资源简介

教学设计
课程基本信息
学科 高中生物 年级 高一 学期 春季
课题 观察根尖分生区细胞组织细胞的有丝分裂（探究·实践）
教科书 书 名：生物学·必修一·分子与细胞 出版社：人民教育出版社
教学目标
通过了解根尖分生区细胞组织，了解根尖分生区细胞组织是植物中进行有丝分裂的主要区域，这些细胞能够持续不断地分裂，为植物的生长提供细胞和组织。理解有丝分裂是细胞分裂的一种方式，清晰有丝分裂的概念，树立结构与功能相适应的生命观念（生命观念二级目标） 通过观察和描述实验中有丝分裂的各个阶段，包括染色体分离、核分裂和细胞分裂等，强化学习有丝分裂过程。发现实验中问题，尝试改良和对比实验，最后汇总数据、分析结果，培养批判和严谨的科学思维。（科学思维三级目标） 通过实践操作，学生应该能够掌握根尖分生区细胞组织的观察技巧，包括显微镜的使用、标本制备和染色等，培养实践技能。通过观察、记录和分析观察到的结果，分析实验中出现的问题，思考并加以改良，培养科学思维和实验设计的能力，并能够提出合理的假设和解释。（科学探究三级目标） 实验过程中妥善处理实验废液，减少实验试剂用量，引导思考实验废液对环境的影响，培养学生的社会责任。（社会责任二级目标）
教学内容
教学重点： 有丝分裂的各个阶段的特征和顺序，以及每个阶段的重要事件和结构变化。 介绍根尖分生区细胞组织的特点：重点介绍根尖分生区细胞组织的结构和功能。学生需要了解该组织是植物生长的重要区域，细胞持续分裂并产生新的细胞，促进根部的延伸和发育。 观察技巧和实验操作：重点培养学生在观察根尖分生区细胞组织有丝分裂过程中的实验技巧。包括显微镜的使用方法，标本制备和染色技术的应用等。学生需要学会正确调节显微镜的焦距和光源，准备高质量的细胞标本，以及选择适当的染色方法。 教学难点： 通过显微镜显微观察，对根尖细胞结构的辨识和找寻。 理解有丝分裂的复杂性，找出不同分裂时期的细胞并加以描述，同时能够解释它们之间的关系和相互作用。 实验操作的技巧和准确性，需要准确地制备标本和染色，避免细胞结构的损伤或变形。对实验中出现的问题加以分析和解决。
教学过程
导入 教师通过自然界中种子的萌发、植物的生长、受精卵发育等动图展示导入，让学生意识到生物的个体发育折射出细胞的生命历程。其中植物的生长离不开细胞的生长和细胞数目的增加，而植物根细胞数目的增加发生在根尖的分生区。 【教师】：早在 1858 年魏尔肖就指出，新细胞来自老细胞的分裂。 而他观察到的细胞分裂大多数是有丝分裂，那么有丝分裂过程是怎样的呢？我们要如何观察有丝分裂呢？ 任务一：如何进行观察细胞有丝分裂实验操作？ 【教师】：观察有丝分裂实验可选择植物的哪些部位来观察？ 展示资料：1842年，瑞士内格里记录了百合和紫露草细胞分裂过程，他发现观察分生区的细胞可以用来探究细胞分裂的过程。图片展示植物根尖和植物茎尖。 【学生】：可以选用示植物根尖和植物茎尖。 【教师】：观察有丝分裂的材料有何要求？ 引导学生思考，师生共同总结得出材料要求：1.染色体数目相对较少，便于观察和计数；2.分裂期所占比例大；3.短时间内可获得根尖。要满足以上要求，结合考虑日常生活中常见的植物，可以选择洋葱、葱、蒜等植物茎尖或根尖作为实验材料。 展示资料：植物根尖结构。 【教师】：根尖又有哪些结构呢？哪些结构中能观察到有丝分裂？ 【学生思考并得出】：根尖可以简单区分成四个部分：最下方的根冠起保护作用，往上为分生区，该区域细胞体积小，呈正方形，排列紧密，有的正在分裂，因此该结构中能观察到有丝分裂。接着是伸长区，是根伸长最快的地方。 最后是成熟区，又称根毛区，吸收水分和无机盐的主要部位。 【教师】：能不能直接将根尖直接放在显微镜下观察？ 学生思考讨论并回答，根尖是不能直接置于显微镜下观察的，根尖细胞较多，细胞堆叠连接，难以观察，且细胞中染色体没有颜色，也无法观察细胞有丝分裂。 【教师】：如何解决该问题？ 【学生活动】阅读人教版必修一教材P116-117找寻答案。 通过根尖培养、装片制作后进行实验观察，而制作根尖临时装片时，根据根尖结构特点，需用化学方法（如盐酸解离）打开细胞之间的连接，清水漂洗干净后，再用物理方法（如压片、敲击盖玻片等）将堆叠在一起等细胞分散开，同时还需染色便于光学显微镜观察。因此还需要进行解离、漂洗、染色、制片四个步骤。 