抓住核心概念进行教学

【教学节录】

师：（展示图片）鲜花吐蕊，绿叶葱茏，这些都与细胞的增殖密切相关。

师：简单地说，细胞增殖的结果是细胞数目的增多。请同学们思考一下，结合你已有的知识经验，能否用自己的语言说出细胞增殖有何意义？如果你觉得语言组织有些困难，可以参考一下教材P112有关细胞增殖意义的描述。

（学生或自我描述细胞增殖的意义，或看书轻读细胞增殖的意义。）

师：也许同学们对“细胞增殖是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础”这样的描述不是十分理解，通过我们接下来的学习，也许你会慢慢体会到细胞增殖于你我、于每一种生命存在的价值。

师：我们知道，由细胞构成的生物包括原核生物和真核生物，接下来我们将学习真核生物细胞增殖的方式。真核细胞的分裂方式有三种：有丝分裂、无丝分裂、减数分裂。这个单元我们主要学习有丝分裂。

播放有丝分裂动画。

师：有丝分裂是真核细胞进行细胞分裂的主要方式。连续分裂的细胞一般都会出现上述周而复始的变化，即细胞体积先长大然后细胞一分为二。我们把细胞这种连续的变化称之为细胞周期。

师：从上述动画看，你觉得一个细胞周期应该可以划分为哪些大的阶段？细胞周期有起点与终点吗？

生：从动画上看，我觉得细胞周期划分为细胞长大与细胞分裂两个大的阶段。对于细胞周期的起点与终点我不能肯定。

师：请同学们阅读教材中细胞周期的定义，找出定义中的关键词。

生：上一次分裂结束开始到这一次分裂结束为止，是一个细胞周期，包括分裂间期和分裂期。

生：我觉得细胞周期有一个前提――连续分裂的细胞才有细胞周期。

教师呈现下图。

师：上面这幅图中，表示一个细胞周期的应该是哪些罗马数字的组合？这些数字分别代表了细胞周期的哪一阶段？

生：我觉得一个细胞周期可以是Ⅱ+Ⅲ，也可以是Ⅲ+Ⅳ，其中的Ⅰ、Ⅲ代表了分裂间期，Ⅱ、Ⅳ代表了细胞分裂期。

生：我觉得他的答案有问题，细胞周期的起点是从上一次细胞分裂结束开始的，那么就意味着在一个细胞周期中，分裂间期在前，分裂期在后。所以我觉得Ⅱ+Ⅲ不是一个细胞周期。

师：请同学们再回到细胞周期的概念，对上述两位同学的回答作出评判。

生：我觉得的确Ⅱ+Ⅲ不是一个细胞周期。

师：的确，一个细胞周期开始于上一次细胞分裂结束，终止于这一次细胞分裂结束。细胞周期是有起止点的，这一点与数学中的周期存在着不同，尽管也是周期。

师：请同学们阅读教材P112的表6-1，从表格的数据中你可以获得哪些信息？

生：不同细胞的细胞周期时间长短不同，总体来说，分裂间期的时间比分裂期的时间长。

师：很好。我们接下来进一步学习在细胞周期中到底发生了哪些主要变化。

教师动画演示：细胞有丝分裂的过程。

师：从刚才的动画我们可以对细胞有丝分裂有一个大体了解，有丝分裂的结果是细胞的一分为二，得到两个相同的细胞；近观过程可以发现有丝分裂包括了核分裂和质分裂；近观结果可以发现，有丝分裂所形成的子代细胞与亲代细胞中所含有的染色体数目相同，保证了前后代之间遗传性状的稳定性。

师：请同学们猜想一下，细胞有丝分裂过程中，如何能够保证亲代细胞染色体平均分配到子代细胞中且保持数目的不变？

生：在细胞有丝分裂过程中会发生染色体的加倍以及平均分配，这样子代细胞才能够与亲代细胞拥有相同数目的染色体。

教师呈现下列图片：

师：正常细胞中的染色体是丝状的，许多染色体缠在一起，那么有哪些机制保证这些染色体在加倍、分离的过程中不受“伤”呢？那么染色体是如何实现加倍的？有何机制保证染色体的平均分配？

