《细胞质和细胞器》优质课教案下载

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《细胞器——系统内的分工与合作》一节，应与第一节“细胞膜—系统的边界”及第三节“细胞核—系统的控制中心”行整体性设计，突出核质各自的作用及相互联系，强调细胞完整的重要性，同时各细胞器之间也存在分工与合作，凸显了生物体的结构与功能观。

课程设计和实施应追求“少而精”，以保证教学过程中给学生充裕的时间进行主动学习。本节课程容量较大，8种细胞器的名称、分布、结构及功能的逐一罗列会使课程变得很繁琐，所以教师在教学设计时可精选几种能凸显“系统内分工与合作”的细胞器行重点教学，如可将“分泌蛋白的合成与分泌”实验按科学思维逻辑重新编排，设计成一项探究活动，让学生能像科学家一样探索未知世界，抽丝剥茧，层层深入。同时，引导学生利用在该探究活动中积累的研究细胞器的方法，自主学习其他几种细胞器。

此外， 实验技术的进步对科学知识的建构起关键性作用，若无技术的支持，科学的发展将举步维艰。本节内容中蕴含着大量佐证这一观点的素材，对这些素材的梳理、提炼，也将利于学生更直观地理解科学与技术相辅相成的关系。

1 游戏引题

教师设疑：“猜测某物件（隔油勺）的作用？猜测依据？该物件是如何被设计出来的？”学生阐述猜测依据，教师顺势引导学生认同“猜测过程”蕴含从结构推导功能的研究思路，而“隔油勺的设计”则是从功能入手，逆推结构，如隔油勺多用于婴幼儿，故选用材料为食品级钢材，体积不宜太大；其隔油原理借鉴萃取原理，故设计两个独立出口等。

设计意图：通过的游戏的方式，吸引学生的注意力，激发学生探索欲望。同时，借鉴管理大师詹姆斯·马奇的高智学习方式，利用游戏使学生对复杂抽象的观点（即生物体结构与功能相适应）达到理解程度的最大化，突出了“生命观点”这一核心素养的发展，引出本节课的思维展开的研究思路。

2 思维引领探究

通过游戏总结：研究的思路可由从结构入手推导其对应功能，也能从功能入手推导其对应结构。借鉴上述思路，从细胞功能着手，研究其对应结构。从旧知得，细胞作为生命系统中的最小层次，可完成多种代谢活动，如细胞呼吸、化合物的合成、信息分子的分泌、有些能进行光合作用等。细胞质是细胞的代谢中心，即便每个细胞代谢情况存在差异，细胞质中也往往要同时进行多种代谢活动，如何保障这些活动互不干扰呢（借鉴多细胞生物体内各细胞独立有序代谢机制）？学生推测：膜结构的存在将各代谢活动隔离在各自独立空间中进行。教师补充：可能还存在其他的保障机制，如酶的专一性等，这些膜结构的存在将各代谢活动集中在各自独立空间进行，类似人体的各种器官，暂命名为细胞器。教师设问：细胞器是否客观存在？细胞器各自进行不同代谢，如何体现细胞是一整体？

问题一：细胞器是否客观存在？

证据探索：显微镜观察细胞的结构，展示学生之前完成的光学显微镜下黑藻及人口腔上皮细胞的照片，几乎没有细胞器的存在，但黑藻的照片中存在叶绿体提示细胞器确实应该存在，但为何不见其他细胞器（可能原因：放大倍数不够、未染色或观察的细胞具特殊性）？电子显微镜的出现，使人类对微观世界的探索更进一步（展示电子显微镜拍摄的多组细胞器图片），这些图片证明了细胞器的存在，要想再进一步对这些细胞器进行定性定量分析，如分析这些细胞器的物质组成及结构，以及不同细胞中细胞器的分布情况等，就需将各种细胞器分离出来，有何可取的方法呢（提示细胞膜的制备及提取方法）？美国的克劳德经过艰苦的努力，摸索出差速离心法，成为沿用至今的分离细胞器的经典方法。借鉴电子显微镜的照片及差速离心法对细胞器进行的定性定量分析数据，绘制出教材中的动植物细胞的亚显微结构模式图，何为模式图？模式图是把实物形象转化成图示，研究者对每一结构的多角度表象及其他数据进行分析，存大同去小异，绘制而成，产生的模式图已失去了它代表某个具体细胞的品格。