展示资料：制作临时装片的具体流程。 任务二：如何对实验中发现的问题加以改良？ 【教师】：我校生物社团学生尝试该操作流程进行预实验，但遇到一些问题。教师展示该小组遇到一系列问题，并引导学生思考讨论如何改良优化实验。 问题1.当前气温过高，洋葱水培根易腐烂且不易长根。 问题2.不同实验材料分裂旺盛期不同，比如洋葱在上午10点-下午2点，但学生未必能在相应时间完成，导致观察到的分裂细胞数较少。 问题3.解离后漂洗、染色操作夹取不易，且染色后根尖不易找到。 问题4.甲紫染色时容易使细胞质着色，影响观察。 【学生活动】思考讨论如何改良优化实验并分享。 【社团小组优化方案展示】： 改良1：材料改用小葱水培生根，1-2d即可获得根尖。 【展示实验对比结果】洋葱培养5d，小葱培养2，根系培养结果对比差异显著。 改良2：参考必修二内容，可用卡诺氏液固定分裂旺盛期的根尖，处理24h后转移至70%的酒精中4°C保存，备用。 【展示实验对比结果】 学生们采用经过卡诺氏液固定的根尖和未固定根尖为实验材料，同时在19:00开始实验，结果发现A组处于分裂期的细胞更多，除此之外，A组染色效果明显好于B组，更适合后续观察。 改良3：1.解离和漂洗操作均置于小试管中，减少试剂用量。2.用胶头滴管吸取换液，滴加蒸馏水反复漂洗。最后一次滴加蒸馏水并浸泡8-10min。3.材料置于载玻片上染色3-5min，用吸水纸吸去多余染料。 【展示实验对比结果】学生预实验显示，改良3操作后观察临时装片，细胞分离和染色效果与原来没有太大差异。而以上改良确实能减少实验中出现的一些问题。 改良4：用改良的苯酚品红溶液染色。 【展示实验对比结果】 改良的苯酚品红溶液也可以对染色体染色，因此进行对比实验后，结果如图。改良的苯酚品红染液的效果明显优于甲紫，改良染液特异性强，染色清晰，几乎只有染色体被染色，细胞质呈无色，对比更明显，有利于染色体的观察。 【教师】：经过操作改良后，实验中存在的问题在一定程度上得以解决，那么我们就可以应用改良后的实验操作来观察根尖分生区细胞有丝分裂了。 任务三：应用改良后的实验步骤观察根尖分生区细胞有丝分裂 活动1:操作实验，对镜检结果进行分析。 【教师】：请同学们观看学习实验操作视频后，进行活动1:实验操作及观察，并对镜检结果进行分析，尝试找到细胞周期各个时期的细胞。 【学生活动1】观看视频并进行实验。 【学生活动2】辨认细胞分裂时期，并按照细胞周期排序。 【资料展示】根尖分生区细胞显微图片，辨认细胞分裂的时期，并按照细胞周期排序。 图中有很多细胞正在进行有丝分裂，1号细胞为前期，2号为后期，3号为末期，4号为中期，5号为分裂间期，因此正确的分裂时期顺序应为5、1、4、2、3。 【学生活动3】学生实验成果展示。 箭头处标注了正在分裂的细胞，在显微镜观察中，同学们发现中期和后期的细胞更容易辨别。 【教师】：该实验能否观察到根尖分生区细胞进入下一个分裂期？为什么？ 答案是否定的，因为经过解离液处理，细胞已失去活性，不会进入下一个分裂时期。 【学生活动4】有些学生在实验后发现异常现象，思考产生的原因。 1.视野中细胞重叠严重的原因可能有哪些？ 2.用显微镜观察时，发现染色体几乎未被染色，可能的原因是什么？ 3.观察不到分裂期细胞，原因可能有哪些？ 学生思考讨论后回答： 1.细胞重叠有可能是解离不充分或压片不充分； 2.染色体未染色可能是染色时间不够或漂洗不充分，影响染色效果； 3.观察不到分裂期可能是视野选择、取材位置、取材时间等不合适。 【学生活动5】统计多个视野中各时期细胞数目填入下表，并思考哪个时期细胞占比最长，为什么？ 展示生物社团小组的数据结果： 分析数据，可得分裂间期细胞数目最多，因为在细胞周期中分裂间期经历的时间最长。 小结 实验选材选用小葱水培产生的根尖分生区细胞，实验流程经历根尖培养，装片制作、实验观察和结果分析，其中装片制作包括了解离、漂洗、染色、制片四个步骤，在本次实验中对一些操作流程进行了改良和优化，都达到了不错的效果。实验观察后我们发现，大多数的细胞都位于细胞分裂间期。
备注：教学设计应至少含教学目标、教学内容、教学过程等三个部分，如有其它内容，可自行补充增加。

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