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【摘要】“细胞的增殖”教学设计通过优化“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”实验过程，并将该内容置于细胞分裂知识之前进行教学。在课堂实验教学过程中，教师组织学生边进行实验边建构概念，整合了高中生物实验教学与核心概念教学。
【关键词】实验教学；核心概念；建构概念
核心素养是当下课程改革的一个核心概念，是教材编写、教育教学、考试评价、制度管理的根本依据。生物学科核心素养包含四个内容：生命观念、科学思维、科学探究、社会责任。其中，科学探究是指学生能够发现现实世界中的生命科学问题，针对特定的生物学现象，进行观察、提问、实验设计、方案实施以及结果的交流与讨论，在开展不同的工作中，都乐于并善于团队合作[1]。高中生物实验教学必然成为培养和落实科学探究这一核心素养的主战场，我们务必深入挖掘每个实验教学内容，“用实验来教”而不仅仅是“教实验”。同时，重视核心概念的学习是课程标准的重要理念。重视核心概念的学习意味着教师需要帮助学生建构概念。所谓建构概念，是指教师重视概念在学生头脑中的形成过程，运用科学方法帮助学生进行抽象和概括，并以此训练学生的思维能力，获得清晰完整概念的过程[2]。如何将高中生物实验教学与核心概念教学进行有效整合？笔者以“细胞的增殖”的教学过程为例做一些探讨。
在“细胞的增殖”这一章节中，真核细胞的有丝分裂是重点内容，“细胞增殖”“细胞周期”核心概念的建构是教学难点。通常的教学设计是学生先学习细胞分裂的相关知识，再进行“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”实验。这样的教学设计告知结论在前，学生感受在后，导致学生思维空间狭窄。笔者尝试把“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”实验的内容前置，通过优化实验过程，组织学生进行观察、对比、分析、归纳，边进行实验边归纳概念，引导学生逐步完成概念的建构。
一、课前完成预实验，优化实验设计
“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”是生物学中的经典实验，该实验既能培养学生的实验操作技能，又能培养学生的观察和分析能力。同时，该内容也是中学生物教材中操作难度较大的一个实验，教材为此设计了一个比较详细的实验方案。但在实际操作过程中，该方案存在一些不足，导致实验效果不理想。通过布置预实验，师生共同探讨，笔者对方案做了一些改进，并取得了显著效果。
1.选材、培养
教材中给出的方案是以洋葱根尖作为实验材料，通常的做法是在实验前一周，各班以小组为单位，每个小组认领一颗洋葱，去掉老根，切掉基部腐烂层，打破休眠。学生将洋葱放在烧杯口上，洋葱底部接触水面，放置在温暖的阳光下，每天换一次水，培养一周左右，记录生根情况。这种做法的优点是学生可以自己动手，小组合作观察并记录洋葱生根的过程；缺点是实验结束后，洋葱不好回收处理，若处理不当很容易腐烂变臭，造成材料的大量浪费。若学生在冬天做本实验，就会发现洋葱根尖的生长更缓慢，在短时间内得不到所需要的实验材料。
改进后的简易操作：学生直接在学校食堂截取葱花的根部，实验前放在水中浸泡即可。这样不仅能使废物得到利用，还能满足实验要求，简单易行。当然，改进后的简易操作的不足在于学生无法观察到生根的过程。
2.优化实验过程
通过问题串的形式，师生共同研讨和设计实验步骤，即取材→解离→漂洗→染色→制片。将学生制作装片实验安排在学习分裂各时期特点之前，学生不仅能亲身体验发现问题、解决问题的过程，而且能发现实验方案存在的不足，并对实验方案进行优化，为后面课堂实验教学的顺利完成节省时间。
