资源简介

高中生物学必修1《分子与细胞》 第三章 细胞的基本结构 第3节
3.3 细胞核的结构和功能
一、教材分析
本节是第3章的收束，与第1节细胞膜、第2节细胞器共同构成“细胞的基本结构”的完整图景。教材先讲功能、再讲结构：用四个经典实验（美西螈核移植、蝾螈受精卵横缢、变形虫切割、伞藻嫁接与核移植）从不同角度证明细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心；随后依次介绍核膜、核孔、核仁、染色质，并说明染色质与染色体是同一种物质在细胞不同时期的两种存在状态；最后安排“尝试制作真核细胞的三维结构模型”。
从课程结构看，本节完成了“细胞是一个统一整体”的最后一块拼图：细胞膜控制边界、细胞器分工合作、细胞核统一指挥。核孔实现核质之间的物质交换与信息交流，是理解必修2“基因的表达”（mRNA出核、蛋白质入核）的结构基础；染色质的成分（DNA和蛋白质）直接指向“DNA是遗传物质”，为第2章2.5节与必修2搭桥。四个实验分别从“性状—分裂分化—生命活动—形态建成”四个侧面取证，是训练“实验结论与实验目的对应”的优质素材。
从育人价值看，本节可渗透“整体与部分”的哲学观点：细胞核重要，但离开细胞质也无法独立存活，细胞只有保持完整性才能完成正常的生命活动。这一认识对理解克隆技术、细胞培养等现代生物技术同样适用。
二、学情分析
（一）已有基础
学生在初中已知道细胞核内有染色体、染色体上有DNA，知道DNA是主要的遗传物质；在2.5节系统学过核酸的种类与功能；在第1、2节已掌握细胞膜与细胞器的结构与功能，具备“结构与功能相适应”的分析经验。
（二）认知特点与可能困难
学生对“细胞核很重要”这一结论几乎没有异议，但对其“凭什么重要”缺乏证据意识。学习中可能出现四类困难：一是把四个实验的结论混为一谈，说不出每个实验究竟证明了什么；二是把核孔理解为“洞”，不知道它具有选择性，也不知道哪些物质能通过；三是把染色质与染色体当成两种不同的物质；四是把“细胞核是控制中心”绝对化，忽略细胞核与细胞质的相互依存。
（三）教学对策
四个实验统一用“材料—处理—结果—结论”四栏处理，让学生在表格中自己发现“变量不同、结论各异”；核孔用“有选择性的通道”定位，配合“mRNA出核、蛋白质入核”的实例；染色质与染色体用一根毛线演示：缠绕在手指上（染色体）与松散铺开（染色质）是同一根线的两种状态；最后用“去核的细胞能活多久”这一问题，把“依存关系”讲清楚。
三、教学目标
1. 生命观念：能说出细胞核的功能与结构，说明细胞核是遗传信息库、是细胞代谢和遗传的控制中心，认同细胞是一个统一整体。
2. 科学思维：能分析四个经典实验的材料、处理与结论，能由核孔、核仁、染色质的特点推断其功能，能辨析染色质与染色体的关系。
3. 科学探究：能说明核移植、横缢、切割、嫁接等实验的设计思路，能尝试制作真核细胞的三维结构模型并进行评价。
4. 社会责任：能运用细胞核的知识解释克隆技术、细胞核移植治疗等问题，关注相关技术的伦理边界。
四、教学重点与难点
教学重点：细胞核的功能；细胞核的结构（核膜、核孔、核仁、染色质）。
教学难点：四个实验的结论与实验目的的对应；核孔的选择性；染色质与染色体的关系；细胞核与细胞质的相互依存。
五、教学方法与教学准备
教学方法：实验分析法、资料研读法、模型建构法、比喻法。
学习方法：填表析证、读图识构、动手建模、讨论辨析。
