从“有丝分裂”的课例谈如何围绕核心概念组织教学

任小文

摘要    围绕核心概念进行教学，可以将分散的知识点逐级纳入知识网络中，在这样的主题结构之中，分散的知识点不再是孤立的，它们之间的关系可以被整体显现出来，这样可以帮助学生加深对于生物学本质的认识，有助于学生建立生物学说观念，最终实现《普通高中生物课程标准》所要求的“倡导学生在解决实际问题的过程中深入理解生物学的核心概念”，最终实现有效教学。

关键词  核心概念  有丝分裂  能量流动

如果请学生列举高中生物中比较难学的知识，“细胞的有丝分裂”几乎成为了学生共选的内容。但恰恰相反的是，没有几个老师会认同这个选择。老师们觉得这个内容就是记住有丝分裂中染色体的变化，没有什么难点可言；学生们认为老师一讲就明白，听后就忘记，反复记忆反复遗忘！一对矛盾，困惑着我许多年，试图寻求导致矛盾形成的焦点，以能够很好解决矛盾。在教学中运用课件动画增加知识的直观性，通过实验增强知识的辨别性，等等，但诸多方法似乎成效并不明显。2011年11月，接到了江苏省教研室的通知，要我在江苏省首届特级教师论坛上开设一节观摩课，课题就是“细胞的增殖（一）----细胞的有丝分裂”，借校借班上课。据了解该校学生的总体思维品质及学习能力都较弱，是我所不熟悉的。接到任务，感到好怕，不知如何是好！情急之下，向朱正威先生发出了求救信号！先生给了我一句话：别怕，抓住核心概念进行教学！先生的一句话点醒了梦中人！

所谓核心概念，应该是位于学科中心的概念性知识,包括了重要概念、原理、理论等的基本理解和解释,这些内容能够展现当代学科图景,是学科结构的主干部分。认真分析细胞生命历程一章，其核心概念应该包括以下内容：细胞能够生长、增殖、分化、衰老、癌变和死亡，以及细胞具有全能性。细胞增殖这一核心概念是生物体生长、发育、生殖和遗传的基础，其中又包含如细胞增殖、细胞周期、有丝分裂等核心概念。有丝分裂的本质应该成为其中的核心知识。回眸我们传统的有丝分裂教学，往往强调的是对有丝分裂过程中染色体形态、数目等事实信息的记忆和背诵，一味地讲分裂过程中各个时期各自的特点，甚至将各自特点还编成口诀，让学生去死记硬背，对于有丝分裂的特征及本质往往是一带而过。这样做只能是触及到表面性的事实知识，学生没有时间对有丝分裂的本质进行组织和理解，最终的结果只会使有丝分裂的相关知识支离破碎，缺乏有机联系，于是遗忘就成为了一种常态，学生感觉难学也是正常的！事实的呈现，如在有丝分裂过程中，染色体的复制、着丝点的分裂、染色体形态变化乃至分裂前后染色体数目不变等诸多的事实应该是围绕有丝分裂最本质的“分裂前后遗传物质保持相对稳定”这一核心原理而展开的，最终能够理解细胞周期中染色体的行为和数目变化对子细胞的意义。具体的这些事实应该是作为铺垫来帮助学生深刻理解有丝分裂的本质。这样，我们的教学重心应该从讲授有丝分裂过程中诸多事实，如核仁的消失、染色体的形态变化等，转移到借助于这些事实，以便更好地理解有丝分裂的本质，即分裂前后遗传物质保持相对的稳定性，从而保证了在细胞的亲代与子代之间保持遗传性状的稳定性。

基于上述认识，我在“细胞增殖（一）”的教学中进行了如下的教学设计：

1.说出细胞增殖的方式和意义。通过前测，了解到学生知道细胞增殖是指亲代细胞以

分裂方式产生子代细胞的过程，但对于细胞增殖的定义、规律、意义和方式等几乎不知道。因此，结合细胞增殖概念的诸要素，以图示的形式阐明细胞增殖的意义和主要方式。

2.概述细胞周期的定义，识别一个细胞周期经历的两个阶段。细胞周期是本单元知识的核心概念之一。因此，教学时结合动画让学生对细胞周期性的增殖有初步的认识，并且根据动画或教材图示尝试总结细胞周期的定义，并能够说出细胞周期的起止时间和划分的阶段。   

3.初步认识有丝分裂。通过动画演示细胞有丝分裂过程，目的是让学生对有丝分裂有一个总体的了解：总览有丝分裂的结果是细胞的一分为二，得到两个相同的细胞；近观过程可以发现有丝分裂包括了核分裂和质分裂；近观结果可以发现，有丝分裂所形成的子代细胞与亲代细胞中所含有的染色体数目相同，保证了前后代之间遗传性状的稳定性。这样为学生的后续学习明确了方向。

4.进一步认识有丝分裂过程中染色体的形态及数目的变化。

引出问题：细胞有丝分裂过程中，如何能够保证亲代细胞染色体平均分配到子代细胞中且保持数目的不变？目的是引导学生始终围绕染色体的规律性变化来把握有丝分裂过程的学习。

（1）首先学生猜想在有丝分裂过程中可能会发现哪些变化，以保证亲代细胞染色体平均分配到子代细胞中且保持数目的不变？在猜想、交流的基础上，学生自我梳理教材相关内容，总结并交流各时期的主要特点。目的是初步把握有丝分裂过程中染色体（质）形态及数目的规律性的变化。

