6.1优秀教案(细胞的增殖 第1课时).doc

第6章 细胞的生命历程 ●章节规划 新课程的基本理念是： 1.提高生物科学素养。 2.面向全体学生。 3.倡导探究性学习。 4.注重与现实生活的联系。 教师必须更新观念，朝着新的课程理念进行课程设计。本章是《分子与细胞》模块的最后一章，包含两个主题：细胞的增殖和细胞的分化、衰老和凋亡。在课程开发和设计与旧教材上是有差异的，以系统论来构建知识体系，让学生理解细胞的生命历程，领悟事物的发生、发展和消亡的普遍规律，形成科学的辩证观点。在内容上通过对细胞的增殖、分化、衰老、凋亡和癌变的了解，在方法上通过探究、实验、核心概念的学习和资料的收集等等，使学生认识世间万物都有其发生、发展、消亡的规律，人们可以认识、应用这个规律，让世界更美好。培养学生爱护生命、珍惜生命的情感价值观。 本章可分两部分： 1.“细胞的增殖”部分 本部分内容的单元知识点有：细胞增殖及其意义、细胞周期、细胞分裂间期、无丝分裂、有丝分裂等，要求是：模拟探究物质扩散速率与细胞大小的关系，理解生物体大多是由许多体积很小的细胞组成的道理，以及细胞分裂是其发展的必然；举例说明细胞分裂是生物体生长、发育、繁殖和遗传的基础。简述细胞生长和增殖的周期性，图解一个细胞周期的持续时间和大体分期。概述分裂间期的细胞内进行的正常代谢活动，理解间期是细胞分裂期的准备阶段；描述细胞的无丝分裂过程，概述植物细胞的有丝分裂，观察植物细胞有丝分裂各个分期的特征，简述动物细胞有丝分裂与植物细胞的异同，归纳细胞有丝分裂的共同特征。 2.“细胞的分化、衰老和凋亡”部分 本部分内容的单元知识点有：细胞分化、细胞衰老和凋亡、细胞癌变等，要求是：以合子发育为例，说明细胞分化是生物个体发育的主要过程；以植物组织培养和动物克隆为例，说明分化细胞仍然保持其全能性；搜集有关干细胞研究进展和应用的资料。列举细胞衰老和凋亡是一种正常生理活动的事实，简述衰老细胞的主要特征，探讨防止细胞衰老和延长细胞寿命的可能性，综述有关细胞衰老的理论研究成果。描述癌细胞的主要特征，对致癌因子进行分类，说出正常细胞发生癌变的原因；关注恶性肿瘤的防治，搜集和交流防治恶性肿瘤方面的资料。 以上两部分可以用5个课时来完成，具体安排如下：《细胞的增殖》用2个课时，《细胞的分化》《细胞的衰老和凋亡》和《细胞的癌变》各用1个课时。这4节的内容基本上是按细胞生命历程的发展顺序安排的，先讲细胞的增殖，再讲细胞的分化，然后讲细胞的衰老和凋亡，最后一节所讲述的细胞的癌变实际上是细胞的生命历程出现异常可能导致的一种严重后果。这样的安排符合学生的认知过程。本章的知识结构如下： 细胞的生命历程 细胞的生命历程 第1节 细胞的增殖 ●从容说课 本节教学内容可安排2课时，包括讲课和两个学生实验。第一课时安排模拟探究细胞大小与物质运输的关系的实验和观察植物根尖分生组织细胞的有丝分裂实验。第二课时安排实验成果的展示和《细胞增殖》内容的学习，符合从感性到理性的认识。目的是使学生知道模拟的方法也是科学研究的方法之一。教师应当采取引导学生通过探究活动主动学习的教学模式。一节课安排一个探究实验和一个观察实验，对学生来说难度是很大的，考虑学生前面已经做过几个探究实验，要求每位学生必须自己设计一个可行的实验设计以供实验课上用。观察植物根尖分生组织细胞的有丝分裂实验，考虑到装片的制作和观察的难度和效果，可以改用洋葱根尖固定装片。如果具有洋葱根尖有丝分裂过程的数码显微摄像的课程资源，教师也可大胆尝试，进行知识发生过程式教学。