改进后的操作：①教材中剪取根尖2～3毫米，改为先剪取根尖2～3厘米进行解离和染色，最后再剪取其中的2～3毫米进行制片。这样既方便了整個实验过程的操作，又不影响实验结果。②解离时适当提高环境的温度能有效缩短解离的时间。教材中解离的时间是3～5分钟，若对着光源或放在太阳光下，2～3分钟即可。③教材中提及的漂洗时间约10分钟，学生在等待的过程中容易因注意力不集中而浪费了宝贵的时间。若学生用镊子夹住根尖在清水中晃动，可以将时间缩短至约5分钟。④教材中染色后直接进行压片观察，多数情况下视野中紫色颜色太深，不方便对染色体进行辨别。若染色后再用清水简易漂洗，实验现象将明显许多。⑤制片过程中，教材的描述是用镊子弄碎根尖，盖上盖玻片，再在其上面加一载玻片，用拇指轻压，使细胞分散开。实验发现，若用镊子弄碎根尖会使细胞散乱而不易于观察，而用吸水纸代替载玻片放在盖玻片上，再用拇指轻压根尖至云雾状更易于操作。通过改进优化，原来的操作时间不仅减少了10分钟左右，而且观察到的效果更加明显。
二、课堂完成实验教学，建构核心概念
奥苏伯尔认为，学生获得概念主要有两种途径，即概念形成和概念同化。概念形成是指学生从大量的同类事物或现象的不同例证中独立发现共同的本质特征，获得概念的初级形式。概念同化是学生利用认知结构中原有的有关概念学习新概念的方式，是获得概念的主要形式[3]。
1.对比排序不同细胞分裂相，建构“细胞周期”核心概念
“细胞周期”是理解“细胞增殖”的一个重要的前置概念。突破这一重要概念的教学策略往往是先给出教材中“细胞周期”的定义，再通过一些周期性活动的比喻，并结合图表和练习，以教师“传授式”教学为主。事实证明，这一教学策略是低效的，学生对“细胞周期”概念的理解也是模糊的、不到位的。为了有效突破这一重难点，教师通过实验动手操作对比排序不同细胞分裂相，以期让学生在真实的情境中生成“细胞周期”这一核心概念。具体实施过程如下。
教师指导学生观察装片，从细胞形态、细胞大小、有无细胞核、染色体位置等方面充分描述不同细胞分裂相的特征，引导学生思考以下问题：
（1）视野中的每个细胞是否都一样？
（2）一个细胞周期可以分成几个时间段，前后顺序如何？ （3）怎样理解细胞周期的概念？
教师对学生进行点拨，让学生认识到所观察到的现象是细胞解离杀死后，固定在不同分裂时期的“相”，看不到每个细胞分裂的动态过程；一个细胞的分裂历程构成一次细胞周期，不同的分裂时期被人为地依次划分为间期和分裂期，分裂期又依次划分为前期、中期、后期和末期，如此就完成了对“细胞周期”这一核心概念的构建。教师通过实验操作过程的引导，把教材中那些描述性、理解性的讲解变成发现式、探究式的自悟自得，通过实物观察激发学生的探究动机和兴趣，在不断的新发现中激活了他们的创新思维和探究意识，从而培养他们的探索能力、发现能力和质疑能力。
2.分析不同细胞的染色体数目，建构“细胞增殖”核心概念
“细胞增殖”是本章节内容的一个核心概念。而理解细胞增殖过程中如何保证染色体复制一次，然后平均分一次，从而实现遗传物质平均分配的问题，是理解细胞增殖的核心问题。通常，我们看不到细胞增殖的动态过程，只能结合一些动画或动态图片加以解释。因为不是实物，学生缺乏认同感，教学效果自然大打折扣。为了有效突破这一核心概念，教师结合“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”实验操作过程，将核心问题逐层分解，通过分析不同细胞的染色体数目，达到建构“细胞增殖”核心概念的目的。具体实施过程如下。
首先，教师引导学生以小组合作形式做如下讨论：
（1）各类细胞中染色体的数目分别是多少？
（2）各个时期染色体的变化有何特点？
（3）细胞增殖的过程如何实现遗传物质的相对稳定？
然后，教师对学生进行点拨，让他们认识到细胞增殖的本质是实现遗传物质（染色体）的相对稳定。细胞分裂间期实现了染色体的复制，细胞分裂期的四个时期将复制好的染色体平均分配。这样，学生对“细胞增殖”这一核心概念的本质内涵就有了更清晰的认识。
