3.1 细胞核的结构和功能 教学设计 高中生物学人教版（2019）必修1

高中生物教学设计
（人教版2019必修1 第3章第3节 细胞核的结构和功能）
一、核心素养渗透
1. 生命观念：理解细胞核是遗传信息库，认同“结构与功能相适应”的生物学观点。
2. 科学思维：通过实验数据分析，归纳细胞核的功能，培养逻辑推理与批判性思维。
3. 科学探究：设计实验验证细胞核的作用，体验科学探究的过程与方法。
4. 社会责任：结合克隆技术等现代生物科技，探讨生命伦理与社会价值。
教学重难点分析
教学重点：
1. 细胞核的结构与功能。
2. 染色体与染色质的动态关系。
3. 细胞核是遗传信息库及控制中心的实验证据。
教学难点：
1. 核孔的选择性运输机制。
2. 染色质与染色体的形态转换及其生物学意义。
3. 真核细胞三维结构模型的构建与科学方法的应用。
教学资源准备
1. 多媒体资源：克隆动物视频、细胞核结构动画、蝾螈受精卵实验视频。
2. 实验材料：伞藻嫁接与核移植实验图解、变形虫切割实验示意图。
3. 模型工具：橡皮泥、彩色卡纸、3D打印细胞核模型。
4. 学习资料：教材、核孔复合体结构图、染色体显微图片。
教学流程设计
环节一：情境导入——激发探究兴趣
活动设计：
1. 视频展示：播放克隆羊“多莉”及我国克隆猴“中中”“华华”的培育过程视频。
2. 问题链驱动：
克隆动物的性状与哪一细胞结构密切相关？
细胞核如何控制遗传信息传递？
3. 学生讨论：结合视频内容，分组讨论细胞核在克隆过程中的作用，初步形成“细胞核是控制中心”的认知。
设计意图：通过真实科技案例激发兴趣，引导学生从生活情境中提炼生物学问题，渗透社会责任素养。
环节二：实验探究——细胞核功能的科学验证
任务一：分析经典实验，归纳细胞核功能
1. 实验案例1：美西螈核移植实验
资料展示：实验过程图解（黑色美西螈供核，白色美西螈供细胞质）。
问题探讨：
子代美西螈的皮肤颜色由谁决定？
该实验设计是否严谨？如何改进？
结论：细胞核控制遗传性状。
2. 实验案例2：伞藻嫁接与核移植实验
动画演示：伞帽形态与假根中细胞核的关系。
对比分析：
嫁接实验与核移植实验的结论差异。
为何核移植实验更具说服力？
结论：生物体形态结构由细胞核主导。
3. 实验案例3：变形虫切割实验
视频播放：变形虫去核后丧失生命活动，植入核后恢复。
问题延伸：
细胞核如何调控代谢与应激性？
细胞完整性对生命活动的意义是什么？
结论：细胞核控制生长、分裂及应激反应。
任务二：构建概念图，总结细胞核功能
1. 小组合作：结合实验证据，绘制“细胞核功能”概念图。
2. 成果展示：
细胞核是遗传信息库。
细胞核控制代谢与遗传，是生命系统的控制中心。
设计意图：通过实验分析培养科学思维与探究能力，强化“结构与功能相适应”的生命观念。
环节三：结构解析——细胞核的精密设计
任务一：观察模型，学习细胞核结构
1. 视频展示：细胞核三维结构动画，重点标注核膜、核仁、染色质、核孔。
2. 问题探究：
核孔是物质运输的唯一通道吗？小分子如何进出？
代谢旺盛的细胞为何核仁大、核孔多？
任务二：染色质与染色体的动态关系
1. 显微图片对比：
染色质（间期松散状态） vs 染色体（分裂期高度螺旋化）。
2. 模型演示：
用橡皮泥模拟染色质螺旋成染色体过程，理解形态变化的功能意义。
任务三：核孔的选择性运输机制
1. 资料分析：核孔复合体由50种蛋白质构成，通过核定位信号识别大分子。
2. 案例讨论：
RNA可通过核孔，DNA不能——核孔的选择性运输机制。
蛋白质合成旺盛的胰腺细胞核孔数量多的原因。
设计意图：结合模型与实例，深化对核结构与功能的理解，培养科学建模能力。
环节四：模型建构——真核细胞三维结构制作
活动设计：
1. 分组实践：使用橡皮泥、卡纸等材料，制作包含细胞核的细胞三维模型。
2. 评价标准：
结构完整性（核膜、核仁、染色质等）。
功能标注（如核孔运输方向）。
3. 展示交流：各组讲解模型设计思路，突出细胞核的核心地位。
设计意图：通过动手实践强化空间思维，体会模型建构的科学方法。
环节五：习题巩固——知识迁移与应用
例题精选：
1. 伞藻实验分析（2023·安徽联考）：
问题：伞帽形态由细胞核还是伞柄决定？
解析：嫁接实验证明伞帽形态与假根（含核）相关，核移植实验进一步验证。
2. 变形虫实验推理（2023·浙江温州期末）：
问题：细胞核与细胞质的依存关系如何？
结论：细胞完整性是生命活动的基础，核质相互依存。
设计意图：通过真题训练提升知识应用能力，巩固科学思维素养。
环节六：课堂小结——构建知识网络
板书设计：
```
一、细胞核的功能
1. 控制代谢与遗传（实验证据：美西螈、伞藻、变形虫）
2. 遗传信息库（DNA主要储存于细胞核）
二、细胞核的结构
1. 核膜：双层膜，控制物质进出
2. 核仁：与rRNA合成、核糖体形成相关
3. 染色质 染色体：同一物质的两种形态
4. 核孔：选择性运输大分子（RNA/蛋白质）
三、细胞核的地位
1. 生命系统的控制中心
2. 结构完整性与功能统一性的体现
```
总结升华：
细胞核是细胞“大脑”，其精密结构保障遗传信息传递与生命活动调控。
现代生物技术（如克隆）依赖对细胞核功能的深入理解，体现科学与社会的互动。
教学反思与拓展
1. 课后作业：撰写短文《如果没有细胞核，细胞会怎样？》，结合实验证据论述。
2. 拓展阅读：推荐《自然》杂志关于核孔运输机制的最新研究，激发科研兴趣。
设计亮点：
以实验探究为主线，贯穿科学思维与探究能力培养。
模型建构与多媒体资源结合，突破抽象概念难点。
联系科技前沿与社会议题，深化核心素养渗透。