先做实验，创造和再现科学家发现细胞有丝分裂的条件和工作过程，获得感性认识后，再进行理性的思考，把拍摄到的静止图像，按照想象的细胞分裂过程图像的正常顺序排序，把学生已形成的细胞分裂静态图像转化为连续的动态画面，突出学生的主动探究。本实验增加了旧教材没有的一个内容，是让学生学习记录细胞周期不同时期的细胞数，通过统计每一时期的细胞数与计数细胞总数的比值，比较细胞周期不同时期的时间长短。这里运用了间接转换的方法。因为学生并没有真正记录下细胞周期不同时期的时间，而是根据得到的每一时期的细胞数与计数细胞总数的比值，来比较细胞周期不同时期的时间长短。这种思维上的转换有一定难度，是对学生想象力的一种挑战。第二课时《细胞的增殖》首先让学生了解细胞增殖的必要性，再来学习细胞增殖的方式。多细胞生物体体积的增大，即生物体的生长，既靠细胞生长增大细胞的体积，还要靠细胞分裂增加细胞数量。这是因为细胞不能无限长大。细胞为什么不能无限长大呢？承接上节课学生通过探究细胞大小，即细胞表面积与体积之比，与物质运输效率之间的关系，探讨细胞不能无限长大的原因。这是一个模拟的探究实验，操作过程比较简单，但是实验后的讨论题却有相当的思维力度，需要学生开动脑筋思考，并且要用联想的方法将模拟实验的结果迁移至真实的细胞，思考物质运输的效率与细胞大小之间是什么关系；为什么细胞越大，物质运输的效率越低；为什么多细胞生物体是由许多细胞而不是由少数体积更大的细胞构成的。亲身参与、感性认识会提高学生思考的活跃程度，激发求知欲，学生会讨论得很热烈，时常会出现不同观点的论争。这种亲历探究、师生互动的教学场景正是今天提倡的探究性学习所需要的，教师应给予足够重视。通过模拟实验，学生理解了细胞体积越大，其相对表面积越小，细胞的物质运输的效率就越低，细胞表面积与体积的关系限制了细胞的长大。但是限制细胞长大的因素并不仅限于此。例如，细胞核中的DNA是不会随着细胞体积的扩大而增加的，如果细胞太大，细胞核的“负担”就会过重。教科书在模拟实验之后，安排了一段文字，对这个问题进行了补充说明。 既然细胞越小，细胞表面积相对就越大，细胞的物质运输的效率就越高，细胞体积不是越小越好吗？学了这部分内容，学生可能会产生这样的疑问。逆向思维将有助于对问题的理解。因而教科书在旁栏的“批判性思维”中把这个问题提了出来，以培养学生批判性思考的能力。由于这个问题有一定的思维难度，因此，教科书给了一些必要的提示，如有人估计完成细胞的各项功能至少需要100种酶，每个酶促反应需占有直径约50 nm的空间，每个核糖体直径为10～20 nm等。当然学生还可以搜集、列举更多的证据来支持自己的观点。开放式的教学模式和学习方式也是这次课程改革所提倡的。 由于细胞不能无限长大，多细胞生物体体积的增加还有赖于细胞增殖。细胞增殖和细胞分裂是两个不同的概念，细胞增殖包括物质准备和细胞分裂整个连续的过程。真核细胞分裂的方式有3种：有丝分裂、无丝分裂和减数分裂。有丝分裂是真核生物进行细胞分裂的主要方式，本节重点介绍有丝分裂，简要介绍无丝分裂。减数分裂是一种特殊方式的有丝分裂，它与有性生殖细胞的形成有关。有关减数分裂的内容安排在《遗传与进化》的相关章节中让学生学习。 细胞增殖是通过细胞周期实现的。一个细胞周期包括两个阶段：分裂间期和分裂期。细胞在分裂之前必须进行各种必要的物质准备，然后才能进行细胞分裂。细胞分裂前重要的物质准备之一是遗传物质DNA的复制，DNA的复制必须正确和彻底，否则可能导致细胞死亡，或者细胞周期调控紊乱，如细胞恶性增殖和肿瘤发生。除了遗传物质的准备之外，所有其他细胞物质也必须进行积累，这些物质的积累如果不及时，有时也会危及细胞的生存。