融入生命觀念，提升核心素養(yǎng)
——以“減數(shù)分裂”復(fù)習(xí)為例

江蘇 馮小勇

人類的繁衍是最基本的生命現(xiàn)象之一，如何通過高中生物的教學(xué)，使學(xué)生能準確認識這一生命現(xiàn)象，準確辨析其與人類的性別決定、基因疾病的發(fā)生與遺傳、染色體疾病的產(chǎn)生等遺傳與變異現(xiàn)象之間的相互關(guān)系，形成理解或解釋上述事件或現(xiàn)象的品格和能力，進而逐步樹立起結(jié)構(gòu)與功能觀、穩(wěn)態(tài)與平衡觀等生命觀念，為學(xué)生今后認識生命現(xiàn)象，探索生命規(guī)律，形成理性思維習(xí)慣打下基礎(chǔ)，值得每位高中生物教師深入探討與研究。

“減數(shù)分裂”是高中生物人教版必修2教材中的核心內(nèi)容之一，對學(xué)生抽象思維能力要求較高，歷來是高中生物教與學(xué)的重難點之一，是每年高考必考的知識點之一。該節(jié)內(nèi)容是復(fù)習(xí)后續(xù)分離定律、自由組合定律、伴性遺傳、生物的變異等知識的基礎(chǔ)與根源。教授新課時，學(xué)生雖然有必修1教材中有絲分裂的相關(guān)知識作為遷移載體，但減數(shù)分裂過程中出現(xiàn)的新名詞及獨特的染色體行為，容易讓學(xué)生混淆，對多數(shù)學(xué)生而言，有絲分裂的相關(guān)特征反而干擾了減數(shù)分裂相關(guān)知識的構(gòu)建，導(dǎo)致學(xué)生在新授課的學(xué)習(xí)過程中，對減數(shù)分裂過程思路不清晰，知識掌握不牢固，不能正確分析、推理?；诖耍趯υ摴?jié)內(nèi)容進行復(fù)習(xí)時，筆者將染色體與基因結(jié)合起來引入減數(shù)分裂過程之中，通過“聚焦染色體的行為”“構(gòu)建染色體及基因模型”“典型例題反饋校正”等教學(xué)策略對該節(jié)內(nèi)容的復(fù)習(xí)進行了梯度化設(shè)計，凸顯出該生命現(xiàn)象的本質(zhì)。從復(fù)習(xí)課后的檢測情況來看，學(xué)生對減數(shù)分裂知識的理解與運用能力均有了較大的提升，為學(xué)生生命觀念的形成打下了堅實基礎(chǔ)。

一、聚焦減數(shù)分裂過程中染色體的行為，助力穩(wěn)態(tài)與平衡觀的樹立

減數(shù)分裂過程中染色體的行為是減數(shù)分裂最重要、最本質(zhì)的特征，它是有性生殖生物不同配子發(fā)生和遺傳多樣性產(chǎn)生的基礎(chǔ)，應(yīng)是復(fù)習(xí)減數(shù)分裂的骨架和核心。與有絲分裂過程相比，減數(shù)分裂過程呈現(xiàn)一系列特殊的染色體行為，如同源染色體的聯(lián)會、四分體中的非姐妹染色單體交叉互換、同源染色體的分離、非同源染色體的自由組合等，由于這些概念術(shù)語較為抽象，且細胞減數(shù)分裂過程又極其微觀，多數(shù)學(xué)生不能認同染色體處于一定的時空關(guān)系中，不能從細胞［如精（卵）原細胞、初級精（卵）母細胞、次級精（卵）母細胞、精細胞］這一空間角度抽象出兩次分裂過程中染色體特定的規(guī)律性行為，對有絲分裂和減數(shù)分裂過程中染色體行為的差異與聯(lián)系不能精準辨析和描述，導(dǎo)致對下列生命現(xiàn)象：有絲分裂保證子代與親代遺傳性狀的穩(wěn)定性、減數(shù)分裂和受精作用維持前后代染色體數(shù)目的恒定、促進遺傳物質(zhì)的重新組合、保證生物遺傳的穩(wěn)態(tài)與平衡的作用與意義理解不透徹。

