生物必修1《分子与细胞》第1节 细胞的增殖教学设计及反思

细胞的增殖 教学设计

  [ 教学目标]

知识方面

1.简述细胞的生长和增殖的周期性。

2.概述细胞有丝分裂的过程。

3.描述细胞的无丝分裂。

情感态度与价值观

认同细胞生长和增殖的周期性。

能力方面

1.模拟探究细胞表面积与体积的关系，探讨细胞不能无限长大的原因。

2.使用高倍显微镜观察根尖分生组织细胞的有丝分裂。

[ 教学重点、难点分析]

1．重点：细胞生长和增殖的周期性、真核细胞有丝分裂的过程。

细胞像生物体一样，也要经历出生、生长、成熟、繁殖、衰老、死亡的过程。单细胞生物在死亡之前，要通过细胞增殖增加个体数量，保持物种的延续。多细胞生物的生命历程从受精卵开始，需要不断的细胞增殖(主要以有丝分裂方式)增加体细胞的数量。在学生认同细胞生长和增殖的周期性的基础上，深入学习有丝分裂过程中遗传物质的周期性变化，有助于理解有丝分裂的意义，也有助于今后学习减数分裂和遗传基本规律等知识。

2．难点：有丝分裂过程中各个时期染色体的变化特点；细胞表面积与体积之比与物质运输效率之间的关系；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。

有丝分裂过程是细胞整体性的变化过程，但主要变化是细胞核染色体的变化，这是一个微观的动态变化过程，学生很难弄清楚染色体、着丝点、DNA、姐妹染色单体的数量变化。

“细胞大小与物质运输的关系”是模拟探究实验，意图探究细胞大小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，从而认识生物体长大需要通过细胞增殖、增加细胞数量的必然性。操作过程虽然比较简单，但是实验后的讨论题却有相当的思维力度，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。

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。

[ [ 教学过程] ] （本节共用 3 课时完成）

第 1  课时

课件演示图片、文字资料：生物都要经历出生、生长、成熟、繁殖、衰老、死亡；细胞也要经历生长、增殖、衰老、凋亡。

板书：第 6 章 细胞的生命历程

第 1 节 细胞的增殖

设问：构成生物体的细胞有多大？

课件演示：大多数高等动、植物细胞的直径是( )

A.20～30 μ m 微米； B.20～30 mm； C、20～30 cm

师：生物体大多数都是由许多体积很小的细胞组成的，为什么细胞生长到一定程度会发生细胞分裂或者不再继续生长呢？

课件演示：细胞为什么不能无限长大？什么因素限制了细胞的长大？

(在学生思考后，进行短时间的对话，肯定其中的合理推测。)

师：也许真的是由于物质运输限制了细胞的长大，那么细胞的大小与物质运输是什么样的关系呢？我们来做一个模拟实验。

(组织学生按课本中的实验要求进行模拟实验，同时要求学生在浸泡琼脂的10 分钟里进行一些计算和讨论，将计算结果填入课本的表格中。)

课件演示：

通过计算我们知道：

琼脂块的相对表面积=琼脂块的表面积/体积，随着琼脂块的增大而 。

细胞的相对表面积=细胞的表面积/体积，随着细胞的增大而 。

在相同的时间内 NaOH 扩散的体积/整个琼脂块的体积的比值越大，可以反映琼脂块的物质运输的效率 ；同样，在相同的时间内物质扩散进细胞的体积与细胞的总体之比越大，可以反映细胞的物质运输的效率 。

(实验完成以后，集体完成下列推测)

课件演示：

通过模拟实验可以看出：琼脂块体积越大，其相对表面积越小，琼脂块的物质运输的效率 ；可以推知：细胞体积越大，其相对表面积越小，细胞的物质运输的效率 。

师：这个模拟实验可以证明，“细胞表面积与体积的关系限制了细胞的长大”。当然，还有别的限制因素。请阅读正文。

板书：

一、细胞不能无限长大

师：生活细胞，像生物体那样也要经历生长、衰老、死亡。如果只有死亡，没有增殖是不可思议的。那么，细胞是如何增殖的呢？细胞增殖对生物体有何意义呢？细胞的增殖，如何保证亲子代细胞在性质（如染色体的数目、遗传物质DNA 的含量）上的一致性呢？

板书：

二、细胞通过分裂进行增殖

课件演示：细胞有丝分裂图像资料

板书：

三、有丝分裂

师：这是真核细胞进行的最主要的分裂方式，有丝分裂。周期性地由一个细胞分裂成两个子细胞。请同学们读书并请观察图6-1 和表 6-1，思考问题。

设问：

① 怎么理解细胞周期？

② 认为一个细胞周期起始点和止点分别在何处？

③ 细胞分裂期和分裂间期所占的时间一样长吗？

④ 不同生物的不同种类细胞，细胞周期长短一样吗？

学生得出以下结论：

①一个细胞分裂成两个细胞是分裂期，从细胞在一次分裂结束之后到下一次分裂之前是分裂间期。细胞周期包括以上两个阶段。

②一个细胞周期的起始点是：一次分裂完成时。止点是下一次分裂完成时。细胞分裂间期是新的细胞周期的开始。

③细胞分裂期和分裂间期所占的时间相差较大。间期占时间很长；分裂期占时间很短。

④不同生物的不同种类细胞，细胞周期长短不同。

在此基础上，得出细胞周期概念。

板书：

1．细胞周期

(1)分裂间期

设问：细胞分裂间期，为什么需要这样长的时间？

学生推测：是不是为细胞的分裂作充分的物质准备？

师：近代科学研究证实，在细胞分裂间期，细胞内部发生着很复杂的变化，最大的变化特点是，完成DNA 的复制和有关蛋白质的合成。复制的结果，每个染色体都形成两个完全一样的姐妹染色单体，呈长细丝状，由一个共同的着丝点连接。因此说，分裂间期是整个细胞周期中极为关键的准备阶段。

