染色體交互模型突破難點的效度分析

郭學(xué)藝

摘 ? 要：設(shè)計染色體交互模型，將抽象、肉眼看不到、抓不著的染色體（染色質(zhì)）通過模型直觀地呈現(xiàn)出來。學(xué)生在拼擺模型的過程中，將手、眼、腦等器官統(tǒng)一起來，如此便于學(xué)生理解細(xì)胞增殖過程中染色體數(shù)目和行為的變化規(guī)律、細(xì)胞增殖過程中DNA的變化規(guī)律，由此將染色體、DNA、染色單體的關(guān)系徹底厘清，達到突破難點的目的。同時設(shè)計測驗試卷，對染色體交互模型突破難點的效度做定量分析。

關(guān)鍵詞：染色體交互模型;效度;生物

中圖分類號：G633.91 ? ?文獻標(biāo)識碼：A ? ?文章編號：1009-010X（2019）11-0043-03

模型既是自然科學(xué)又是社會科學(xué)理論體系中的重要內(nèi)容，是建立在觀察的基礎(chǔ)之上，經(jīng)過科學(xué)思維和高度抽象的理論成果，它反映了科學(xué)探究的過程。模型作為一種現(xiàn)代科學(xué)的認(rèn)識手段和思維方式，所提供的觀念和印象，不僅是學(xué)生獲取知識的條件，還是學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)的重要組成部分，并且在高中生物教學(xué)中也有著廣泛的應(yīng)用價值和意義。

細(xì)胞增殖、減數(shù)分裂和受精作用是高中生物學(xué)的核心知識，新課標(biāo)要求學(xué)生闡明細(xì)胞的有絲分裂和減數(shù)分裂，模擬分裂過程中染色體的變化，這有助于學(xué)生理解基因分離定律和自由組合定律。

一、細(xì)胞增殖的難點及學(xué)生學(xué)習(xí)中的問題

（一）細(xì)胞增殖的難點

細(xì)胞增殖過程中DNA、染色體、染色單體的數(shù)目變化;

細(xì)胞增殖過程中染色體復(fù)制、著絲點分裂、細(xì)胞分裂三個事件中DNA、染色體、染色單體的數(shù)目變化;

細(xì)胞增殖過程中染色體的行為變化。

（二）減數(shù)分裂（以二倍體生物為例）學(xué)習(xí)中常見的問題

對同源染色體、聯(lián)會、四分體、交叉互換、基因重組等名詞理解不到位;有絲分裂、MⅠ、MⅡ各時期的染色體、DNA的數(shù)目變化規(guī)律混亂;對有絲分裂、MⅠ、MⅡ各時期的染色體行為變化的主要特征記憶不清，顛三倒四;對染色體復(fù)制、同源染色體聯(lián)會、同源染色體分離、姐妹染色單體分離等概念認(rèn)識模糊，記憶混亂。

減數(shù)分裂和受精作用是遺傳的細(xì)胞基礎(chǔ)。分離定律的細(xì)胞基礎(chǔ)是減數(shù)分裂過程中同源染色體的分離，即同源染色體上的等位基因分離。自由組合定律的細(xì)胞基礎(chǔ)是在減數(shù)分裂過程中非同源染色體的自由組合，即非同源染色體上非等位基因的自由組合。在學(xué)習(xí)中出現(xiàn)的問題還有減數(shù)分裂、受精作用與遺傳規(guī)律不能有機結(jié)合在一起。

二、染色體交互模型應(yīng)運而生

（一）準(zhǔn)備材料

絨棒：內(nèi)置鐵絲，外包毛絨，柔軟易彎曲，能根據(jù)需要折成任意形狀。鐵絲模擬DNA，毛絨模擬蛋白質(zhì)，一根絨棒就可以模擬一條染色體（染色質(zhì)）。

磁扣：模擬染色體（染色質(zhì)）的著絲點，吸附在黑板上便于演示。

（二）制作演示染色體交互模型

將絨棒和磁扣用透明膠帶粘在一起，模擬一條染色體;剪2厘米長的白色醫(yī)用膠帶若干，粘在絨棒上，并用記號筆將基因?qū)懺诎咨z帶上;然后繪制細(xì)胞分裂背景模式圖，這樣就可以隨心所欲地將染色體模型在背景板上拼擺演示了。

