基于生物學(xué)核心素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計探究

侯宏紅

[摘? ?要]為了將生物學(xué)核心素養(yǎng)落實到高中生物課程中，教師以“受精作用”一課為例進(jìn)行教學(xué)設(shè)計，采用模型構(gòu)建、學(xué)生自主學(xué)習(xí)、合作討論、設(shè)置問題鏈等教學(xué)策略，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)探究能力，增強學(xué)生的社會責(zé)任感。

[關(guān)鍵詞]核心素養(yǎng);受精作用;教學(xué)設(shè)計;模型構(gòu)建

[中圖分類號]? ?G633.91? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]? ?A? ? ? ? [文章編號]? ?1674-6058（2021）33-0028-02

受精作用作為減數(shù)分裂與新生命形成的橋梁，對學(xué)生了解生物的整個生命過程是不可或缺的。本節(jié)課中，配子中染色體組合的多樣性是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點，教師在教學(xué)中讓學(xué)生自己用彩色卡紙制作染色體模型并模擬減數(shù)分裂過程中非同源染色體的自由組合，在染色體層面分析生物多樣性的成因。教師通過對受精作用過程相關(guān)知識點的分析，采用自主學(xué)習(xí)、合作討論、設(shè)置問題鏈以及引導(dǎo)拓展等教學(xué)策略，讓學(xué)生在合作討論交流中，加深對生命的感悟，學(xué)會理智地對待生命，熱愛生命，培養(yǎng)科學(xué)思維和科學(xué)探究的能力，增強社會責(zé)任感。

[教材分析]本節(jié)課是人教版高中生物學(xué)課本必修2《遺傳與進(jìn)化》第二章第1節(jié)第3課時的內(nèi)容，與減數(shù)分裂的內(nèi)容密切聯(lián)系，又可為第五章基因重組的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)，還對第七章進(jìn)化的內(nèi)容有引領(lǐng)作用。本節(jié)有兩大部分內(nèi)容，即配子中染色體組合的多樣性、受精作用。編寫教材的主要思路是：首先通過對減數(shù)分裂過程中染色體行為變化的模型構(gòu)建，以探究配子中染色體組成具有的多樣性。其次讓學(xué)生歸納總結(jié)多樣性的原因。再次介紹受精作用的定義、實質(zhì)、結(jié)果和意義。最后技能訓(xùn)練部分，要求學(xué)生學(xué)會識圖和作圖，對減數(shù)分裂和受精作用的理解進(jìn)一步升華。

[學(xué)生特征分析]學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容之前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過減數(shù)分裂，初步理解了精子和卵細(xì)胞的形成過程，并且知道在減數(shù)第一次分裂的后期，同源染色體發(fā)生分離而非同源染色體之間自由組合，但是對于非同源染色體如何進(jìn)行自由組合以及自由組合的種類有幾種尚不明確。因此，本節(jié)課教師通過模擬減數(shù)分裂過程中非同源染色體的自由組合方式，讓學(xué)生切身體會自由組合的類型，加強對配子中染色體組合多樣性的理解。

[核心素養(yǎng)目標(biāo)]教師通過對減數(shù)分裂過程中非同源染色體自由組合的模型構(gòu)建，闡明配子多樣性的原因，進(jìn)一步闡述生物多樣性的原因，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)探究精神;通過簡述受精作用的過程，使學(xué)生深刻認(rèn)識到生命來之不易，因而更加珍愛生命、尊重生命，培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感。

[教學(xué)方法及學(xué)法指導(dǎo)]

教學(xué)方法：創(chuàng)設(shè)情景法、講述法、PPT輔助教學(xué)法、引導(dǎo)拓展法等。

學(xué)法指導(dǎo)：模型構(gòu)建法、類比法、想象法、合作討論法、分析綜合法等。

[教學(xué)工具設(shè)計]自制染色體模型、多媒體。

一、情感共鳴，導(dǎo)入新課

[活動設(shè)計]教師用PPT展示歐陽娜娜三姐妹的照片。引入問題：同父同母，為什么歐陽娜娜三姐妹的長相不盡相同？也就是說，同一雙親子代具有多樣性的原因是什么？（教師提示：人類發(fā)育的起點是受精卵，是精子和卵細(xì)胞結(jié)合形成的。）