师：请同学们阅读教材P112-P113，特别注意主要细胞有丝分裂各期中发生了哪些变化，提取出每一时期的关键事件，并且尝试回答上述问题。

学生阅读教材，然后结合教师所呈现的动画说说细胞有丝分裂过程各期的主要特点，并且列出问题清单。

学生之间相互提问，相互回答。

（学生所列问题清单，主要是对同伴的考查，主要问题有“细胞分裂时期的主要特点是什么？染色体在哪个时期复制？染色体在哪个时期加倍？”等，相互交流的焦点集中在有丝分裂各时期发生了什么上。但几乎没有学生涉及比如“细胞有丝分裂过程中，如何能够保证亲代细胞染色体平均分配到子代细胞中且保持数目的不变？”等问题的分析和回答。）

教师展示下列PPT，帮助学生对细胞有丝分裂过程有一个总体的认识。

师：现在我将植物细胞有丝分裂各期的关键事件呈现出来，你与之进行比较，看看你或我是否有遗漏或不足。

生：我觉得中期还有一个需要补充，中期是辨认染色体形态、数目的最好时期，因为这个时期染色体高度螺旋化。

师：不错。刚才同学们与我一起对植物细胞有丝分裂的过程有了一个初步的认识。现在回到我们开始的问题，细胞分裂中的染色体是如何实现加倍的？有何机制保证染色体的平均分配？

生：通过DNA的复制和有关蛋白质的合成，实现了染色体的复制。

师：在分裂过程中，你觉得哪些变化与染色体的平均分配有关，或保证了染色体的平均分配？

生：着丝点的分裂，是染色体分开；纺锤丝的牵引使染色体平均移向两极。

生：我觉得还有一些机制，但我和周围的同学交流后我们感觉都似乎说不清。

教师展示下图：

师：请同学们用自己的语言描述其中的变化。

生：我知道了，染色体螺旋化由丝状的染色质变为棒状的染色体，可以避免染色体在分离时受到损失，而丝状的染色质容易打结断了。

教师呈现下图：

师：螺旋化后的染色体为什么不直接进入后期（即图示中的④过程），而先是着丝点排列在赤道板上再进行染色体的平均分配（即图示中的②和③过程）？你觉得细胞分裂过程中核仁解体、核膜消失有何意义？

生：我刚才在看书的时候也有这个疑问，染色体螺旋化后为什么要先排队再分家？

师：有同学能够给出答案吗？

（学生普遍摇头。）

师：通常细胞中的染色体是散乱在细胞核中的，如果我们班的同学乱七八糟地散在班级中，我们要把同学们进行平均分配，要求单号同学在班级的前面、双号在班级的后面，我们以图示④的方式或者②和③的方式都可以达到目的，你觉得哪一种能够保证在分配过程中的安全性？

生：我可以理解螺旋化后的染色体为什么不直接进入后期，而先是着丝点排列在赤道板上再进行染色体的平均分配了。

生：我现在对核仁核膜的变化也有答案了。在分裂过程中，一切活动都是围绕着染色体的平均分配进行的，这时核仁和核膜对染色体的平均分配有一定的阻碍，所以它们会消失和解体，当染色体平均分配结束后，核仁、核膜再次形成。

教师播放植物有丝分裂过程视频。

师：同学再回头考量一下有丝分裂，你们肯定也发现了，我们始终是围绕染色体的变化在讨论。你能够用文字、箭头的形式给出有丝分裂过程的知识结构示意图吗？

学生自我绘制，然后进行相互讨论。最后请一个学生在黑板上绘出知识结构图。

师：你觉得上述结构图告诉我们有丝分裂最重要的特征是什么？

生：染色体的复制与平均分配。

师：子代与亲代细胞拥有相同的染色体，这有何意义？

（学生表现得比较困惑。）

师：友情提醒一下，染色体的主要成分是什么？这种物质有什么功能？如果你还是感到困难，可以回到教材P113以及P29，也许你会有答案了。

师：刚才我们完整地学习了植物细胞的有丝分裂过程，我们现在可以回答在分裂过程中，如何能够确保亲代细胞染色体平均分配到子代细胞中且保持数目的不变，知道了有丝分裂的最主要特征是什么，同时我们还知道了有丝分裂具有怎样的意义。

师：动物细胞也能进行有丝分裂，那么下一节课我们要讨论的一个话题是，动物细胞的有丝分裂与植物细胞的有丝分裂有何异同？同时我们还要解决一个问题，为什么生物体的生长不能通过细胞的无限长大来实现？