（三）利用染色體交互模型，模擬染色體的復(fù)制、著絲點的分裂

1.模擬間期染色體的復(fù)制，將兩條染色體模型用磁扣吸附在一起，磁扣合二為一，模擬一個著絲點。這時DNA數(shù)目加倍，出現(xiàn)染色單體，染色體數(shù)目不變。

2.模擬有絲分裂（MⅡ）后期著絲點的分裂：將兩個磁扣分開，模擬著絲點分裂，染色體數(shù)目加倍，染色單體為0，DNA數(shù)目不變。

3.親子代細(xì)胞的比較：染色體數(shù)目、DNA數(shù)目與親代細(xì)胞相同;減數(shù)分裂：染色體數(shù)目、DNA數(shù)目是親代細(xì)胞的一半。

（四）用染色體交互模型模擬有絲分裂過程中染色體的行為變化（以二倍體生物的兩對同源染色體為例）

在背景板上拼擺有絲分裂過程中染色體的行為和數(shù)目變化。

（五）用染色體交互模型模擬減數(shù)分裂過程中染色體的行為變化

三、利用分組染色體交互模型，模擬細(xì)胞分裂過程中染色體的變化

分組染色體交互模型不再設(shè)計磁扣，其他制作同染色體交互模型，這樣既便于管理模型，又降低了成本。

四、染色體交互模型突破難點的效度

效度，即有效性，它是指用測量工具或手段能夠準(zhǔn)確測出所需測量事物的程度。模型教學(xué)的效度即進行模型教學(xué)后，學(xué)生對相關(guān)知識的理解情況和掌握情況。本文采用測驗法統(tǒng)計學(xué)生的正答率，以此來反映模型教學(xué)的效度。

（一）操作說明

試題內(nèi)容為細(xì)胞的有絲分裂過程、減數(shù)分裂過程和受精作用，以及有絲分裂和減數(shù)分裂的染色體、DNA圖像分析等。試題類型為客觀題，共40個小題，時間為40分鐘，滿分100分。實驗組學(xué)生上課使用染色體交互模型，共發(fā)試卷146份;對照組學(xué)生上課未使用染色體交互模型，共發(fā)試卷105份。

（二）分析實驗組和對照組的正答率，說明染色體交互模型突破難點的效度

由表格可以看出使用染色體交互模型的教學(xué)能明顯提高正答率，模型突破難點的效度明顯（詳見附表）。

五、染色體交互模型的使用建議

（一）使用染色體交互模型進行教學(xué)，建議教師在課前解讀模型的使用方法，讓學(xué)生了解模型，能夠正確使用模型模擬染色體的行為變化。細(xì)胞分裂第一課時的模型教學(xué)效果不如第二課時，其原因是學(xué)生對細(xì)胞分裂過程中染色體的行為變化和數(shù)目變化還沒有清醒的認(rèn)識，模擬起來費時費力，因此建議在第二課時使用染色體交互模型，以此讓學(xué)生對細(xì)胞分裂的過程有一定的認(rèn)識，然后拼擺模擬，這樣突破難點的效果較好。如果能在高三一輪復(fù)習(xí)時使用模型強化重點，突破難點的效果會更好。

（二）學(xué)生自制模型模擬效果好，其原因是學(xué)生通過自制模型，可以更加清楚模型的使用規(guī)則，對染色體的行為變化和數(shù)目變化的理解也會更深刻，對DNA的復(fù)制、著絲點的分裂也會更熟悉，如此學(xué)生隨時隨地都可以模擬，方便強化難點的學(xué)習(xí)。

染色體交互模型的優(yōu)勢在于其交互性和直觀性，即將抽象的染色體行為、數(shù)目變化直觀地呈現(xiàn)出來。學(xué)生在游戲中強化知識，可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)習(xí)效率也隨之提高，突破難點的效度明顯，如此也便于學(xué)生掌握核心知識的內(nèi)涵和外延。

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