資源簡介

細胞的增殖 教學設計
[ 教學目標]
知識方面
1.簡述細胞的生長和增殖的周期性。
2.概述細胞有絲分裂的過程。
3.描述細胞的無絲分裂。
情感態度與價值觀
認同細胞生長和增殖的周期性。
能力方面
1.模擬探究細胞表面積與體積的關系，探討細胞不能無限長大的原因。
2.使用高倍顯微鏡觀察根尖分生組織細胞的有絲分裂。
[ 教學重點、難點分析]
1．重點：細胞生長和增殖的周期性、真核細胞有絲分裂的過程。
細胞像生物體一樣，也要經歷出生、生長、成熟、繁殖、衰老、死亡的過程。單細胞生物在死亡之前，要通過細胞增殖增加個體數量，保持物種的延續。多細胞生物的生命歷程從受精卵開始，需要不斷的細胞增殖(主要以有絲分裂方式)增加體細胞的數量。在學生認同細胞生長和增殖的周期性的基礎上，深入學習有絲分裂過程中遺傳物質的周期性變化，有助于理解有絲分裂的意義，也有助于今后學習減數分裂和遺傳基本規律等知識。
2．難點：有絲分裂過程中各個時期染色體的變化特點；細胞表面積與體積之比與物質運輸效率之間的關系；統計每一時期的細胞數與計數細胞總數的比值，比較細胞周期不同時期的時間長短。
有絲分裂過程是細胞整體性的變化過程，但主要變化是細胞核染色體的變化，這是一個微觀的動態變化過程，學生很難弄清楚染色體、著絲點、DNA、姐妹染色單體的數量變化。
“細胞大小與物質運輸的關系”是模擬探究實驗，意圖探究細胞大小與物質運輸效率之間的關系，探討細胞不能無限長大的原因，從而認識生物體長大需要通過細胞增殖、增加細胞數量的必然性。操作過程雖然比較簡單，但是實驗后的討論題卻有相當的思維力度，要用聯想的方法將模擬實驗的結果遷移至真實的細胞，思考物質運輸的效率與細胞大小之間是什么關系；為什么細胞越大，物質運輸的效率越低；為什么多細胞生物體是由許多細胞而不是由少數體積更大的細胞構成的。
讓學生學習記錄細胞周期不同時期的細胞數，通過統計每一時期的細胞數與計數細胞總數的比值，比較細胞周期不同時期的時間長短。這里運用了間接轉換的方法，因為學生并沒有真正記錄下細胞周期不同時期的時間，而是根據得到的每一時期的細胞數與計數細胞總數的比值，來比較細胞周期不同時期的時間長短。這種思維上的轉換有一定難度。
[ [ 教學過程] ] （本節共用 3 課時完成）
第 1 課時
課件演示圖片、文字資料：生物都要經歷出生、生長、成熟、繁殖、衰老、死亡；細胞也要經歷生長、增殖、衰老、凋亡。
板書：第 6 章 細胞的生命歷程
第 1 節 細胞的增殖
設問：構成生物體的細胞有多大？
課件演示：大多數高等動、植物細胞的直徑是( )
A.20～30 μ m 微米； B.20～30 mm； C、20～30 cm
師：生物體大多數都是由許多體積很小的細胞組成的，為什么細胞生長到一定程度會發生細胞分裂或者不再繼續生長呢？
課件演示：細胞為什么不能無限長大？什么因素限制了細胞的長大？
(在學生思考后，進行短時間的對話，肯定其中的合理推測。)
師：也許真的是由于物質運輸限制了細胞的長大，那么細胞的大小與物質運輸是什么樣的關系呢？我們來做一個模擬實驗。
(組織學生按課本中的實驗要求進行模擬實驗，同時要求學生在浸泡瓊脂的10 分鐘里進行一些計算和討論，將計算結果填入課本的表格中。)
課件演示：
通過計算我們知道：
瓊脂塊的相對表面積=瓊脂塊的表面積/體積，隨著瓊脂塊的增大而 。
