何揚(yáng)建“觀察根尖分生組織細(xì)胞的有絲分裂”的探究教學(xué)設(shè)計(jì)

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1、“觀察根尖分生組織細(xì)胞的有絲分裂”的探究教學(xué)設(shè)計(jì) 何揚(yáng)建 （重慶市永川中學(xué) 402160） 摘 要 通過交流培養(yǎng)根尖心得，精準(zhǔn)提問引導(dǎo)制作裝片，顯微觀察與數(shù)據(jù)處理，課堂討論而知識(shí)拓展四個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，完成實(shí)驗(yàn)的探究教學(xué)。 關(guān)鍵詞 分生組織 有絲分裂 制作裝片 教學(xué)設(shè)計(jì) 1 教材分析 “觀察根尖分生組織細(xì)胞的有絲分裂”是人教版高中“生物”（分子與細(xì)胞）教材中重要的實(shí)驗(yàn)之一。本實(shí)驗(yàn)通過學(xué)生動(dòng)手制作細(xì)胞分裂裝片標(biāo)本，圍繞染色體的存在狀態(tài)進(jìn)行觀察、分析，進(jìn)而理解有絲分裂的過程。該實(shí)驗(yàn)涉及實(shí)驗(yàn)材料的準(zhǔn)備和培養(yǎng)、裝片的制作、顯微鏡的使用、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理以及數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建等知識(shí)

2、和技能。它能幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)由“感性認(rèn)識(shí)”到“理性認(rèn)識(shí)”，由“具體思維”到“抽象思維” 的飛躍。但在實(shí)驗(yàn)過程中往往發(fā)現(xiàn)處于分裂期的細(xì)胞極少，對(duì)于缺少顯微觀察經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生來說，就意味著很少看到或根本看不到分裂期的細(xì)胞，這是本實(shí)驗(yàn)的難點(diǎn)之一。因此，實(shí)驗(yàn)材料的選擇和培養(yǎng)，裝片制作的各個(gè)環(huán)節(jié)將直接影響實(shí)驗(yàn)成功與否。 2 教學(xué)目標(biāo) 2.1 知識(shí)與技能 能說出本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理；能制作洋蔥根尖細(xì)胞有絲分裂裝片；能識(shí)別有絲分裂的不同時(shí)期，比較細(xì)胞周期不同時(shí)期的時(shí)間長(zhǎng)短；能繪制植物細(xì)胞有絲分裂簡(jiǎn)圖；具有識(shí)圖、比較、分析、判斷、創(chuàng)新的能力。 2.2 過程與方法 讓學(xué)生體驗(yàn)生物理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)技能的關(guān)系，從

3、而提高學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)；通過探究實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生識(shí)圖、比較、分析、判斷、創(chuàng)新的能力；通過數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)、構(gòu)建數(shù)學(xué)模型培養(yǎng)學(xué)生解決相關(guān)問題的能力。 2.3 情感態(tài)度與價(jià)值觀 通過對(duì)實(shí)驗(yàn)思路的分析、對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察和對(duì)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)工作作風(fēng)和求異的創(chuàng)新精神。 3 課堂活動(dòng) 3.1設(shè)計(jì)問題，引入課題 師：出示一張?jiān)O(shè)想的洋蔥根尖分生組織細(xì)胞分裂時(shí)期與染色體數(shù)目關(guān)系曲線圖。該圖存在的問題是什么？ 生：根據(jù)已學(xué)知識(shí)評(píng)價(jià)該數(shù)學(xué)模型的科學(xué)性。 師：雖然書本明確在實(shí)驗(yàn)中不能看到細(xì)胞有絲分裂的連續(xù)過程，但我們能否根據(jù)所學(xué)知識(shí)確定各時(shí)期的長(zhǎng)短呢？ 生：回答不一。（