课件演示：模拟的植物细胞有丝分裂动态过程，先连续播放，再分段播放。

在分段播放时，一边说明细胞内发生的变化，一边将体现各阶段典型特征的剪贴图展示在黑板上，让学生认真观察比较，说出划分不同分裂期的主要依据(实际就是找出各个时期的主要特点)。

比较：

① 看染色体的形态数目变化。

② 看核仁、核膜的变化。

③ 看纺锤体（丝）的变化。

师生共同总结出细胞分裂各期的主要特点(主要由学生说出)。

板书：

(2)分裂期：前期、中期、后期、末期。

第二课时

要求学生以四人小组为单位，阅读课本这的“技能训练”，解释现象。

限制细胞长大的因素主要有两方面。第一，细胞表面积与体积的比。原生动物细胞中的伸缩泡就是增大膜表面积与体积的比。第二，细胞的核质比，细胞核所控制的细胞大小与核的大小成比例。所以像草履虫这样个体较大的细胞有两个细胞核，保证正常的核质比。

师：请同学们仔细观察动物细胞有丝分裂过程的录像和模拟的动态过程，并与植物细胞有丝分裂过程进行比较，看看它们有哪些共性，同时也找一找它们有哪些区别。

课件演示：动物细胞有丝分裂过程录像、模拟的动物细胞有丝分裂动态过程、动植物细胞有丝分裂过程图。一边播放，一边描述分裂过程中的各种变化。最后，将动植物细胞有丝分裂过程图并列投影在屏幕上供学生观察、比较。

板书：

（3）动、植物细胞有丝分裂的异同点

设问：

①动物细胞有丝分裂与植物细胞有丝分裂的主要区别是什么？

②动、植物细胞有丝分裂如何保证亲子代细胞的染色体数目、DNA 含量的一致性？

在学生回答上述设问的基础上，要求学生以人为例(体细胞染色体数目为 46 条)，填写下列表格：

指导学生建立坐标糸，绘制一个细胞周期中染色体和DNA 分子数目的变化曲线。

板书：

（4）细胞有丝分裂的意义

亲代细胞的染色体复制之后，精确地平均分配到两个子细胞中。由于染色体上有遗传物质DNA，因而在细胞的亲代和子代之间保持了遗传性状的稳定性。

课件演示：蛙的红细胞的无丝分裂模拟动态过程

师：这是真核细胞的另一种分裂方式，请同学们注意把它与有丝分裂过程进行比较，找出最主要的区别。

生：在分裂过程中没有出现纺锤丝和染色体的变化。

板书：

四．真核细胞的其他分裂方式

无丝分裂、减数分裂

布置第三课时的预习作业：

①为了观察细胞的有丝分裂，要选取植物的什么部位作实验材料？为什么？

②如何培养洋葱的根尖？

③为了能够在光学显微镜下观察到单个的细胞，可以采取哪些方法？

④为了能够在光学显微镜下观察到染色体，可以对实验材料进行怎样的处理？

⑤本实验的操作流程为： 。

参考答案：

① 选取洋葱根尖 2～3 mm（或其他正确部位）。因为根尖的这一部分中有分生组织，可能看到处于有丝分裂时期的细胞。

② 略

③ 用药液使组织中的细胞相互分离开来，轻轻地按压，使细胞分散开来。（或其他办法，如切片等）

④ 根据实验材料的特性选用染色液染色。

⑤ 选取实验材料→解离→漂洗→染色→制片

第 3  课时

请学生代表将预习作业用实物摄影仪展示，并作出相应的说明，师生共同评价，达成共识。

用数码一体化显微镜先将临时装片中处于不同分裂时期的细胞投影，再投影固定装片中处于不同分裂时期的细胞。（若学校实验室条件不具备，可使用课件）

组织学生完成实验：观察根尖分和组织细胞的有丝分裂。

在学生完成实验及实验作业并得出相应结论之后，讨论课本中的讨论题。

课件演示：

① 一个小球转动 1 秒钟，静止 9 秒钟。

② 10 个小球不同步转动，但每个小球都是转动1 秒钟，静止 9 秒钟。

③ 一个小球转动 9 秒钟，静止 1 秒钟。

④ 10 个小球不同步转动，但每个小球都是转动9 秒钟，静止 1 秒钟。

师：由于在每个周期中，小球静止的时间长，我们在②中看到多数小球是静止的。由于在每个周期中，小球转动的时间长，我们在④中看到多数小球是转动的。通过观察细胞有丝分裂装片，你有没有办法知道在一个细胞周期中，不同时期的时间长短？

学生：第一， 统计 5 个不同时期的细胞数目，求每个时期细胞数的平均值；第二，计算每一时期的细胞数占计数细胞总数的比例；第三， 计算洋葱细胞有丝分裂每一时期的时间：

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。