細胞的相對表面積=細胞的表面積/體積，隨著細胞的增大而 。
在相同的時間內 NaOH 擴散的體積/整個瓊脂塊的體積的比值越大，可以反映瓊脂塊的物質運輸的效率 ；同樣，在相同的時間內物質擴散進細胞的體積與細胞的總體之比越大，可以反映細胞的物質運輸的效率 。
(實驗完成以后，集體完成下列推測)
課件演示：
通過模擬實驗可以看出：瓊脂塊體積越大，其相對表面積越小，瓊脂塊的物質運輸的效率 ；可以推知：細胞體積越大，其相對表面積越小，細胞的物質運輸的效率 。
師：這個模擬實驗可以證明，“細胞表面積與體積的關系限制了細胞的長大”。當然，還有別的限制因素。請閱讀正文。
板書：
一、細胞不能無限長大
師：生活細胞，像生物體那樣也要經歷生長、衰老、死亡。如果只有死亡，沒有增殖是不可思議的。那么，細胞是如何增殖的呢？細胞增殖對生物體有何意義呢？細胞的增殖，如何保證親子代細胞在性質（如染色體的數目、遺傳物質DNA 的含量）上的一致性呢？
板書：
二、細胞通過分裂進行增殖
課件演示：細胞有絲分裂圖像資料
板書：
三、有絲分裂
師：這是真核細胞進行的最主要的分裂方式，有絲分裂。周期性地由一個細胞分裂成兩個子細胞。請同學們讀書并請觀察圖6-1 和表 6-1，思考問題。
設問：
① 怎么理解細胞周期？
② 認為一個細胞周期起始點和止點分別在何處？
③ 細胞分裂期和分裂間期所占的時間一樣長嗎？
④ 不同生物的不同種類細胞，細胞周期長短一樣嗎？
學生得出以下結論：
①一個細胞分裂成兩個細胞是分裂期，從細胞在一次分裂結束之后到下一次分裂之前是分裂間期。細胞周期包括以上兩個階段。
②一個細胞周期的起始點是：一次分裂完成時。止點是下一次分裂完成時。細胞分裂間期是新的細胞周期的開始。
③細胞分裂期和分裂間期所占的時間相差較大。間期占時間很長；分裂期占時間很短。
④不同生物的不同種類細胞，細胞周期長短不同。
在此基礎上，得出細胞周期概念。
板書：
1．細胞周期
(1)分裂間期
設問：細胞分裂間期，為什么需要這樣長的時間？
學生推測：是不是為細胞的分裂作充分的物質準備？
師：近代科學研究證實，在細胞分裂間期，細胞內部發生著很復雜的變化，最大的變化特點是，完成DNA 的復制和有關蛋白質的合成。復制的結果，每個染色體都形成兩個完全一樣的姐妹染色單體，呈長細絲狀，由一個共同的著絲點連接。因此說，分裂間期是整個細胞周期中極為關鍵的準備階段。
課件演示：模擬的植物細胞有絲分裂動態過程，先連續播放，再分段播放。
在分段播放時，一邊說明細胞內發生的變化，一邊將體現各階段典型特征的剪貼圖展示在黑板上，讓學生認真觀察比較，說出劃分不同分裂期的主要依據(實際就是找出各個時期的主要特點)。
比較：
① 看染色體的形態數目變化。
② 看核仁、核膜的變化。
③ 看紡錘體（絲）的變化。
師生共同總結出細胞分裂各期的主要特點(主要由學生說出)。
板書：
(2)分裂期：前期、中期、后期、末期。
第二課時
要求學生以四人小組為單位，閱讀課本這的“技能訓練”，解釋現象。
限制細胞長大的因素主要有兩方面。第一，細胞表面積與體積的比。原生動物細胞中的伸縮泡就是增大膜表面積與體積的比。第二，細胞的核質比，細胞核所控制的細胞大小與核的大小成比例。所以像草履蟲這樣個體較大的細胞有兩個細胞核，保證正常的核質比。
