“觀察根尖分生組織細胞的有絲分裂”的探究教學(xué)設(shè)計何揚建 （重慶市永川中學(xué) 402160）摘 要 通過交流培養(yǎng)根尖心得，精準提問引導(dǎo)制作裝片，顯微觀察與數(shù)據(jù)處理，課堂討論而知識拓展四個教學(xué)環(huán)節(jié)，完成實驗的探究教學(xué)。關(guān)鍵詞 分生組織 有絲分裂 制作裝片 教學(xué)設(shè)計1 教材分析“觀察根尖分生組織細胞的有絲分裂”是人教版高中“生物”（分子與細胞）教材中重要的實驗之一。本實驗通過學(xué)生動手制作細胞分裂裝片標本，圍繞染色體的存在狀態(tài)進行觀察、分析，進而理解有絲分裂的過程。該實驗涉及實驗材料的準備和培養(yǎng)、裝片的制作、顯微鏡的使用、實驗數(shù)據(jù)的處理以及數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建等知識和技能。它能幫助學(xué)生實現(xiàn)由“感性認識”到“理性認識”，由“具體思維”到“抽象思維” 的飛躍。但在實驗過程中往往發(fā)現(xiàn)處于分裂期的細胞極少，對于缺少顯微觀察經(jīng)驗的學(xué)生來說，就意味著很少看到或根本看不到分裂期的細胞，這是本實驗的難點之一。因此，實驗材料的選擇和培養(yǎng)，裝片制作的各個環(huán)節(jié)將直接影響實驗成功與否。2 教學(xué)目標2.1 知識與技能 能說出本實驗的實驗原理；能制作洋蔥根尖細胞有絲分裂裝片；能識別有絲分裂的不同時期，比較細胞周期不同時期的時間長短；能繪制植物細胞有絲分裂簡圖；具有識圖、比較、分析、判斷、創(chuàng)新的能力。2.2 過程與方法 讓學(xué)生體驗生物理論知識與實驗技能的關(guān)系，從而提高學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)；通過探究實驗培養(yǎng)學(xué)生識圖、比較、分析、判斷、創(chuàng)新的能力；通過數(shù)學(xué)統(tǒng)計、構(gòu)建數(shù)學(xué)模型培養(yǎng)學(xué)生解決相關(guān)問題的能力。2.3 情感態(tài)度與價值觀 通過對實驗思路的分析、對實驗現(xiàn)象的觀察和對實驗的改進，培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度、嚴謹?shù)目茖W(xué)工作作風(fēng)和求異的創(chuàng)新精神。3 課堂活動3.1設(shè)計問題，引入課題 師：出示一張設(shè)想的洋蔥根尖分生組織細胞分裂時期與染色體數(shù)目關(guān)系曲線圖。該圖存在的問題是什么？生：根據(jù)已學(xué)知識評價該數(shù)學(xué)模型的科學(xué)性。師：雖然書本明確在實驗中不能看到細胞有絲分裂的連續(xù)過程，但我們能否根據(jù)所學(xué)知識確定各時期的長短呢？生：回答不一。（顯示學(xué)生對此問題的困惑。）師：展示必修一教材第112頁圖6-2植物細胞有絲分裂顯微照片，每一張照片都停留在相應(yīng)時期，說明實驗中看到的是某一時期的狀態(tài)，而不是連續(xù)過程。那么，為什么這樣呢？在細胞有絲分裂的周期中可采取什么手段確定各時期的長短呢？生：制片過程中用了鹽酸和酒精，在顯微鏡下觀察到的都是死細胞。分裂間期細胞數(shù)目最多，而時期最長，說明存在著一定的比例關(guān)系，從而可以推導(dǎo)出細胞數(shù)目與時間的相應(yīng)公式。 設(shè)計意圖：調(diào)動學(xué)生的思維，讓學(xué)生對實驗的結(jié)果充滿了期待，激發(fā)其實驗的熱情。培養(yǎng)學(xué)生嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度和唯實的科學(xué)精神。