巧用模型方法進(jìn)行“染色體組”概念的教學(xué)

張大海

摘 要 提出了通過物理模型讓學(xué)生理解染色體組中染色體的組成特點，通過問題鏈讓學(xué)生感悟染色體組中基因的組成特點，通過解決實際問題促進(jìn)學(xué)生對染色體組概念的理解和運用等，“三步走”的方法。

關(guān)鍵詞 模型 染色體組 概念教學(xué)

中圖分類號 G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

“染色體組”是“染色體數(shù)目的變異”中的核心概念，是學(xué)習(xí)“二倍體”“多倍體”和“單倍體”等次位概念的基礎(chǔ)。在實際教學(xué)中，教師常將教學(xué)的重點放在染色體組數(shù)目的判定上，忽視了學(xué)生對“染色體組”概念的理解。這樣使學(xué)生即便在掌握了根據(jù)細(xì)胞中染色體圖像或基因型判斷染色體組數(shù)目的方法后，仍然不能理解：一個染色體組明明并沒有包含某一物種的全部染色體，為何卻攜帶有控制本物種生長發(fā)育、遺傳變異的全部遺傳信息。針對這一情況，筆者在染色體組教學(xué)中嘗試使用模型方法，引導(dǎo)學(xué)生在體驗式的學(xué)習(xí)活動中學(xué)習(xí)新知，形成概念。

1 課前準(zhǔn)備

準(zhǔn)備紅、白兩色磁性紙各10張（A4大?。山處熂舨贸龃乒壍捏w細(xì)胞染色體模型共6套。教師在黑板上畫出雌果蠅體細(xì)胞、形成這一果蠅受精卵的精子和卵細(xì)胞以及這一雌果蠅產(chǎn)生卵細(xì)胞的輪廓，并將一套完整的染色體模型散亂地置于體細(xì)胞中，其余3套染色體模型吸附在黑板左下角備用，如圖1所示。

2 教學(xué)過程

2.1 利用物理模型讓學(xué)生理解染色體組中染色體的組成特點

首先，教師展示雌果蠅體細(xì)胞中的染色體組成，并指出：紅色的染色體來自該父本，白色的則來自母本。教師要求學(xué)生從左下角備用染色體中找出正確的染色體，粘貼在合適的位置上，以表示這一雌果蠅的受精卵形成過程。

然后，教師要求學(xué)生根據(jù)減數(shù)分裂中染色體行為的變化規(guī)律，從備用染色體中找出合適的染色體，粘貼在這一雌果蠅體形成的卵細(xì)胞內(nèi)。這時，學(xué)生往往會選擇同一顏色的一組染色體進(jìn)行粘貼，教師可以引導(dǎo)學(xué)生思考：是否卵細(xì)胞中一定是同一顏色的染色體？學(xué)生通過回憶基因自由組合規(guī)律的實質(zhì)部分的內(nèi)容，認(rèn)識到：這一雌果蠅產(chǎn)生的卵細(xì)胞中，每對同源染色體會隨機的保留其中之一。

教師可進(jìn)一步提問：如果不考慮交叉互換，那么該果蠅產(chǎn)生的卵子可能有多少種？

在學(xué)生得出正確答案后，教師直接指出：這些不同類型的卵子及形成這只雌果蠅受精卵的精子和卵子中的染色體都分別構(gòu)成一個染色體組。

教師引導(dǎo)學(xué)生嘗試總結(jié)這些不同的染色體組中染色體的共性。這時，學(xué)生不難總結(jié)出：一個染色體組中的染色體彼此大小、形狀各不相同，卻包含有每對同源染色體中的一條。

以上的模型建構(gòu)既讓學(xué)生復(fù)習(xí)了減數(shù)分裂和基因自由組合定律等相關(guān)內(nèi)容，也讓學(xué)生對染色體組中染色體種類組成的特點有了感性認(rèn)識，從而為其進(jìn)一步理解染色體組的內(nèi)涵打下了堅實的基礎(chǔ)。

2.2 通過問題串，引導(dǎo)學(xué)生理解染色體組中基因的組成特點

在染色體組概念的教學(xué)中，教師要注意讓學(xué)生理解一個染色體組攜帶著控制該種生物生長發(fā)育、遺傳變異的全部遺傳信息，而解決這一問題的關(guān)鍵在于讓學(xué)生在“染色體”這一具體的實物與“遺傳信息”這一抽象的概念之間建立合理的聯(lián)系。為此，教師可以提出一系列有梯度的問題，幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)和領(lǐng)悟染色體組的基因組成的特點。具體過程如下：