師：請同學們仔細觀察動物細胞有絲分裂過程的錄像和模擬的動態過程，并與植物細胞有絲分裂過程進行比較，看看它們有哪些共性，同時也找一找它們有哪些區別。
課件演示：動物細胞有絲分裂過程錄像、模擬的動物細胞有絲分裂動態過程、動植物細胞有絲分裂過程圖。一邊播放，一邊描述分裂過程中的各種變化。最后，將動植物細胞有絲分裂過程圖并列投影在屏幕上供學生觀察、比較。
板書：
（3）動、植物細胞有絲分裂的異同點
設問：
①動物細胞有絲分裂與植物細胞有絲分裂的主要區別是什么？
②動、植物細胞有絲分裂如何保證親子代細胞的染色體數目、DNA 含量的一致性？
在學生回答上述設問的基礎上，要求學生以人為例(體細胞染色體數目為 46 條)，填寫下列表格：
指導學生建立坐標糸，繪制一個細胞周期中染色體和DNA 分子數目的變化曲線。
板書：
（4）細胞有絲分裂的意義
親代細胞的染色體復制之后，精確地平均分配到兩個子細胞中。由于染色體上有遺傳物質DNA，因而在細胞的親代和子代之間保持了遺傳性狀的穩定性。
課件演示：蛙的紅細胞的無絲分裂模擬動態過程
師：這是真核細胞的另一種分裂方式，請同學們注意把它與有絲分裂過程進行比較，找出最主要的區別。
生：在分裂過程中沒有出現紡錘絲和染色體的變化。
板書：
四．真核細胞的其他分裂方式
無絲分裂、減數分裂
布置第三課時的預習作業：
①為了觀察細胞的有絲分裂，要選取植物的什么部位作實驗材料？為什么？
②如何培養洋蔥的根尖？
③為了能夠在光學顯微鏡下觀察到單個的細胞，可以采取哪些方法？
④為了能夠在光學顯微鏡下觀察到染色體，可以對實驗材料進行怎樣的處理？
⑤本實驗的操作流程為： 。
參考答案：
① 選取洋蔥根尖 2～3 mm（或其他正確部位）。因為根尖的這一部分中有分生組織，可能看到處于有絲分裂時期的細胞。
② 略
③ 用藥液使組織中的細胞相互分離開來，輕輕地按壓，使細胞分散開來。（或其他辦法，如切片等）
④ 根據實驗材料的特性選用染色液染色。
⑤ 選取實驗材料→解離→漂洗→染色→制片
第 3 課時
請學生代表將預習作業用實物攝影儀展示，并作出相應的說明，師生共同評價，達成共識。
用數碼一體化顯微鏡先將臨時裝片中處于不同分裂時期的細胞投影，再投影固定裝片中處于不同分裂時期的細胞。（若學校實驗室條件不具備，可使用課件）
組織學生完成實驗：觀察根尖分和組織細胞的有絲分裂。
在學生完成實驗及實驗作業并得出相應結論之后，討論課本中的討論題。
課件演示：
① 一個小球轉動 1 秒鐘，靜止 9 秒鐘。
② 10 個小球不同步轉動，但每個小球都是轉動1 秒鐘，靜止 9 秒鐘。
③ 一個小球轉動 9 秒鐘，靜止 1 秒鐘。
④ 10 個小球不同步轉動，但每個小球都是轉動9 秒鐘，靜止 1 秒鐘。
師：由于在每個周期中，小球靜止的時間長，我們在②中看到多數小球是靜止的。由于在每個周期中，小球轉動的時間長，我們在④中看到多數小球是轉動的。通過觀察細胞有絲分裂裝片，你有沒有辦法知道在一個細胞周期中，不同時期的時間長短？
學生：第一， 統計 5 個不同時期的細胞數目，求每個時期細胞數的平均值；第二，計算每一時期的細胞數占計數細胞總數的比例；第三， 計算洋蔥細胞有絲分裂每一時期的時間：
每一時期的時間=洋蔥的細胞周期（12 h）×每一時期的細胞數占計數細胞總數的比例。

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