“減數(shù)分裂”之圖解突破策略

丁靈麗

[摘要]通過(guò)構(gòu)建與減數(shù)分裂相關(guān)的7個(gè)系列圖解，依次從細(xì)胞、染色體、基因等三個(gè)水平逐層推進(jìn)，化抽象知識(shí)為直觀畫(huà)面，變靜態(tài)圖形為動(dòng)態(tài)過(guò)程。在演繹圖解的同時(shí)，整合零散概念，遷移發(fā)散知識(shí)，從而有效突破教學(xué)難點(diǎn)。

[關(guān)鍵詞]減數(shù)分裂;專(zhuān)題復(fù)習(xí);圖解;突破策略

[中圖分類(lèi)號(hào)]G633.91 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1674-6058（2020）05-0082-03

一、構(gòu)建圖解。辨析減數(shù)分裂相關(guān)主要概念

減數(shù)分裂是一種特殊的有絲分裂，減數(shù)分裂的學(xué)習(xí)涉及許多抽象的概念（如同源染色體、聯(lián)會(huì)和四分體等），及易混淆的概念（如染色體、染色質(zhì)、姐妹染色單體、DNA等）。因此，專(zhuān)題復(fù)習(xí)時(shí)應(yīng)首先辨析有絲分裂的相關(guān)概念，然后再區(qū)分本專(zhuān)題中出現(xiàn)的核心概念。這樣復(fù)習(xí)，既突出重點(diǎn)又順理成章。

（一）染色體、姐妹染色單體、DNA概念辨析

1.圖解示意（如圖1）

2.方法突破

以“果蠅體細(xì)胞中的染色體”為例引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)設(shè)情境，簡(jiǎn)要回顧有絲分裂過(guò)程，然后依次板書(shū)呈現(xiàn)圖1所示的染色體及DNA的變化過(guò)程。首先，繪制圖1①→③，讓學(xué)生明確染色體與染色單體的關(guān)系，即1條染色體復(fù)制后依然是1條染色體，但復(fù)制前染色體不存在單體，復(fù)制后每條染色體中含有2個(gè)單體，這2個(gè)單體由1個(gè)共同的著絲點(diǎn)連接;其次，繪制①→②和③→④，讓學(xué)生明確染色體與DNA分子的關(guān)系，即染色體復(fù)制每條染色體中所含的1個(gè)DNA分子，復(fù)制后每條染色體中含有2個(gè)DNA分子（每個(gè)單體中含有1個(gè)DNA分子）。繼而引導(dǎo)學(xué)生討論染色體、染色單體、DNA三者的數(shù)量關(guān)系：（1）染色體的數(shù)目=著絲點(diǎn)的數(shù)目;（2）DNA數(shù)目的計(jì)算分兩種情況：a，當(dāng)染色體不含姐妹染色單體時(shí)，染色體數(shù)=DNA分子數(shù);b，當(dāng)染色體含有姐妹染色單體時(shí)，染色單體數(shù)=DNA分子數(shù)=2倍染色體數(shù);最后，繪制②→④，讓學(xué)生進(jìn)一步明確DNA分子復(fù)制前后的情況，即1個(gè)DNA分子復(fù)制后成為2個(gè)DNA分子，并及時(shí)補(bǔ)充DNA半保留復(fù)制的特點(diǎn)，為后面復(fù)習(xí)染色體上的DNA與基因的關(guān)系鋪路。這樣將抽象的概念放在具體圖形中學(xué)習(xí)，更易于學(xué)生接受和理解，也促進(jìn)了學(xué)生對(duì)知識(shí)的初步消化和遷移，以及觀察能力的培養(yǎng)。

（二）同源染色體、聯(lián)會(huì)、四分體概念辨析

1.圖解示意（如圖2）

2.方法突破

同源染色體、聯(lián)會(huì)及四分體是減數(shù)分裂的核心概念，因此在講解時(shí)一定要透徹分析、準(zhǔn)確到位。教師可在學(xué)生回憶減數(shù)分裂過(guò)程與染色體相關(guān)概念的基礎(chǔ)上，通過(guò)板書(shū)依次呈現(xiàn)圖2所示的染色體及DNA相關(guān)概念的演變關(guān)系。復(fù)習(xí)同源染色體概念時(shí)，可讓學(xué)生先回顧定義，然后進(jìn)行關(guān)鍵詞分析，接著再繪制圖2①，以加強(qiáng)學(xué)生對(duì)概念的直觀理解，把握好判斷的依據(jù)：a，大小（長(zhǎng)度）相同（x、Y除外），b，形狀（著絲點(diǎn)的位置）相同，c，來(lái)源（顏色）不同。最后，再結(jié)合一道試題進(jìn)行鞏固。

