尝试利用不同材料制作细胞结构系列模型

●教材原有实验简介

模型建构活动出现在高中生物人教版必修1《分子与细胞》第3章第3节《细胞核——系统的控制中心》教学内容完成后及人教版必修2《分子与进化》第3节《DNA分子的结构》教学内容之后。

实验要求学生通过模型建构活动，尝试制作生物模型，体验建构模型的过程，并加深对相关知识的认识和理解。

●本实验改进之处

本节课要求学生用超轻粘土制作细胞器模型、基因工程模型、细胞工程模型；用毛根和吸管制作细胞有丝分裂模型、减数分裂模型、可遗传变异模型；用纸板制作DNA结构及基因复制和表达模型。

这个拓展实验与教材要求的模型制作最大不同之处是：要求学生通过制作系列模型，尝试对学习中遇到的难点进行探讨，分析各种错误出现的原因。

●课前准备

1.材料

不同颜色的毛根、不同颜色的吸管、不同颜色的超轻粘土等。

2.用具

有关制作工具，如切刀、擀扁片用的棒等、塑料垫板等。

●教学目标

1.知识技能

通过制作生物模型，对细胞器、有丝分裂、减数分裂、可遗传变异、基因工程、细胞工程等知识进行深入理解和讨论。

2.过程方法

（1）针对小组成员的想法进行讨论，并对活动进行计划、组织与实施。

（2）学生自己动手制作细胞器、有丝分裂、减数分裂、可遗传变异、基因工程、细胞工程等系列模型。

3.情感态度价值观

初步体会生物体的结构与功能相适应的观点。

●课时建议

2课时

●教学过程

第一，选择所需要颜色的粘土，如果颜色不合适，可以根据需要自己配色（按一定的比例将不同颜色的粘土揉匀）。

注意：根据制作模型的大小一次性制作所需颜色，否则颜色不同。

第二，根据所学知识，构建所做模型的模式图。

第三，根据构建的模式图，用粘土分步制作，先做局部，再组装。

注意：一般是先做好各部分，再组装，一旦组装无法分开；若粘土变干可适当喷些水。

●板书设计

以细胞器系列模型的制作为例

学生实验报告

制作生物系列模型

班级 _________ 　姓名 ________　实验日期_________

一、 系列模型制作

1.选择一个“系列”作为本小组的研究方向。

2.选择本组系列模型的适宜材料。

3.对模型代表的生物学内容进行讨论。

4.小组内进行分工并开始制作模型。

5.将本组制作的模型进行展示说明。

二、制作不同的生物模型

思考题

小组同学互相展示自己的模型，说一说你所做的模型在哪些方面最有价值？

●学生评价方案

●实验成果展示

成果1——细胞器系列模型

成果2——有丝分裂与减数分裂系列模型

成果3 ——DNA结构系列模型

●课例参考

课题：利用毛根与彩色塑料吸管制作细胞有丝分裂与减数分裂模型

教学目标

1.在制作模型、讲解模型过程中，理清与有丝分裂、减数分裂过程有关的知识点，描述染色体的数量与行为变化、对同源染色体与姐妹染色单体以及等位基因等概念进行辨析，强化学生对基因分离定律以及基因自由组合定律的理解。

2.通过制作细胞分裂模型，训练学生的动手操作能力、表达能力。

教学资源

毛根与彩色塑料管一套（能够配齐两对同源染色体和两对等位基因）， 白色A4纸若干（每个学生一张），标有分类类型与时期的抽签纸条若干。

课时建议(www.zuozong.com)

1课时

教学过程

第一步：教师介绍本节课的主要内容与实验材料，每位学生发一套实验材料，通过讲解、演示让学生明确毛根代表染色体，塑料管套在毛根上代表染色体上的基因，并让学生思考讨论回答以下问题，用以做好制作模型前的准备：

1.大小相同、颜色不同的毛根代表什么？（同源染色体）

2.大小不同的毛根代表什么？（非同源染色体）

3.大小相同、颜色相同并且缠绕在一起的两条毛根代表什么？（两条姐妹染色单体）

4.大小相同、颜色不同的毛根相同位置上的不同颜色塑料管代表什么？（等位基因）

5.大小不同的毛根上的不同颜色塑料管代表什么？（非同源染色体上的非等位基因）

第二步：通过抽签确定每人需要制作的模型内容，涉及有丝分裂与减数分裂总共9个时期：

1.有丝分裂的前期、中期、后期。

2.减数分裂第一次分裂的前期（联会）、中期、后期。

3.减数分裂第二次分裂的前期、中期、后期。

其中第3组（减数分裂第二次分裂）必选一个，而且必须表示出发生过同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换所导致的基因重组。

第三步：学生制作模型（教师指导）。

第四步：学生讲解自己的模型。

板书设计

要求学生在模型制作好后需要在A4纸上根据自己所做模型回答以下问题（以下为板书）

1.染色体有几条？

2.有无姐妹染色单体？

3. DNA分子有多少个？

4.有无同源染色体？（若有，标注出来）

5.有无等位基因？（若有，标注出来）

6.分裂时期

7.染色体行为特征

●学生成果展示

成果——完成指定任务并纠错

模型制作过程中学生出现的问题归纳：

1.同源染色体与姐妹染色单体概念混淆。

2.等位基因与姐妹染色单体上的基因混淆。

3.减数分裂过程中染色体行为变化以及各个时期特征不明确。

4不会判断两条姐妹染色单体相同位置的基因不同的原因（基因突变还是同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换）。

小资料

1.细胞器的制备

（1）叶绿体的制备

①取一个椭球形包装盒， 用绿色自喷漆把它喷成绿色。 因包装盒是两半相扣而成，所以可直接打开，分成两部分。取上半部分并剪去一半，剩下的一半仍扣回原位。 因相扣部位有明显的凹凸，可理解为叶绿体的内外两层膜。

②取一块硬纸板， 用剪刀剪出直径为1cm的圆片14片。 用绿色彩笔把每一片圆片涂成绿色，每7片粘到一起， 即类囊体堆叠形成基粒。基粒中间可以用硬纸卷连接，纸卷同样被涂成绿色。

③将基粒放入制备好的椭球形包装盒凹槽内， 即为叶绿体。

（2）线粒体的制备

①取一个棒状包装盒，剪去其一面的三分之二。

②取一块硬纸板，长度与宽度比棒状包装盒小2mm。再用剪刀将其边缘剪出不同的凹槽，即代表内膜向内凹陷形成的嵴。

③将剪好的硬纸板放入制备好的棒状包装盒内， 即为双层膜的线粒体。

（3）高尔基体的制备

①取一个细长形气球，分别剪出长为5cm、 4cm、 3cm的各一段，再剪出1cm长的三段。

②将每一段气球的两端用力捏一下，即制成扁平囊状。

③将较长的三段平行排列，短的三段摆放在一端， 即为扁平囊状堆叠形成的高尔基体。

（4）内质网的制备

①取两片白色水果网套， 即为内质网。

②取10个直径为0.5cm的粉色塑料珠， 用502胶水把其粘在一片白色的水果网套上。其中粉色塑料珠代表附着在内质网上的核糖体。 而另一片水果网套即为滑面内质网。

（5）中心体的制备

①将直径为2mm的蜡烛剪成2.5cm长的小段，共18段，分成两组。每9根用502胶水粘成一束，共两束，即两个中心粒。每个中心粒都是由9根柱状体组成的圆柱形束。

②将两个制备好的中心粒垂直摆放即为一个中心体。

（6）溶酶体的制备取直径为1cm的蓝色塑料珠代表溶酶体备用。

2.细胞核的制备

①取一个塑料碗， 因碗的边缘向外突出0.5cm，可理解为两层膜。 用剪刀的尖在碗上扎出多个小洞，即核孔。

②将一个乒乓球用502胶水粘在碗的中央，代表核仁。

③取两根长20cm的废旧铜丝无规则地缠绕在一起，摆放在乒乓球的一侧，代表染色质丝。

3.细胞亚显微结构的组装根据教学需要可以组装成动物细胞、高等植物细胞、低等植物细胞。其中低等植物细胞同时具有其他两种细胞的结构，更具有代表性。取长方形衬衣包装盒，外层棕色代表细胞壁，里层白色代表细胞膜。把制备好的细胞核摆放在中央；内质网的一端粘在细胞核上， 另一端粘在细胞膜上，表示内质网内连核膜，外连细胞膜；核糖体的分布即0.5cm的粉色塑料珠，一部分在粗面内质网上， 另一部分游离在细胞质基质中， 即另一部分摆放在各个细胞器间的位置。需要说明的是，上述各种细胞器以及细胞核的制备，是依据细胞器大小，参考数据制作的，保证了制作中各种细胞器的大小成比例。参考数据如下：核糖体最小 ；溶酶体直径为0.2～0.8μm；线粒体直径为0.5～1μm，长度为2～3μm；中心粒直径为0.2～0.4μm；细胞核直径为5～10μm。但不同细胞细胞器的配比不同，以上排列只是大概。【刘翠英.巧制细胞亚显微立体结构模型［J］.教学仪器与实验，2015，（7）：52-53.】

参考文献

［1］汪晓琳.利用制作生物模型突破有丝分裂与减数分裂图像识别的难关［J］.生物学通报，2014， （04） ：27-28.