基于科學(xué)史與模型構(gòu)建的“減數(shù)分裂”教學(xué)設(shè)計(jì)

張紅

摘要：在高中生物課本中呈現(xiàn)的每個(gè)知識(shí)點(diǎn)的產(chǎn)生都是不斷探究發(fā)現(xiàn)的過(guò)程，在減數(shù)分裂這節(jié)課中就是通過(guò)生物學(xué)家的探究發(fā)現(xiàn)過(guò)程再現(xiàn)，使學(xué)生在這個(gè)過(guò)程中能潛移默化地形成一定的科學(xué)能力?？茖W(xué)發(fā)展史是科學(xué)知識(shí)形成過(guò)程的記錄，包含科學(xué)家們各種富于創(chuàng)造力的思維方式，是培養(yǎng)學(xué)生正確價(jià)值觀和科學(xué)態(tài)度的良好素材。

關(guān)鍵詞：科學(xué)史;減數(shù)分裂;教學(xué)設(shè)計(jì);模型構(gòu)建

一 教材分析

《減數(shù)分裂和受精作用》是新課標(biāo)高中《生物（必修二）》（人教版）第二章“基因和染色體的關(guān)系”中的第一節(jié)，它是有絲分裂的繼續(xù)，又是遺傳和變異的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)。

本節(jié)課的學(xué)習(xí)既有助于加深理解有絲分裂過(guò)程（尤其與有絲分裂的比較和圖形辨析是高考中常見(jiàn)的考點(diǎn)之一）又是學(xué)好遺傳和變異的必要條件（特別是學(xué)習(xí)生物的遺傳規(guī)律、變異中的基因重組以及染色體組、多倍體、單倍體等內(nèi)容都有非常密切的聯(lián)系）所以，在知識(shí)上它起到了承上啟下的作用，這決定了本節(jié)內(nèi)容的重要性。

二 教學(xué)目標(biāo)

（一）通過(guò)對(duì)減數(shù)分裂科學(xué)探究史的了解與學(xué)習(xí)，理解減數(shù)分裂的概念及精子形成的過(guò)程

（二）通過(guò)模型演示，理解同源染色體、聯(lián)會(huì)、四分體的概念

（三）通過(guò)構(gòu)建有絲分裂和減數(shù)分裂的物理模型，能夠獨(dú)立分辨細(xì)胞分裂各時(shí)期圖

（四）通過(guò)觀看減數(shù)分裂的模擬視頻，體會(huì)生命活動(dòng)是物質(zhì)的、連續(xù)的、動(dòng)態(tài)的變化過(guò)程，反應(yīng)出對(duì)立和發(fā)展變化的觀點(diǎn)，領(lǐng)悟事物發(fā)展的規(guī)律

三 教學(xué)過(guò)程

（一）【問(wèn)題引入，創(chuàng)設(shè)情境】引起學(xué)生注意，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

提出人是怎么來(lái)的問(wèn)題，引發(fā)學(xué)生思考，這個(gè)幾乎每個(gè)人小時(shí)候都可能想知道的問(wèn)題，對(duì)于高中生已經(jīng)知道，人是由精子和卵細(xì)胞結(jié)合，形成受精卵，受精卵經(jīng)過(guò)增殖分化后形成了新的胚胎，老師趁機(jī)解釋兩性生殖的概念，即由兩性生殖細(xì)胞結(jié)合形成新個(gè)體的過(guò)程，為后面減數(shù)分裂概念的學(xué)習(xí)進(jìn)行鋪墊。

（二）【科學(xué)史探究，模型構(gòu)建】培養(yǎng)學(xué)生獲取信息的能力、分析結(jié)果的能力

材料一：1883年，就在切片機(jī)發(fā)明的同一年比利時(shí)細(xì)胞學(xué)家愛(ài)德華觀察馬蛔蟲(chóng)受精過(guò)程時(shí)，發(fā)現(xiàn)精子和卵子的染色體數(shù)目只有體細(xì)胞的一半（4條→2條）

教師提出問(wèn)題：精子和卵細(xì)胞中的染色體數(shù)怎么就減半了？

學(xué)生推測(cè)一：一個(gè)細(xì)胞直接一分為二染色體平均分配到兩個(gè)細(xì)胞中

學(xué)生推測(cè)二：細(xì)胞分裂時(shí)一半染色體消失了

學(xué)生推測(cè)三：細(xì)胞分裂時(shí)染色體兩兩融合了

教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行討論分析，得到推測(cè)一更具有說(shuō)服力，并把此種形式稱為模型預(yù)測(cè)一。

材料二：科學(xué)發(fā)現(xiàn)：在細(xì)胞培養(yǎng)液中加入足量的DNA合成抑制劑（抑制染色體復(fù)制），細(xì)胞不能分裂，移除抑制劑后，細(xì)胞又能繼續(xù)分裂;

學(xué)生閱讀材料二得出結(jié)論：細(xì)胞要分裂必須進(jìn)行染色體的復(fù)制，進(jìn)而提出問(wèn)題：復(fù)制后的染色體是如何染色體減半形成精子和卵細(xì)胞的？