4、顯示學(xué)生對(duì)此問題的困惑。） 師：展示必修一教材第112頁圖6-2植物細(xì)胞有絲分裂顯微照片，每一張照片都停留在相應(yīng)時(shí)期，說明實(shí)驗(yàn)中看到的是某一時(shí)期的狀態(tài)，而不是連續(xù)過程。那么，為什么這樣呢？在細(xì)胞有絲分裂的周期中可采取什么手段確定各時(shí)期的長(zhǎng)短呢？ 生：制片過程中用了鹽酸和酒精，在顯微鏡下觀察到的都是死細(xì)胞。分裂間期細(xì)胞數(shù)目最多，而時(shí)期最長(zhǎng)，說明存在著一定的比例關(guān)系，從而可以推導(dǎo)出細(xì)胞數(shù)目與時(shí)間的相應(yīng)公式。 設(shè)計(jì)意圖：調(diào)動(dòng)學(xué)生的思維，讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果充滿了期待，激發(fā)其實(shí)驗(yàn)的熱情。培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和唯實(shí)的科學(xué)精神。 3.2 知識(shí)鋪墊，利于實(shí)驗(yàn) 生：復(fù)習(xí)顯微鏡使用的基本知識(shí)

5、，了解有關(guān)有絲分裂各個(gè)時(shí)期的染色體變化情況。 師：龍膽紫或醋酸洋紅是與染色體結(jié)合的堿性染料，堿性染料是指有色離子是陽離子的染料，而不是染液的pH呈堿性。 設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生對(duì)所要研究的對(duì)象有一個(gè)大致的了解,為實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行創(chuàng)造有利的條件。 3.3 展示根尖圖片，交流培養(yǎng)心得 師：可用于培養(yǎng)根尖的實(shí)驗(yàn)材料有哪些？ 生：除書中提供洋蔥、蔥、蒜三種實(shí)驗(yàn)材料，可供選擇的材料還有蠶豆、吊蘭、小麥等。 師：在培養(yǎng)根尖的過程中，凡是做了對(duì)照實(shí)驗(yàn)，方法上有創(chuàng)新的小組，請(qǐng)作成PPT一一展示給大家，同時(shí)作簡(jiǎn)要說明。 生：提前將洋蔥4oC低溫處理，發(fā)現(xiàn)根生長(zhǎng)的更多、更快。 生：將洋蔥根部用刀片

6、作縱向十字切割處理，同樣的，根生長(zhǎng)的更多、更快。 生：把大蒜掰開，分瓣穿在細(xì)長(zhǎng)的鐵絲上放在水中培養(yǎng)，大約三天左右就長(zhǎng)出既整齊又茂密的根。與同期培養(yǎng)的洋蔥相比縮短了時(shí)間，但是洋蔥根更粗些而且長(zhǎng)得很直，質(zhì)量更好。 設(shè)計(jì)意圖：實(shí)驗(yàn)材料的準(zhǔn)備不拘泥于書本，而是留給學(xué)生思維的空間和探索的余地。通過培養(yǎng)根尖過程的參與，既提高了學(xué)生動(dòng)手能力、探究能力，又使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中獲得某種程度上的成就感，分享實(shí)驗(yàn)帶來的喜悅。 3.4 精準(zhǔn)提問，制作裝片 師：取材的時(shí)間最好在什么時(shí)候進(jìn)行？解離過程中，應(yīng)注意哪些問題？解離后細(xì)胞是否仍保持活性？ 生：在上午10時(shí)至下午2時(shí)，剪取洋蔥根尖2～3 mm，立即放入盛有鹽

7、酸和酒精混合液（1:1）的玻璃皿中，在室溫下解離3～5 min，至根酥軟為止。解離中，應(yīng)注意時(shí)間的把握，不能太長(zhǎng)也不能太短。解離太長(zhǎng)使細(xì)胞的結(jié)構(gòu)破壞，影響制片的效果，太短則不易使細(xì)胞分離，觀察時(shí)細(xì)胞容易重疊。解離后細(xì)胞已被鹽酸殺死，不具備活性。 師：為什么要進(jìn)行漂洗？怎樣進(jìn)行漂洗？ 生：為了洗去藥液，防止解離過度。把酥軟的根用鑷子取出，放入盛有清水的玻璃皿中漂洗約10 min。 師：在細(xì)胞中，能被堿性染液染成深色的物質(zhì)是什么？染色中，為什么要把握好染色的濃度和時(shí)間？ 生：能被堿性染液染成深色的物質(zhì)是染色體。染色時(shí)，染液的濃度和時(shí)間的把握要好，否則染色過深，紫色一片，不易觀察細(xì)胞中的染色