可见，细胞分裂的物质准备过程是一个十分复杂而又必须精确进行的生命活动过程，同时，分裂间期还包括细胞的适度生长。在以前的教学中，教师往往把重点放在对有丝分裂过程的详细介绍上，要求学生理解并熟记有丝分裂过程中染色体行为和数目的变化，这固然很重要。但是为细胞分裂进行活跃的物质准备的分裂间期也应该引起学生重视，以便学生对细胞的生命周期形成完整的认识。课本P112的“图6—1有丝分裂细胞周期”和课本P112的“表6—1不同细胞的细胞周期持续时间”，提示学生注意分裂间期在细胞周期中所占时间的比例，反映出分裂间期在细胞周期中的重要性。 高中生物必修1教师教学用书第6章《细胞的生命历程》关于有丝分裂过程的教学，老师们都很熟悉了，与原来的高中教材相比，新教材对这一问题的叙述，基本没有什么变化。仍然是分为前期、中期、后期、末期四个时期叙述，突出这四个时期中染色体行为和数目的变化。首先以植物细胞为例详细地介绍这一过程，然后再采取对比的方法，列举动物细胞有丝分裂的过程与植物细胞的不同点。最后归纳有丝分裂的重要意义。 这部分内容对于学生来说还是很抽象的，教师要注重对各种课程资源的选择、整合和优化。可事先用橡皮泥做成细胞和染色体模型，两人一组，教师边讲解边在黑板粘贴有丝分裂各时期的剪贴图，同时学生在课桌上的细胞模型中用染色体模型操作。最后通过电教手段把动态的植物细胞有丝分裂过程再现出来。强调细胞分裂的各时期是为了研究方便人为划分的，实际上有丝分裂是一个动态的连续过程。传统的教学方式与现代教学手段相结合，既让学生感受细胞分裂过程的动态性和连续性，又能克服电教手段转瞬即逝的弊端。通过剪贴图和染色体行为的模型建构，突出了探究学习，有利于学生知识的建构。 无丝分裂的过程比较简单，这种分裂方式也不是很常见，因而教科书只用一小段文字和一幅图作了简单介绍。关于无丝分裂的问题，长期以来就有不同的看法。有些人认为无丝分裂不是正常细胞的增殖方式，而是一种异常分裂现象；另一些人则主张无丝分裂是正常细胞的增殖方式之一，主要见于高度分化的细胞，如肝细胞、肾小管上皮细胞、肾上腺皮质细胞等。有关无丝分裂的不同观点，教师可根据教学情况的需要，适当补充介绍，不宜过多发挥。 ●三维目标 1.知识与技能 （1）了解真核细胞增殖的方式及意义。 （2）理解细胞周期的概念。 （3）准确描述细胞有丝分裂各阶段的重要特征。了解动、植物细胞有丝分裂过程的异同。 （4）掌握有丝分裂的过程、特征和意义。尤其是DNA和染色体的规律性变化。 2.过程与方法 （1）学会科学探究细胞大小与物质运输的关系的方法。 （2）学习用曲线图描述DNA和染色体数量的变化规律。 （3）通过实验培养学生制作临时装片的技能，培养学生的观察、分析能力以及识图和绘图能力。 （4）学会使用高倍显微镜和绘生物图的方法。 3.情感态度与价值观 （1）通过对细胞周期以及有丝分裂过程中DNA和染色体的规律性变化的学习，培养学生树立唯物主义的世界观。使学生对生命的运动性、对事物发展变化过程中由量变到质变的转化等哲学问题有正确的认识。 （2）通过对实验思路的分析和对实验现象的观察培养学生实事求是的科学态度和严谨的科学工作作风。 ●教学重点 1.如何进行探究实验，其基本方法和一般过程。 2.细胞生长和增殖的周期性。 3.真核细胞有丝分裂的过程，有丝分裂过程中DNA和染色体的规律性变化。 4.制作临时装片观察细胞有丝分裂的实验。 ●教学难点 真核细胞有丝分裂过程中，各个时期染色体行为和数目的变化，以及DNA数量的变化。 ●教具准备 1.植物细胞有丝分裂过程和动物细胞有丝分裂过程的多媒体课件。 