教学准备：四个实验的图文资料卡（含结果示意图）；细胞核结构图与核孔运输示意图；毛线（演示染色质与染色体）；真核细胞三维模型材料（泡沫球、彩泥、牙签等）；当堂检测题（4题）。
六、教学过程（45分钟）
环节一 情境导入：一只没有核的细胞（4分钟）
教师活动 【1. 现象，2分钟】出示变形虫的显微照片与一段描述：把变形虫切成两半，有核的一半能继续摄食、生长和分裂；无核的一半虽然还能运动几天，却不能摄食，也不能分裂，最终死亡。 提问：①无核的一半为什么“还能动”，却“不能吃”？②这说明细胞核控制着什么？ 【2. 点题，2分钟】指出：细胞核不是“可有可无的装饰”，它掌握着细胞的“总开关”。今天我们做两件事：先用四个实验证明它重要，再看它凭什么重要。板书课题。
学生活动 观察现象，讨论：还能动说明细胞质暂时还活着；不能摄食说明生命活动已经不正常。 推测：细胞核控制着细胞的代谢和遗传。 产生疑问：细胞核那么小，怎么能控制整个细胞？
设计意图 “还能动却不能吃”是一个容易被忽略的细节，它同时说明“细胞质有独立性”与“细胞核不可缺”，为后面的依存关系埋伏笔； 由现象自己推出结论，比直接告知“细胞核是控制中心”更有说服力； “那么小怎么能控制整个细胞”直接指向结构。
环节二 实例取证（上）：核移植与横缢（8分钟）
教师活动 【1. 美西螈核移植，4分钟】出示资料：取黑色美西螈胚胎细胞的细胞核，移植到白色美西螈的去核卵细胞中，发育成的美西螈全部是黑色的。 提问：①实验的变量是什么？②颜色由细胞核还是细胞质决定？③要使结论更可靠，还应做什么实验？（提示：反接，白核＋黑质。） 结论：美西螈皮肤颜色的遗传由细胞核控制。 【2. 蝾螈受精卵横缢，4分钟】出示资料：用头发将蝾螈受精卵横缢为两半，一半有核、一半无核；有核的一半能分裂发育，无核的一半停止分裂；若把核挤入无核的一半，它又能分裂发育。 提问：①无核一半后来能发育，说明什么？②这个实验证明核控制着什么？ 结论：细胞核控制着细胞的分裂和分化。
学生活动 分析美西螈实验：变量是细胞核的来源；颜色由核决定；自己提出“反接实验”的方案。 分析横缢实验：无核一半植入核后恢复分裂，说明核控制分裂与分化。 记录两个实验的材料、处理、结果与结论。
设计意图 两个实验都用“变量—结果—结论”追问，训练实验思维而不是记忆结论； 让学生自己提出“反接实验”，是把对照意识从“接受”变成“运用”； 本环节两块内容各占一半时间，节奏清楚，也为下一环节留出空间。
环节三 实例取证（下）：切割、嫁接与归纳（8分钟）
教师活动 【1. 变形虫切割，3分钟】回到导入的现象，补充：把细胞核重新植入去核的变形虫，它又能恢复摄食和分裂。 结论：细胞核是细胞生命活动的控制中心。 【2. 伞藻嫁接与核移植，4分钟】出示伞藻图片：伞形帽与菊花形帽两种。嫁接实验：把伞形帽伞藻的伞柄嫁接到菊花形帽伞藻的假根上，长出的帽是菊花形；核移植实验进一步证实：帽形由假根中细胞核的类型决定。 提问：①只做嫁接实验，能否排除“假根中的细胞质”起作用？②为什么还要做核移植？ 结论：伞藻“帽”的形状由细胞核决定。 【3. 归纳，1分钟】板书细胞核的功能：控制着细胞的代谢和遗传，是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心。 强调：四个实验分别从“性状、分裂分化、生命活动、形态建成”四个侧面取证，结论一致、角度不同。
学生活动 理解变形虫实验：核控制摄食、生长、分裂等生命活动。 分析伞藻实验：嫁接不能排除假根细胞质的作用，核移植实验才能确认是核在起作用。 记录细胞核的功能，理解四个实验的角度差异。