最后，教师将细胞增殖有丝分裂过程中染色体的变化用一个故事进行归纳。有一对双胞胎姐妹，她们相亲相爱，从小一起长大，去哪都要手牵着手。然而“天下无不散筵席”，随着年龄的增长，她们要彼此分离。为了留作纪念，她们特意跑到赤道上去合影留念。她们为了不再伤害对方，决定分别到两极定居，永不见面。教师通过这样形象的比喻进行概括，加深了学生对重点内容的理解和记忆。
三、教后反思
在课堂教学中如何呈现学科核心素养，如何实施基于核心素养的教学是一线教师普遍关注的焦点。高中生物新课程标准中的学科核心素养的落实，需要借助与之对应的教学策略，通过具体的教学措施才能得以实现[4]。
本章节内容按照学生的认知水平梳理教学内容中的核心概念，并把分解核心概念作為教学的切入点，揭示核心概念的内涵，通过实验教学设计整体把握学科知识，帮助学生建构学科核心概念，发展学科核心素养。教学过程始终由教师引导，学生逐层对关键问题进行深入探究，寻找答案；教师充分给予学生活动的空间和思维的空间，培养学生“科学探究”这一生物学科核心素养。同时，教师根据教学内容的性质，以问题为载体，融入学科核心素养，通过问题的提出、分析、归纳、结论等过程，培养学生的理性思维，提高应用学科知识解决问题的能力。运用科学方法进行抽象和概括，训练了学生的思维能力，培养了学生“科学思维”这一生物学科核心素养。
本章节的教学设计将核心概念的教学镶嵌于实验教学过程中，教学容量大，教学内容紧凑，对学生的动手能力、观察能力、分析综合能力都提出了较高的要求，具有一定的难度。教师应在课前做好充分准备，通过预实验，确保各个环节实验结果明显，否则，教学效果将大打折扣。
参考文献：
[1]成尚荣.核心素养：开启素质教育新阶段[N].中国教育报，2016-05-18（9）.
[2]吴成军.“建构生物学概念”的重要内涵[J].中学生物教学，2015（5）：4-7.
[3]吴红漫.实验教学与核心概念教学的有效链接：以高中生物“细胞增殖”教学为例[J].中学生物学，2016（6）：42-44.
[4]王金，胡兴昌.基于核心素养的高中生物教学情境设计策略[J].现代中小学教育，2017（10）：45-48.
【关键词】实验教学；核心概念；建构概念
核心素养是当下课程改革的一个核心概念，是教材编写、教育教学、考试评价、制度管理的根本依据。生物学科核心素养包含四个内容：生命观念、科学思维、科学探究、社会责任。其中，科学探究是指学生能够发现现实世界中的生命科学问题，针对特定的生物学现象，进行观察、提问、实验设计、方案实施以及结果的交流与讨论，在开展不同的工作中，都乐于并善于团队合作[1]。高中生物实验教学必然成为培养和落实科学探究这一核心素养的主战场，我们务必深入挖掘每个实验教学内容，“用实验来教”而不仅仅是“教实验”。同时，重视核心概念的学习是课程标准的重要理念。重视核心概念的学习意味着教师需要帮助学生建构概念。所谓建构概念，是指教师重视概念在学生头脑中的形成过程，运用科学方法帮助学生进行抽象和概括，并以此训练学生的思维能力，获得清晰完整概念的过程[2]。如何将高中生物实验教学与核心概念教学进行有效整合？笔者以“细胞的增殖”的教学过程为例做一些探讨。
在“细胞的增殖”这一章节中，真核细胞的有丝分裂是重点内容，“细胞增殖”“细胞周期”核心概念的建构是教学难点。通常的教学设计是学生先学习细胞分裂的相关知识，再进行“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”实验。这样的教学设计告知结论在前，学生感受在后，导致学生思维空间狭窄。笔者尝试把“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”实验的内容前置，通过优化实验过程，组织学生进行观察、对比、分析、归纳，边进行实验边归纳概念，引导学生逐步完成概念的建构。
一、课前完成预实验，优化实验设计