2.细胞分裂周期的多媒体课件。 3.植物细胞有丝分裂过程的flash动画、动物细胞有丝分裂过程的flash动画。 4.有丝分裂过程染色体数及DNA含量坐标及表格。 5.动植物细胞有丝分裂异同点表格。 6.染色体模型剪贴图。 7.同一颜色的橡皮泥制作成的染色体模型。（学生准备） 8.板书（可银幕显示）。 ●课时安排 2课时 第一课时 实 验 ●教学过程 ［课前准备］ 老师上课前一天，准备足够的酚酞琼脂块。酚酞琼脂块的制备方法：每升水加30 g琼脂，不断搅拌下煮沸。在它冷却固化前，加1 g酚酞，并搅拌使之充分混合。若混合物呈粉红色，加数滴质量分数为0.1%的盐酸至粉红色退去。将混合物放在平底浅盘中，使混合物高度约为3 cm。琼脂固化后，将其切成3 cm×3 cm×6 cm的小块。 洋葱根尖的培养。培养洋葱生根时，避免用新采收的洋葱，因为这种洋葱尚在休眠，不易生根。如果必须用当年刚收的新洋葱生根，则应设法打破它的休眠。常用的方法是用低浓度的赤霉素溶液浸泡洋葱鳞茎的底盘，这样可以促使其生根。 对于前一年收下的洋葱，可以采用如下方法促使它生根：选择底盘大的洋葱作生根材料；剥去外层老皮，用刀削去老根（从底盘中央向四周削），注意不要削掉四周的根芽；培养时注意每天换水1～2次。如果班级较多，为了防止后来的班级所用的洋葱根长得过长，可以放入冰箱（4 ℃左右）保存。 教师将准备好的两个实验所用各种材料和用具，按每组两人分好。一节课安排两个实验，对学生来说难度是很大的，所以学生必须课前作好实验的设计，教师在课前给予指导和检查，决定可行方案或按课本提供的方案进行。 ［情境创设］ 播放一段配有大自然音乐的植物开花到凋谢过程的视频录像，引出生物都要经历出生、生长、成熟、繁殖、衰老直到最后残废的生命历程。活细胞也一样，对于一个细胞来说，同样要经过生长、增殖、衰老、凋亡的过程。 ［师生互动］ 1.引出探究的主题 教师：用PowerPoint演示象与鼠的比较和组成生物的几种细胞的比较图片。 学生：观察和讨论。 教师：引出探讨的问题：（1）请推测象与鼠相应器官和组织的细胞大小差异如何。 （2）生物体的长大，是靠细胞数量的增多还是靠细胞体积的增大？ 学生：讨论。 教师：提示：（1）象与鼠相应器官和组织的细胞大小无明显差异。 （2）生物体的生长，既靠细胞分裂增加细胞的数量，还要靠细胞生长增大细胞的体积。事实上，不同动（植）物同类器官或组织的细胞大小一般无明显差异，器官大小主要决定于细胞数量的多少。自然提出探究的主题——细胞为什么不能无限长大？ 学生进行讨论：细胞为什么都那么小？ 2.开始探究实验——细胞大小与物质运输的关系 教师：用PowerPoint出示温馨提示牌： 酚酞是白色粉末，无臭，如果接触某些人的皮肤会引起过敏反应。因此，在准备实验材料时，最好戴橡皮手套。 氢氧化钠有腐蚀性，应避免与眼睛和皮肤等接触。如泼洒出来，应立即用水冲洗泼洒处，并告诉老师。 学生实验并测量实验结果： 根据测量结果进行计算，并将结果填在下表中，如下： 琼脂块的边长/cm 表面积/cm2 体积/cm3 比值（表面积/体积） 着色深度/cm 比值（着色的体积/整个琼脂块的体积） 3 2 1 结 论 琼脂块表面积与体积之比随着琼脂块的增大而___________________；NaOH扩散的体积与整个琼脂块的体积之比随着琼脂块的增大而_________________ 学生从模拟实验转入对一般细胞表面积和体积之比的讨论，具体情况如下： 根据球体的体积公式V=πr3，表面积公式S=4πr2，计算结果如下表： 细胞直径（μm） 表面积（μm2） 体积（μm3） 比值（表面积/体积） 20 1 256 4 187 0.30 30 2 826 14 130 0.20 从上表，学生能清楚地认识到：细胞越大，物质运输的效率越低，所以多细胞生物体是由许多细胞而不是由少数体积更大的细胞构成的。