设计意图 “变形虫实验回扣导入”形成闭环，让导入不停留在情境层面； “为什么还要做核移植”是培养批判性思维的关键点——学生要学会追问“这个实验能否排除其他解释”； 最后一句“角度不同、结论一致”，帮助学生建立证据链的整体印象。
环节四 细胞核的结构（14分钟）
教师活动 【1. 核膜与核孔，6分钟】出示细胞核结构图，讲解核膜：双层膜，把核内物质与细胞质分开。 讲解核孔：核膜上的孔道，实现核质之间频繁的物质交换和信息交流。 追问：①核孔是不是“越大越好”？（提示：孔的数量与代谢强度有关，代谢旺盛的细胞核孔多。） ②是不是所有物质都能通过核孔？（提示：不是，核孔具有选择性，mRNA、蛋白质等大分子可以通过，DNA不能。） 【2. 核仁，4分钟】讲解：核仁与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关。 追问：为什么代谢旺盛的细胞核仁较大？（提示：需要合成大量蛋白质，因而需要大量核糖体。） 说明：核仁在细胞分裂过程中会周期性地消失与重建。 【3. 染色质，4分钟】讲解：染色质是细胞核中易被碱性染料染成深色的物质，由DNA和蛋白质组成，DNA是遗传信息的载体。 用毛线演示：松散地铺在桌上——染色质（细长丝状，便于复制和转录）；缠绕在手指上——染色体（缩短变粗，便于移动和分配）。 强调：两者是同一物质在细胞不同时期的两种存在状态。 补充：细胞核是遗传信息库，就因为染色质上有DNA。
学生活动 读图说出核膜、核孔、核仁、染色质的位置。 理解核孔的选择性：mRNA出核、蛋白质入核，DNA不出核。 由“代谢旺盛—核孔多、核仁大”体会结构与功能的适应。 观察毛线演示，说出染色质与染色体的区别只在形态，本质相同。
设计意图 核孔容易被理解为“漏洞”，用“mRNA出、蛋白质进、DNA不出”三个实例把选择性讲实； “代谢旺盛的细胞核孔多、核仁大”把结构细节与功能状态联系起来，是本节最典型的“结构与功能相适应”； 毛线演示只用一件道具就解决了染色质与染色体的混淆。
环节五 模型建构：把细胞“搭”起来（7分钟）
教师活动 【1. 明确任务，2分钟】布置任务：以小组为单位，用提供的材料制作一个真核细胞的三维结构模型，要求包含细胞膜、细胞核（核膜、核仁、染色质）、两种以上的细胞器。 提出三条评价标准：①科学性——结构的位置、比例、层数是否准确；②完整性——主要结构是否齐全；③美观性——是否清晰、稳固。 【2. 动手与展评，4分钟】巡视，重点纠正三类错误：把核膜做成单层、把核仁画在核外、把线粒体做成无膜结构。 请两组展示并说明设计思路，其他组依据三条标准评价。 【3. 提升，1分钟】提问：模型能代替真实的细胞吗？为什么？（提示：模型是简化的，真实细胞是动态的、有生命的。）
学生活动 分组讨论材料的分工与结构的比例，动手制作。 在制作中暴露并修正错误：核膜是双层、核仁在核内、线粒体有双层膜。 展示并说明设计思路，依据标准互评。 思考模型的局限：模型是静态的、简化的，不能反映细胞的动态与生命特征。
设计意图 建模不是手工课，三条评价标准把“科学性”放在第一位，避免做成“美术作品”； 制作过程中的错误（单层核膜、核仁在外）恰恰是最有价值的学习点； “模型能否代替真实细胞”这一问，培养学生的模型意识与科学本质观。
环节六 课堂小结与当堂检测（4分钟）