下课。

【教学反思】

如果请学生列举高中生物中比较难学的知识，“细胞的有丝分裂”几乎成了学生共选的内容。但恰恰相反的是，没有几个教师会认同这个选择。教师觉得这个内容就是记住有丝分裂中染色体的变化，没有什么难点可言，而学生认为，教师一讲就明白，听后就忘记，反复记忆反复遗忘。一对矛盾，困惑了我许多年，我试图寻求导致矛盾形成的焦点，以便能够很好地解决矛盾。在教学中，我运用课件动画增加知识的直观性，通过实验增强知识的辨别性，等等，但似乎成效并不明显。2011年11月，接到了省教研室的通知，要我在江苏省首届生物学科特级教师论坛上开设一节观摩课，课题就是“细胞的增殖（一）――细胞的有丝分裂”，借校借班上课。据了解这所学校生源质量一般，学生基础相对比较薄弱。我上课的班级有50人之多，学生的总体思维品质及学习能力都较弱，总体情况是我所不熟悉的。接到任务，感到有些担忧，担忧的不是学生而是我，我不知道该怎样把抽象的有丝分裂转化为生动的生命过程。情急之下，向朱正威先生请教，朱先生给了我一句话：别怕，抓住核心概念进行教学。这句话让我茅塞顿开。

所谓核心概念，应该是位于学科中心的概念性知识，包括了重要概念、原理、理论等的基本理解和解释，这些内容能够展现当代学科图景，是学科结构的主干部分。认真分析《细胞的生命历程》一章，其核心概念应该包括以下内容：细胞能够生长、增殖、分化、衰老、癌变和死亡，以及细胞具有全能性。细胞增殖这一核心概念是生物体生长、发育、生殖和遗传的基础，其中又包含如细胞增殖、细胞周期、有丝分裂等核心概念。有丝分裂的本质应该成为其中的核心知识。回顾我们传统的有丝分裂教学，往往强调的是对有丝分裂过程中染色体形态、数目等事实信息的记忆和背诵，一味地讲分裂过程中各个时期各自的特点，甚至将各自特点还编成口诀，让学生去死记硬背，对于有丝分裂的特征及本质往往是一带而过。这样做只能触及表面性的事实知识，学生没有对有丝分裂的本质加以理解，最终的结果只会使有丝分裂的相关知识支离破碎，缺乏有机联系，于是遗忘就成为常态。我认为，在有丝分裂过程中，染色体的复制、着丝点的分裂、染色体形态变化乃至分裂前后染色体数目不变等诸多的问题，应该是围绕有丝分裂最本质的“分裂前后遗传物质保持相对稳定”这一核心原理展开的，学生最终能够理解细胞周期中染色体的行为和数目变化对子细胞的意义，能理解有丝分裂的本质。这样，我们的教学重心应该从讲授有丝分裂过程如核仁的消失、染色体的形态变化等，转移到借助于这些事实，让学生理解有丝分裂的本质，即分裂前后遗传物质保持相对的稳定性方面来。

基于上述认识，我在“细胞增殖（一）”的教学主线是：引导学生通过对有丝分裂过程的认识，理解有丝分裂的本质。其中抓住染色体的变化以及变化背后可能的原因进行教学，采取了多种教学与学习策略，比如动画的演示、学生的自我学习与相互交流、师生的共同总结，等等，均围绕有丝分裂的本质而展开，以此吸引学生充分展开思维活动。学生知道了细胞有丝分裂过程是如何进行的，懂得了有丝分裂的生物学意义，学习活动就不会仅仅停留在记住有丝分裂过程中染色体、DNA等变化的生物学概念知识，而是通过对相关过程的学习，认识到了有丝分裂的本质特征。

毋庸讳言，目前一些中学的生物学的课堂还是强调学生记忆知识的。记忆是必需的，问题是如何让记忆变得有效有意义。我认为只有那些置于核心概念框架下需要的记忆才能变得生动而有意义，同时概念通过各种丰富的有代表性的事实细节展现出来，这样一定情境下的概念才显得灵动鲜活。

美国课程专家艾里克森指出：“要为教学单元确定一个聚合概念（核心概念），如果没有一个聚合概念（核心概念），那么单元的学习只能停留在较低的认知水平，这时学生总是试图对相关事实进行死记硬背。”事实上，强调围绕核心概念进行教学，可以将分散的知识点逐级纳入知识网络中，在这样的主题结构之中，分散的知识点不再是孤立的，它们之间的关系可以被整体显现出来，这样可以帮助学生加深对于生物学本质的认识，有助于学生建立生物学说的观念，实现《普通高中生物课程标准》所要求的“倡导学生在解决实际问题的过程中深入理解生物学的核心概念”，最终实现有效教学。

（作者单位：江苏省梁丰高级中学）