细胞越大，需要与外界环境交流的物质越多；但是细胞体积越大，其表面积相对越小，细胞与周围环境之间物质交流的面积相对小了，所以物质运输的效率越低。 ［教师精讲］ 事实告诉我们：细胞不可能无限长大，细胞表面积与体积的关系限制了细胞的长大。但是限制细胞长大的因素并不仅限于此。例如，细胞核中的DNA是不会随着细胞体积的扩大而增加的，如果细胞太大，细胞核的“负担”就会过重。 教师自然提出：既然细胞越小，细胞表面积相对就越大，细胞的物质运输的效率就越高，细胞体积不是越小越好吗？承接课本的批判性思维。 当然细胞不能太小，一个细胞好比一座工厂，里面要容纳各种细胞器。如有人估计完成细胞的各项功能至少需要100种酶，每个酶促反应需占有直径约50 nm的空间，每个核糖体直径为10～20 nm等。当然学生还可以搜集、列举更多的证据来支持自己的观点。开放式的教学模式和学习方式也是这次课程改革所提倡的。 由于细胞不能无限长大，多细胞生物体体积的增加还有赖于细胞增殖。细胞增殖包括物质准备和细胞分裂整个连续的过程。真核细胞分裂的方式有3种：有丝分裂、无丝分裂和减数分裂。有丝分裂是真核生物进行细胞分裂的主要方式，下面我们来做《观察根尖分生组织细胞的有丝分裂》的实验。 教师应讲解实验成功的关键。解离充分是实验成功的必要条件。解离充分，组织才能分散，细胞也不会重叠。染色时，染液的浓度和染色的时间必须掌握好，特别是染色不能过深，否则不易观察。压片时用力必须适当，过重会将组织压烂，过轻则细胞未分散，二者都将影响观察效果。 教给学生观察要领。让学生观察时，强调先用低倍镜观察，再转高倍镜观察，切忌直接使用高倍镜。 增加演示实验。学生自己制作的装片，由于诸多原因，观察效果常都不理想。教师可在实验课前准备5台示范镜，分别示范有丝分裂固定装片中间期、前期、中期、后期、末期5个不同时期。 解离时，也可将剪取的2～3 mm洋葱根尖浸入浓盐酸和体积分数为95%的酒精各半的混合液中，浸20～30 min。这样根尖被固定，细胞间质被溶解，细胞容易分离。 染色时，也可用紫药水取代龙胆紫溶液，但浓度不宜过大。可将紫药水稀释，即2～3滴清水中加入一滴紫药水。 压片时，仅靠用手指轻按，不易将根尖细胞分散开。可将染色后的洋葱根尖用小刀压平，或用铅笔带橡皮的一端稍用力压，这样才能使细胞分散，并且便于平放盖玻片。 制作装片过程中空隙时间的利用。解离、漂洗、染色三个步骤中，都有一段等待的时间，教师应该充分利用这些空隙时间。建议讲解以下内容：洋葱根尖的培养方法，取材时间，解离和漂洗的目的和方法，分生区细胞与其他区细胞的区别等。 学生实验： 学生开始实验并记录数据，记录表如下： 细胞周期 统计 间期 分裂期 前期 中期 后期 末期 总数 样本1（视野1） 样本2（视野2） 样本1和样本2合计 各时期细胞所占百分数 问题探讨： 1.所观察的细胞是活的还是死的？ 2.为什么要对各个时期的细胞进行计数？ 以上问题将为学生理解细胞周期中各时期的长短打下埋伏。 由于时间关系，本节课就上到这里。 ［评价反馈］ 本节课是以实验为主的课，下面通过评价表的填写和统计来反馈。 实验名称 观察植物根尖分生组织细胞的有丝分裂 姓名 评价项目 自评 小组互评 老师评价 1.能熟练制作洋葱根尖细胞的有丝分裂临时装片 2.