，引導學生得出結(jié)論：以染色質(zhì)的狀態(tài)，即使采用復制模型二的方式進行復制，仍然無法順利完成精確均分。

教師引導學生思考討論：既然染色質(zhì)顯得雜亂無章，不利于均分，所以在分裂過程中染色質(zhì)是否需要變化狀態(tài)呢？教師再次展示教具扭扭棒，引導學生比較扭扭棒與毛線團的質(zhì)感。學生發(fā)現(xiàn)用扭扭棒更加適合用于模擬染色質(zhì)高度螺旋后形成的短桿狀的染色體（圖5），從而得出染色質(zhì)到染色體的轉(zhuǎn)變更有利于遺傳物質(zhì)的精確均分。據(jù)此，教師引導學生建立假說。

教師事先制作植物細胞有絲分裂裝片。學生觀察、分析植物根尖分生區(qū)細胞的裝片視野，并開展2個活動，用事實證據(jù)驗證假說。

活動①嘗試對顯微攝影圖進行排序并對結(jié)果進行相互評價：教師事先打印好4張顯微攝影圖，每小組一份。學生每四人為一組，對顯微攝影圖按照所示過程的時間進行排序并展示，說明排序的理由。各小組相互評價，全班討論、得出四張圖片的正確順序。教師從而引出有絲分裂的前期、中期、后期、末期。

活動②嘗試建構(gòu)有絲分裂過程的模型并對結(jié)果進行相互評價：學生利用教師提供的扭扭棒，根據(jù)顯微照片和之前的模型，再次修正和建構(gòu)有絲分裂的全過程，根據(jù)染色體的行為，在白板上擺出前期、中期、后期和末期各時期的模型。

學生在這兩個活動中，發(fā)揮主觀能動性與積極思考能力，最終驗證了以上所有的假設與猜想。同時，教師利用動畫課件，模擬展示有絲分裂整個動態(tài)的過程，將靜態(tài)的圖轉(zhuǎn)化為動態(tài)，促進學生理解有絲分裂的連續(xù)過程。

設計意圖：學生根據(jù)自己的生活經(jīng)驗與邏輯推理，在排序過程中對有絲分裂過程形成整體的認識，明確染色體的行為。教師引導學生進行推理性的思考，逐步構(gòu)建有絲分裂的過程。學生在明確有絲分裂過程的基礎(chǔ)上，將自己構(gòu)建的模型與書本插圖作比較，進一步證實了自己思路的準確性。

3.3歸納小結(jié)

學生嘗試說出有絲分裂的具體過程并歸納有絲分裂的意義。教師引導學生思考：有絲分裂的染色體復制發(fā)生在什么時期？實現(xiàn)遺傳物質(zhì)的均分是哪個時期？染色體數(shù)量如何變化？核 DNA 數(shù)量如何變化？并要求學生完成表1。

學生討論、分析，得出：有絲分裂的重要意義是將親代細胞的染色體經(jīng)過復制后，精確平均分配到兩個子細胞中，其中染色體有序的移動行為確保了均分，從而保證了遺傳性狀的穩(wěn)定性。

設計意圖：學生在教師的引導下，根據(jù)假說—演繹法和自制的模型對細胞周期的概念、有絲分裂的過程有了全面的理解和掌握，從直觀認知上升到科學概念，培養(yǎng)了科學思維。

4 教學反思

教師以假說—演繹法為主線，引導學生對有絲分裂這種抽象的生命現(xiàn)象進行假設并推理演繹，結(jié)合實驗進行驗證，對假設和模型進行修正，最終得出正確的結(jié)論。

學生以小組合作形式，利用生活中常見的材料建構(gòu)模型，將抽象的有絲分裂過程化為具體的可操作可思考的過程。建模過程有助于提高學生學習主動性與積極性，有助于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維，同時也體現(xiàn)以學生為主導的課堂教學形式，啟發(fā)學生結(jié)合科學論據(jù)與實驗現(xiàn)象，制作模型并修正，培養(yǎng)學生敢于質(zhì)疑的態(tài)度及批判性思維，從本質(zhì)上發(fā)展學生的科學思維素養(yǎng)。