學(xué)生可能回答：來自父方的精子和來自母方的卵細(xì)胞有所不同，受精卵不同。

教師追問：為什么不同呢？

學(xué)生可能回答：同一個體的性原細(xì)胞，產(chǎn)生的精子和卵細(xì)胞的染色體組成不同。

教師：那么是否是這樣呢？我們通過這節(jié)課的探究，給大家一個確切的答案。

[設(shè)計意圖]創(chuàng)設(shè)真實情境，根據(jù)學(xué)生所熟知的公眾人物照片，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，激發(fā)學(xué)生的求知欲。

二、構(gòu)建模型，培養(yǎng)思維——遺傳多樣性的原因

[活動設(shè)計]分小組構(gòu)建模型，模擬減數(shù)分裂過程中非同源染色體之間自由組合的動態(tài)過程（以精原細(xì)胞中含有兩對同源染色體為例）。模型構(gòu)建說明：四人一小組，每組由教師提供兩種顏色的卡紙、一張磁鐵貼片紙、8個磁釘（模擬著絲點）、一把剪刀。先在卡紙上畫出減數(shù)第一次分裂前期的兩對同源染色體（來自父方和母方的用不同顏色）的形態(tài)，然后剪下來。Aa、Bb兩對等位基因位于這兩對同源染色體上，并用黑色粗筆標(biāo)出所在染色體的位置，將磁釘作為著絲點。

[模型構(gòu)建要求]

（1）用自制的染色體模型在磁鐵貼紙上模擬減數(shù)分裂的動態(tài)過程，每組一名學(xué)生演示，另一名學(xué)生闡述染色體數(shù)目及主要行為的變化，其余兩名學(xué)生進(jìn)行補充和糾正。

（2）在不考慮同源染色體上非姐妹染色單體間的交叉互換的情況下，模擬減數(shù)分裂過程中非同源染色體的自由組合方式，演示并說出基因型為AaBb的一個精原細(xì)胞，產(chǎn)生配子的種類，若為一個個體，產(chǎn)生配子的種類有多少種？隨機抽取兩組作總結(jié)結(jié)論。若是一個含有兩對同源染色體的卵原細(xì)胞（基因型為AaBb），減數(shù)分裂產(chǎn)生幾種類型的卵細(xì)胞？若換做是一個雌性生物個體，又會產(chǎn)生幾種類型的卵細(xì)胞？

學(xué)生通過模擬演示，得出的結(jié)論為：一個含有兩對同源染色體的精原細(xì)胞，經(jīng)減數(shù)分裂產(chǎn)生兩種類型的精細(xì)胞（Ab、aB/AB、ab）;一個含有兩對同源染色體的雄性生物個體（有許許多多的精原細(xì)胞），經(jīng)減數(shù)分裂產(chǎn)生四種類型的精子（Ab/aB/AB/ab）。一個含有兩對同源染色體的卵原細(xì)胞，減數(shù)分裂后產(chǎn)生一種卵細(xì)胞（Ab/aB/AB/ab）;若是雌性生物個體，減數(shù)分裂后產(chǎn)生四種卵細(xì)胞（Ab/aB/AB/ab）。

教師用PPT展示有三對同源染色體（基因型為Aa/Bb/Cc）的一個性原細(xì)胞和一個生物個體減數(shù)分裂形成配子的過程，引導(dǎo)學(xué)生觀察并說出產(chǎn)生配子的種類（若是性原細(xì)胞，產(chǎn)生一種卵細(xì)胞，兩種精子，若是生物個體，則產(chǎn)生8種配子）。

學(xué)生思考并回答：一個含n對同源染色體的精原細(xì)胞，經(jīng)減數(shù)分裂實際產(chǎn)生了多少種精子？（兩種）一個含n對同源染色體的卵原細(xì)胞，經(jīng)減數(shù)分裂實際產(chǎn)生了多少種卵細(xì)胞？（一種）一個含n對同源染色體的生物體可以產(chǎn)生多少種類型的配子？（總結(jié)：一個個體有許多精原細(xì)胞或卵原細(xì)胞，可以產(chǎn)生2n 種精細(xì)胞或卵細(xì)胞。）

