教学设计细胞通过分裂而增殖(第1课时)

第3章细胞第3节细胞通过分裂而增殖成都市锦西中学校周琴本课题的实验选自北京师范大学出版社2015年6月第3版《生物学》七年级上册P49-P51活动《研究细胞体积与表面积的关系》和建议活动《研究细胞大小与物质扩散的关系》。

一、本节内容涉及的重要概念《义务教育生物学课程标准》（2011年版）在“生物体的结构层次”这一主题部分，建议教师帮助学生形成的重要概念有“细胞能进行分裂、分化，以生成更多不同种类的细胞用于生物体的生长、发育和生殖。”可见，本节课的重要概念为“细胞增殖的必要性”。建构这个重要概念是通过回答核心问题“细胞为什么这么小？”的过程来进行的，因此，必须要帮助学生解决两个密切相关、层层递进的问题：1、细胞体积大小会不会影响细胞与外界进行物质交换？2、细胞体积大小和表面积有何关系？二、本课题实验在教材中的地位和作用《细胞通过分裂而增殖》选自《生物学》（北师大版）七年级上册第二单元第三章第三节。本节内容讲述细胞增殖这种生命现象，体现了微观生物学知识。在学生通过第一、二节的学习后，基本已经掌握了细胞的结构和功能的基础上，本节课要求学生在理解“细胞增殖的必要性”的基础上来加深对细胞增殖方式的理解和掌握。教材中为了解决这个微观抽象的难题，设计了相关的探究活动“研究细胞体积与表面积的关系”和建议活动“研究细胞大小与物质扩散的关系”。这两个活动的操作过程非常简单，但是却需要学生用联想的方法将模拟实验的结果迁移到真实的细胞，通过数据分析理解细胞体积大小与其物质代谢的关系，从而为下一课时学习“细胞增殖的方式——细胞分裂”做好准备。三、学情分析七年级的学生刚步入中学，思维活跃，敢于质疑和讨论，具备一定的逻辑思维能力，但还不能完全离开实物的支持。而且虽然他们通过第一节和第二节的学习，已经对“细胞”这个抽象概念有一些感性的认识，但是要通过教材提供的模型法来理解细胞为什么要分裂的原因，将模拟实验的结果迁移到真实的细胞，从而进行生物学的研究，达到这样的思维力度，对七年级的大多数孩子们来说还是有相当的难度。四、教学目标教学目标的设定需要围绕重要概念进行组织，贯穿对学生知识的渗透和能力的培养，突出情感态度价值观的教育。1、知识目标：研究细胞体积与表面积的关系，理解细胞增殖的必要性。2、能力目标：①学习通过模型方法进行生物学的研究；②学习记录数据、分析数据和根据数据获得结论的方法。3、情感态度与价值观目标：通过学生亲身体验实践活动，学会获得自身体验和感受，有利积累感性经验，促使理解能力，判断能力的发展。五、教学重难点两个实验活动中预测的提出、数据的处理、结论的获得。六、设计思路如果只是简单的按照教材的编排顺序依次进行，“为了活动而活动”，活动《研究细胞体积与表面积的关系》结束时多数学生完全不知道为什么要计算四个大小不同立方体的表面积和体积的数据，计算出来的数据也不知道该拿来干什么；而在活动《研究细胞大小与物质扩散的关系》中，多数学生只看到了氢氧化钠在不同大小琼脂块中的扩散结果，但却并不清楚造成这种结果的原因。活动倒是热热闹闹地进行了，但却两个活动完全脱节流于形式化，教材的编排顺序不太符合七年级孩子的认知规律。因此，我把教材安排的两个活动作了一个调整和改进：先探究细胞大小和物质扩散的关系，再通过追问“为什么?”进行“取棋子”游戏来研究细胞体积与表面积的关系。这样的调整使本节课更贴近学生的生活实际，更利于教师根据学生的实际学习情况进行引导。七、教学过程教学环节教师活动学生活动教学意图新课导入展示照片“洋葱表皮细胞和人口腔上皮细胞”,请学生观察。【提问】借助什么工具观察到这两种细胞的真容？为何要用显微镜？【提问】细胞为何都保持较小的体积？观察照片。【回答】显微镜。细胞很小。构建情境、激发兴趣引出课题过渡引导介绍：多数细胞生长到一定大小的时候就会停止生长不在长大，有些细胞还会开始一种新的生理过程。（展示“细胞分裂”动画。）【提问】细胞为什么要从较大体积分裂到较小的体积？【讨论】猜测细胞进行分裂的原因。【思考】细胞要生长，必须通过说明结构从外界吸收营养、排出废物？细胞膜的大小和细胞体积有没有关系？