淺談減數(shù)分裂中染色體變化的模型建構(gòu)

張京娟

摘要：模型構(gòu)建教學(xué)旨在貫徹提高學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)，面向全體學(xué)生，倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)，注重與現(xiàn)實(shí)生活的聯(lián)系等新課程基本理念，注重以學(xué)生為主體，強(qiáng)調(diào)將認(rèn)知及反思過程還給學(xué)生，將參與探究的機(jī)會還給學(xué)生，將動手和動腦、培養(yǎng)主動獲取新知識的能力、批判性思維的能力、分析和解決問題的能力，以及交流與合作的能力的機(jī)會還給學(xué)生。

關(guān)鍵詞：模型建構(gòu)；減數(shù)分裂；染色體行為變化

正文：模型建構(gòu)思想是《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)》的重要思維方法。模型構(gòu)建教學(xué)旨在貫徹提高學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)，面向全體學(xué)生，倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)，注重與現(xiàn)實(shí)生活的聯(lián)系等新課程基本理念，注重以學(xué)生為主體，強(qiáng)調(diào)將認(rèn)知及反思過程還給學(xué)生，將參與探究的機(jī)會還給學(xué)生，將動手和動腦、培養(yǎng)主動獲取新知識的能力、批判性思維的能力、分析和解決問題的能力，以及交流與合作的能力的機(jī)會還給學(xué)生。這種教學(xué)能充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生的思維探究能力，促進(jìn)了學(xué)生之間的交流和合作。無論是從落實(shí)新課程理念的角度，還是從教學(xué)的實(shí)際效果來看，模型構(gòu)建教學(xué)都不失為一種值得提倡的教學(xué)形式。因此加強(qiáng)模型建構(gòu)研究，用于指導(dǎo)生物新課程內(nèi)容的教學(xué)就有極其重要的價(jià)值。

高中生物必修二第二章第二節(jié)減數(shù)分裂是兩大遺傳定理的理論基礎(chǔ)，而減數(shù)分裂又是一個(gè)微觀、動態(tài)、連續(xù)變化的過程，給準(zhǔn)確認(rèn)知帶來困難，因此，減數(shù)分裂既是高中生物中的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。為了突破教學(xué)難點(diǎn)，所以在學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)有絲分裂的基礎(chǔ)上，新課程中添加了模擬減數(shù)分裂過程中染色體行為變化的模型建構(gòu)教學(xué)，這樣有利于學(xué)生直觀地體驗(yàn)減數(shù)分裂過程中染色體的行為變化。

一、探究目的：讓學(xué)生制作含兩對同源染色體的細(xì)胞進(jìn)行減數(shù)分裂的物理模型。通過模仿減數(shù)分裂過程中染色體的數(shù)目及主要行為的變化，體驗(yàn)染色體行為的變化規(guī)律。

二、材料器具：兩種不同顏色的小細(xì)紙卷棒多根和相應(yīng)水彩筆、橡皮泥、剪刀、白紙3---4張 等

三、活動準(zhǔn)備：

1、每組六人，小組內(nèi)分三小組分工合作完成。

2、提出模型建構(gòu)的基本方法和要求：用染色的小細(xì)紙卷棒做染色體的臂，同色的橡皮泥做著絲點(diǎn)。

3、用不同顏色的小細(xì)紙卷棒做出4 條黃色和4 條紅色的染色單體，其中2 條黃色的染色單體長3～4cm，2 條長6～8cm，2 條紅色的染色單體長3～4cm，2 條長6～8cm。這樣的小細(xì)棒準(zhǔn)備三套。

4、把顏色，長度相同的兩條染色單體成對并排放置。用同種顏色的小塊橡皮泥代表著絲點(diǎn)，在兩條染色單體中部用小塊橡皮泥粘起來，代表減數(shù)分裂開始時(shí)已完成復(fù)制的染色體。顏色不同長度一致的兩條染色體代表同源染色體。

5、在紙上畫一個(gè)足夠大的初級精母細(xì)胞的輪廓，能夠容納所做的4 條染色體（兩對同源染色體），畫出中心體和紡錘體。

6、每組將所做模型最后用膠水固定在白紙上并投影展示。

四、方法和步驟：（在教師指導(dǎo)下進(jìn)行，學(xué)生展示）

活動一、染色體是何時(shí)如何進(jìn)行復(fù)制的？同源染色體是何時(shí)聯(lián)會形成四分體的？學(xué)生討論并分別作出復(fù)制后的染色體，以及聯(lián)會配對后的同源染色體，學(xué)生操作并通過實(shí)物投影展示自己的模型，其他同學(xué)進(jìn)行評價(jià)。教師引導(dǎo)學(xué)生比較分析評價(jià)作品，目的是加深學(xué)生對姐妹染色單體、同源染色體、聯(lián)會、四分體等重要概念的理解。