[問題升華]根據(jù)自己構(gòu)建模型的過程，性原細(xì)胞經(jīng)減數(shù)分裂產(chǎn)生多種染色體組成不同配子的原因是什么？（由于減數(shù)分裂過程中發(fā)生了非同源染色體的自由組合。）若再考慮交叉互換，配子的種類是否會更多？

教師總結(jié)：綜上所述，遺傳多樣性的原因有以下兩個。

第一，配子中染色體組合具有多樣性 （也是基因重組的兩種類型）。

（1）減數(shù)第一次分裂后期，非同源染色體之間的自由組合。

（2）四分體時期，同源染色體上的非姐妹染色單體之間發(fā)生了交叉互換。

第二，受精作用過程中，卵細(xì)胞和精子是隨機結(jié)合的。

[設(shè)計意圖]鍛煉學(xué)生的畫圖能力、動手操作能力和空間想象能力，并能將抽象的問題具體化、簡單化、直觀化。教師通過模型演示及過程講解，提升學(xué)生的觀察能力和語言表達(dá)能力;通過探索、分析和總結(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)探究能力。

三、自主學(xué)習(xí)，合作交流——受精作用的過程

[活動設(shè)計]教師用PPT展示受精作用過程的視頻，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)在這個過程中，卵細(xì)胞和精子的結(jié)合是隨機的，是產(chǎn)生生物多樣性的另一個原因。結(jié)合視頻內(nèi)容，學(xué)生自學(xué)課本知識，歸納總結(jié)受精作用的定義、實質(zhì)、結(jié)果。

[問題設(shè)置]受精卵中的DNA分子，一半來自父方，一半來自母方嗎？引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)細(xì)胞質(zhì)基因。

結(jié)合課本內(nèi)容，四人一小組討論減數(shù)分裂和受精作用的意義，并總結(jié)歸納，得出成果后進(jìn)行匯報。

[設(shè)計意圖]學(xué)生通過自學(xué)課本，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)、獨立思考的能力。進(jìn)行小組討論并分享結(jié)果，培養(yǎng)學(xué)生的小組合作、探究能力，認(rèn)同結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點，體會核心素養(yǎng)之生命觀念。

四、情感升華，培養(yǎng)責(zé)任——探究思考

[活動設(shè)計]趣味探究：人的體細(xì)胞中有23對染色體，那么你的父母在形成精子或卵細(xì)胞時，可能產(chǎn)生多少種類型的配子？在不考慮非姐妹染色單體間的交叉互換和基因突變的情況下，你的染色體組成占你父母所有可能生出的孩子的染色體組成概率的多少？

教師總結(jié)：生命原本就是一個奇跡，你的出現(xiàn)更是奇跡，你就是唯一，你就是最優(yōu)秀的，所以要珍愛生命，快樂學(xué)習(xí)，健康成長！

[設(shè)計意圖]引導(dǎo)學(xué)生用生物學(xué)的知識和方法解決生活中的問題，加深學(xué)生對遺傳多樣性的認(rèn)識，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力及社會責(zé)任意識。

五、技能訓(xùn)練，提升能力——課后作業(yè)

[課后作業(yè)布置]完成課本第25頁至26頁的技能訓(xùn)練，對某種精原細(xì)胞（含四對同源染色體）的有絲分裂和減數(shù)分裂染色體數(shù)目變化進(jìn)行填表和畫圖。

總而言之，教師根據(jù)本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容，可將課本知識進(jìn)行重新整合，分兩大模塊進(jìn)行教學(xué)。第一模塊講解遺傳多樣性的原因，創(chuàng)設(shè)情境導(dǎo)入新課，通過構(gòu)建模型的方法，從基因水平和細(xì)胞水平去分析遺傳多樣性的原因，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力和科學(xué)探究精神。第二模塊學(xué)習(xí)受精作用的定義、實質(zhì)、結(jié)果和意義，采用了自主學(xué)習(xí)、合作交流等方法，引導(dǎo)學(xué)生更加重視對課本知識的自學(xué)。最后學(xué)生通過探究思考，能夠運用所學(xué)生物學(xué)知識解決實際生活中的問題，同時培養(yǎng)社會責(zé)任意識，切實將生物核心素養(yǎng)滲透到教學(xué)中。

（責(zé)任編輯? ? 黃諾依）