3.2 知識鋪墊，利于實驗生：復(fù)習(xí)顯微鏡使用的基本知識，了解有關(guān)有絲分裂各個時期的染色體變化情況。師：龍膽紫或醋酸洋紅是與染色體結(jié)合的堿性染料，堿性染料是指有色離子是陽離子的染料，而不是染液的pH呈堿性。設(shè)計意圖：讓學(xué)生對所要研究的對象有一個大致的了解,為實驗的順利進行創(chuàng)造有利的條件。3.3 展示根尖圖片，交流培養(yǎng)心得 師：可用于培養(yǎng)根尖的實驗材料有哪些？生：除書中提供洋蔥、蔥、蒜三種實驗材料，可供選擇的材料還有蠶豆、吊蘭、小麥等。師：在培養(yǎng)根尖的過程中，凡是做了對照實驗，方法上有創(chuàng)新的小組，請作成PPT一一展示給大家，同時作簡要說明。 生：提前將洋蔥4oC低溫處理，發(fā)現(xiàn)根生長的更多、更快。生：將洋蔥根部用刀片作縱向十字切割處理，同樣的，根生長的更多、更快。生：把大蒜掰開，分瓣穿在細長的鐵絲上放在水中培養(yǎng)，大約三天左右就長出既整齊又茂密的根。與同期培養(yǎng)的洋蔥相比縮短了時間，但是洋蔥根更粗些而且長得很直，質(zhì)量更好。設(shè)計意圖：實驗材料的準備不拘泥于書本，而是留給學(xué)生思維的空間和探索的余地。通過培養(yǎng)根尖過程的參與，既提高了學(xué)生動手能力、探究能力，又使學(xué)生在實驗中獲得某種程度上的成就感，分享實驗帶來的喜悅。3.4 精準提問，制作裝片師：取材的時間最好在什么時候進行？解離過程中，應(yīng)注意哪些問題？解離后細胞是否仍保持活性？生：在上午10時至下午2時，剪取洋蔥根尖23 mm，立即放入盛有鹽酸和酒精混合液（1:1）的玻璃皿中，在室溫下解離35 min，至根酥軟為止。解離中，應(yīng)注意時間的把握，不能太長也不能太短。解離太長使細胞的結(jié)構(gòu)破壞，影響制片的效果，太短則不易使細胞分離，觀察時細胞容易重疊。解離后細胞已被鹽酸殺死，不具備活性。師：為什么要進行漂洗？怎樣進行漂洗？生：為了洗去藥液，防止解離過度。把酥軟的根用鑷子取出，放入盛有清水的玻璃皿中漂洗約10 min。師：在細胞中，能被堿性染液染成深色的物質(zhì)是什么？染色中，為什么要把握好染色的濃度和時間？生：能被堿性染液染成深色的物質(zhì)是染色體。染色時，染液的濃度和時間的把握要好，否則染色過深，紫色一片，不易觀察細胞中的染色體。師：實驗中，要使細胞分離和分散開，需采取哪些措施？生：先用鑷子將根尖弄碎，蓋上蓋玻片；在蓋玻片上加一片載玻片，用拇指輕壓載玻片。壓片時用力要適當，過重會將組織壓爛，過輕則細胞不易分散。設(shè)計意圖：引領(lǐng)學(xué)生正確的操作，為后續(xù)實驗的觀察奠定了基礎(chǔ)。激發(fā)學(xué)生的興趣，引導(dǎo)學(xué)生積極思維。使學(xué)生能夠準確掌握實驗的重點內(nèi)容。3.5 學(xué)生質(zhì)疑，開放教學(xué) 生：在“壓片”時，若蓋上蓋玻片后，再蓋一層載玻片然后用手指輕壓，當拿取上面一層載玻片時，因兩玻片之間有液體很容易把下面的蓋玻片及實驗材料移動位置，影響實驗效果。那么如何壓片不影響實驗材料呢？通過同學(xué)們的討論、反復(fù)操作、對比后改進了實驗操作方法，即放好蓋玻片后先蓋上一小片濾紙，然后再蓋一層載玻片進行壓片，經(jīng)實驗后發(fā)現(xiàn)，根尖仍保持完整，實驗效果很好。設(shè)計意圖：創(chuàng)設(shè)一個民主、平等、和諧的氛圍，師生之間、學(xué)生之間平等交流，學(xué)生可以充分自由地發(fā)表自己的見解或提出質(zhì)疑，大膽地進行各種嘗試，這樣學(xué)生的創(chuàng)新潛能能得到發(fā)揮。3.6 顯微觀察，數(shù)據(jù)處理師：在一個視野中能不能觀察到一個細胞有絲分裂的連續(xù)過程？能不能找全有絲分裂各時期的細胞？