8、體。 師：實(shí)驗(yàn)中，要使細(xì)胞分離和分散開，需采取哪些措施？ 生：先用鑷子將根尖弄碎，蓋上蓋玻片；在蓋玻片上加一片載玻片，用拇指輕壓載玻片。壓片時(shí)用力要適當(dāng)，過重會(huì)將組織壓爛，過輕則細(xì)胞不易分散。 設(shè)計(jì)意圖：引領(lǐng)學(xué)生正確的操作，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)的觀察奠定了基礎(chǔ)。激發(fā)學(xué)生的興趣，引導(dǎo)學(xué)生積極思維。使學(xué)生能夠準(zhǔn)確掌握實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)內(nèi)容。 3.5 學(xué)生質(zhì)疑，開放教學(xué) 生：在“壓片”時(shí)，若蓋上蓋玻片后，再蓋一層載玻片然后用手指輕壓，當(dāng)拿取上面一層載玻片時(shí)，因兩玻片之間有液體很容易把下面的蓋玻片及實(shí)驗(yàn)材料移動(dòng)位置，影響實(shí)驗(yàn)效果。那么如何壓片不影響實(shí)驗(yàn)材料呢？ 通過同學(xué)們的討論、反復(fù)操作、對(duì)比后改進(jìn)了

9、實(shí)驗(yàn)操作方法，即放好蓋玻片后先蓋上一小片濾紙，然后再蓋一層載玻片進(jìn)行壓片，經(jīng)實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，根尖仍保持完整，實(shí)驗(yàn)效果很好。 設(shè)計(jì)意圖：創(chuàng)設(shè)一個(gè)民主、平等、和諧的氛圍，師生之間、學(xué)生之間平等交流，學(xué)生可以充分自由地發(fā)表自己的見解或提出質(zhì)疑，大膽地進(jìn)行各種嘗試，這樣學(xué)生的創(chuàng)新潛能能得到發(fā)揮。 3.6 顯微觀察，數(shù)據(jù)處理 師：在一個(gè)視野中能不能觀察到一個(gè)細(xì)胞有絲分裂的連續(xù)過程？能不能找全有絲分裂各時(shí)期的細(xì)胞？如何操作才能找全各個(gè)時(shí)期的細(xì)胞？ 生：在一個(gè)視野中不能觀察到一個(gè)細(xì)胞有絲分裂的連續(xù)過程，因細(xì)胞在解離時(shí)已經(jīng)被殺死，不再進(jìn)行細(xì)胞分裂了。不能，因在一個(gè)視野中，我們只能找到某一時(shí)期的細(xì)胞圖像，

10、要想看全各時(shí)期的細(xì)胞，應(yīng)移動(dòng)裝片，在不同的視野中尋找。 師：在你的觀察結(jié)果中，處于哪一時(shí)期的細(xì)胞最多？怎樣確認(rèn)一個(gè)細(xì)胞周期中各個(gè)時(shí)期的長(zhǎng)短？ 生：處于間期的細(xì)胞最多，因間期持續(xù)的時(shí)間最長(zhǎng)。確認(rèn)細(xì)胞周期中各時(shí)期的長(zhǎng)短，就看在這一時(shí)期中觀察到的細(xì)胞的多少。 生：繪制有絲分裂前期、中期、后期的簡(jiǎn)圖，并能區(qū)分各時(shí)期細(xì)胞的特點(diǎn)。列表統(tǒng)計(jì)各時(shí)期細(xì)胞數(shù)，計(jì)算各時(shí)期細(xì)胞數(shù)的百分比。依據(jù)表格中的數(shù)據(jù)進(jìn)一步比較細(xì)胞周期不同時(shí)期的時(shí)間長(zhǎng)短，構(gòu)建數(shù)學(xué)模型。 設(shè)計(jì)意圖：培養(yǎng)學(xué)生識(shí)圖、繪圖、比較、分析、判斷、建模的能力，促進(jìn)學(xué)生加深理解。 3.7 課堂討論，知識(shí)拓展 師：為什么解離時(shí)要用10％鹽酸？