【例題】有關(guān)同源染色體判斷正確的是（ ）。

A，分別來(lái)自父方和母方的任意2條染色體

B，形態(tài)特征大體相同的染色體

c，一條染色體復(fù)制形成的2條染色體

D，減數(shù)分裂過(guò)程中聯(lián)會(huì)配對(duì)的2條染色體

明確同源染色體概念后，結(jié)合圖2①順次引出聯(lián)會(huì)和四分體的概念。如聯(lián)會(huì)應(yīng)側(cè)重于強(qiáng)調(diào)同源染色體的行為;而四分體（是一種結(jié)構(gòu)）應(yīng)側(cè)重于強(qiáng)調(diào)同源染色體的形態(tài)和染色單體的數(shù)目。然后出示圖2②，讓學(xué)生明確非同源染色體的概念，并能區(qū)別同源染色體和非同源染色體，從而為引申出基因的自由組合定律做好鋪墊。繼續(xù)呈現(xiàn)圖2③→④，使學(xué)生清楚同源染色體間的特殊行為——交叉互換，為挖掘變異的基本類(lèi)型提前預(yù)設(shè)。最后師生做小結(jié)，得出各概念問(wèn)的數(shù)量關(guān)系：1個(gè)四分體=1對(duì)同源染色體=2條染色體=4條染色單體=4個(gè)DNA分子。若條件允許，可以播放多媒體課件進(jìn)行概念的輔助教學(xué)，加深學(xué)生對(duì)聯(lián)會(huì)及交叉互換等概念的理解，培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力。

二、演繹圖解。厘清減數(shù)分裂的幾個(gè)關(guān)系

借助圖解初步掌握染色體、DNA、同源染色體等具體的形態(tài)特征后，仍需從整體的細(xì)胞層面入手把握分裂的先后順序（間期→減I→減Ⅱ）。在此基礎(chǔ)上，再進(jìn)入具體、本質(zhì)內(nèi)容的挖掘（染色體→基因→DNA）。

（一）減數(shù)分裂與染色體的關(guān)系

1.圖解示意（如圖3和圖4）

2.方法突破

生殖細(xì)胞進(jìn)行減數(shù)分裂的兩次過(guò)程，是突破難點(diǎn)的主線，也是分析染色體行為變化的基礎(chǔ)。因此，首要的任務(wù)就是突出主要細(xì)胞的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，而其中的細(xì)節(jié)則應(yīng)刪繁就簡(jiǎn)。教師可以“精子的形成”為例創(chuàng)設(shè)情境，手繪精原細(xì)胞的減數(shù)分裂過(guò)程框架圖（如圖3），由學(xué)生填寫(xiě)減數(shù)分裂過(guò)程的各個(gè)時(shí)期（間期→減I→減Ⅱ→變形期）及對(duì)應(yīng)各細(xì)胞的名稱(chēng)（精原細(xì)胞→初級(jí)精母細(xì)胞→次級(jí)精母細(xì)胞一精細(xì)胞一精子）。在明確主線流程的基礎(chǔ)上，教師再在精原細(xì)胞中畫(huà)出一對(duì)同源染色體，然后由學(xué)生依次標(biāo)出初級(jí)精母細(xì)胞到精細(xì)胞中染色體的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程（如圖4）。教師點(diǎn)撥，強(qiáng)調(diào)同源染色體的行為變化的關(guān)鍵。這樣，學(xué)生能夠在腦海中形成一個(gè)連續(xù)的、清晰的減數(shù)分裂圖景。然后聯(lián)系生殖細(xì)胞的發(fā)生場(chǎng)所、形成時(shí)期等完成對(duì)精子和卵細(xì)胞的異同點(diǎn)的對(duì)比歸納。最后將精原細(xì)胞中的一對(duì)同源染色體升華為兩對(duì)同源染色體，讓學(xué)生分析它們?cè)诜至堰^(guò)程中的行為特征。同時(shí)，提示學(xué)生從變異和進(jìn)化的角度思考分裂過(guò)程，拓展思維。教師從進(jìn)化的角度加以點(diǎn)撥，使學(xué)生理解變異為生物的進(jìn)化提供了豐富的原材料。通過(guò)知識(shí)的建構(gòu)，學(xué)生對(duì)減數(shù)分裂的認(rèn)識(shí)更為具體化和條理化，對(duì)變異的產(chǎn)生也有了更加深刻的認(rèn)識(shí)。