教師先帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行推測(cè)，學(xué)生得出：減數(shù)分裂過(guò)程染色體要復(fù)制一次，細(xì)胞要分裂兩次，隨即教師給出資料三證明學(xué)生的預(yù)測(cè)是正確的。

（四）【自主分析，模型修訂】分析科學(xué)事實(shí)，證明推測(cè)，驗(yàn)證事實(shí)

學(xué)生通過(guò)前三個(gè)資料的分析，對(duì)減數(shù)分裂模型一進(jìn)行修正，并提出以下推測(cè)：

學(xué)生推測(cè)一：減數(shù)第一次分裂染色體數(shù)目減半，減數(shù)第二次分裂姐妹染色體單體分開(kāi);

學(xué)生推測(cè)二：減數(shù)第一次分裂姐妹染色單體分裂，減數(shù)第二次分裂染色體數(shù)目減半;

教師給出資料四：科學(xué)家通過(guò)觀察玉米花粉母細(xì)胞的減數(shù)分裂圖，發(fā)現(xiàn)減數(shù)第一次分裂后期時(shí)，姐妹染色單體并未分開(kāi)。學(xué)生通過(guò)分析，得到推測(cè)一符合科學(xué)事實(shí)。

隨后教師提出問(wèn)題：減數(shù)第一次分裂時(shí)染色體是隨機(jī)減半的嗎？引發(fā)學(xué)生思考。資料五：1891年，生物學(xué)家H.Henking以某種蝽為材料觀察發(fā)現(xiàn)：染色體在減數(shù)第一次分裂中出現(xiàn)12個(gè)環(huán)狀，每個(gè)環(huán)狀由2個(gè)形狀和大小相同染色體配對(duì)構(gòu)成，并把這兩條染色體稱為同源染色體，第一次分裂時(shí)12個(gè)環(huán)相互分離形成半環(huán)進(jìn)入子細(xì)胞，隨后子細(xì)胞中12個(gè)半環(huán)進(jìn)行有絲分裂。資料六：1902年，w.s.Sutton進(jìn)一步證實(shí)了同源染色體一半來(lái)自父本一半來(lái)自母本。

學(xué)生通過(guò)對(duì)資料五和資料六的分析得出同源染色體的概念，教師趁機(jī)講解聯(lián)會(huì)，四分體，互換等重要概念。繼續(xù)對(duì)材料分析總結(jié)：減數(shù)第一分裂過(guò)程中染色體的主要行為特點(diǎn)是：同源染色體聯(lián)會(huì)，形成四分體，隨后同源染色體分離進(jìn)入到兩個(gè)子細(xì)胞中，減數(shù)第二次分裂過(guò)程類似于有絲分裂。

通過(guò)這個(gè)環(huán)節(jié)，學(xué)生已經(jīng)明白了減數(shù)分裂過(guò)程中染色體的主要行為特點(diǎn)，接下來(lái)教師應(yīng)該把重點(diǎn)放在每個(gè)時(shí)期中細(xì)胞的名稱的介紹上面。

（五）【視頻小結(jié)，直觀認(rèn)識(shí)】微觀過(guò)程轉(zhuǎn)換成宏觀認(rèn)識(shí)，注意培養(yǎng)學(xué)生仔細(xì)觀察能力

根據(jù)詳實(shí)的資料介紹，再利用動(dòng)畫的手段，學(xué)生們開(kāi)始觀看精子的動(dòng)態(tài)形成過(guò)程。教師在旁介紹關(guān)鍵變化，主要讓學(xué)生明白減數(shù)分裂各時(shí)期的細(xì)胞名稱

七 教學(xué)反思

本次教學(xué)本著從學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和認(rèn)知特點(diǎn)出發(fā)，在教學(xué)中用模擬的方式展現(xiàn)生物的情境，將教學(xué)內(nèi)容還原，對(duì)學(xué)生進(jìn)行方向性引導(dǎo)，讓學(xué)生體驗(yàn)，讓學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)。在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，對(duì)學(xué)生活動(dòng)時(shí)間的把控比較關(guān)鍵，尤其是在推測(cè)減數(shù)分裂過(guò)程以及模擬減數(shù)分裂過(guò)程中，要注意安排小組中學(xué)生的具體活動(dòng)內(nèi)容，否則容易造成課堂有效時(shí)間的浪費(fèi)，無(wú)法按計(jì)劃完成教學(xué)內(nèi)容。另外在教學(xué)過(guò)程中還要注意同源染色體、聯(lián)會(huì)和四分體等概念的穿插講解。總之，要將課本知識(shí)生活化，具體化，并且讓學(xué)生自主地體會(huì)和理解，并轉(zhuǎn)化為課本的知識(shí)。

參考文獻(xiàn)

[1]付尊英，劉廣發(fā).普通高中教科書(shū)·生物學(xué)·必修1.分子與細(xì)胞[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2019：132.