資源簡(jiǎn)介

教學(xué)設(shè)計(jì)
課程基本信息
學(xué)科 高中生物 年級(jí) 高一 學(xué)期 春季
課題 觀察根尖分生區(qū)細(xì)胞組織細(xì)胞的有絲分裂（探究·實(shí)踐）
教科書 書 名：生物學(xué)·必修一·分子與細(xì)胞 出版社：人民教育出版社
教學(xué)目標(biāo)
通過了解根尖分生區(qū)細(xì)胞組織，了解根尖分生區(qū)細(xì)胞組織是植物中進(jìn)行有絲分裂的主要區(qū)域，這些細(xì)胞能夠持續(xù)不斷地分裂，為植物的生長(zhǎng)提供細(xì)胞和組織。理解有絲分裂是細(xì)胞分裂的一種方式，清晰有絲分裂的概念，樹立結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生命觀念（生命觀念二級(jí)目標(biāo)） 通過觀察和描述實(shí)驗(yàn)中有絲分裂的各個(gè)階段，包括染色體分離、核分裂和細(xì)胞分裂等，強(qiáng)化學(xué)習(xí)有絲分裂過程。發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中問題，嘗試改良和對(duì)比實(shí)驗(yàn)，最后匯總數(shù)據(jù)、分析結(jié)果，培養(yǎng)批判和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維。（科學(xué)思維三級(jí)目標(biāo)） 通過實(shí)踐操作，學(xué)生應(yīng)該能夠掌握根尖分生區(qū)細(xì)胞組織的觀察技巧，包括顯微鏡的使用、標(biāo)本制備和染色等，培養(yǎng)實(shí)踐技能。通過觀察、記錄和分析觀察到的結(jié)果，分析實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題，思考并加以改良，培養(yǎng)科學(xué)思維和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的能力，并能夠提出合理的假設(shè)和解釋。（科學(xué)探究三級(jí)目標(biāo)） 實(shí)驗(yàn)過程中妥善處理實(shí)驗(yàn)廢液，減少實(shí)驗(yàn)試劑用量，引導(dǎo)思考實(shí)驗(yàn)廢液對(duì)環(huán)境的影響，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任。（社會(huì)責(zé)任二級(jí)目標(biāo)）
教學(xué)內(nèi)容
教學(xué)重點(diǎn)： 有絲分裂的各個(gè)階段的特征和順序，以及每個(gè)階段的重要事件和結(jié)構(gòu)變化。 介紹根尖分生區(qū)細(xì)胞組織的特點(diǎn)：重點(diǎn)介紹根尖分生區(qū)細(xì)胞組織的結(jié)構(gòu)和功能。學(xué)生需要了解該組織是植物生長(zhǎng)的重要區(qū)域，細(xì)胞持續(xù)分裂并產(chǎn)生新的細(xì)胞，促進(jìn)根部的延伸和發(fā)育。 觀察技巧和實(shí)驗(yàn)操作：重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生在觀察根尖分生區(qū)細(xì)胞組織有絲分裂過程中的實(shí)驗(yàn)技巧。包括顯微鏡的使用方法，標(biāo)本制備和染色技術(shù)的應(yīng)用等。學(xué)生需要學(xué)會(huì)正確調(diào)節(jié)顯微鏡的焦距和光源，準(zhǔn)備高質(zhì)量的細(xì)胞標(biāo)本，以及選擇適當(dāng)?shù)娜旧椒ā?教學(xué)難點(diǎn)： 通過顯微鏡顯微觀察，對(duì)根尖細(xì)胞結(jié)構(gòu)的辨識(shí)和找尋。 理解有絲分裂的復(fù)雜性，找出不同分裂時(shí)期的細(xì)胞并加以描述，同時(shí)能夠解釋它們之間的關(guān)系和相互作用。 實(shí)驗(yàn)操作的技巧和準(zhǔn)確性，需要準(zhǔn)確地制備標(biāo)本和染色，避免細(xì)胞結(jié)構(gòu)的損傷或變形。對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題加以分析和解決。
教學(xué)過程
