高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》细胞核的结构和功能表格教学设计

这是一份高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》细胞核的结构和功能表格教学设计，共8页。
课程基本信息
学科
高中生物学
年级
高一年级
学期
秋季
课题
第3节 细胞核的结构和功能
教科书
书 名：普通高中教科书•生物学 必修1 分子与细胞 教材
出版社：人民教育出版社 .
教学目标
1.生命观念：通过对克隆猴案例介绍及探究细胞核的功能实验，引导学生联系细胞核与生命活动两者的关系。
2.科学思维：利用思考讨论中的四则资料，基于论证式模式，引导学生进行自主学习或小组讨论，鼓励大胆主张和质疑反驳，强化实验结果与结论之间的对应逻辑关系，培养学生基于事实与证据归纳总结形成概念的能力，发展学生归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维等科学思维。
3.社会责任：以“生物科技进展”栏目中世界上首例体细胞克隆猴的诞生资料为背景，引导学生关注我国体细胞克隆猴的最新进展，树立民族自强意识。引导学生积极运用生物学的知识和方法，关注体细胞克隆猴社会议题，参与讨论并作出理性解释，养成主动参与社会议题的习惯，形成解决生产生活问题的担当和能力。
教学内容
教学重点：
1.通过合作探究、自主学习等方式，引导学生从生命的物质观，系统观角度分析并掌握细胞核的结构和功能。
2.理解细胞核的结构与功能之间的关系。
教学难点：
1.掌握细胞核的各部分结构及功能，理解细胞核是系统的控制中心。
2.通过对细胞核功能的分析，体验建构细胞核模型的方法和过程。
教学过程
（一）引入（engage）：情境激发求知欲
播放克隆技术——我国培育的世界首例体细胞克隆猴“中中”“华华”培育成功的报道视频，呈现“中中”“华华”的培育简图：
提出问题：体细胞克隆猴长相与A、B、C那只母猴相同？要求说出你的猜测，并简述理由。
学生根据自己的生活经验，给出猜测：克隆猴长相与细胞核供体母猴A相同。
追问：你的猜测合理吗？有哪些证据可以支撑你的猜测？
设计意图：通过体细胞克隆猴视频，激发学生兴趣，通过问题指向核心概念之一：细胞核可能控制细胞的遗传，引导学生主动参与细胞核功能的探究。
（二）探究（explre）：论证细胞核的功能
采用论证式模式，从猜测克隆猴的长相出发，通过“分析科学史实（实验过程及结果）→提出猜测（主张）→质疑或反驳（辨析）→完善方案→完善主张（结论）”的形式，揭示细胞核的功能：控制着细胞的遗传和代谢，初步形成“细胞核是细胞的控制中心”的理念。
1.资料1：美西螈核移植实验
(1)实验过程及结果:
完善主张（结论）
(2)主张：美西螈皮肤颜色的遗传是由 细胞核 控制的。
(3)辨析：实验没有设置对照。可实验结论：
(4)完善：将白色美西螈胚胎细胞核移植到黑色美西螈去核卵细胞中，进行培养作为对照，增强实验的说服力。（实验结果预测及结论：细胞核 控制了美西螈皮肤颜色的遗传）
2.资料4：伞藻嫁接实验和核移植实验
(1)实验过程及结果:

完善主张（结论）
(2)主张：伞藻“帽”的形状是由 细胞核 控制的。
(3)辨析：嫁接实验未排除假根中其他物质的作用。
(4)完善：伞藻核移植实验，可排除假根中其他物质的影响，结果证明：细胞核控制伞藻“帽”的形状。
3.资料2：蝾螈受精卵横缢实验
(1)实验过程及结果:
（有核一半能分裂，无核一半停止分裂；结果二：挤入细胞核后，无核一半开始分裂。）
(2)主张：蝾螈细胞的分裂、分化受 细胞核的控制
