“觀察大蔥花藥減數(shù)分裂”的實驗設(shè)計與實施

黃婷婷 （浙江省寧?？h知恩中學 浙江寧海 315600）

1 問題提出

減數(shù)分裂是浙科版高中《生物學》必修2第2章中一節(jié)比較重要的內(nèi)容，既為孟德爾定律提供了細胞學基礎(chǔ)，又為后面遺傳和變異內(nèi)容的學習做了鋪墊。因減數(shù)分裂是一個微觀、動態(tài)、連續(xù)的變化過程，內(nèi)容抽象，易造成學生理解困難，故教材中安排了“減數(shù)分裂模型的制作”等相關(guān)活動，使學生對減數(shù)分裂更加直觀易懂。但在實際教學中，對減數(shù)分裂過程多數(shù)仍停留在圖片描述上，學生缺乏直觀感性認識，導(dǎo)致教學效果不佳?？梢?，課程標準的活動建議中建議觀察細胞的減數(shù)分裂是非常合理的。所以，組織學生探究減數(shù)分裂的實際過程，有利于提升學生的生物學學科核心素養(yǎng)。本文以學生自主合作探究的學習模式為例，介紹該教學內(nèi)容的實施方案。

2 實驗方案設(shè)計

2.1 實驗原理 堿性品紅分子以三苯甲烷為發(fā)色基團，以氨基（-NH2）和（=NH）為助色基團。染料的助色基團在酸性環(huán)境中均能帶上電荷，從而與染色體和細胞核等結(jié)構(gòu)物質(zhì)進行極性結(jié)合，進而將其染色［1］。

2.2 材料設(shè)備

1）標本材料：大蔥花藥，取自大蔥（Allium fistulosum）3—4月的花蕾期，做減數(shù)分裂實驗所用的傳統(tǒng)材料為蠶豆花藥或蝗蟲精巢。本實驗選用的大蔥花藥是許多材料所不及的，其優(yōu)點有：①染色體大；②染色體數(shù)目少；③材料易得；④易確定減數(shù)分裂的部位；⑤壓片效果好［2］。

其他材料：10%的鹽酸溶液、改良的苯酚品紅染液。

2）設(shè)備：光學顯微鏡、蓋玻片、載玻片、培養(yǎng)皿、剪刀、鑷子、滴管、解剖針。

2.3 實驗準備

1）改良苯酚品紅染液的配制順序：①原液Ⅰ：取3g 堿性品紅溶于100mL 70%酒精中，Ⅰ液可以長期保存；②原液Ⅱ：取Ⅰ液10mL 加入90mL 5%苯酚水溶液中（此液可保存2周）；③原液Ⅲ：?、蛞?5mL 加入6mL 的冰醋酸和6mL 38%的甲醛(倒入棕色瓶可長期保存)；④染色液：?、笠?0～20mL，加入80～90mL 45%醋酸和1.5g山梨醇，混勻后倒入棕色瓶備用（如果沒有山梨醇，也能染色，但效果稍差）［1］。

2）材料解離和漂洗的預(yù)處理：由于解離、漂洗步驟耗時較長，而且學生在有絲分裂實驗中已接觸過，所以教師事先已將所有花蕾解離并漂洗，學生接著進行之后的步驟即可。取得3個時間段（上午、下午、晚上）采集的大蔥花蕾（內(nèi)含花藥）并立即用10%的鹽酸解離10min（其中解離時間不宜過短，否則使根尖細胞解離不充分，不能相互分離；也不宜過長，否則花蕾過分酥軟不易剝離出花藥），再用清水漂洗3min，重復(fù)3次后待用。

2.4 實驗流程

圖1 學生合作設(shè)計的實驗方案

3 實驗實施

3.1 自主設(shè)計實驗方案 學生以有絲分裂實驗觀察為經(jīng)驗基礎(chǔ)，根據(jù)提供的材料和用具，同桌討論，合作設(shè)計觀察植物細胞減數(shù)分裂的可行方案。鼓勵學生發(fā)表不同看法，完善實驗方案。教師適時評價，給予對應(yīng)的鼓勵與肯定。最終由學生合作修訂出本實驗的基本步驟，如圖1所示。

3.2 觀察探究 學生直接使用教師預(yù)先準備的材料（包括3個時間段采集并解離的大蔥花藥），同桌合作，分別制作一個臨時裝片，進行觀察探究并通過圖像繪制進行記錄。教師在周圍觀察他們,記錄實驗過程中發(fā)現(xiàn)的問題，同時用手機拍攝記錄下他們觀察到的現(xiàn)象，通過手機QQ 的無線傳送功能，實時傳送到電腦進行呈現(xiàn)，便于全班的交流與分享。

