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第三章第3节《细胞核——系统的控制中心》教学设计一、内容分析与处理1.地位与价值分析“细胞核——系统的控制中心”一节是人教版高中生物必修1第三章第3节的内容，包括细胞核的功能、结构和模型建构“尝试制作真核细胞的三维结构模型”3部分内容。本节具有一定的承前启后作用，在学习了系统的边界和系统内的分工合作后，介绍细胞这一基本生命系统的控制中心——细胞核，便于学生以系统的观点认识细胞的结构和功能，同时为后续学习细胞有丝分裂时染色体的变化以及必修二的遗传作铺垫。教材中的四个实验为学生理解细胞核的功能提供了强有力的证据，对实验的分析总结能提高学生实验设计与分析的科学探究能力，培养归纳与概括的科学思维。细胞核的结构与功能的学习有利于发展结构与功能观；教材编排问题有助于启发思考，形成问题意识；模型的建构则强化了学生对细胞整体的认识。2.问题分析教材共设置了17个问题，其中“问题探讨”4个，“本节聚焦”3个，“资料分析”5个，“技能训练”2个，正文部分2个，旁栏思考1个。其中合理并保留的问题有7个，这些问题能有效启发学生思考，引导学生分析资料或自主学习；合理但针对实际教学情况改编问题2个，部分问题基于已有的知识和经验难以解决，需要分解或合并，同时删去可替代的部分及目前无法回答的部分；舍弃的问题8个，主要原因是与前面的问题重复，或考查细节性知识，不是必须强调的内容，为突出教学主干而舍弃。表1教材中问题设置合理性分析教材中的问题处理合理性分析1.细胞核在细胞中起什么作用？发挥自己的想象力，把细胞核比喻成什么才既形象又贴切？舍弃能引发学生思考，但基于已有的知识和经验无法明确得出结论。创设光学显微镜观察真核细胞的情境，以“没有细胞核，细胞的生命活动将会怎样？”简洁的导入。2.没有细胞核，细胞还能存活吗？3.没有细胞核，细胞还能合成蛋白质吗？4.没有细胞核，细胞还能生长和分裂吗？5.细胞核在细胞的生命活动中起什么作用呢？保留合理。本节教学的核心问题，但需学完本节内容才能完整回答，因此作为过渡问题。6.资料1说明美西螈皮肤的颜色是由细胞核还是细胞质控制的？结合初中学过的多利羊产生过程的知识，你认为生物体性状的遗传主要是由细胞核还是由细胞质控制的？为什么？改编合理，但性状的遗传由细胞核还是细胞质控制的原因涉及基因与性状的关系，学生回答难度大，因此删减后面的问题。7.从资料2可以看出细胞核与细胞的分裂、分化有什么关系？保留合理。可引导学生分析资料，得出结论。8.分析资料3你可以得出什么结论?9.资料4说明生物体形态结构的建成，主要与细胞核还是细胞质有关？10.你认为细胞核具有什么功能？舍弃合理，但与前面的问题重复。11.细胞核为什么能成为细胞的“控制中心”呢？保留合理。将细胞核的功能和结构联系起来，但回答该问题需要学完细胞核的结构特点，因此可作为过渡问题引发思考。12.同一个生物体内所有细胞的“蓝图”都是一样的吗？如果是一样的，为什么体内细胞的形态、功能如此多样？结构也不完全相同？舍弃问题的回答涉及细胞分化的内容，考虑到后面会学习，为使教学主干突出，故舍弃。13.如果你是这位生物学家，你怎样解释上述数据？你能得出什么结论？改编合理。引导学生分析实验数据，但学生尚未具备相应能力，需要将问题分解，指向性更明确。14.有人质疑这位生物学家，要求他对这么多细胞有核部分的死亡做出合乎逻辑的解释。请你尝试为这位生物学家辩护，替他做出解释。舍弃合理，但由于更关注的是实验操作，为使教学主干突出，故舍弃。15.细胞核有什么功能？舍弃合理，但与前面的问题重复。16.细胞核的形态结构是怎样的？保留合理。引导学生自主学习细胞核的结构。17.为什么说细胞核是细胞的遗传信息库？保留合理。提示学生细胞核的功能与其重要结构——染色质(体)有关。3.问题设计本节以问题驱动教学，通过问题引导学生积极思考，主动从课本中获得答案并理解知识。本次教学除保留的7个问题以及改编的2个问题外，还根据自己的教学需要设计10个问题。