3.1细胞通过分裂而增殖（教学设计）（含交互设计）生物新教材北师大版七年级上册

该初中生物学教学设计聚焦“细胞通过分裂而增殖”核心知识，通过展示老鼠与大象、新生儿与成人的细胞数量及体积对比图片设疑，打破“生物生长仅因细胞体积增大”的认知，引出细胞不能无限长大及分裂的探究主题，搭建从细胞结构到生命活动的知识支架。 此资料亮点在于以“琼脂块模拟物质扩散”实验培养科学探究与科学思维，通过计算表面积与体积比推导细胞不能无限长大的原理，结合“细胞分裂工坊”趣味游戏将抽象分裂过程转化为互动体验，融入癌细胞知识渗透态度责任，助力学生理解核心概念，教师使用可高效突破难点，落实核心素养。

第3章 生物体的结构层次 第1节　细胞通过分裂而增殖 年级 七年级 授课时间 1课时 课题 第1节　细胞通过分裂而增殖 教材分析 《细胞通过分裂而增殖》是北师大版七年级上册第 3 章第 1 节，是学生在掌握细胞基本结构后，进一步认识细胞生命活动的重要一课，在生物体结构层次单元中具有奠基地位，为后续细胞分化、器官系统及生物体生长等内容学习搭建概念基础。 本课设置 “研究细胞大小与物质扩散的关系” 模拟探究实验，将数学模型与生命现象结合，引导学生理解细胞不能无限长大的原理；再通过模式图呈现动植物细胞分裂过程，阐明分裂时遗传物质复制均分的特点以及细胞分裂的生物学意义。教材以生活实例导入，由现象到实验再到概念，重视证据推理，着力培养模型建构与科学探究思维。但表面积与体积之比、遗传物质复制均分等内容较为抽象，对学生数理逻辑能力有一定要求，教学中需要依托实验、图示降低理解难度，落实结构与功能相适应的生命观念。 教学目标 【生命观念】说出细胞不能无限长大的原因，理解细胞表面积与体积之比影响物质交换；描述动植物细胞分裂的基本过程，阐明细胞分裂中遗传物质复制均分的特点，建立结构与功能相适应、生命生长存在内在规律的生命观念。 【科学思维】结合琼脂块模拟实验的数据计算与现象分析，对比动植物细胞分裂过程的异同，能够基于实验证据推理生命现象，发展模型建构、对比辨析、逻辑推理的科学思维。 【科学探究】参与 “研究细胞大小与物质扩散的关系” 模拟探究，学会处理实验数据、观察实验现象、分析实验结果，理解模拟实验的思想，提升观察测量、数据分析的探究能力。 【社会责任】认识模拟实验在生物学研究中的价值，体会严谨求实的科研态度；理解细胞分裂的意义，能够用细胞分裂的知识解释生物生长的生活现象，形成尊重生命客观规律的科学态度。 教学重、难点 【教学重点】 细胞体积不能无限长大的原因，理解表面积与体积之比对细胞物质交换的影响。 动植物细胞分裂的基本过程，区分动植物细胞分裂的主要差异。 细胞分裂过程中遗传物质复制并平均分配的特点，以及细胞分裂对生物体的重要意义。 【教学难点】 结合琼脂块模拟实验，理解表面积与体积比值变化如何影响细胞的物质交换，建立数学模型与生命现象之间的联系。 理解细胞分裂时遗传物质先复制再均分的意义，明白新细胞与亲代细胞遗传物质保持一致的原理。 通过模拟实验现象推理细胞生命规律，学会利用实验证据推导生物学概念的科学思维。 教学过程 教学内容 教师活动 学生活动 新课导入 展示老鼠、大象细胞数量图（老鼠 3×10⁹个，大象 3×10¹⁵个）图片， 【提问】科学家发现：大象虽然身材庞大，但它的细胞却与小鼠细胞的大小没有明显差异。那是什么导致大象和小鼠体型的差异呢？ 展示新生儿和成人的体积和细胞数量对比图片， 【提问】新生儿的细胞体积与其爸爸妈妈的细胞的体积差不多。细胞体积为什么这么小？ 细胞数量如何变得这么多生物体能够由小长大，和细胞的哪些生命活动分不开呢？大家对细胞增殖有哪些初步认识？ 请学生自由分享对生物生长现象的已有认知，梳理学生提出的猜想后，抛出核心问题：细胞为什么都那么微小？能不能无限长大呢？引出本节课的探究主题。 观察图片，结合生活经验分享对于生物生长的直观感受，围绕问题提出自己的猜想，进入本节课的学习情境。 