復(fù)習(xí)時，借助課件，引導(dǎo)學(xué)生聚焦減數(shù)分裂過程中染色體的行為，將有絲分裂與減數(shù)分裂的過程進行同步動態(tài)演示，帶領(lǐng)學(xué)生認真觀察、分析動畫中兩種分裂方式的染色體行為，辨析二者染色體行為上的差異與聯(lián)系。啟發(fā)學(xué)生用動態(tài)的思想分析分裂過程中染色體持續(xù)的、差異性的行為，讓學(xué)生在對比中認知、理解，并輔以小組間的討論，以任務(wù)驅(qū)動的形式，要求不同小組的學(xué)生分別用一個詞語對有絲分裂、減數(shù)分裂不同時期染色體的行為進行歸納總結(jié)，要求該詞語能言簡意賅地體現(xiàn)出該時期染色體的具體行為特征。在觀察、討論的基礎(chǔ)上，學(xué)生在課堂上生成了“復(fù)制→出現(xiàn)→排列→分裂→解旋”“復(fù)制→出現(xiàn)→排列→分離→解旋→出現(xiàn)→排列→分裂→解旋”兩條完整的“思維鏈條”。前者分別對應(yīng)于有絲分裂過程中的間期、前期、中期、后期、末期五個時期，后者分別對應(yīng)于減數(shù)分裂間期、減數(shù)第一次分裂前期、減數(shù)第一次分裂中期、減數(shù)第一次分裂后期、減數(shù)第一次分裂末期、減數(shù)第二次分裂前期、減數(shù)第二次分裂中期、減數(shù)第二次分裂后期、減數(shù)第二次分裂末期九個時期。 在此基礎(chǔ)上，再借助于課件，帶領(lǐng)學(xué)生對同一行為在不同分裂類型、不同時期的具體細節(jié)差異進行再識別、再討論，如“出現(xiàn)”行為在有絲分裂前期、減數(shù)數(shù)第一次分裂前期、減數(shù)第二次分裂前期各有哪些具體特征，同一染色體行為在不同分裂類型有哪些具體差異。如此先建構(gòu)“染色體行為鏈條”，再對鏈條上的各個“行為節(jié)點”進行細化分析后，學(xué)生普遍感到思路清晰了，條理更清楚了，分析和推理染色體的行為原來有章可循（見表1）。

表1 不同分裂類型、不同時期染色體的行為

二、建構(gòu)減數(shù)分裂染色體及基因模型，促成結(jié)構(gòu)與功能觀的樹立

在教學(xué)過程中，有相當多的學(xué)生對相關(guān)術(shù)語（如同源染色體、非同源染色體、等位基因、相同基因、非等位基因等），以及染色體與基因的平行行為認知模糊，導(dǎo)致對減數(shù)分裂過程中等位基因的分離及非同源染色體上非等位基因的自由組合這一本質(zhì)特征理解不充分，從而對配子產(chǎn)生的類型、配子產(chǎn)生概率不能正確分析與預(yù)測，在解答這類試題時速度慢、正確率低，對于難度稍大的試題，更是無從下手。此類試題看似屬于后續(xù)遺傳規(guī)律部分的復(fù)習(xí)內(nèi)容，但其實質(zhì)是染色體與基因的行為，因此在復(fù)習(xí)減數(shù)分裂時，恰是討論此類問題的最佳時機?；诖?，筆者設(shè)計了“建構(gòu)模型”的教學(xué)環(huán)節(jié)，通過帶領(lǐng)學(xué)生建構(gòu)減數(shù)分裂過程中染色體及基因模型，為學(xué)生提供固化的直觀模型，以模型作為認知、理解的思維載體，幫助學(xué)生突破此難點。使學(xué)生理清了基因與染色體的結(jié)構(gòu)關(guān)系、基因與染色體的平行行為，進而對配子的產(chǎn)生規(guī)律，分離定律、自由組合定律的細胞學(xué)基礎(chǔ)有了深層次的理解。

為了能讓學(xué)生領(lǐng)會不同分裂類型中常染色體與性染色體的行為、基因與染色體的平行關(guān)系、等位基因分離、非同源染色體上非等位基因的自由組合等現(xiàn)象，也為后續(xù)伴性遺傳等內(nèi)容的復(fù)習(xí)做好鋪墊，在復(fù)習(xí)過程中，筆者根據(jù)學(xué)生的認知學(xué)情與上述具體復(fù)習(xí)內(nèi)容，設(shè)計了以AaXBY基因型的細胞為藍本構(gòu)建不同分裂類型、不同時期的染色體及基因模型，并結(jié)合構(gòu)建后的模型設(shè)計了系列化的討論問題，以期促進學(xué)生有效地學(xué)習(xí)核心概念，通過學(xué)生動筆、動腦實踐后，絕大多數(shù)學(xué)生對相關(guān)知識的掌握情況有了明顯的進步，解答試題的正確率也有了很大提高，對生物學(xué)結(jié)構(gòu)決定功能、結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的基本觀點也有了新的認識，這無疑對學(xué)生生物學(xué)學(xué)科素養(yǎng)的提高大有裨益，也促成了學(xué)生生命觀念的形成（見表2）。