作为主要线索的问题为：①细胞核在细胞的生命活动中起什么作用呢？②细胞核的形态结构是怎样的？③为什么说细胞核是细胞的遗传信息库？设计问题如下：表2根据教学所设计的问题问题原因1.如何使美西螈核移植实验的结论更具有说服力？提示实验存在不足，启发学生思考并改进实验。2.切去伞帽后长出的新帽是由柄还是假根决定的？3.能否说明伞帽形状由细胞核控制？为什么？让学生意识到嫁接的假根中有细胞质，利用刚学习的实验原则设计核移植实验。4.细胞遗传和代谢的信息储存在什么物质中？在真核细胞中以什么形式存在于哪里？5.什么是染色质，它的成分是什么？6.染色质与前面学习的染色体是什么关系？7.核膜与细胞膜在结构上有什么区别？8.细胞核要控制细胞，需与细胞质发生联系。细胞核与细胞质如何联系？9.为什么蛋白质合成旺盛，核仁相对大呢？10.细胞核中，与其功能有关的最重要的结构是什么？为什么？设置一系列问题，在回答问题的过程中加深对细胞核结构的理解。学生在对问题进行分析的同时，小组合作解决问题，理解细胞核的结构。4.发展核心素养的联系点分析本节内容知识内容与对应发展的核心素养如下表所示：表3细胞核——系统的控制中心知识内容与核心素养联系点分析知识内容对应的核心素养细胞核对细胞的生命活动不可或缺。通过分析“技能训练”的实验数据，培养学生分析数据的科学探究能力。同时，对知识内容的疑问有助于发展严谨的科学思维。细胞核控制细胞的遗传（美西螈核移植实验、伞藻嫁接与核移植实验）和代谢（蝾螈受精卵横缢实验与变形虫去核及核移植实验）美西螈核移植实验由于缺少对照组，结论不够有说服力，教师引入实验原则启发学生思考，设置对照排除无关变量的影响；伞藻实验分为嫁接与核移植实验两部分，单独展示嫁接实验，通过设置问题让学生留意到嫁接的假根中有细胞质，通过利用刚学习的实验原则设计核移植实验。受精卵横缢实验与变形虫去核及核移植实验相对简单，让学生介绍实验，回答问题，得出结论。由此，让学生认识实验设计要遵循的基本原则，培养实验设计、实验现象分析的科学探究能力。细胞核的功能与结构细胞核控制细胞的代谢和遗传与结构是分不开的，以问题引导思考，构建结构与功能观。细胞是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心通过前面实验的分析以及对细胞核结构的学习，归纳概括细胞核功能较为全面的阐述，提高学生“归纳与概括”的科学思维。二、学情分析在初中阶段学生已经对细胞核的结构和功能有初步的认识，在前面的学习中对细胞的整体结构有了进一步的认识，并且在使用显微镜观察细胞时对真核细胞的细胞核有一定的观察经验，为新知识的学习奠定了认知基础。然而，细胞核是微观的结构，学生在生活中缺乏直观经验，且不清楚基因是如何通过控制蛋白质的合成进而控制生物的遗传和代谢的，因此理解细胞核的结构和功能仍有困难。但是，高一学生对事物探究有热情，并且具备一定的分析能力，通过提供资料和问题引导的方式，结合教师的补充说明，可得出相应结论，进而形成概念。在核心素养方面，学生通过前面对于细胞结构的学习，初步形成一定的生命观念以及“归纳与概括”的科学思维。但是，学生还未进行过系统的科学探究训练，进行实验设计的能力有待加强。三、教学资源的组织情境资源1、2：展示使用光学显微镜观察到的真核细胞图，唤醒学生对细胞核的印象，同时以问题“没有细胞核，这些细胞会怎样？”引发思考，为证明猜测，需要用实验来进行验证，过渡到技能训练实验并进行解释数据的训练。情境资源3、4：美西螈核移植实验、伞藻嫁接与核移植实验。教师简单介绍实验步骤和结果，利用问题引导学生分析实验现象，同时思考实验的不足并进行完善。学生思考实验不足的过程中教师提出实验需遵循的原则，培养学生实验设计、实验现象分析的科学探究能力。情境资源5、6：蝾螈受精卵横缢实验、变形虫去核及核移植实验，通过让学生介绍实验的过程，回答问题得出结论，培养分析实验的能力。四、教学目标与方法1.教学目标（1）知识目标阐明细胞核的结构和功能；描述染色质的组成及其与染色体的关系。