教師在上述雌果蠅體細(xì)胞染色體模型中的兩條Ⅱ號染色體中一條中標(biāo)注“B”字母，如圖2所示。

問題①：若雌果蠅的一條Ⅱ號染色體上存在一個控制灰身的顯性基因B，那么它的同源染色體的相同位置上是何基因？

設(shè)計此問題的目的在于引導(dǎo)學(xué)生回顧同源染色體相同位置上分布的基因的特點。教師通過點撥，使學(xué)生領(lǐng)會體細(xì)胞中控制體色的基因是成對存在于同源染色體的同一位置上的。

問題②：基因在染色體上呈線性排列，那么，兩條Ⅱ號染色體上的其他基因分布有何規(guī)律？除Ⅱ染色體外，果蠅的體細(xì)胞中存在另外三對同源染色體，它們上面分布的基因是否也符合這樣的規(guī)律？

設(shè)計此問題的目的，在于引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)體細(xì)胞中基因成對存在于同源染色體相同位置這一規(guī)律，從而得出在果蠅的體細(xì)胞中，控制其生長發(fā)育、遺傳變異的遺傳信息共有兩套，且各對同源染色體上分布的基因是成對的。

問題③：與體細(xì)胞相比，果蠅卵細(xì)胞中所包含的基因有什么不同？

設(shè)計此問題的目的是，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)卵細(xì)胞中的基因比體細(xì)胞中的基因減少一半，但所含有基因的種類卻沒有減少，仍然含有控制其生長發(fā)育、遺傳變異的全套遺傳信息。

經(jīng)過以上3個問題的探討，學(xué)生即可把“大小、形狀各不相同的一組非同源染色體”與“包含生物全套遺傳信息”這兩大染色體組的本質(zhì)特征，有機地聯(lián)系起來，從而準(zhǔn)確把握染色體組概念的內(nèi)涵。這樣的問題串由于具有低起點、快節(jié)奏、小步走的特點，不僅有利于學(xué)生對概念的掌握，也有助于學(xué)生養(yǎng)成具有生物學(xué)科特點的思維習(xí)慣。

2.3 通過解決實際問題促進(jìn)染色體組概念的理解和運用

經(jīng)過上述教學(xué)過程，學(xué)生對染色體組的概念有了比較充分的認(rèn)識。此時，教師可通過讓學(xué)生在實際問題中，運用這一概念使之得到強化。如教師可向?qū)W生展示某一細(xì)胞的染色體組成或某一生物的基因型，并提出問題：如何判定一個細(xì)胞中含有幾個染色體組？

學(xué)生認(rèn)真思考并充分討論后，教師可引導(dǎo)學(xué)生從染色體組中染色體的組成特點和基因組成特點，總結(jié)判定方法：從細(xì)胞中染色體形態(tài)結(jié)構(gòu)的角度，同樣的染色體有幾條就有幾個染色體組；從基因組成的角度出發(fā)，同一類型的基因（包括顯性和隱性）有幾個，就有幾個染色體組。

為進(jìn)一步提高學(xué)生的概念運用水平，教師可讓學(xué)生畫出雌果蠅體細(xì)胞有絲分裂中期、后期及減數(shù)第一次分裂后期、減數(shù)第二次分裂后期的圖像，并要求學(xué)生利用上述方法，判定各細(xì)胞染色體組的數(shù)量。這樣既讓學(xué)生運用了染色體組數(shù)量的判定方法，同時又對染色體組的概念進(jìn)行了再次強化，加深了學(xué)生對染色體組概念中染色體形態(tài)及基因組成兩個方面的理解。

3 教后反思

從學(xué)生的課堂表現(xiàn)及課后反饋來看，上述的教學(xué)方法是有效的，與常規(guī)教學(xué)方法相比，運用磁性染色體模型進(jìn)行染色體組概念教學(xué)的好處有：① 模型的使用增強了教學(xué)過程的直觀性，便于動態(tài)展示，有利于學(xué)生將具體的染色體與抽象的遺傳信息聯(lián)系起來；② 以模型為載體，可設(shè)置多樣化的學(xué)習(xí)活動，促進(jìn)學(xué)生動口、動手、動腦，提高了學(xué)習(xí)的主動性和參與度；③ 在學(xué)生動手參與的過程中，會生成一些意外的教學(xué)資源，如能恰當(dāng)運用，可讓課堂增添精彩和活力。