（二）染色體與基因的關(guān)系

1.圖解示意（如圖4和圖5）

2.方法突破

基因的遺傳行為與染色體的遺傳行為是一致的，即基因在染色體上呈線性排列。研究減數(shù)分裂中染色體的行為變化是滲透遺傳基本規(guī)律的有效途徑。首先，教師可以一對(duì)同源染色體上的一對(duì)等位基因（Aa）為例（如圖5）創(chuàng)設(shè)情境，要求學(xué)生標(biāo)出基因在染色體上的位置，并概括一對(duì)等位基因隨一對(duì)同源染色體變化的行為特征。然后，教師設(shè)問(wèn)：“分裂的結(jié)果對(duì)于1個(gè)細(xì)胞或個(gè)體來(lái)說(shuō)所產(chǎn)生的配子有何異同？該個(gè)體通過(guò)自交或測(cè)交，其后代的基因型和表現(xiàn)型比例怎樣？”使學(xué)生理解同源染色體的分離是等位基因分離的原因，是基因分離定律的基礎(chǔ)。按照同樣的思路，分析兩對(duì)等位基因分別位于兩對(duì)同源染色體上的變化情況，從而揭示非同源染色體的自由組合是非同源染色體上的非等位基因自由組合的原因，是基因的自由組合定律的基礎(chǔ)。最后，引導(dǎo)學(xué)生以兩對(duì)等位基因位于一對(duì)同源染色體上的情況為例做引申，闡述同源染色體與染色單體間的交叉互換是同源染色體上等位基因互換的原因，是基因的連鎖互換定律的基礎(chǔ)。如果學(xué)生基礎(chǔ)比較扎實(shí)，教師不妨將上述實(shí)例中常染色體的變化過(guò)程拓展至性染色體，引導(dǎo)學(xué)生思考基因位于性染色體上的情況，這樣就可以將“性別決定”和“伴性遺傳”等知識(shí)“嫁接”過(guò)來(lái)。通過(guò)知識(shí)的有效遷移，學(xué)生能夠理解減數(shù)分裂是遺傳規(guī)律的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)，深刻體會(huì)配子在有性生殖過(guò)程中的橋梁作用，及減數(shù)分裂的現(xiàn)實(shí)意義。

（三）染色體上的DNA與基因的關(guān)系

1.圖解示意（如圖5、圖6和圖7）

2.方法突破

毋庸置疑，染色體是核基因的載體，但畢竟基因是DNA上具有遺傳效應(yīng)的片段。為了讓學(xué)生透過(guò)現(xiàn)象看到事物的本質(zhì)，教師可將染色體與基因的關(guān)系（如圖5）進(jìn)一步延伸，展示為圖6。教師引領(lǐng)學(xué)生了解染色體和DNA的構(gòu)成關(guān)系后，比較減數(shù)分裂過(guò)程中二者的數(shù)量變化關(guān)系，以便建構(gòu)二維坐標(biāo)曲線模型，幫助學(xué)生由具象思維向抽象思維過(guò)渡，并與有絲分裂過(guò)程中染色體和DNA的數(shù)量變化相比較，也可同有絲分裂圖像進(jìn)行比較，培養(yǎng)學(xué)生的求同思維和求異思維能力。從減數(shù)分裂的過(guò)程和結(jié)果上看，間期染色體的復(fù)制和最后生殖細(xì)胞的形成，每條染色體上DNA分子的兩條鏈一條為親代DNA的模板鏈，另一條是新合成的子鏈DNA，其實(shí)質(zhì)是DNA分子半保留復(fù)制的結(jié)果。如此一來(lái)，就將DNA的復(fù)制過(guò)程及特點(diǎn)完美地整合到整個(gè)分裂過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)了知識(shí)的遷移。到此，似乎減數(shù)分裂專(zhuān)題的復(fù)習(xí)已經(jīng)水到渠成。其實(shí)，教師仍然可以幫助學(xué)生加深對(duì)生命本質(zhì)特征的理解?；趫D5和圖6的剖析不難發(fā)現(xiàn)，二者的契合點(diǎn)已在基因?qū)用嫔鲜馔就瑲w，此時(shí)教師順勢(shì)構(gòu)建圖7.能夠有效促進(jìn)學(xué)生的認(rèn)知從感性上升到理性，從表觀深入至本質(zhì)。專(zhuān)題復(fù)習(xí)的最后，聯(lián)系基因的組成，可以遷移至核苷酸、元素組成等相關(guān)內(nèi)容。基于進(jìn)化的角度，各種變異最終要追溯至基因水平。這些內(nèi)容的遷移不失為樹(shù)立學(xué)生辯證唯物主義物質(zhì)觀和自然觀的極佳契機(jī)。

減數(shù)分裂既是細(xì)胞增殖知識(shí)的延續(xù)，又是三大遺傳定律發(fā)生的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)。它與生物的生殖發(fā)育、遺傳變異以及進(jìn)化等知識(shí)密切聯(lián)系。因減數(shù)分裂涉及面廣泛，復(fù)習(xí)時(shí)與其相關(guān)的概念瑣碎，學(xué)生容易混淆，理解不透;此外細(xì)胞分裂過(guò)程微觀、抽象，學(xué)生不得要領(lǐng)，難抓住本質(zhì)聯(lián)系。因此，復(fù)習(xí)時(shí)不能一味貪多求全，不分主次，可通過(guò)直觀化的2個(gè)簡(jiǎn)圖，辨析相關(guān)概念，然后運(yùn)用5個(gè)系列圖解，按照“細(xì)胞一染色體（基因）→DNA”的順序，對(duì)減數(shù)分裂過(guò)程逐層突破，其間滲透知識(shí)間的聯(lián)系，以幫助學(xué)生有效構(gòu)建完備的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。

（責(zé)任編輯：陳昕）