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——“细胞核”课堂实录
本文发表于《中学生物教学》2014年第8期
2013年10月，笔者执教了一节市级公开课，内容为“细胞核——系统的控制中心”。教学中，笔者对伞藻的实例进行了改编，设计成一个探究素材，通过资料分析和层层递进的问题引导，梳理出科学探究的一般过程，培养了学生获取信息、做出假设、设计实验、演绎推理等能力，取得了较好的教学效果。下面是课堂实录。
1 课堂实录
1．1 引入
师：同学们，大家好，今天由我来客串一节课，我看大家是从另一栋教学楼来这里上课的，很辛苦，所以给大家准备了一段科幻大片，先放松放松。
（投影：播放视频“The inner life of the cell ”（细胞内部的生命活动）。该视频是哈佛大学提供的一个关于细胞内部生命活动的科普教学视频，在网络上点击率非常高。视频讲述了“白细胞穿过血管壁”这一行为发生时，细胞内外发生了怎样的变化与之相适应。视频制作精美，生动形象，将肉眼不可见的细胞结构和细胞内部的变化动态的呈现出来。视频中有约3分钟的时间正好动态的描述了分泌蛋白的合成和运输过程）
师：这个视频描述了什么过程？
生1：蛋白质的合成。
生2：分泌蛋白的合成和运输。
师：细胞中像分泌蛋白的合成和运输这样的生命活动有很多，而且都有一个共同点，高效且有序。如何才能保证细胞器之间的配合高效而有序呢？如果把细胞比喻成工厂，各种细胞器好比是各个车间，怎么样才能让各个车间高效的运作呢？需要有专门的部门负责宏观调控，那你觉得在细胞中是否也需要一个结构对细胞器进行宏观调控呢？这个结构是什么？
生：细胞核。
师：今天这节课我们学习“系统的控制中心——细胞核”。“系统的控制中心”是教材对细胞核的一个总体评价，当然，我们现在这个评价是模糊的，我们不知道细胞核到底控制了些什么，所以下来我们通过一些实例来分析。
1．2 细胞核的功能
教师依据图1简介美西螈实验后提问：①美西螈皮肤的颜色是受细胞核控制还是受细胞质控制？②美西螈的例子跟初中学过的什么例子很相似（克隆羊多莉）？③哪位同学用自己的语言描述一下多莉的诞生过程？
通过上述两个核移植实例，学生一般能理解细胞核能控制生物的遗传特性。
资料：伞藻是海生的单细胞藻类，细胞长2～5cm，可分为“帽”、“柄”和“假根”3部分，细胞核在假根部位。常见伞藻有两种，一种是菊花帽，一种是伞形帽。研究发现，伞藻具有非常强的再生能力，比如人为去掉伞藻的帽，过一段时间后，柄上会长出新的帽；人为切断伞藻的柄，还可以再接回去。
师：去掉帽的伞藻能长出新的帽，跟“柄”有关，还是跟“假根”有关，你能提出几种假设？
生1：3种。
生2：4种。
师：请回答4种的同学说说是哪4种假设。
生：①与柄有关；②与假根有关；③与假根和柄都有关；④与假根和柄都无关。
师：很好，你的思维很严谨，答出了4种组合，但是你觉得第四种假设可能性大吗？（学生笑了）
师：我们提出了3种假设，怎么知道哪个假设对呢？
生：做实验。
师：现有菊花帽伞藻和伞形帽伞藻若干，设计实验进行探究。
（给2分钟，学生相互讨论）
生1：把伞藻的帽去掉，假根也去掉，只留下柄放在培养液里，培养观察。
生2：换柄。
生3：换假根。
师：对于生1的方案，原理上是可行的。但有个疑问，没有假根的支持，单独的柄能不能从培养液中获取营养并长出新的帽？如果有伞藻，可以试一下，以实验结果为准。换柄或者换假根的实验，其实已经有科学家做过了，是切实可行的。请大家同桌相互讨论2分钟，对换柄实验的结果做出预期。
生：根据假设一可预期菊花柄上长出菊花帽，伞柄上长出伞形帽；根据假设二可预期，菊花柄上长出伞形帽，伞柄上长出菊花帽；根据假设三可预测，柄没有长出帽或者出现了新品种（新形状的帽）。
师：还有其他可能的结果吗？
生：（迷惑）
师：其实还有其他可能的，但是我现在不告诉你们，等快下课了再揭晓谜底。我们刚才学习的其实就是科学探究的一般过程。我们发现了一个特殊的现象，总是想做出解释，也就是提出假说，假说对不对呢？需要通过实验来验证，当然按照不同的假设预测的实验结果是不同的，最后我们真实的做一下设计的实验就能知道假设是否正确。下来我们来看教材中给出的实验结果，教材中的实验结果支持哪一个假设？
生：新长出的帽与假根有关。
师：为什么帽的形状主要与假根有关？是因为细胞核在假根部位吗？能不能设计一个实验来进一步探究？
生1：换细胞核。
生2：核移植。
师：（投影：教材中的伞藻核移植图）刚才学习的伞藻实验和前面的美西螈实验本质都是细胞核移植，这2个实例都说明生物的形态特征（遗传性状）是由细胞核控制的。当然，细胞核还控制着其他一些内容，给2min请大家阅读教材中的资料2和3。
师：资料2和资料3中的实验设计有哪些共同之处？