问题二：如何体现细胞器的整体性？

细胞器各自完成不同的工作，怎么体现其属于一个整体呢（借鉴本班同学平时各自学习，运动会、艺术节时班级的团队属性突出）？若能证明这些细胞器之间具有协助关系，能共同完成一件任务，即能成为细胞整体性的有力证据，如何找到突破口？ 探究流程图如下

分泌蛋白的合成与分泌场所：一种细胞器还是多种细胞器？

分泌蛋白的合成与分泌场所：多种细胞器

同位素标记法：用3H标记亮氨酸

提出问题：展示各种细胞器的功能，要求学生寻找高频词汇（“蛋白质”）。多种细胞器均涉及蛋白质合成，据旧知，蛋白质由氨基酸经脱水缩合成多肽链，再由一条或多条多肽链盘曲折叠而成，有些蛋白质分泌至细胞外进行信息传递、催化等活动，如此复杂的过程可能涉及多种细胞器。

作出假设：分泌蛋白的合成和分泌需多个细胞器，依次为：核糖体（合成）→内质网（合成和加工）→高尔基体（加工、分类和包装）。

实验验证：如何追踪蛋白质合成的全过程？给哪种物质安装“追踪装置”？教师介绍同位素标记法的原理及豚鼠胰腺腺泡细胞的同位素示踪实验。

实验结果分析：展示3min、17min、117min实验结果，学生通过检索教材及教师提供的资料分析实验结果，教师设问实验结果中出现囊泡的有何作用？内质网与高尔基体未直接相连，如何进行蛋白质的运输？除实验中证实的直接参与蛋白质合成与分泌的细胞器外，分泌蛋白的合成和运输过程中需要的能量如何获得？

上述实验结果的分析将对细胞结构与功能的描述从静态引向动态，提供了一种新的研究方法，研究者可借鉴动画每秒多帧放映原理，将细胞静态模式图转化成动态模拟动画。学生观看模拟动画并完整阐述分泌蛋白的合成与分泌过程。

设计意图：从学生前备知识出发，不断引导学生提出问题→解决问题→新问题→解决问题……，在问题的生成和解决过程中，培养学生科学思维和创新意识，认同技术进步、思维革新都是科学发展的重要基石。同时在探究活动中，教师有意识地指导学生科学探究方法与技巧，如探究活动前应先界定“细胞器”概念，提示学生科学研究必须首先界定核心概念，明确研究范畴；其次，假设的提出并非凭空臆断，而是根据各细胞器的功能、蛋白质的结构层次进行合理猜想；第三，结果分析中，学生不熟悉这几种细胞器，则提示学生可通过文献检索，自行学习几种细胞器相关知识。第四，科学工作除依赖观察外，还常需进行合理推理，如推测分泌蛋白的合成与分泌过程应需能量，故该过程还需线粒体协助。

3 课堂小结

学生构建本节课的思维导图，师生共同点评修正，以完成的思维导图为基点，提出下一步要研究的问题，如不同细胞合成和分泌的蛋白是否相同？若不同，细胞如何控制何时合成蛋白？合成哪种？合成多少？囊泡的存在，推理各细胞器膜在结构和功能上具统一性，如何获得实证？细胞器受重力影响吗？如果有，细胞器为何不堆积在一起，而是相互分散的？

例图如下：

设计意图：以思维导图的形式完成课堂小结，既是对本节课方法与知识的回顾，同时作为发现新问题的基点，鼓励学生发现问题，提出问题并提出合理的假设，为进一步的学习作铺垫。提问环节为开放环节，鼓励学生勇于创新，不拘泥于教材，亦可引导学生展望随着技术的发展（如冷冻电镜技术），科学的发展将会展开怎样的新篇章。