導(dǎo)入 教師通過自然界中種子的萌發(fā)、植物的生長(zhǎng)、受精卵發(fā)育等動(dòng)圖展示導(dǎo)入，讓學(xué)生意識(shí)到生物的個(gè)體發(fā)育折射出細(xì)胞的生命歷程。其中植物的生長(zhǎng)離不開細(xì)胞的生長(zhǎng)和細(xì)胞數(shù)目的增加，而植物根細(xì)胞數(shù)目的增加發(fā)生在根尖的分生區(qū)。 【教師】：早在 1858 年魏爾肖就指出，新細(xì)胞來自老細(xì)胞的分裂。 而他觀察到的細(xì)胞分裂大多數(shù)是有絲分裂，那么有絲分裂過程是怎樣的呢？我們要如何觀察有絲分裂呢？ 任務(wù)一：如何進(jìn)行觀察細(xì)胞有絲分裂實(shí)驗(yàn)操作？ 【教師】：觀察有絲分裂實(shí)驗(yàn)可選擇植物的哪些部位來觀察？ 展示資料：1842年，瑞士?jī)?nèi)格里記錄了百合和紫露草細(xì)胞分裂過程，他發(fā)現(xiàn)觀察分生區(qū)的細(xì)胞可以用來探究細(xì)胞分裂的過程。圖片展示植物根尖和植物莖尖。 【學(xué)生】：可以選用示植物根尖和植物莖尖。 【教師】：觀察有絲分裂的材料有何要求？ 引導(dǎo)學(xué)生思考，師生共同總結(jié)得出材料要求：1.染色體數(shù)目相對(duì)較少，便于觀察和計(jì)數(shù)；2.分裂期所占比例大；3.短時(shí)間內(nèi)可獲得根尖。要滿足以上要求，結(jié)合考慮日常生活中常見的植物，可以選擇洋蔥、蔥、蒜等植物莖尖或根尖作為實(shí)驗(yàn)材料。 展示資料：植物根尖結(jié)構(gòu)。 【教師】：根尖又有哪些結(jié)構(gòu)呢？哪些結(jié)構(gòu)中能觀察到有絲分裂？ 【學(xué)生思考并得出】：根尖可以簡(jiǎn)單區(qū)分成四個(gè)部分：最下方的根冠起保護(hù)作用，往上為分生區(qū)，該區(qū)域細(xì)胞體積小，呈正方形，排列緊密，有的正在分裂，因此該結(jié)構(gòu)中能觀察到有絲分裂。接著是伸長(zhǎng)區(qū)，是根伸長(zhǎng)最快的地方。 最后是成熟區(qū)，又稱根毛區(qū)，吸收水分和無機(jī)鹽的主要部位。 【教師】：能不能直接將根尖直接放在顯微鏡下觀察？ 學(xué)生思考討論并回答，根尖是不能直接置于顯微鏡下觀察的，根尖細(xì)胞較多，細(xì)胞堆疊連接，難以觀察，且細(xì)胞中染色體沒有顏色，也無法觀察細(xì)胞有絲分裂。 【教師】：如何解決該問題？ 【學(xué)生活動(dòng)】閱讀人教版必修一教材P116-117找尋答案。 通過根尖培養(yǎng)、裝片制作后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察，而制作根尖臨時(shí)裝片時(shí)，根據(jù)根尖結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，需用化學(xué)方法（如鹽酸解離）打開細(xì)胞之間的連接，清水漂洗干凈后，再用物理方法（如壓片、敲擊蓋玻片等）將堆疊在一起等細(xì)胞分散開，同時(shí)還需染色便于光學(xué)顯微鏡觀察。因此還需要進(jìn)行解離、漂洗、染色、制片四個(gè)步驟。 展示資料：制作臨時(shí)裝片的具體流程。 任務(wù)二：如何對(duì)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的問題加以改良？ 【教師】：我校生物社團(tuán)學(xué)生嘗試該操作流程進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)，但遇到一些問題。教師展示該小組遇到一系列問題，并引導(dǎo)學(xué)生思考討論如何改良優(yōu)化實(shí)驗(yàn)。 問題1.當(dāng)前氣溫過高，洋蔥水培根易腐爛且不易長(zhǎng)根。 問題2.不同實(shí)驗(yàn)材料分裂旺盛期不同，比如洋蔥在上午10點(diǎn)-下午2點(diǎn)，但學(xué)生未必能在相應(yīng)時(shí)間完成，導(dǎo)致觀察到的分裂細(xì)胞數(shù)較少。 問題3.解離后漂洗、染色操作夾取不易，且染色后根尖不易找到。 問題4.甲紫染色時(shí)容易使細(xì)胞質(zhì)著色，影響觀察。 【學(xué)生活動(dòng)】思考討論如何改良優(yōu)化實(shí)驗(yàn)并分享。 【社團(tuán)小組優(yōu)化方案展示】： 改良1：材料改用小蔥水培生根，1-2d即可獲得根尖。 【展示實(shí)驗(yàn)對(duì)比結(jié)果】洋蔥培養(yǎng)5d，小蔥培養(yǎng)2，根系培養(yǎng)結(jié)果對(duì)比差異顯著。 改良2：參考必修二內(nèi)容，可用卡諾氏液固定分裂旺盛期的根尖，處理24h后轉(zhuǎn)移至70%的酒精中4°C保存，備用。 【展示實(shí)驗(yàn)對(duì)比結(jié)果】 學(xué)生們采用經(jīng)過卡諾氏液固定的根尖和未固定根尖為實(shí)驗(yàn)材料，同時(shí)在19:00開始實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)A組處于分裂期的細(xì)胞更多，除此之外，A組染色效果明顯好于B組，更適合后續(xù)觀察。 改良3：1.解離和漂洗操作均置于小試管中，減少試劑用量。2.用膠頭滴管吸取換液，滴加蒸餾水反復(fù)漂洗。最后一次滴加蒸餾水并浸泡8-10min。3.材料置于載玻片上染色3-5min，用吸水紙吸去多余染料。 【展示實(shí)驗(yàn)對(duì)比結(jié)果】學(xué)生預(yù)實(shí)驗(yàn)顯示，改良3操作后觀察臨時(shí)裝片，細(xì)胞分離和染色效果與原來沒有太大差異。