新知探究 一、细胞不能无限长大 展示细胞图片 细胞体积一般很小，这是因为细胞长到一定体积时就会停止生长。 【思考】 1.细胞的较小体积与其生命活动有什么必然联系？ 2.细胞的大小是否会影响细胞与外界的物质交换？ 【活动——研究细胞大小与物质扩散的关系】分组实验或教师演示或视频演示 【目的要求】 收集实验数据，分析数据，认识细胞体积大小与物质扩散的关系。 【材料器具】 6cm×3cm×3cm 酚酞琼脂块，250 mL的烧杯，塑料勺，塑料餐 刀，直尺，纸巾，150 mL质量分数为0.1%的氢氧化钠溶液，等等。 注：酚酞是一种白色物质，微溶于水，易溶于酒精。酚酞-酒精溶 液常用作酸碱指示剂，遇酸为无色，遇碱为红色。 酚酞琼脂块制备：将20g琼脂粉倒入盛有50 mL热水的烧杯中，搅拌使其溶解于水中，稍许加热会加速其溶解；然后，将2mL 酚酞-酒精溶液 注入琼脂液中，待充分搅拌后，将酚酞琼脂溶液倒入容器中冷却后备用。 【方法步骤】 1.准备酚酞琼脂块。用刀将酚酞琼脂块切成三块棱长分别为3 cm 、 2 cm 和 1cm 的立方体，分别计算不同大小立方体的表面积与体积的比例。 2. 把切好的酚酞琼脂块放入烧杯中，加入质量分数为0.1%的氢氧化钠溶液将琼脂块淹没，并用塑料勺翻动琼脂块10 min。 注意！ 氢氧化钠溶液对人的皮肤和衣服有腐蚀性。操作时，应戴好防护手套和护目镜，避免溶液接触皮肤和眼睛，更不能入口。若泼洒出来，要立即报告老师，并用水冲洗。 3.10 min 后，用塑料勺将琼脂块从氢氧化钠溶液中取出来，放在纸 巾上，用纸巾吸取表面的溶液。 4. 待琼脂块表面无液体后，用刀把每一个琼脂块切成两半。观察琼 脂块切面的颜色变化，变色部分代表氢氧化钠扩散的深度。用直尺测量 每一琼脂块上氢氧化钠扩散的深度，将测量结果记录在表3-1中。 【教师】 讲解模拟实验：提供边长 1cm、2cm、3cm 琼脂块（模拟细胞）和红墨水（模拟物质），指导实验步骤（切取→浸泡→切开→观察测量），展示实验结果（着色厚度、未着色厚度数据），引导分析数据。 【讨论】1、相同时间内，不同大小琼脂块的着色厚度有什么规律？ 不同大小琼脂块的着色厚度基本一致，但是体积较大的块未着色的部分相对较多，而体积较小的未着色部分相对较少。 2.细胞大小与细胞的物质扩散有什么关系？ 通过数学计算可知，当细胞体积增大时，其表面积与体积之比反而减小，不利于物质扩散。 【总结】细胞越小，细胞内物质扩散速率越快； 细胞越大，细胞内物质交换速率越慢。 细胞不能无限长大的原因：物质交换效率低、细胞核控制范围有限。 计算立方体比值，发现 “体积越大，表面积 / 体积比越小”，类比细胞理解 “比值小→物质交换效率低”。 分组参与实验（或观察教师演示），记录琼脂块着色、未着色厚度，分析得出 “小琼脂块着色更充分，对应小细胞物质交换更高效” 的结论。 记忆细胞不能无限长大的两个原因，做好笔记。 二、细胞分裂 图片展示 【思考】既然细胞不能无限长大，那一粒小小的种子能长成参天大树，这与细胞有何关系呢？ 【教师讲解】细胞生长到一定大小时就会停止生长，有些细胞可以一分为二，成为两个相似的新细胞，这就是细胞分裂。 1. 播放人体细胞（动物细胞）分裂视频，提问：“细胞分裂时先发生什么？再发生什么？” 2.总结动物细胞分裂步骤：细胞核先分→细胞膜中央凹陷→细胞质均 3.展示植物细胞分裂示意图，提问：“植物细胞分裂与动物细胞有何相同和不同？” 4.总结植物细胞分裂特殊步骤：形成新细胞膜和细胞壁 【提问】“新细胞与亲代细胞形态功能相似，关键是什么物质在传递？” 引出 “染色体”。 展示染色体 “复制→均分” 示意图， 【讲解】分裂前染色体复制（数量倍增），分裂中平均分配到新细胞，分裂后新细胞与亲代细胞染色体形态、数目相同。 【提问】“1 个细胞分裂 1 次成 2 个，分裂 2 次、3 次各成几个？