11、為什么染色前用清水沖洗掉鹽酸？ 生：根尖放在10％鹽酸中是為了溶解細(xì)胞間的果膠質(zhì)，使根尖細(xì)胞間變得松散，便于壓片，否則根尖細(xì)胞很難壓散，不利在鏡下觀察。另外，通過10％鹽酸的處理，使細(xì)胞迅速死亡，讓細(xì)胞分別保留各自的分裂狀態(tài)。漂洗是為了沖洗解離液（10％鹽酸），否則影響染色效果。 師：用龍膽紫或醋酸洋紅溶液染色的目的是什么？ 生：這兩種染料易使細(xì)胞核內(nèi)的染色體著色，從而增大細(xì)胞核與周圍部分的反差，便于觀察染色體分布和形態(tài)。 師：觀察裝片時(shí)，同一視野下的細(xì)胞有的清晰，有的模糊，這樣在統(tǒng)計(jì)細(xì)胞所處分裂時(shí)期時(shí)誤差比較大。為什么焦距一樣，觀察到的細(xì)胞清晰度卻有所差別呢？ 生：通過討論，最后大

12、家得出結(jié)論是，由于觀察的清晰度與細(xì)胞在裝片中所處的位置深淺有很大關(guān)系，因此，在統(tǒng)計(jì)完清楚的細(xì)胞后，再調(diào)節(jié)準(zhǔn)焦螺旋，觀察原來模糊的細(xì)胞，直至看清為止。 師：在觀察裝片時(shí)，有的同學(xué)雖然找到了很多分散的細(xì)胞，但卻未找到處于分裂期的細(xì)胞，這是為什么？ 生：可能是因?yàn)樘幱诜至哑诘募?xì)胞比較少，必須移動(dòng)裝片從多個(gè)位置進(jìn)行尋找，可能是觀察部位不準(zhǔn)確，未找到分生區(qū)的細(xì)胞，可能是其他原因。 師：讓學(xué)生對(duì)他們提出的方案分別作了嘗試，并最終得出了滿意的結(jié)果。 設(shè)計(jì)意圖：學(xué)習(xí)研究事物、解決問題的方法，加深了對(duì)實(shí)驗(yàn)過程的理解。 4教學(xué)反思 在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)材料、試劑都是課前由教師按書本上要求準(zhǔn)備好的。

13、實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生完全按規(guī)定的步驟進(jìn)行，成了不用思考的機(jī)械操作者。老師欣賞的是熟練的操作工，忽視標(biāo)新立異的思想和行為。這種教學(xué)沒有給學(xué)生思維的空間和余地，抑制了學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和思考的獨(dú)立性。而現(xiàn)代教育就是要引導(dǎo)學(xué)生自主探究學(xué)習(xí)。本節(jié)課的教學(xué)是從“教實(shí)驗(yàn)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤坝脤?shí)驗(yàn)教”，充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的教育功能，用探究的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)。教師從課前準(zhǔn)備、課堂提問、培養(yǎng)根尖心得的交流、課堂討論以及過程評(píng)價(jià)等方面組織教學(xué)，調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，主動(dòng)參與探究過程，勤于動(dòng)手和動(dòng)腦，掌握了該實(shí)驗(yàn)操作的程序，領(lǐng)悟了實(shí)驗(yàn)的原理和方法，培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐能力、批判性思維的能力、分析和解決問題的能力與創(chuàng)新精神。但在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中如何更好地關(guān)注每一個(gè)體實(shí)驗(yàn)過程，從人的一生是可持續(xù)發(fā)展的高度出發(fā)，發(fā)現(xiàn)和發(fā)展學(xué)生多方面的潛能，還需進(jìn)一步地探索和研究。