初中生物拓展實驗活動專題式教學(xué)初探

朱衛(wèi)娉

摘要基于自主建構(gòu)理念和初高中生物螺旋式上升的要求，采用拓展實驗和活動進行專題式教學(xué)。從班級性狀圓盤入手，通過粗提取香蕉DNA、分析DNA模型，微觀概念形象化呈現(xiàn)，借助貼圖厘清23對染色體在親子代之間的傳遞過程，理解精子、卵細胞的染色體組成以及性別決定?；睘楹?，由簡圖直接生成遺傳示意圖，突破難點，銜接高中教學(xué)。

關(guān)鍵詞 實驗活動 初中生物學(xué) 初高中銜接

中圖分類號G633. 91文獻標(biāo)志碼B

學(xué)習(xí)并非是學(xué)習(xí)者對知識的被動接受，而是以自身已有的知識和經(jīng)驗為基礎(chǔ)的主動建構(gòu)?！镀胀ǜ咧猩飳W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》的基本理念之一是“教學(xué)過程重實踐”。學(xué)生對學(xué)習(xí)的主動參與，積極地動手與動腦，可以加深概念理解，提升應(yīng)用能力，培養(yǎng)創(chuàng)新精神。初中生物學(xué)教材和高中生物教材在設(shè)計上采用螺旋式上升的模式反復(fù)加深概念內(nèi)涵、拓展外延，讓學(xué)生逐漸掌握學(xué)科技能和素養(yǎng)，如細胞專題（初中階段呈現(xiàn)細胞基本結(jié)構(gòu)，高中階段延伸各細胞器結(jié)構(gòu)和功能）、光合作用專題（初中實驗得出光合作用文字表達式，高中階段詳細介紹光反應(yīng)和暗反應(yīng)過程）、生物的遺傳專題（初中階段簡單涉及遺傳物質(zhì)、性別決定及單基因遺傳，高中階段深入學(xué)習(xí)核酸組成及結(jié)構(gòu)、中心法則、基因的分離定律、自由組合定律及多基因遺傳等）。

基于以上分析，下面以蘇科版初中生物學(xué)八年級下第二十二章“生物的遺傳”為例，詳細闡述以實驗和活動的形式進行的專題式教學(xué)。通過學(xué)生動手參與和動腦活動，化抽象為具體，化被動接收為主動建構(gòu)，拓展概念內(nèi)涵和外延，銜接初中高中生物教學(xué)。

1從生活中來

課堂導(dǎo)入的方式有很多種，或溫故知新，或問題提出，或情境設(shè)疑等。無論教師采取哪一種，都要迅速導(dǎo)入課堂，抓住學(xué)生思路和眼球。從生活中來，從學(xué)生切身體會中來都是一個較好的方法。例如，遺傳的學(xué)習(xí)從一個“班級性狀圓盤”的活動開始。學(xué)生在人類性狀轉(zhuǎn)盤上準(zhǔn)確找到自己性狀的位置，在最后一個圓環(huán)上進行貼圖，觀察貼圖結(jié)果，并思考討論：①你和多少同學(xué)所處圓盤位置是相同的？為什么位置相同即六個性狀都相同的人那么少？②每個人的性狀遠遠不止6種，這說明了什么？該活動的結(jié)果和學(xué)生原有的認知產(chǎn)生了差異，引發(fā)學(xué)生提出“為什么會產(chǎn)生如此多的差異”的問題。同時，幫助學(xué)生感知生命的可貴，每個生命都是獨一無二的個體。這樣比課本上填寫自己家人性狀的表格，多了同學(xué)間的互動交流，而且群體更大，得出的結(jié)果可信度也更高。

2到實驗中找

在性狀多樣性的基礎(chǔ)上，學(xué)生尋找決定性狀的遺傳物質(zhì)的沖動油然而生。傳統(tǒng)初中課堂中，關(guān)于遺傳物質(zhì)DNA的學(xué)習(xí)僅限于被告知其為細胞核內(nèi)的核酸，點到即止，此外所有內(nèi)容都在高中展開，符合課程設(shè)計中螺旋式上升的宗旨。然如此處理，初中階段對于染色體的傳遞和基因傳遞的要求和應(yīng)用就顯得有點抽象。細胞核內(nèi)神奇的遺傳物質(zhì)——DNA的粗提取對于剛接觸遺傳、喜歡眼見為實的初中生而言，無論從興趣還是理解上來看，都是有需求的。同時從可行性角度來看，以下提供的粗提取方法可以在正常實施實驗的所有中學(xué)開展。

粗提取香蕉中的DNA方法如下：

①取小段香蕉，于保鮮袋中反復(fù)揉捏成糊狀。于保鮮袋一角剪出小口，擠出約3 mL香蕉糊于10～ 15 mL塑料離心管中，加入3 mL水，劇烈震蕩2 min。本實驗材料取材方便，處理簡單，蛋白質(zhì)、脂肪等含量較少，提取相對容易。

②加入洗滌劑（洗潔精等）3 ml，上下顛倒離心管1 min，65℃水浴5～15 min。用洗滌劑中的表面活性劑破壞細胞膜的磷脂和膜蛋白，方便DNA釋出。

③加入3 mL冷酒精，靜置2 min等析出白色絮狀物，用玻璃棒卷起。因為DNA不溶于酒精，而細胞中的某些蛋白質(zhì)則溶于酒精，利用這一原理，可進一步去除雜質(zhì)，獲得DNA。

該實驗在滿足學(xué)生探索與自身相關(guān)生物問題欲望的同時，帶來了更深入的疑問：該遺傳物質(zhì)是如何做到?jīng)Q定生物性狀多樣性的？

3玩模型中學(xué)

DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)是初中階段需要掌握的基本概念。何為雙螺旋？其立體結(jié)構(gòu)如何？為何雙螺旋結(jié)構(gòu)的DNA會如此穩(wěn)定？這些問題僅靠圖片是不夠的，需要借助立體分子模型來幫助學(xué)生理解。DNA如何決定性狀不是初中教學(xué)的范疇，但是，性狀是基因決定、受環(huán)境影響的概念卻是需要掌握的。該要求必然導(dǎo)致學(xué)生在理解上知其然不知其所以然。另根據(jù)活動一的結(jié)果，學(xué)生發(fā)現(xiàn)群體中的性狀差異之大，隨之而生問題：個體之間基因又有什么樣的區(qū)別呢？基于以上分析，筆者將DNA分子模型的組裝放在高中，在初中課堂加入DNA分子模型的觀察和比較分析。該拓展活動既能幫助學(xué)生理解相應(yīng)概念，也符合課程設(shè)計中螺旋式上升的要求。具體活動安排如下：

①學(xué)生在空間模型的基礎(chǔ)上，變形成為右圖平面結(jié)構(gòu)。發(fā)現(xiàn)其由兩條基本骨架和四色的連接鍵連接而成。同時紅色和藍色，黃色和綠色是固定搭配。在此基礎(chǔ)上，教師拓展四種不同的堿基概念。

②2人小組比較兩條DNA分子，發(fā)現(xiàn)基本骨架相同，但骨架上的堿基排序不同。

③6人小組比較組內(nèi)六條DNA分子的堿基，發(fā)現(xiàn)兩兩都不相同。

教師引導(dǎo)學(xué)生思考基因多樣性產(chǎn)生的原因，進而幫助學(xué)生理解活動一中性狀圓盤的活動結(jié)果。教師和學(xué)生結(jié)合模型和觀察所得（即不同個體DNA之間的不同DNA上堿基排列順序不同）總結(jié)得出基因就是有遺傳效應(yīng)的DNA片段的概念。

4貼簡圖中理

4.1染色體在親代之間的傳遞

同一性狀在親代和子代之間的傳遞就是遺傳。在學(xué)生理解了遺傳物質(zhì)、DNA以及基因之后，為幫助學(xué)生理解親子代之間遺傳物質(zhì)的傳遞，為高中減數(shù)分裂和多基因遺傳分析打好基礎(chǔ)，在學(xué)習(xí)性別決定時，筆者采用貼簡圖的形式幫助學(xué)生理清思路。具體活動安排如下：

①用A4打印紙打印圖2A的細胞核內(nèi)染色體簡圖。將所有線條及圖像剪貼在另一張白紙上（以便后期實驗處理）。用A4不干膠打印圖2B的染色體圖片。

②學(xué)生2人1組將圖2B中的染色體（部分）粘貼在圖2A中，完成染色體在親子帶之間傳遞的簡圖。教師提示：親代和子代細胞核內(nèi)遺傳物質(zhì)即染色體數(shù)量相等，且子代細胞核內(nèi)的遺傳物質(zhì)一半來自父親，一半來自母親。

③6人大組比較活動結(jié)果，發(fā)現(xiàn)不同組之間精子的第23號染色體不盡相同，最終導(dǎo)致受精卵的第23號染色體也有兩種結(jié)果（一種的23號染色體長，一種23號染色體短）

學(xué)生討論得出人類的性別決定過程，理解男女性別比例。

經(jīng)過上述活動，學(xué)生很好地理清了染色體的傳遞過程以及性別決定。

4.2基因在親子代之間的傳遞

在清楚染色體的傳遞過程之后，基因的傳遞過程就呼之欲出了。具體活動安排如下：

①學(xué)生在已經(jīng)完成的圖2中，一個親本的一對一號染色體上貼上Rr一對等位基因，另一個親本相同染色體上貼上rr基因。

②小組合作完成基因在性細胞和受精卵中的基因貼圖。留下字母和箭頭，撕去其他所有痕跡，形成基因遺傳示意圖（圖3）。

在思考為何會出現(xiàn)兩種不同精子、每種精子出現(xiàn)的概率分別是多大的問題引導(dǎo)下，小組完成兩張圖的合并，在一張圖中表示出基因在親子代之間傳遞的完整遺傳示意圖（圖4）。

由于基因的遺傳肉眼不可見，對八年級的學(xué)生而言，在理解上有一定的難度。學(xué)生在掌握了染色體和基因的關(guān)系、結(jié)合染色體傳遞過程和貼圖之后，基因遺傳示意圖便躍然紙上了。該概念的得出為高中的基因分離定律和自由組合定律埋下了伏筆，也為多基因遺傳的分析以及伴性遺傳打下了良好的基礎(chǔ)。

專題式拓展實驗和活動教學(xué)方式的目的在于幫助學(xué)生自主建構(gòu)學(xué)科概念，既要高質(zhì)量落實初中階段教學(xué)目標(biāo)，又能更好銜接高中教學(xué)。教師利用可行性的拓展實驗和活動，以專題的形式集成大概念，引導(dǎo)學(xué)生動手實踐、自主探索和合作交流，提升思維和能力，服務(wù)其終身發(fā)展。

參考文獻：

[1]隋俊宇，石卉.建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論解析.教育現(xiàn)代化，2019，6（98）：33-35.

[2]羅章麗.蘇科版初中《生物學(xué)》教材“螺旋式上升”的編排及教學(xué)建議.生物學(xué)教學(xué)，2017，42（6）：10-12.