（2）呈现下列图示，请学生用自己的语言对图示进行说明，即根据染色体形态概述细胞有丝分裂过程及其各个时期的分裂相，目的是进一步引导学生认识染色体与染色质变化的规律：

（3）师生共同列出在细胞有丝分裂过程中重要的名词和术语，如分裂间期、分裂期、纺锤体、着丝点、染色单体、胞质分裂、赤道板等。并且试着用自己的语言对这些名词或术语作出说明，构建出它们之间的关系图。

在此基础上，进一步质疑：染色质经过复制、螺旋成染色体后，为什么着丝点要排列在赤道板上染色体才会平均分配？在细胞分裂过程中核仁逐渐解体、核膜逐渐消失有何意义？对于分裂间期染色体是以丝状存在而在分裂期以棒状存在，你是如何理解的？等等。目的是能够初步知道在有丝分裂过程中一些现象发现的原因，而这些现象的发生都是保证细胞在有丝分裂过程中染色体的平均分配。

至此，学生可以比较明确知道细胞有丝分裂过程是如何进行的，并且能够有效组织有丝分裂的生物学意义。这样，学生的学习活动就不会仅仅停留在记住有丝分裂过程中染色体、DNA等变化的生物学事实，而是通过对相关过程的认识抽象出有丝分裂的本质特征。

从上面的教学过程看，细胞有丝分裂各期特征的学习采取了多种教学与学习策略，无论是动画的演示、学生的自我学习与相互交流、师生的共同总结，等等，所有这些均是围绕有丝分裂本质而展开，以此吸引学生充分展开思维活动，帮助学生理解有丝分裂的本质。

以往的教学中，我们往往会特别注重强调学生对于有丝分裂过程的记忆，由于内容的抽象，学生很容易将这些内容遗忘。围绕有丝分裂分裂的本质特征进行学习，学生一方面知道了是什么，更知道了为什么，有助于学生对知识深层次的理解与掌握。

毋庸讳言，目前中学生物学的课堂还比较多的充满强调学生记忆的氛围。记忆是必须的，问题是如何让记忆变得有效有意义。我们的教学活动，不仅仅是让学生记住一些生物学事实，更重要的是通过生物学事实的学习，让学生能够提取出生物学本质的东西，建立正确的生物学概念，进而在学生的头脑中构建出相关概念体系，并能利用这个体系解决他们的实际问题。这样置于核心概念的框架下需要的记忆才能变得生动而有意义，同时概念被各种丰富的有代表性的事实细节展现出来，这样一定情境下的概念才显得灵动鲜活。如“能量流动”一节，其核心概念包括了：生态系统中能量流动的起点是太阳能，能量流动的渠道是食物链和食物网；每个营养组都由于呼吸而使能量耗散，能量流动的特点是单方向的、不可逆的，逐级递减的；生态系统必须不断从外部输入能量才能维持其正常功能；不同生态系统，或生态系统发生变化时，能量流动的情况就会改变。等。 我们经常会见到教师如是进行教学：首先阐述能量流动的概念，即所谓能量流动是指能量的输入、传递、转化和散失的过程。然后列出相关问题，如能量是怎样输入生态系统的？能量流动的渠道是什么？能量流动的过程是怎样的？ 等等，通过这些问题的解决，学生形成对能量流动的核心概念。但这个方法存在的最大问题是学生被动形成对能量流动的认识，相关信息点较散。围绕核心概念，我们可以重新组织教学。在课堂教学中，可以以具体的个体、种群为实例，通过能量流经一个个体、种群情况等具体实例的研究，总结能量流动的基本思路与方法，进而引导学生对一个具体食物链乃至一个生态系统的能量流动情况（如下图示）：

在这些事实的框架下学生可以顺利构建出能量流动包括能量的输入、传递、转化和散失的过程，继而总结出生态系统中能量流动的起点、渠道、能量流动的特点以及能量流动作为生态系统功能之一的重要意义。这样的处理，避免了学生单纯记忆能量流动的相关知识，而是以鲜活的事实活化了能量流动这一核心概念，更重要的是以生物学事实归纳概念，有助于学生理解概念。

美国课程专家艾里克森指出，“要为教学单元确定一个聚合概念（核心概念），如果没有一个聚合概念（核心概念），那么单元的学习只能停留在较低的认知水平，这时学生总是试图对相关事实进行死记硬背。”事实上，强调围绕核心概念进行教学，可以将分散的知识点逐级纳入知识网络中，在这样的主题结构之中，分散的知识点不再是孤立的，它们之间的关系可以被整体显现出来，这样可以帮助学生加深对于生物学本质的认识，有助于学生建立生物学说观念，最终实现《普通高中生物课程标准》所要求的“倡导学生在解决实际问题的过程中深入理解生物学的核心概念”，最终实现有效教学。 

      （本文发表于《生物学教学》2013年第10期）