(3)辨析：实验既有相互对照，又有自身前后对照。（主张观点正确）
4.资料3：变形虫切割和核移植实验
(1)实验过程及结果:
完善主张（结论）
(2)主张：变形虫的生长、分裂、摄食、应激性等生命活动受 细胞核 控制。
(3)辨析：切割过程中容易造成机械损伤，也会导致变形虫的死亡。
(4)完善：① 降低实验中机械损伤的强度；②及时对变形虫无核部分植入细胞核。
设计意图：引导学生进行自主学习或小组讨论，强化实验结果与结论之间的对应逻辑关系，培养学生基于事实与证据归纳总结形成概念的能力，发展学生归纳与概括、演绎与推理能力。鼓励大胆主张和质疑反驳，发展批判性思维等科学思维。
（三）解释（explain）：建构细胞核的结构模型
1.引导学生思考并完成表格
基于结构与功能相适应的理念，设置问题串，引发思考：细胞核行使调控功能，应该具备哪些特点？尝试完成任务一：写出细胞核应具备的结构的相关主张。
问题
分析
主张
1.如何保证细胞核稳定、相对独立不受干扰的完成其功能？
通过膜包被，使许多细胞器形成相对独立的“小室”
2.细胞核和细胞质需要物质交换
吗？若需要，通过哪些结构完成交换？这种交换具有何种特点？
蛋白质在细胞质的核糖体上合成，细胞质中合成的蛋白质需要进入细胞核参与调控；物质可通过膜完成交换，但蛋白质属于大分子物质。
3.控制遗传，核内应具备哪类物
质？该物质要保证自身稳定，能否以核输出方式进入细胞质完成其调控？若不能，调控该如何实现？
DNA是遗传物质，其分子量较大，且至关重要，不能随意进出细胞核
4.哪类物质能成为信使？（准确传达大量的信息，信使的种类如何？）
RNA和蛋白质结构多样。实验证实，向细胞匀浆中加入DNA酶，蛋白质的合成依然进行；再又向匀浆中加入了RNA酶，蛋白质的合成立即停止。
5.DNA和信使（RNA）如何精巧地调控？（细胞各种生命活动都离不开哪些物质的参与？）
蛋白质是生命活动的主要承担者，细胞的各项生命活动都离不开蛋白质
2.模型建构：细胞核的模型草图
根据主张观点，完成任务二：画出细胞核的模型草图
（提示：参照范例，选择合适的线条、图形在下图中展示你的主张内容）
3.资料分析：完善细胞核的模型图
先分析资料，回答问题。
【资料1】20世纪50年代电子显微镜观察发现细胞核的边界由两层脂质组成，离子化染色等技术进一步证实了这种结构。
【资料2】所有真核细胞的核膜上都普遍有核孔，其结构复杂，至少由50种蛋白质构成，称为核孔复合体，大分子凭借自身的核定位信号与核孔复合体蛋白质(主要是中央运输蛋白)上的受体结合而实现物质运输过程。
【思考】 1.核膜的结构和作用如何？
2.物质可以随意进出核孔吗？
【资料3】20世纪初，科学家发现细胞核内含有一个染色很强区域，称之为核仁。20世纪30年代，美国生物化学家帕拉德（）证明核仁中存在RNA分子（核糖体RNA，rRNA）。20世纪60年代，他使用电子显微镜技术进一步发现核仁是由许多细小颗粒组成的，这些颗粒是rRNA与蛋白质分子相互作用形成的。
【资料4】蛋白质合成旺盛、活跃生长的细胞核仁大，不具备蛋白质合成能力的细胞核仁很小。野生型爪蟾无核仁的纯合突变型的胚胎不能合成rRNA，无法形成核糖体，依赖卵质残留下来的核糖体生存，一周后死亡。
【思考】 1.核仁的组成成分、功能分别是什么？
2.核仁大小、核孔数量与细胞代谢程度有什么关系？
【资料5】电镜下，细胞核内可发现由颗粒和细丝形成的珠串状的染色质丝。科学家使用DNA酶处理染色质后，发现“珠子”之间的丝线消失了，但是“珠子"还在；若使用蛋白酶处理，则“珠子"被分解,“丝线”尚在。
【思考】 染色质主要由什么物质组成？为什么细胞核是遗传信息库？