表2 有絲分裂、減數(shù)分裂染色體及基因模型

三、創(chuàng)設(shè)問題情境，選擇典型例題，鍛實學(xué)科核心素養(yǎng)

依據(jù)普通高中《生物學(xué)課程標準》，該節(jié)內(nèi)容的學(xué)業(yè)要求：學(xué)生應(yīng)能使用細胞減數(shù)分裂的模型，闡明 DNA 與染色體的關(guān)系，即能運用結(jié)構(gòu)與功能觀、穩(wěn)態(tài)與平衡觀，闡釋生物體組成結(jié)構(gòu)和功能之間的關(guān)系、遺傳與變異的物質(zhì)和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)；在新的問題情境中，能以生命觀念為指導(dǎo)，解釋生命現(xiàn)象，探究生命活動規(guī)律，能熟練運用理性思維方法展開探討、審視或論證。

【例1】某男性的基因型為AaXbY，他體內(nèi)經(jīng)正常減數(shù)分裂產(chǎn)生的一個次級精母細胞中（不考慮交叉互換），含有的基因和性染色體不可能是 （ ）

A.兩個基因A、兩個基因b，一條X染色體

B.兩個基因a，兩個基因b，兩條Y染色體

C.兩個基因A，兩條Y染色體

D.兩個基因a，兩個基因b，兩條X染色體

【試題分析】該題側(cè)重評價學(xué)生對減數(shù)分裂過程中染色體行為及染色體與基因平行關(guān)系抽象模型的理解和運用情況，學(xué)生在回憶染色體規(guī)律性行為“復(fù)制→出現(xiàn)→排列→分離→解旋→出現(xiàn)→排列→分裂→解旋”后，能較迅速地寫出初級精母細胞的基因型——AAaaXbXbYY；次級精母細胞可能的基因型為AAXbXb、aaXbXb、AAYY 、aaYY；在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建出不同基因型的次級精母細胞處于前期、中期、后期的染色體和基因模型。通過學(xué)生親手構(gòu)建與評價，領(lǐng)會b基因位于X染色體上，Y染色體上沒有其等位基因，次級精母細胞中X、Y染色體不可能共存，自然而然地得出正確答案。

【答案】B

【例2】某男子表現(xiàn)型正常，但其一條14號染色體和一條21號染色體相互連接形成一條異常染色體，如圖1。減數(shù)分裂時異常染色體的聯(lián)會，如圖2，配對的三條染色體中，若任意配對的兩條染色體一定分離時，另一條染色體隨機移向細胞任一極。下列敘述正確的是 （ ）

圖1

圖2

A.圖1所示的變異屬于基因重組

B.觀察異常染色體應(yīng)選擇有絲分裂中期的細胞，不能選擇減數(shù)第一次分裂期的細胞

C.如不考慮其他染色體，理論上該男子產(chǎn)生的精子類型有3種

D.該男子與正常女子婚配后，可能生育染色體組成正常的后代

【試題分析】該題側(cè)重評價學(xué)生核心素養(yǎng)中的理性思維，即能基于生物學(xué)事實和證據(jù)，運用演繹與推理、模型與建模、批判性思維等方法，對“該男子產(chǎn)生的精子類型及能否生出染色體組成正常的后代”進行探究、論證。如圖所示，14號與21號兩條非同源染色體連接成一條染色體，與四分體時期同源染色體的兩條非姐妹染色單體交叉互換明顯不同，應(yīng)屬于染色體變異，A選項錯誤；在分裂的中期（有絲分裂中期、減數(shù)第一次分裂中期、減數(shù)第二次分裂中期）染色體螺旋化程度均達到了最大化，染色體形態(tài)在顯微鏡下均為最清晰狀態(tài)，B選項錯誤；根據(jù)題意，不考慮其他染色體時，a、b、c三條常染色體經(jīng)減數(shù)分裂產(chǎn)生的精子中有ab、c、ac、b、bc、a 6種，C選項錯誤；該男子與正常女子婚配后，如果是ac這類型的精子參與了受精，其后代染色體組成應(yīng)是正常的，D選項正確。

【答案】D

《普通高中生物學(xué)課程標準》指出，高中生物課程要以學(xué)科素養(yǎng)為核心，評價理念要從內(nèi)容本位、學(xué)科本位向素養(yǎng)本位、學(xué)生發(fā)展本位轉(zhuǎn)變。這在近幾年全國及各省的生物學(xué)科高考試題中已逐漸顯現(xiàn)，這就要求教師圍繞學(xué)科素養(yǎng)這一核心，轉(zhuǎn)變教學(xué)理念，克服傳統(tǒng)教學(xué)慣性，緊扣《普通高中生物學(xué)課程標準》，充分發(fā)揮教學(xué)智慧，與時俱進地開展好學(xué)科的教學(xué)工作。