（2）能力目标尝试分析、设计和完善实验；制作真核细胞的三维结构模型。（3）情感态度价值观目标通过各实验的资料分析，体验科学工作的方法和过程；认同细胞核是细胞生命系统的控制中心。（4）核心素养强化结构与功能相适应的生命观念；形成严谨的逻辑思维、“归纳与概括”的科学思维；培养实验设计与分析的科学探究能力。2.教学重点和难点（1）教学重点细胞核的结构和功能；染色质与染色体的关系。（2）教学难点理解细胞核是遗传信息库，是细胞遗传和代谢的控制中心；深刻理解结构与功能相适应的生命观念。3.教学方法（1）问题驱动法本节知识可通过设置问题为学习起点的方式，围绕问题进行自主学习、合作讨论寻求答案，提高学生学习的主动性以及在教学过程中的参与程度，提高学生科学思维的核心素养。（2）其他方法除了问题驱动法，还运用了情境教学法、模型演示法、小组合作学习法。五、教学过程环节教学活动设计意图教师活动学生活动导入[情境1]展示光学显微镜下的真核细胞。提问：1.容易观察到什么细胞结构？2.没有细胞核，这些细胞会怎么样？过渡：大家所说的都是自己的猜测，那么如何证明自己的猜测是正确的呢？学生思考并尝试回答问题，引起探究欲望。1.唤醒学生对细胞核的印象。2.设置情境，导入主题。细胞核的功能：细胞核控制着细胞的代谢和遗传[情境2]技能训练展示实验：研究细胞核是否为活细胞所必需。提问：1.没有细胞核，这些细胞会怎么样？2.通过实验数据的对比，你还获得了哪些信息？3.分析你所获得的信息，得出了什么结论？现象：哺乳动物成熟的红细胞缺少细胞核，但其寿命很短。细胞核在细胞的生命活动中起什么作用呢？[探究性问题]问题的解答需要实验支撑。1.分析实验数据，回答问题。2.全面的分析实验数据，掌握实验数据分析的方法。3.综合前两问所获得的信息，概括出结论：细胞核对细胞的生命活动是不可或缺。学生对结论疑惑：哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核也能存活。1.问题驱动，进行实验数据分析，形成以事实说明问题的思想。2.生成问题，发展严谨的科学思维。[情境3]美西螈核移植介绍美西螈核移植实验流程。提问：1.美西螈皮肤的颜色是由细胞核还是由细胞质控制的？2.如何使结论更具有说服力？教师介绍实验设计遵循的基本原则：1.对照实验2.平行重复3.单一变量得出结论：美西螈皮肤的颜色是由细胞核控制的。回答：1.细胞核。引导学生分析实验现象。启发学生反思得出结论的过程。2.将白色美西螈胚胎细胞的细胞核移植到黑色美西螈的去核卵细胞中。1.渗透实验设计遵循的基本原则。2.培养科学探究能力。在分析实验操作、提出完善实验方法的过程中，培养学生实验设计、实验现象分析的科学探究能力。[情境4]伞藻嫁接与核移植介绍以伞藻为实验材料的原因，伞藻嫁接实验的流程。提问：1.切去帽后长出来的新帽是由柄还是假根决定的？2.能否说明伞帽形状由细胞核控制？为什么？[迁移性问题]3.伞藻形态结构的建成，主要与细胞核还是细胞质有关？美西螈皮肤的颜色、伞藻的形态结构等表现出来的特征称为性状，核移植后的细胞与原来的细胞不一样，说明了什么问题？回答：1.假根。2.不能。假根中有细胞核和细胞质两部分。（提出完善实验的方法并设计实验，预测实验结果。）模型演示3.细胞核。性状的遗传主要由细胞核控制。[情境5、6]蝾螈受精卵横缢、变形虫去核及核移植展示蝾螈受精卵横缢、变形虫去核及核移植的流程图，学生阅读课本后介绍实验，回答问题：1.发育的本质是什么？2.蝾螈胚胎发育的快慢，说明什么？3.分析变形虫实验，你可以得出什么结论?细胞的分裂、分化，变形虫的摄食、对外界刺激做出反应等都属于生命活动，与代谢有关，因此说细胞核控制细胞的代谢。综合以上的分析，得出结论：细胞核控制着细胞的代谢和遗传。介绍实验，回答：1.细胞的分裂和分化。2.细胞核与细胞的分裂和分化有关（细胞核控制着细胞的分裂和分化）。3.没有细胞核，变形虫就不能进行正常的生命活动。细胞核的结构与细胞核的结构相关的问题链过渡：细胞核控制着细胞的代谢和遗传。但是，细胞核为什么能成为细胞的“控制中心