能熟练正确操作显微镜 3.整个实验进程有序紧凑 4.实验效果明显 说明：评价采用“A、B、C、D”四个等级 ［课堂小结］ 本节课同学们要学会科学探究的方法和观察实验的技能。科学探究的步骤一般分为： （1）提出问题 （2）作出假设 （3）设计实验 （4）开展实验 （5）记录结果 （6）分析结果，得出结论 （7）表达与交流 ［布置作业］ 课后要求学生统计全班结果，求出各时期细胞所占百分数；填写实验报告和实验评价方案表。 ［课后拓展］ 1.真核细胞的直径一般在10～100 μm之间。生物体细胞体积趋向于小的原因是 ①受细胞所能容纳的物质制约 ②相对面积小，有利于物质的迅速转运和交换 ③受细胞核所能控制的范围制约 ④相对表面积大，有利于物质的迅速转运和交换 A.①② B.②③ C.③④ D.①④ 答案:C 2.下列有关细胞体积和细胞的物质运输关系的叙述中，正确的是 A.直径越小的细胞，其细胞的物质运输效率越高 B.直径越大的细胞，其细胞的物质运输量越小 C.表面积越大的细胞，其细胞的物质运输效率越高 D.体积越大的细胞，其细胞的物质运输效率越高 答案:1C 2.A ●板书设计 第6章 细胞的生命历程 第1节 细胞的增殖 第一课时 实验 一、细胞大小与物质运输的关系 （一）目的要求 通过探究细胞大小，即细胞的表面积与体积，与物质运输效率之间的关系，探讨细胞不能无限长大的原因。 （二）实验原理 琼脂块越小，其表面积越大，则其与外界交换物质的表面积越大，经交换进来的物质在琼脂块中扩散的速度越快；琼脂块中含有的酚酞与NaOH相遇，呈紫红色，可显示物质（NaOH）在琼脂块中的扩散速度。 二、观察植物细胞的有丝分裂 （一）目的要求 1.观察植物细胞有丝分裂的过程，识别有丝分裂的不同时期。 2.学会制作洋葱根尖有丝分裂装片的技术。 3.学会使用高倍显微镜和绘生物图的方法。 （二）实验原理 染色体被碱性染料（如龙胆紫溶液）着色后，通过在高倍显微镜下观察，同一组织中可以看到不同时期细胞内染色体（或染色质）的存在状态，判断这些细胞各处于有丝分裂的哪个时期，从而认识有丝分裂的完整过程。 ●习题详解 一、问题探讨（课本P110） 1.象与鼠相应器官和组织的细胞大小无明显差异。 2.生物体的生长，既靠细胞分裂增加细胞的数量，还要靠细胞生长增大细胞的体积。 二、实验（课本P111） 1.当NaOH与含酚酞的琼脂块相遇时，其中的酚酞变成紫红色，这是常用的检测NaOH的方法，从琼脂块的颜色变化就知道NaOH扩散到多远；在相同时间内，NaOH在每一琼脂块内扩散的深度基本相同，说明NaOH在每一琼脂块内扩散的速率是相同的。 2.根据球体的体积公式V=（4/3）πr3，表面积公式S=4πr2，计算结果如下表： 细胞直径（μm） 表面积（μm2） 体积（μm3） 比值（表面积/体积） 20 1 256 4 187 0.30 30 2 826 14 130 0.20 3.细胞越大，物质运输的效率越低，所以多细胞生物体是由许多细胞而不是由少数体积更大的细胞构成的。细胞越大，需要与外界环境交流的物质越多；但是细胞体积越大，其表面积相对越小，细胞与周围环境之间物质交流的面积相对小了，所以物质运输的效率越低。 三、批判性思维（课本P111） 细胞体积的最小限度，是由完成细胞功能所必需的基本结构（如核糖体）和物质（如酶）所需要的空间决定的。 四、实验（课本P116） 1.分裂间期的细胞最多。因为分裂间期时间最长。 2.每一时期的时间=洋葱的细胞周期（12 h）×每一时期的细胞数占计数细胞总数的比例。