由于視野中不只有目標細胞，可能會觀察到的細胞有3類：花粉母細胞、氈絨層細胞、囊壁細胞。因此，讓學生通過觀察，先找尋關(guān)鍵觀察對象并說明理由。若該環(huán)節(jié)學生無法自行完成，再呈現(xiàn)顯微鏡視野下放大不同倍數(shù)的花粉母細胞、氈絨層細胞、囊壁細胞。請學生觀察照片，比較它們有什么典型區(qū)別幫助區(qū)分，以降低在實驗過程中對減數(shù)分裂細胞觀察的干擾。

3.3 交流思考 教師精心選取學生觀察到的部分圖像，在投影儀上呈現(xiàn)圖像（部分如圖2～圖13所示，見封四）。學生從PPT 中認領(lǐng)觀察結(jié)果，對各種生成圖片進行排隊組合，并說明理由。教師提出：“與有絲分裂相比，減數(shù)分裂可劃分為哪些時期？ ”學生比較、歸納觀察到的減數(shù)分裂各典型圖像，并繪制模型簡圖建立減數(shù)分裂模型。教師展示理想化的減數(shù)分裂模式圖，并與學生繪制的模型簡圖進行對比，以促成學生對減數(shù)分裂各時期染色體行為特點、意義的深刻領(lǐng)悟。這為進一步學習減數(shù)分裂一節(jié)抽象內(nèi)容提供了實物背景，也奠定了良好基礎(chǔ)，符合學生的認知規(guī)律。在組織教學過程中，教師提供了不同時間段的材料，學生觀察對比后，尋找相互之間的差異并分析原因，從而拓展對減數(shù)分裂發(fā)生時間段的認識，為今后材料選擇的思考能力打下基礎(chǔ)。

4 教學反思

4.1 模式設(shè)置，創(chuàng)新有效 傳統(tǒng)的實驗教學模式往往為驗證性學習，學生帶著已知的實驗結(jié)果或是帶著教師給的具體問題觀察，不同的學生帶著同一個問題進行研究和學習，這樣的學習方式將學生格式化了。這與多元的智能及多元的素養(yǎng)發(fā)展相矛盾，也與核心素養(yǎng)理念有差距。本實驗的教學主導(dǎo)模式為自主合作探究式學習，經(jīng)過本實驗這樣的設(shè)計，學生基于已有的有絲分裂知識及已有的各項技能展開探究實驗和相關(guān)思考，自主構(gòu)建減數(shù)分裂模型，體現(xiàn)了以學生為主體的建構(gòu)主義思想，讓學生成為課堂的主人,充分發(fā)揮了學生的主觀能動性。

此外，在教學模式設(shè)置上除了關(guān)注自主性、重視探究性外，還通過移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)生生、師生間問題探討的互動性與成果反饋的即時性。這樣的教學嘗試，極大激發(fā)了學生的學習興趣和動手能力，教學效果也非?？捎^。

4.2 教學相長，雙向共贏

1）學生興趣更濃厚,參與度更高。本實驗是教材中沒有的課題，而實驗材料卻是學生生活中非常熟悉的，學生充滿了好奇。此外,實驗方案的設(shè)計、操作全部由學生自己合作完成,每個學生都能參與其中。

2）情境直觀化，目標多元化。通過本實驗，將原來微觀世界的抽象概念，轉(zhuǎn)為直觀化教學，增加真實感，印象深刻。

3）實驗課后學生大膽思考，發(fā)散思維，提出了一些有價值的探究性問題，例如探究觀察減數(shù)分裂的其他優(yōu)良材料、探究觀察減數(shù)分裂上午的最佳取材時間段、探究花序初步裂開的花藥是否還能觀察到減數(shù)分裂的細胞等。其中，學生就第3個探究問題，課后主動帶著材料來實驗室進行了后續(xù)實驗。他們發(fā)現(xiàn)花蕾期花藥容易壓片，呈霧狀，且能觀察到減數(shù)分裂各時期的細胞； 而用花序初步裂開的花藥進行實驗，發(fā)現(xiàn)不易壓成霧狀，細胞重疊，且觀察不到減數(shù)分裂的細胞。從而更肯定了選擇花蕾期花藥進行減數(shù)分裂觀察的正確性。學生通過自己操作得出結(jié)論，體驗成功的快樂。

4）通過自主構(gòu)建減數(shù)分裂模型，繪制減數(shù)分裂典型時期圖像，對減數(shù)分裂過程的染色體行為變化特點形成初步的概念框架，為之后學習奠定了基礎(chǔ)，也給教師的課堂打開了新的思路。

（感謝寧?？h教研室邵萬亮老師的指導(dǎo)及寧海縣深甽中學姜春杰老師的技術(shù)支持）

“‘觀察大蔥花藥減數(shù)分裂’的實驗設(shè)計與實施”一文附圖