活動二、初級精母細(xì)胞和初級卵母細(xì)胞在減數(shù)第一次分裂后期有什么區(qū)別？學(xué)生討論減數(shù)第一次分裂過程染色體行為的變化，通過實(shí)物投影展示自己的模型，其他同學(xué)進(jìn)行評價(jià)。教師引導(dǎo)學(xué)生比較分析評價(jià)作品。目的是加深對減數(shù)第一次分裂中染色體行為變化的認(rèn)識，明確同源染色體的分離，非同源染色體的自由組合發(fā)生在減數(shù)第一次分裂后期。

活動三、經(jīng)過減數(shù)第一次分裂形成的子細(xì)胞有無姐妹染色單體，有無同源染色體？染色體組成有多少類型？學(xué)生通過實(shí)物投影展示自己的模型，其他同學(xué)進(jìn)行評價(jià)、比較。教師引導(dǎo)學(xué)生比較分析評價(jià)作品。目的是加深對減數(shù)第一次分裂中染色體行為變化的認(rèn)識以及非同源染色體的自由組合對配子類型的影響。

活動四、減數(shù)第二次分裂過程中染色體有哪些行為？形成的子細(xì)胞有無同源染色體？有無姐妹染色單體？子細(xì)胞的染色體組成有多少種類型？和有絲分裂的各個(gè)時(shí)期的染色體行為相似嗎？為什么？學(xué)生思考并通過實(shí)物投影展示自己的各個(gè)時(shí)期的染色體行為變化的模型，其他同學(xué)進(jìn)行評價(jià)、比較。教師引導(dǎo)學(xué)生比較分析評價(jià)作品。目的是加深對減數(shù)第二次分裂染色體行為變化的認(rèn)識，建立具有兩對同源染色體的初級性母細(xì)胞通過減數(shù)分裂產(chǎn)生配子的染色體組合的物理模型。

活動五、非姐妹染色交叉互換發(fā)生在什么時(shí)期？以一對同源染色體為例，學(xué)生操作并通過實(shí)物投影展示自己的作品，其他同學(xué)進(jìn)行評價(jià)。目的是加深減數(shù)第一次分裂四分體時(shí)期非姐妹染色交叉互換對配子種類的影響。

五、拓展延伸

1、讓學(xué)生理解非同源染色體的自由組合和非姐妹染色交叉互換是配子多樣性的理論基礎(chǔ)。

2、通過比較并制作各個(gè)時(shí)期染色體行為變化模型，有意識地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行進(jìn)一步構(gòu)建染色體、DNA、姐妹染色單體變化曲線的數(shù)學(xué)模型，培養(yǎng)學(xué)生思維和探究的綜合能力。

這個(gè)模型的建立是以減數(shù)分裂中染色體變化這一重難點(diǎn)知識的學(xué)習(xí)為主線，以繪圖和實(shí)物模擬制作的方式構(gòu)建減數(shù)分裂過程染色體變化的物理模型，嘗試通過模型建構(gòu)活動找到突破重難點(diǎn)知識的方法和途徑。模型構(gòu)建強(qiáng)化了學(xué)生對減數(shù)分裂過程染色體規(guī)律變化的印象，通過引導(dǎo)學(xué)生對物理模型的分析對比、綜合加工改造，從而建立染色體和DNA數(shù)目規(guī)律性變化的數(shù)學(xué)模型，達(dá)到對減數(shù)分裂本質(zhì)深層次認(rèn)識的目的，并運(yùn)用模型來構(gòu)建新的知識結(jié)構(gòu)，使模型成為了學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)的重要組成部分。

六、教學(xué)反思：

1、用不同顏色的紙卷成的小細(xì)棒做染色體，這樣的材料容易獲取，成本較低。

2、在做交叉互換時(shí)，可以用相應(yīng)的水彩筆涂色來體現(xiàn)非姐妹染色單體的交叉互換。

3、小組之內(nèi)分三小組合作用利于節(jié)省時(shí)間，加大課容量。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳衛(wèi)東.模型建構(gòu)在高中生物新課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].教學(xué)與管理.2011，（2）：69-7

[2]普通高中新課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書（必修一、二、三），人民教育出版社；