“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”是生物学中的经典实验，该实验既能培养学生的实验操作技能，又能培养学生的观察和分析能力。同时，该内容也是中学生物教材中操作难度较大的一个实验，教材为此设计了一个比较详细的实验方案。但在实际操作过程中，该方案存在一些不足，导致实验效果不理想。通过布置预实验，师生共同探讨，笔者对方案做了一些改进，并取得了显著效果。
1.选材、培养
教材中给出的方案是以洋葱根尖作为实验材料，通常的做法是在实验前一周，各班以小组为单位，每个小组认领一颗洋葱，去掉老根，切掉基部腐烂层，打破休眠。学生将洋葱放在烧杯口上，洋葱底部接触水面，放置在温暖的阳光下，每天换一次水，培养一周左右，记录生根情况。这种做法的优点是学生可以自己动手，小组合作观察并记录洋葱生根的过程；缺点是实验结束后，洋葱不好回收处理，若处理不当很容易腐烂变臭，造成材料的大量浪费。若学生在冬天做本实验，就会发现洋葱根尖的生长更缓慢，在短时间内得不到所需要的实验材料。
改进后的简易操作：学生直接在学校食堂截取葱花的根部，实验前放在水中浸泡即可。这样不仅能使废物得到利用，还能满足实验要求，简单易行。当然，改进后的简易操作的不足在于学生无法观察到生根的过程。
2.优化实验过程
通过问题串的形式，师生共同研讨和设计实验步骤，即取材→解离→漂洗→染色→制片。将学生制作装片实验安排在学习分裂各时期特点之前，学生不仅能亲身体验发现问题、解决问题的过程，而且能发现实验方案存在的不足，并对实验方案进行优化，为后面课堂实验教学的顺利完成节省时间。
改进后的操作：①教材中剪取根尖2～3毫米，改为先剪取根尖2～3厘米进行解离和染色，最后再剪取其中的2～3毫米进行制片。这样既方便了整個实验过程的操作，又不影响实验结果。②解离时适当提高环境的温度能有效缩短解离的时间。教材中解离的时间是3～5分钟，若对着光源或放在太阳光下，2～3分钟即可。③教材中提及的漂洗时间约10分钟，学生在等待的过程中容易因注意力不集中而浪费了宝贵的时间。若学生用镊子夹住根尖在清水中晃动，可以将时间缩短至约5分钟。④教材中染色后直接进行压片观察，多数情况下视野中紫色颜色太深，不方便对染色体进行辨别。若染色后再用清水简易漂洗，实验现象将明显许多。⑤制片过程中，教材的描述是用镊子弄碎根尖，盖上盖玻片，再在其上面加一载玻片，用拇指轻压，使细胞分散开。实验发现，若用镊子弄碎根尖会使细胞散乱而不易于观察，而用吸水纸代替载玻片放在盖玻片上，再用拇指轻压根尖至云雾状更易于操作。通过改进优化，原来的操作时间不仅减少了10分钟左右，而且观察到的效果更加明显。
二、课堂完成实验教学，建构核心概念
奥苏伯尔认为，学生获得概念主要有两种途径，即概念形成和概念同化。概念形成是指学生从大量的同类事物或现象的不同例证中独立发现共同的本质特征，获得概念的初级形式。概念同化是学生利用认知结构中原有的有关概念学习新概念的方式，是获得概念的主要形式[3]。
1.对比排序不同细胞分裂相，建构“细胞周期”核心概念
“细胞周期”是理解“细胞增殖”的一个重要的前置概念。突破这一重要概念的教学策略往往是先给出教材中“细胞周期”的定义，再通过一些周期性活动的比喻，并结合图表和练习，以教师“传授式”教学为主。事实证明，这一教学策略是低效的，学生对“细胞周期”概念的理解也是模糊的、不到位的。为了有效突破这一重难点，教师通过实验动手操作对比排序不同细胞分裂相，以期让学生在真实的情境中生成“细胞周期”这一核心概念。具体实施过程如下。
教师指导学生观察装片，从细胞形态、细胞大小、有无细胞核、染色体位置等方面充分描述不同细胞分裂相的特征，引导学生思考以下问题：
（1）视野中的每个细胞是否都一样？
（2）一个细胞周期可以分成几个时间段，前后顺序如何？ （3）怎样理解细胞周期的概念？