n 次呢？” 引导推导公式。 【提问】细胞分裂对生物体有什么意义？ 细胞分裂对于生物体有着重要的意义。 单细胞生物通过细胞分裂进行繁殖，多细胞生物的细胞分裂不但与繁殖新个体有关，而且能促使新个体由小长大，使生物体不断更新衰老死亡的细胞，从而保证生物体的正常生命活动。 【知识拓展】p57课外读——细胞分裂与癌细胞（学生自主阅读） 提问：“细胞分裂受调控，不会无限分裂，但有些细胞会失控，是什么细胞？” 引出 “癌细胞”。 【教师讲解】癌细胞特点（无限分裂、易扩散）和致癌因素（化学致癌物、放射线、病毒等），提问：“日常生活中如何预防癌症？” 结合前面琼脂块实验所学，独立思考后同桌简短交流，大胆说出猜想。 认真观看视频，圈画关键变化，小组内口头梳理动物细胞分裂先后发生的变化，推选代表发言描述看到的分裂现象。 在学案上填写动物细胞分裂流程，强化记忆分裂顺序。 观察示意图，同桌合作，列表格对比动植物细胞分裂的相同点、不同点，找出植物特有的结构变化。 总结植物细胞分裂特殊步骤：形成新细胞膜和细胞壁 快速阅读课外读材料，勾画癌细胞的特点。 4 人小组简短讨论，结合生活经验列举防癌健康生活方式，小组代表分享观点，建立健康生活意识。 课堂小结 本节课我们以生物体生长的生活现象为切入点，走进细胞增殖的生命奥秘，探究了细胞生长与分裂的核心规律。通过琼脂块模拟实验的探究活动，我们直观分析了细胞体积与物质扩散的关系，明确了细胞表面积和体积之比限制细胞生长、细胞无法无限长大的科学原理。通过观察动植物细胞分裂视频与示意图对比，我们系统梳理了动植物细胞分裂的基本过程与异同点，掌握了细胞分裂中染色体先复制、再平均分配的核心特点，明晰了该过程保障亲子代细胞遗传物质稳定的重要意义。同时，结合细胞分裂的延伸拓展，我们了解了癌细胞的分裂特点与致病原理，树立了健康生活、尊重生命规律的科学理念。本节课的学习打破了学生“生物生长源于细胞体积增大”的浅层错误认知，厘清了生物体生长的本质是细胞分裂增加细胞数量，既锻炼了实验探究、逻辑推理的科学思维，也为后续学习细胞分化、生物体结构层次等知识筑牢了知识与思维基础。 板书设计 交互动画——趣味情境游戏——细胞分裂工坊 节课通过“细胞分裂工坊”趣味闯关游戏，将抽象的细胞生长限制原理、动植物细胞分裂过程、染色体复制均分等零散重难点知识，转化为沉浸式、探究式课堂互动体验，有效帮助学生巩固本节课核心知识、突破教学难点。游戏化课堂模式充分调动学生自主探究的积极性，规避了枯燥的理论背诵与机械记忆模式，依托现象辨析、图文对比、数理推导、小组协作闯关的形式强化知识理解与运用。让学生在轻松活跃的课堂氛围中，精准掌握细胞不能无限长大的原因、动植物细胞分裂的异同以及细胞分裂的生物学意义，深度厘清生物体生长的本质规律，深化对细胞生命活动规律的理解、辨析与归纳应用能力，切实落实学生科学探究与逻辑思维素养的培养。 随堂检测 1.人的胃黏膜上皮细胞有46条染色体。在体外培养时，正常情况下其分裂产生的新细胞中染色体数目是（     ） A．23条 B．46条 C．92条 D．184条 【答案】B 【详解】体细胞分裂过程中，染色体先复制加倍，再平均分配到两个新细胞中，新细胞的染色体数目与原细胞相同，原细胞有46条染色体，所以新细胞也为46条，B符合题意，ACD不符合题意。 2.“断尾求生”壁虎遭遇天敌追捕时，会主动断尾吸引敌人注意，借此趁机逃脱，尾巴日后还能重新长出。尾巴再生过程中，能使细胞数目不断增多的生理过程是（     ） A．细胞生长 B．细胞分裂 C．细胞分化 D．细胞衰老 【答案】B 【详解】A．细胞生长是细胞体积由小变大的过程，无法增加细胞数目，故A错误。 B．细胞分裂是一个细胞分裂为两个细胞的过程，能够使细胞数目不断增多，符合尾巴再生时增加细胞数量的需求，故B正确。 C．