生1：均设置了有核和无核的实验。
生2：无核的部分后来又植入了细胞核。
师：资料2和3都指向了一系列生命活动，如胚胎发育、细胞分裂、细胞分化、摄食、生长等。这说明细胞核控制着生物的生命活动。生命活动实质上是细胞内的许许多多的化学反应，也称为细胞代谢。因此教材上说细胞核控制着细胞的代谢和遗传。
1．3 细胞核的结构
师：自然学科有个普遍的观点：结构决定功能，功能与结构相适应。我们学习了细胞核的功能，知道了细胞核是遗传和代谢的控制中心，但是我们并不清楚为什么，我们能不能从结构方面得到印证？请大家观察图2，回答以下问题。
图3
①真核细胞与原核细胞最大的区别是什么？（有无核膜包被的真正的细胞核）②核膜有何特点？（双层膜、不连续）③细胞核要调控细胞的方方面面，不可避免的要和细胞质发生频繁的物质交换和信息交流，什么结构与这一特点相适应？（核孔）
师：④核膜将细胞核与细胞质分隔开，使细胞核保持相对独立，这可能有什么好处？
生：迷惑
师：这个问题有一定难度，我再补充一个资料。请大家观察图3，这幅图描述的是原核细胞和真核细胞由DNA制造出蛋白质的过程，我们可以发现，左边的原核细胞由DNA制造出蛋白质的过程比较简单，而右边的真核细胞，核膜将细胞核与细胞质分隔开，由细胞核内的DNA制造出到细胞质中的蛋白质的过程明显要复杂一些，多了一些调控的步骤。也因此真核细胞能制造出更多种类和数量的蛋白质，真核细胞的生命活动要更复杂一些。所以真核细胞的细胞核保持相对独立，更有利于高效、精密、有序的控制生命活动。
师：刚才我们主要学习的核膜，下来我们关注一下染色质，请大家阅读教材P54第一段，并思考以下问题。①染色质的成分是什么？②染色质是什么形状？③染色质是如何变成染色体的？④如何用一句话概括染色质和染色体的关系。
生：略
师：我们刚才是想从结构上来探寻细胞核为什么能控制遗传和代谢，好像我们并没有得到想要的答案。细胞核为什么能控制遗传和代谢呢，细胞核中的什么物质起了关键作用？请大家带着这个问题阅读教材P54页第二、三段寻找答案。
生：细胞核中有一张“蓝图”，“蓝图”其实是DNA中的遗传信息，遗传信息可以复制，并由亲代细胞传递给子代细胞。
师：因此，对细胞核功能的较为全面的描述应该是：细胞核是遗传的信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心。
师：本节课的主要内容已经学习完毕。下面还有2个问题请同学们思考一下：①你觉得细胞核是什么形状的？②你觉得一个细胞具有几个细胞核？
生：圆形、椭圆形；一个。
师：由于受到初中教材中细胞模式图的影响，我们可能会认为细胞核是圆形或者椭圆形的，事实上细胞核的形态是多样的。细胞核的数目也是多样的，哺乳动物成熟的红细胞和高等植物成熟的筛管细胞没有细胞核，多数细胞有一个细胞核，也有的细胞有2个细胞核，甚至像肌肉细胞则有很多个细胞核。
师：好像快下课了，现在我们再回到伞藻实验，之前我留了一个悬念，现在揭晓谜底。事实上，科学家做的伞藻换柄实验的结果并不完全是教材介绍的那样，中间还有点小插曲。换柄之后，伞柄上先长出的是伞形帽，反复切掉帽再长出新帽，一段时间之后，伞柄上才长出的是菊花帽，所以教材介绍的只是最终结果。你们想知道这是为什么吗？不好意思，我现在依然不能告诉你，这个悬念得等到你们学习了必修2的相关内容后才能解开。
2 板书设计
3 课后反思
公开课结束后，教研员组织听课教师进行了简短的评课，大家觉得我处理的比较好的地方有以下几个方面。一是引入新课所用的的3min的视频选取的十分恰当，使学生很快就融入了课堂，为紧接着的高潮部分（伞藻探究实验）做好了准备；二是对伞藻资料的改编十分新颖，问题设置的梯度很合理，使学生在不知不觉中就感受到了科学探究的一般方法。三是教师引导的比较到位，对“预设之外的生成”处理的也比较得当；四是多媒体运用恰当，很好的辅助了板书的生成，用概念图的形式组织板书也很新颖。大家也提出了一些有待改进的地方，比如普通话不太标准；资料2和资料3处理的过于简洁；教师讲的还是有点多，应该把更多的机会留给学生等等。此外，我后来自己听课堂录音的时候还发现一个问题，自己的语言组织能力还有待提高，一些地方的语言组织比较啰嗦。
到今天，公开课已经过去一段时间了，但备课过程中的种种煎熬放佛就发生在昨天，现在我明白了，那应该是一种痛并快乐着的感觉，我开始有点喜欢这种感觉了。这种感觉会指引我像备公开课一样去备平常的每一节课，我想这才是我这节公开课最大的收获吧。
参考文献
1 储祥保，秦春红.“细胞核——系统的控制中心”一节的教学设计.生物学通报，2007，42（9）：37-38
2 李维德，丁柏川.伞藻.生物学通报，1989，04：26-27
3 吴庆余.基础生命科学第2版.北京.高等教育出版社，2010