教师对学生进行点拨，让学生认识到所观察到的现象是细胞解离杀死后，固定在不同分裂时期的“相”，看不到每个细胞分裂的动态过程；一个细胞的分裂历程构成一次细胞周期，不同的分裂时期被人为地依次划分为间期和分裂期，分裂期又依次划分为前期、中期、后期和末期，如此就完成了对“细胞周期”这一核心概念的构建。教师通过实验操作过程的引导，把教材中那些描述性、理解性的讲解变成发现式、探究式的自悟自得，通过实物观察激发学生的探究动机和兴趣，在不断的新发现中激活了他们的创新思维和探究意识，从而培养他们的探索能力、发现能力和质疑能力。
2.分析不同细胞的染色体数目，建构“细胞增殖”核心概念
“细胞增殖”是本章节内容的一个核心概念。而理解细胞增殖过程中如何保证染色体复制一次，然后平均分一次，从而实现遗传物质平均分配的问题，是理解细胞增殖的核心问题。通常，我们看不到细胞增殖的动态过程，只能结合一些动画或动态图片加以解释。因为不是实物，学生缺乏认同感，教学效果自然大打折扣。为了有效突破这一核心概念，教师结合“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”实验操作过程，将核心问题逐层分解，通过分析不同细胞的染色体数目，达到建构“细胞增殖”核心概念的目的。具体实施过程如下。
首先，教师引导学生以小组合作形式做如下讨论：
（1）各类细胞中染色体的数目分别是多少？
（2）各个时期染色体的变化有何特点？
（3）细胞增殖的过程如何实现遗传物质的相对稳定？
然后，教师对学生进行点拨，让他们认识到细胞增殖的本质是实现遗传物质（染色体）的相对稳定。细胞分裂间期实现了染色体的复制，细胞分裂期的四个时期将复制好的染色体平均分配。这样，学生对“细胞增殖”这一核心概念的本质内涵就有了更清晰的认识。
最后，教师将细胞增殖有丝分裂过程中染色体的变化用一个故事进行归纳。有一对双胞胎姐妹，她们相亲相爱，从小一起长大，去哪都要手牵着手。然而“天下无不散筵席”，随着年龄的增长，她们要彼此分离。为了留作纪念，她们特意跑到赤道上去合影留念。她们为了不再伤害对方，决定分别到两极定居，永不见面。教师通过这样形象的比喻进行概括，加深了学生对重点内容的理解和记忆。
三、教后反思
在课堂教学中如何呈现学科核心素养，如何实施基于核心素养的教学是一线教师普遍关注的焦点。高中生物新课程标准中的学科核心素养的落实，需要借助与之对应的教学策略，通过具体的教学措施才能得以实现[4]。
本章节内容按照学生的认知水平梳理教学内容中的核心概念，并把分解核心概念作為教学的切入点，揭示核心概念的内涵，通过实验教学设计整体把握学科知识，帮助学生建构学科核心概念，发展学科核心素养。教学过程始终由教师引导，学生逐层对关键问题进行深入探究，寻找答案；教师充分给予学生活动的空间和思维的空间，培养学生“科学探究”这一生物学科核心素养。同时，教师根据教学内容的性质，以问题为载体，融入学科核心素养，通过问题的提出、分析、归纳、结论等过程，培养学生的理性思维，提高应用学科知识解决问题的能力。运用科学方法进行抽象和概括，训练了学生的思维能力，培养了学生“科学思维”这一生物学科核心素养。
本章节的教学设计将核心概念的教学镶嵌于实验教学过程中，教学容量大，教学内容紧凑，对学生的动手能力、观察能力、分析综合能力都提出了较高的要求，具有一定的难度。教师应在课前做好充分准备，通过预实验，确保各个环节实验结果明显，否则，教学效果将大打折扣。
参考文献：
[1]成尚荣.核心素养：开启素质教育新阶段[N].中国教育报，2016-05-18（9）.
[2]吴成军.“建构生物学概念”的重要内涵[J].中学生物教学，2015（5）：4-7.
[3]吴红漫.实验教学与核心概念教学的有效链接：以高中生物“细胞增殖”教学为例[J].中学生物学，2016（6）：42-44.
[4]王金，胡兴昌.基于核心素养的高中生物教学情境设计策略[J].现代中小学教育，2017（10）：45-48.