设疑激趣探索新知（引导学生构建模型，寻找答案）活动“探究细胞大小和物质扩散的关系”（一）引导学生构建数学模型，计算不同大小立方体的表面积和体积，尝试寻找答案。【提问】细胞膜的大小直接决定细胞与外界进行物质交换的效率高低，那是不是细胞体积越大，细胞膜表面积越大，物质交换的效率越高呢？演示“细胞大小与物质扩散关系”相关实验。【材料用具的改进】凉粉、稀释的红墨水、解剖刀等。【提问】在红墨水中哪种凉粉块的染色程度更厉害一些？展示实验的结果，通过矛盾，激发探索兴趣。【过渡提问】为什么红墨水更快进入体积较小凉粉块的中心呢？（三）游戏：取棋子（模拟细胞与外界的物质交换）【材料用具的改进】红白纸盘、黑白围棋子等。【提问】为什么较小的“细胞”与外界进行物质交换的效率更高？在刚才的游戏过程中你发现“细胞”的什么数据发生了改变？【追问】怎样计算单位体积下的表面积大小？引导观察分析“相对表面积”数据的变化规律。【学生实验活动】阅读教材，计算相关数据，做好记录。【讨论】小组讨论分析所获得的数据，对分析的结果进行交流。数据说明细胞体积增大时，其表面积也在增大吗？通过数据的分析，你觉得细胞膜的大小和细胞的物质扩散有关系吗？【生1】大的凉粉块染色的程度更好一些，因为通过刚才计算的数据来看，体积大的凉粉块表面积大一些，与外界进行物质交换时应该更高效一些。【生2】小的凉粉块要好一些，因为平时吃烧烤土豆的时候感觉小块的土豆更加入味一些。（生活经验）参与游戏，通过“大、中、小”三种体积的细胞在相同时间内与外界进行物质交换的比较，体会其效率高低的变化。【生】单位体积下细胞膜的表面积。【生】用表面积去除以体积。活动“探究细胞体积与表面积的关系”，计算、分析数据。【学生实验活动】分小组计算不同大小立方体的表面积和体积之比。【讨论交流】1、表面积与体积之比的变化有说明规律？2、根据数据分析说明细胞保持较小体积的原因。【师生共同结论】体积较小的细胞相对表面积较大，因此与外界进行物质交换的效率更快，更易于保证细胞与外界进行物质交换。通过亲身的参与和实际的体验、对数据进行分析整理，解答由此产生的疑问，一步步引导学生认识细胞体积大小与物质扩散的关系，最后通过全班交流达到深化认识的目的总结提炼【总结提问】通过今天一系列的活动，相信同学们已经认识到了细胞的较小体积与其生命活动是有必然联系。因此，任何一种生物的细胞能否无限长大呢？【追问】但细胞会生长变大，那怎样让细胞保持较小的体积呢？请解释细胞生长到一定大小后就停止生长、进行细胞分裂的原因。【回答】不能。【回答】必须通过细胞分裂的方式来让细胞保持其较小的体积。【师生总结】因此，无论单细胞生物、还是多细胞生物，细胞增殖都是非常必要的。归纳要点，形成重要概念“细胞增殖有其必要性”。拓展延伸【过渡提问】既然细胞越小，细胞的相对表面积就越大，细胞的物质运输的效率就越高，那细胞体积是不是越小越好呢？【追问】为什么细胞不能太小呢？请说明理由。【补充总结】因此，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（如线粒体）和物质（如酶）所需要的空间结构。细胞体积不是越小越好。【回答】生1：是的，细胞越小越好。生2：不是，细胞不能太小。【小组讨论】对照阅读教材P42细胞结构图解和教师补充资料，进行讨论。通过讨论让学生理解“细胞体积相对守恒”的原因，体会到“结构是与功能相适应的”生物学基本观点。巩固练习【讨论】在适宜的条件下,生活在人大肠中的一种细菌——大肠杆菌每小时能吸收分解约自身重量两千倍的糖!与人类相比，为什么细菌代谢效率这么高呢?【提示】细菌细胞的直径一般为1-2微米,人类细胞的直径一般为20-30微米。【生答】因为细菌的细胞直径很小，因此它的体积也很小，所以它的相对表面积很大，与外界进行物质交换的效率更高。加深印象，巩固新知九、教学板书第3节细胞通过分裂而增殖【结论】体积较小的细胞：相对表面积较大，与外界进行物质交换的效率更高。【重要概念】细胞不能无限增大。（细胞增殖的必要性）十、教学反思和体会1、生物学科的价值不只体现在它的结论中，更在于它的发现和发展过程之中。向学生提供一些日常生活中常见的实验材料，让他们通过这样一种亲历