【资料6】1879年，德国生物学家弗莱明把细胞核中丝状和颗粒状的物质用染料染红，观察发现这些物质平时散漫地分布在细胞核中，当细胞分裂时，散漫的染色质便浓缩，形成一定数目和一定形状的条状物（即：染色体），分裂完成时，条状物又疏松为散漫状。
【思考】染色质和染色体有什么不同？二者的化学本质相同吗？
【资料7】以染色体的状态存在时，遗传信息被包裹在染色体中，而以染色质的状态存在时，负责蛋白质合成的遗传信息就会暴露出来。染色体细丝比较长，细丝之间还会相互缠绕，如果把染色质细丝螺旋化加粗形成染色体，染色体比较短，而且不会相互缠绕。
【思考】这两种不同的存在形态对于生物体有什么意义呢？
基于资料参照上课范例，完成任务三：选择合适的线条、图形在在任务清单2中完善细胞核的模型图。要求：画出相应结构，标注结构名称，以及对应的功能。
设计意图：启发学生积极参与，主动获取事实性知识，既强化了结构与功能观，形成生命观念，又通过模型与建构等环节，发展科学思维。
（四）拓展（elabrate）：建构细胞是一个统一的整体的系统观
问题：克隆羊多莉培育之后到2017年我国的体细胞克隆猴诞生，体细胞克隆技术已存在20年，“中中”“华华”为何还能引起世界轰动？
我国科研人员攻克猴的克隆胚胎受孕率和发育率都极低的难题方法：胚胎激活阶段向卵细胞导入了表观遗传修饰的调节因子，以启动胚胎发育的功能基因，使体细胞核中原本被抑制的基因重新被激活，显著提高了猴的克隆胚胎受孕率和发育率
问题：“外源导入的调节因子激活移植的体细胞核基因表达”这一事实，说明细胞质和细胞核之间存在何种关系？
细胞核、细胞质、细胞膜等结构，共同构成了细胞这个统一的整体
设计意图：回顾导入情境，阐述猴的体细胞克隆是世界性难题，引导学生树立民族自信理念，生成细胞核的调控受到细胞质的影响的概念，建构“细胞核是细胞的控制中心，整个细胞是一个统一的整体”理念，发展整体观、系统观。
（五）评价（evaluate）：反馈及迁移
评价1：根据2001年我国科学家培养出的克隆牛“康康”和“双双”的过程，尝试回答：康康”和“双双”之间能否进行器官移植？为什么？
【提示：遗传物质相同的个体，移植器官不排斥】
评价2：变形虫切割实验中，单独的细胞核能完成正常生命活动，但很快也会死亡，尝试解释原因。
评价3：课后作业：（1）选择合适的材料，制作细胞核的实物模型【提示：可选择的材料包括橡皮泥、毛根、棉线等】；（2）查询我国克隆猴应用的最新进展，就该技术的应用前景，谈谈你的看法。和你的同学交流探讨，并展示。
设计意图：通过评价1和评价2，检测学生课堂知识的学习情况，以及知识的应用迁移能力。借助评价3，发展学生的小组协作和交流能力，引导学生养成主动参与社会议题的习惯，形成解决生产生活问题的担当和能力，强化社会责任。
设计说明
本课例以体细胞克隆猴“中中”“华华”的克隆为境脉，采用5E教学模式，将“情境——问题——探究——结论——评价”巧妙结合，引导学生将被动接受的事实性知识，转变为在实际情境中主动生成，能有效激发学习兴趣和求知欲。
基于论证式思维，通过“分析科学史实（实验过程及结果）→提出猜测（主张）→质疑或反驳（辨析）→完善方案→完善主张（结论）”等形式，鼓励积极主张、大胆质疑和反驳，强化实验结果与结论之间的对应逻辑关系，培养学生基于事实与证据归纳总结形成概念的能力，发展学生归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维等科学思维，形成结构与功能观、系统观等生命观念。
以克隆猴“中中”“华华”为载体，引导学生关注社会议题，参与讨论并作出理性解释，养成主动参与社会议题的习惯，培养学生理论联系实际、将生物学知识用于解决生产生活问题的担当和能力。