如何操作才能找全各個時期的細胞？生：在一個視野中不能觀察到一個細胞有絲分裂的連續(xù)過程，因細胞在解離時已經(jīng)被殺死，不再進行細胞分裂了。不能，因在一個視野中，我們只能找到某一時期的細胞圖像，要想看全各時期的細胞，應(yīng)移動裝片，在不同的視野中尋找。師：在你的觀察結(jié)果中，處于哪一時期的細胞最多？怎樣確認一個細胞周期中各個時期的長短？生：處于間期的細胞最多，因間期持續(xù)的時間最長。確認細胞周期中各時期的長短，就看在這一時期中觀察到的細胞的多少。生：繪制有絲分裂前期、中期、后期的簡圖，并能區(qū)分各時期細胞的特點。列表統(tǒng)計各時期細胞數(shù)，計算各時期細胞數(shù)的百分比。依據(jù)表格中的數(shù)據(jù)進一步比較細胞周期不同時期的時間長短，構(gòu)建數(shù)學(xué)模型。 設(shè)計意圖：培養(yǎng)學(xué)生識圖、繪圖、比較、分析、判斷、建模的能力，促進學(xué)生加深理解。3.7 課堂討論，知識拓展師：為什么解離時要用10鹽酸？為什么染色前用清水沖洗掉鹽酸？生：根尖放在10鹽酸中是為了溶解細胞間的果膠質(zhì)，使根尖細胞間變得松散，便于壓片，否則根尖細胞很難壓散，不利在鏡下觀察。另外，通過10鹽酸的處理，使細胞迅速死亡，讓細胞分別保留各自的分裂狀態(tài)。漂洗是為了沖洗解離液（10鹽酸），否則影響染色效果。師：用龍膽紫或醋酸洋紅溶液染色的目的是什么？生：這兩種染料易使細胞核內(nèi)的染色體著色，從而增大細胞核與周圍部分的反差，便于觀察染色體分布和形態(tài)。師：觀察裝片時，同一視野下的細胞有的清晰，有的模糊，這樣在統(tǒng)計細胞所處分裂時期時誤差比較大。為什么焦距一樣，觀察到的細胞清晰度卻有所差別呢？生：通過討論，最后大家得出結(jié)論是，由于觀察的清晰度與細胞在裝片中所處的位置深淺有很大關(guān)系，因此，在統(tǒng)計完清楚的細胞后，再調(diào)節(jié)準焦螺旋，觀察原來模糊的細胞，直至看清為止。師：在觀察裝片時，有的同學(xué)雖然找到了很多分散的細胞，但卻未找到處于分裂期的細胞，這是為什么？生：可能是因為處于分裂期的細胞比較少，必須移動裝片從多個位置進行尋找，可能是觀察部位不準確，未找到分生區(qū)的細胞，可能是其他原因。師：讓學(xué)生對他們提出的方案分別作了嘗試，并最終得出了滿意的結(jié)果。設(shè)計意圖：學(xué)習(xí)研究事物、解決問題的方法，加深了對實驗過程的理解。4教學(xué)反思在傳統(tǒng)的實驗教學(xué)中，實驗材料、試劑都是課前由教師按書本上要求準備好的。實驗過程中，學(xué)生完全按規(guī)定的步驟進行，成了不用思考的機械操作者。老師欣賞的是熟練的操作工，忽視標新立異的思想和行為。這種教學(xué)沒有給學(xué)生思維的空間和余地，抑制了學(xué)習(xí)的主動性和思考的獨立性。而現(xiàn)代教育就是要引導(dǎo)學(xué)生自主探究學(xué)習(xí)。本節(jié)課的教學(xué)是從“教實驗”轉(zhuǎn)變?yōu)椤坝脤嶒灲獭保浞职l(fā)揮實驗的教育功能，用探究的方法進行實驗教學(xué)。教師從課前準備、課堂提問、培養(yǎng)根尖心得的交流、課堂討論以及過程評價等方面組織教學(xué)，調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，主動參與探究過程，勤于動手和動腦，掌握了該實驗操作的程序，領(lǐng)悟了實驗的原理和方法，培養(yǎng)了學(xué)生的實踐能力、批判性思維的能力、分析和解決問題的能力與創(chuàng)新精神。但在實驗教學(xué)中如何更好地關(guān)注每一個體實驗過程，從人的一生是可持續(xù)發(fā)展的高度出發(fā)，發(fā)現(xiàn)和發(fā)展學(xué)生多方面的潛能，還需進一步地探索和研究。