细胞分化是细胞在形态、结构和功能上发生差异性变化，形成不同组织的过程，不会增加细胞数目，故C错误。 D．细胞衰老会导致细胞功能减退，不会使细胞数目增多，故D错误。 3.人们经常吃腌制食品、烧烤食品、高脂肪食物或长期接触大量紫外线辐射等可能患癌症。下列关于癌细胞的叙述，正确的是（     ） A．正常细胞发生癌变的实质是细胞生活环境发生了改变 B．癌细胞分裂过程中，在原来的细胞中央，形成新的细胞膜和新的细胞壁 C．癌细胞分裂后，新细胞的染色体数目是原细胞的一半 D．癌细胞的分裂速度非常快，还可侵入邻近的正常组织 【答案】D 【详解】A．正常细胞发生癌变的实质是细胞内的遗传物质发生改变，并非细胞生活环境的改变，A错误。 B．癌细胞属于动物细胞，动物细胞分裂过程中不会形成新的细胞壁，只有植物细胞分裂才会在细胞中央形成新的细胞膜和细胞壁，B错误。 C．癌细胞分裂时，染色体先复制加倍，再平均分配到新细胞中，新细胞的染色体数目与原细胞相同，C错误。 D．癌细胞的分裂速度非常快，还可侵入邻近的正常组织，这是癌细胞的典型特征，D正确。 4.科学家用3D动画模拟细胞分裂过程，并进行了形象比喻：植物细胞分裂如同在一个房间中间砌起一堵新墙，将其隔成两个房间；动物细胞分裂则像用一根绳子从中间勒紧，把一个房间分成两个。该比喻体现了动植物细胞分裂的主要区别是（     ） A．细胞体积的变化 B．细胞质是否分成两份 C．染色体是否复制 D．新细胞膜的形成方式 【答案】D 【详解】A．比喻未提及细胞体积变化，动植物细胞分裂均会伴随体积变化，与题意无关，A错误。 B．动植物细胞分裂都会将细胞质平均分成两份，二者无区别，B错误。 C．动植物细胞分裂前染色体都会完成复制，二者无区别，C错误。 D．植物细胞在细胞中央形成新细胞壁、细胞膜分隔细胞；动物细胞细胞膜向内凹陷缢裂分隔细胞，比喻对应新细胞膜的形成方式不同，D正确。 5.“人间四月芳菲尽，山寺桃花始盛开”，桃花令人赏心悦目。桃花细胞进行分裂时，最先一分为二的结构是（　　） A．细胞壁 B．细胞膜 C．细胞质 D．细胞核 【答案】D 【详解】细胞的分裂的过程：①细胞核由一个分成两个；②细胞质分成两份，每份含有一个细胞核；③如果是动物细胞，细胞膜从细胞的中部向内凹陷，缢裂为两个细胞。若是植物细胞，则在原来的细胞中央，形成新的细胞膜和新的细胞壁；④一个细胞分裂成两个细胞，D符合题意，ABC不符合题意。 教学反思 1. 生活情境激趣，问题驱动深度探究：本课摒弃枯燥的理论灌输与公式讲解，以“种子长成参天大树”的生活化生命情境设疑导入，结合细胞生长的生命现象引发学生认知冲突，快速调动学生探究兴趣，打破学生“生物生长是细胞体积变大”的固有错误认知。课堂立足真实生物探究逻辑展开，将抽象的细胞物质交换原理、细胞分裂规律与生命生长的真实过程相结合，把枯燥的数理模型、细胞结构变化具象化为可视化实验现象、动态分裂视频和直观示意图，让学生真切感知细胞生命活动的规律性与科学性，有效激发学生探究生命奥秘的主动性，潜移默化培养学生结构与功能相适应的生命观念和严谨求实的科学探究精神。 2. 多元课堂赋能，趣味攻坚核心难点：针对“细胞体积与物质交换的关系、动植物细胞分裂异同、染色体复制均分原理”等抽象、易混淆的教学重难点，本课设计琼脂块模拟实验探究、小组合作对比辨析、数理规律推导等探究活动，让学生自主观察、数据分析、思辨归纳，主动建构细胞不能无限长大的核心概念。同时依托课堂“细胞分裂工坊”趣味闯关游戏，将零散的实验原理、分裂过程、分裂意义、遗传物质变化等重难点知识整合为沉浸式竞技互动，将枯燥的抽象知识记忆转化为趣味性课堂体验，充分调动全体学生的课堂参与积极性，实现学生从“被动听讲”到“主动探究、深度辨析、归纳运用”的转变，有效突破教学难点，让课堂知识落地更扎实、素养落实更高效。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $