基于概念學(xué)習(xí)的“染色體變異”（第一課時）教學(xué)設(shè)計

李梅紅

1 教材分析

“染色體變異”是人教版高中生物學(xué)教材《必修2·遺傳與進化》第五章第二節(jié)的內(nèi)容，是在學(xué)生學(xué)習(xí)基因突變和基因重組的內(nèi)容之后，繼續(xù)對可遺傳變異類型的學(xué)習(xí)。本節(jié)教材包括2個課時的內(nèi)容，課標(biāo)中的具體內(nèi)容主要涉及染色體結(jié)構(gòu)變異、染色體組、二倍體、多倍體、單倍體等概念及其應(yīng)用，以及低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目變化的實驗。第一課時主要完成染色體結(jié)構(gòu)變異、染色體組和二倍體及多倍體等概念及其應(yīng)用的教學(xué);第二課時為低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目變化的實驗。第一課時的教學(xué)內(nèi)容概念多，概念之間的邏輯關(guān)系密切。如果教師課堂上處理不當(dāng)，會導(dǎo)致課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)零亂，影響教學(xué)目標(biāo)的達成。本節(jié)內(nèi)容還與前面學(xué)習(xí)的有絲分裂、減數(shù)分裂和受精作用等知識相聯(lián)系，也是學(xué)生學(xué)習(xí)“人類遺傳病”一節(jié)的基礎(chǔ)，與人類的生產(chǎn)、生活和其他知識有著密切的聯(lián)系。通過本節(jié)學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生構(gòu)建更為直觀、完整的知識體系，有助于學(xué)生對“遺傳和變異”整體理解，起到承前啟后的作用。

2 概念分析

染色體變異分為染色體結(jié)構(gòu)變異和染色體數(shù)目變異。染色體結(jié)構(gòu)變異包括染色體缺失、重復(fù)、易位和倒位四種類型。染色體數(shù)目變異又分為個別染色體的增減和以染色體組倍數(shù)的增減。學(xué)生在此基礎(chǔ)上進一步學(xué)習(xí)染色體組、二倍體、單倍體、多倍體、單倍體育種、多倍體育種等概念。這些概念的形成都以染色體組為基礎(chǔ)，因此，“染色體組”是“染色體變異”一節(jié)中的核心概念。本概念的地位十分重要，處于核心地位，并能夠有效地組織起相關(guān)的事實和其他概念。染色體組”的概念較為抽象和復(fù)雜，與減數(shù)分裂的知識密切聯(lián)系，所以，“染色體組”概念的教學(xué)既是本節(jié)教學(xué)的重點，又是教學(xué)的難點。

3 教學(xué)目標(biāo)

3.1 知識目標(biāo)

說出染色體結(jié)構(gòu)變異的基本類型;理解染色體組、二倍體、單倍體、多倍體的概念。

3.2 能力目標(biāo)

培養(yǎng)運用圖形說明或闡釋抽象知識能力;培養(yǎng)運用生物學(xué)相關(guān)概念建構(gòu)概念圖能力;培養(yǎng)觀察能力和準(zhǔn)確語言表達能力;培養(yǎng)合作學(xué)習(xí)能力。

3.3 情感、態(tài)度與價值觀目標(biāo)

認(rèn)識生命現(xiàn)象的多樣性和復(fù)雜性，激發(fā)探究生命現(xiàn)象的興趣;理解科學(xué)、技術(shù)和社會之間的關(guān)系。

4 教學(xué)策略

根據(jù)本節(jié)教學(xué)內(nèi)容的特點，筆者應(yīng)用了多輪認(rèn)知教學(xué)策略展開教學(xué)，采用概念教學(xué)設(shè)計。教師以學(xué)生原有的概念為教學(xué)的起點，以概念轉(zhuǎn)變過程為模型，以概念圖為工具，通過利用實例，使用事實，對事實的分析，幫助學(xué)生獲得“染色體結(jié)構(gòu)變異”“染色體數(shù)目變異”“染色體組”等概念，再通過相關(guān)概念的比較、歸納獲得“二倍體”“單倍體”“多倍體”等概念。在概念學(xué)習(xí)過程中，教師引導(dǎo)學(xué)生主動地建構(gòu)知識，使得學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)的多輪次的持續(xù)改造，促使學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)、能力結(jié)構(gòu)和心理過程得以不斷優(yōu)化。基本教學(xué)流程如圖1所示。

5 教學(xué)過程

5.1 初識新課知識結(jié)構(gòu)

教師按照表1所示，指導(dǎo)學(xué)生在課前通過自學(xué)教材和參考資料，分類整理新課中的學(xué)習(xí)材料。

設(shè)計意圖：通過引導(dǎo)學(xué)生預(yù)習(xí)教材單元內(nèi)容，對所學(xué)內(nèi)容進行研讀和分解，為下一步的學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備。

5.2 檢視原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)

指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自己原有的認(rèn)知和對新教材的初步學(xué)習(xí)，嘗試畫出概念圖。教師查看學(xué)生建構(gòu)的概念圖。

設(shè)計意圖：原有認(rèn)知是獲取新認(rèn)知的基礎(chǔ)，教學(xué)的起點自然是要弄清學(xué)生已經(jīng)知道什么和還不知道什么。學(xué)生通過概念圖形式將已有認(rèn)知結(jié)構(gòu)表征出來，在學(xué)習(xí)新課之前，教師弄清學(xué)生已經(jīng)具備了什么樣的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，學(xué)生需要習(xí)得哪些必需的前期知識，從而找準(zhǔn)教學(xué)起點，為下一步的教學(xué)提供依據(jù)。

5.3 打破原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)

教師投影展示圖2和圖3，引導(dǎo)學(xué)生觀察，展開討論：

（1） 圖2和圖3中兩條染色體都是同源染色體嗎？（2） 這兩幅圖發(fā)生什么變化？（3） 是否都發(fā)生基因重組？

設(shè)計意圖： 通過上節(jié)內(nèi)容“基因重組”學(xué)習(xí)，學(xué)生認(rèn)識了基因重組的實質(zhì)，利用學(xué)生原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)狀態(tài)，呈現(xiàn)“染色體易位”圖解，讓學(xué)生展開討論和辨別，發(fā)現(xiàn)兩者的區(qū)別，打破學(xué)生原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)“認(rèn)知失衡”狀態(tài)，使學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知沖突，激發(fā)求知欲望，讓學(xué)生產(chǎn)生不滿足感和急于獲取新知的積極心向。

5.4 建立新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)

5.4.1 染色體結(jié)構(gòu)變異

通過上例，讓學(xué)生了解可遺傳變異有前面學(xué)習(xí)的基因突變和基因重組外，還有在光學(xué)顯微鏡下可見的變異——染色體變異，染色體變異包括染色體數(shù)目變異和染色體結(jié)構(gòu)變異。

教師播放PPT顯示染色體缺失、重復(fù)、易位和倒位的動態(tài)變化，要求學(xué)生觀察和描述這些染色體結(jié)構(gòu)發(fā)生的變異。教師再歸納出染色體缺失、重復(fù)、易位和倒位的特點，用PPT顯示染色體異常的代表例子和變異導(dǎo)致的影響，進一步幫助學(xué)生對染色體結(jié)構(gòu)變異的理解。在學(xué)習(xí)過程中，對于學(xué)生易混淆的知識點，例如染色體結(jié)構(gòu)變異中“重復(fù)”與基因突變中的“增添”;染色體結(jié)構(gòu)變異中“易位”與基因重組的“交叉互換”，教師需要加以點撥，幫助學(xué)生深入理解基因突變、基因重組與染色體結(jié)構(gòu)變異的概念內(nèi)涵以及三者間的區(qū)別。

教師引導(dǎo)學(xué)生初步構(gòu)建染色體變異概念圖。

設(shè)計意圖：通過觀察圖片和動畫，形象直觀地說明染色體結(jié)構(gòu)變異的類型，再通過教師的引導(dǎo)和點撥，對染色體結(jié)構(gòu)變異由感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識。學(xué)生同時也獲得新概念：可遺傳變異有基因突變、基因重組和染色體變異;染色體結(jié)構(gòu)變異有缺失、重復(fù)、易位和倒位這四種類型。學(xué)生通過概念圖的構(gòu)建對染色體變異有初步的認(rèn)識，并加深對染色體結(jié)構(gòu)變異概念的理解。

5.4.2 染色體組概念

活動一：用PPT展示教科書P86圖5-8雌雄果蠅體細(xì)胞的染色體圖解。觀察后，小組討論以下問題：①雌、雄果蠅體細(xì)胞中各有幾條染色體？②有幾對同源染色體？哪些染色體互為同源染色體？③雌雄個體所含的性染色體有何不同？

活動二：播放“減數(shù)分裂過程”動畫，以雌果蠅體細(xì)胞的染色體圖解，請學(xué)生畫出雌果蠅的配子染色體圖解。觀察后，小組討論以下問題：①果蠅卵細(xì)胞中有哪幾條染色體？②這些染色體在形態(tài)、大小和功能上有什么特點？這些染色體之間是什么關(guān)系？

活動三：用PPT展示雌果蠅體細(xì)胞的染色體上基因（圖4），請學(xué)生根據(jù)所學(xué)的基因分離和自由組合定律實質(zhì)，在雌果蠅配子染色體上標(biāo)注基因。討論：它們是否攜帶著控制生物生長發(fā)育的全部遺傳信息？

經(jīng)過3個討論活動，師生共同探討，由學(xué)生總結(jié)出染色體組的概念：細(xì)胞中的一組非同源染色體，它們在形態(tài)和功能上各不相同，但又相互協(xié)調(diào)，共同控制生物生長、發(fā)育、遺傳和變異的全部信息，這樣的一組染色體，叫做一個染色體組。

設(shè)計意圖：染色體組的概念較為復(fù)雜和抽象，如果直接講述，學(xué)生是很難理解其實質(zhì)。教師提供生物學(xué)事實以支撐，從雌雄果蠅體細(xì)胞和生殖細(xì)胞的染色體的形態(tài)和數(shù)目分析入手，設(shè)置一系列的問題情境，通過聯(lián)系以前所學(xué)的知識，主動參與概念的形成、分析、運用和辨析，幫助學(xué)生認(rèn)識染色體組的概念。這是一個從感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識過程，學(xué)生能夠理解相關(guān)生物學(xué)事實的總體特征，建構(gòu)新的概念。

5.4.3 單倍體、二倍體、多倍體的概念

教師用PPT展示單倍體雄蜂、二倍體葡萄和多倍體葡萄的實例和相關(guān)資料，讓學(xué)生結(jié)合預(yù)習(xí)教材內(nèi)容，討論和歸納單倍體、二倍體、多倍體的概念以及其他相關(guān)內(nèi)容（表2）。

設(shè)計意圖：在掌握“染色體組”概念的內(nèi)涵和外延后，回歸到果蠅體細(xì)胞的染色體組成。在學(xué)生獨立思考、小組討論、匯報交流過程中，完成對二倍體、多倍體、單倍體的概念學(xué)習(xí)，通過概念間橫向的比較，加深學(xué)生對概念的理解。

5.5 鞏固新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)

5.5.1 構(gòu)建新概念圖

新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)建立起來后，需要及時鞏固，教師引導(dǎo)學(xué)生提取概念的核心詞，完成概念圖，以加深學(xué)生對概念的理解。在構(gòu)建概念圖過程中，不同的學(xué)生也可能存在理解偏差，建構(gòu)出來的概念圖也存在差異教師在巡看過程中，發(fā)現(xiàn)學(xué)生錯誤及時地反饋。最后，組織學(xué)生將建構(gòu)出來的概念圖進行分享和交流。

設(shè)計意圖：學(xué)生習(xí)得新概念后，及時通過精加工策略來將新舊知識整合起來形成新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，并用概念圖表征出來。通過概念圖的形式，將小的知識結(jié)構(gòu)合并為大的知識結(jié)構(gòu)，并增進知識之間的聯(lián)系性，以建立更為牢固的概念系統(tǒng)。

通過師生間、生生間的討論和交流，讓更多的學(xué)生進行相互的學(xué)習(xí)和借鑒，使之成為一種有效的學(xué)習(xí)途徑，也有助于促進教師的教學(xué)。

5.5.2 實踐中鞏固概念

習(xí)題略。

設(shè)計意圖：概念獲得后，需要及時的鞏固。在實踐中運用概念，是概念的具體化過程;而概念的每一次具體化，都會使概念進一步豐富和深化，對概念的理解就更加全面、更加深刻。

6 教學(xué)反思

在應(yīng)用多輪認(rèn)知教學(xué)策略的概念教學(xué)，學(xué)生對概念的理解比較深刻，在實踐中得以合理的應(yīng)用和遷移。從學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律出發(fā)，以學(xué)生原有的概念為教學(xué)的起點，通過利用實例，使用事實，對事實的分析，幫助學(xué)生建構(gòu)新的概念，學(xué)生在建構(gòu)概念圖過程中對原有知識進行內(nèi)省、分析、重新評價和組織，進行有意義的知識體系的建構(gòu)。同時，教師的教學(xué)重心從講授事實轉(zhuǎn)移到使用事實，學(xué)生的學(xué)習(xí)重心從記憶事實轉(zhuǎn)移到理解可遷移的核心概念，促使學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)、能力結(jié)構(gòu)和心理過程得以不斷優(yōu)化，提高了學(xué)生的思維品質(zhì)。