教师活动 【1. 小结，2分钟】请学生用一句话概括本节：细胞核通过染色质上的DNA储存遗传信息，通过核孔与细胞质交流，从而控制细胞的代谢和遗传。 强调三句话：细胞核是遗传信息库，是代谢和遗传的控制中心；核孔有选择性；染色质与染色体是同一物质的两种状态。 补充：细胞核不能脱离细胞质独立存活，细胞只有保持完整性才能完成正常的生命活动。 【2. 检测，2分钟】出示4道题，举手统计，针对集中错误点评： 第1题：细胞核中与核糖体形成有关的结构是（　）。A. 核膜　B. 核孔　C. 核仁　D. 染色质 第2题：下列物质中，不能通过核孔进入细胞质的是（　）。A. mRNA　B. 蛋白质　C. DNA　D. 上述都能 第3题：染色质与染色体的关系是什么？ 第4题：为什么说细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心？
学生活动 用一句话概括本节，复述三句话。 作答并说明理由：“同一物质在细胞不同时期的两种存在状态。”“因为它含有染色质，染色质上的DNA储存着遗传信息，并通过控制蛋白质的合成来控制代谢。”
设计意图 小结用一句话把“结构—信息—控制”串起来，避免知识点散落； 检测题覆盖核仁、核孔选择性、染色质与染色体、功能概括四个层面； 第4题要求说清“控制”的机制，而不只是复述结论。
七、板书设计
3.3 细胞核的结构和功能
一、功能：控制细胞的代谢和遗传——遗传信息库、控制中心
　　证据：美西螈核移植（颜色）｜蝾螈横缢（分裂分化）
　　　　　变形虫切割（生命活动）｜伞藻嫁接与核移植（形态）
二、结构
　　核膜：双层膜，把核内物质与细胞质分开
　　核孔：核质间物质交换与信息交流——有选择性（mRNA出、蛋白质进、DNA不出）
　　核仁：与某种RNA的合成及核糖体的形成有关
　　染色质：DNA＋蛋白质（DNA是遗传信息的载体）
三、染色质 染色体：同一物质在细胞不同时期的两种存在状态
四、细胞核与细胞质相互依存——细胞只有保持完整性才能正常生活
八、教学反思
这节课的难点不在结构，而在证据。四个实验如果照本宣科地讲，学生只会记住“细胞核很重要”这句结论，所以我坚持每个实验都问三个问题：变量是什么、结果说明什么、还能不能有别的解释。美西螈那个“反接实验”是学生自己提出来的，提出来的时候我愣了一下——他们居然想到了对照，这说明前面的对照实验训练是有效的。伞藻的“为什么还要做核移植”也讨论得很热烈，有学生说“因为假根里除了核还有细胞质”，这正是我要的答案。毛线演示染色质与染色体，效果比预想的好，一个学生下课还来比划“那分裂的时候就等于把线缠起来”，说明他真懂了。检测题里“染色质与染色体的关系”一题，全班只有三个人答完整，说明这个知识点还需要在6.1节复习时再强化一次。不足有三处：一是实验部分拆成两个环节后仍然偏长，共用十六分钟，比计划多了四分钟，导致模型建构只剩五分钟，两个组没做完就被迫停下，评价环节只能草草收场；二是核孔的“选择性”我只用一句话带过，作业里有学生写“核孔是大分子进出的通道”，把DNA也算了进去；三是“细胞核与细胞质相互依存”这句总结是我说的，不是学生得出来的。如果重上这节课，我会做三处调整：一是把变形虫实验并入导入，不再单独讲，省下三分钟给模型；二是核孔处增加一道判断题——“DNA可以通过核孔进入细胞质”，当堂辨析；三是把“依存关系”改成问题：“把细胞核单独放在培养液中，它能活吗？为什么？”让学生自己推。
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