而以上改良確實(shí)能減少實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的一些問題。 改良4：用改良的苯酚品紅溶液染色。 【展示實(shí)驗(yàn)對(duì)比結(jié)果】 改良的苯酚品紅溶液也可以對(duì)染色體染色，因此進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)后，結(jié)果如圖。改良的苯酚品紅染液的效果明顯優(yōu)于甲紫，改良染液特異性強(qiáng)，染色清晰，幾乎只有染色體被染色，細(xì)胞質(zhì)呈無色，對(duì)比更明顯，有利于染色體的觀察。 【教師】：經(jīng)過操作改良后，實(shí)驗(yàn)中存在的問題在一定程度上得以解決，那么我們就可以應(yīng)用改良后的實(shí)驗(yàn)操作來觀察根尖分生區(qū)細(xì)胞有絲分裂了。 任務(wù)三：應(yīng)用改良后的實(shí)驗(yàn)步驟觀察根尖分生區(qū)細(xì)胞有絲分裂 活動(dòng)1:操作實(shí)驗(yàn)，對(duì)鏡檢結(jié)果進(jìn)行分析。 【教師】：請(qǐng)同學(xué)們觀看學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)操作視頻后，進(jìn)行活動(dòng)1:實(shí)驗(yàn)操作及觀察，并對(duì)鏡檢結(jié)果進(jìn)行分析，嘗試找到細(xì)胞周期各個(gè)時(shí)期的細(xì)胞。 【學(xué)生活動(dòng)1】觀看視頻并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 【學(xué)生活動(dòng)2】辨認(rèn)細(xì)胞分裂時(shí)期，并按照細(xì)胞周期排序。 【資料展示】根尖分生區(qū)細(xì)胞顯微圖片，辨認(rèn)細(xì)胞分裂的時(shí)期，并按照細(xì)胞周期排序。 圖中有很多細(xì)胞正在進(jìn)行有絲分裂，1號(hào)細(xì)胞為前期，2號(hào)為后期，3號(hào)為末期，4號(hào)為中期，5號(hào)為分裂間期，因此正確的分裂時(shí)期順序應(yīng)為5、1、4、2、3。 【學(xué)生活動(dòng)3】學(xué)生實(shí)驗(yàn)成果展示。 箭頭處標(biāo)注了正在分裂的細(xì)胞，在顯微鏡觀察中，同學(xué)們發(fā)現(xiàn)中期和后期的細(xì)胞更容易辨別。 【教師】：該實(shí)驗(yàn)?zāi)芊裼^察到根尖分生區(qū)細(xì)胞進(jìn)入下一個(gè)分裂期？為什么？ 答案是否定的，因?yàn)榻?jīng)過解離液處理，細(xì)胞已失去活性，不會(huì)進(jìn)入下一個(gè)分裂時(shí)期。 【學(xué)生活動(dòng)4】有些學(xué)生在實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象，思考產(chǎn)生的原因。 1.視野中細(xì)胞重疊嚴(yán)重的原因可能有哪些？ 2.用顯微鏡觀察時(shí)，發(fā)現(xiàn)染色體幾乎未被染色，可能的原因是什么？ 3.觀察不到分裂期細(xì)胞，原因可能有哪些？ 學(xué)生思考討論后回答： 1.細(xì)胞重疊有可能是解離不充分或壓片不充分； 2.染色體未染色可能是染色時(shí)間不夠或漂洗不充分，影響染色效果； 3.觀察不到分裂期可能是視野選擇、取材位置、取材時(shí)間等不合適。 【學(xué)生活動(dòng)5】統(tǒng)計(jì)多個(gè)視野中各時(shí)期細(xì)胞數(shù)目填入下表，并思考哪個(gè)時(shí)期細(xì)胞占比最長(zhǎng)，為什么？ 展示生物社團(tuán)小組的數(shù)據(jù)結(jié)果： 分析數(shù)據(jù)，可得分裂間期細(xì)胞數(shù)目最多，因?yàn)樵诩?xì)胞周期中分裂間期經(jīng)歷的時(shí)間最長(zhǎng)。 小結(jié) 實(shí)驗(yàn)選材選用小蔥水培產(chǎn)生的根尖分生區(qū)細(xì)胞，實(shí)驗(yàn)流程經(jīng)歷根尖培養(yǎng)，裝片制作、實(shí)驗(yàn)觀察和結(jié)果分析，其中裝片制作包括了解離、漂洗、染色、制片四個(gè)步驟，在本次實(shí)驗(yàn)中對(duì)一些操作流程進(jìn)行了改良和優(yōu)化，都達(dá)到了不錯(cuò)的效果。實(shí)驗(yàn)觀察后我們發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)的細(xì)胞都位于細(xì)胞分裂間期。
備注：教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)至少含教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)過程等三個(gè)部分，如有其它內(nèi)容，可自行補(bǔ)充增加。

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