陳秋來

摘 要 介紹通過引導(dǎo)學(xué)生通過制作染色體行為變化的物理模型、建構(gòu)數(shù)學(xué)模型、再由數(shù)學(xué)模型總結(jié)出概念模型(有絲分裂的特征）,幫助學(xué)生很好地理解有絲分裂過程中，各時期染色體行為和數(shù)目的變化，以及DNA數(shù)量的變化。

關(guān)鍵詞 模型建構(gòu) 有絲分裂 生物學(xué)教學(xué)

中圖分類號 G633.91 文獻標識碼 B

教育部頒布的《普通高中生物課程標準（實驗）》中提出“要讓學(xué)生領(lǐng)悟生物科學(xué)理論或模型的科學(xué)美”，并把它規(guī)定為高中學(xué)生必須掌握的科學(xué)方法之一，這是我國中學(xué)生物學(xué)課程發(fā)展歷史上第一次如此重視“模型”。在模型建構(gòu)活動中，往往需要參與者進行觀察或?qū)嶒灒枰M行歸納和演繹；需要運用已有知識進行假設(shè)、模擬，將復(fù)雜的事物進行簡化；需要將頭腦中抽象的概念具體化、形象化，并身體力行。通過親身參與這樣的活動，學(xué)生可以在探索中體會到模型建構(gòu)的方法，獲得成功的喜悅，同時將模型方法內(nèi)化為認知圖式，獲得認知水平上的提升。

在實際課堂教學(xué)中，許多教師通常會以課時緊、建構(gòu)模型的活動費時等理由以動畫課件直接呈現(xiàn)模型進行教學(xué)，而相當多的學(xué)生仍然云里霧里，因為他們心中只有結(jié)論，沒有過程，不知模型中滲透著生物學(xué)的基本原理。這樣的教學(xué)有效性不高，這與課改中倡導(dǎo)的提高教學(xué)有效性也是背道而馳的。

“細胞增殖”是高中生物教材中的一個重點知識，其中“有絲分裂過程中染色體的行為和數(shù)目變化規(guī)律”是教學(xué)的重點也是教學(xué)難點。筆者在進行“有絲分裂”的教學(xué)時，充分運用模型建構(gòu)的方法突出重點，突破難點，收到很好的效果?，F(xiàn)將難點的突破過程介紹給大家，請同仁們指教。

1 突破難點的步驟

1.1 建構(gòu)物理模型

在學(xué)習完有絲分裂過程后，讓學(xué)生用橡皮泥通過制作染色體行為變化的物理模型，理解有絲分裂過程中染色體行為變化。

1.2 建構(gòu)數(shù)學(xué)模型

由學(xué)生填寫有絲分裂過程中各時期染色體行為和數(shù)目的變化以及DNA和染色單體數(shù)量的變化的表格。最后通過畫曲線圖形式（數(shù)形轉(zhuǎn)換）加深對有絲分裂過程中各時期染色體、DNA和染色單體數(shù)量變化的理解。

1.3 建構(gòu)概念模型

由數(shù)學(xué)模型總結(jié)出有絲分裂的特征和意義 (概念模型），幫助學(xué)生完成對有絲分裂本質(zhì)的認識。

2 設(shè)計思路

2.1 教學(xué)設(shè)計的出發(fā)點

教材的地位：“細胞增殖”是高中生物教材中的一個重點知識，主要包括細胞周期概念、動植物的有絲分裂過程特征、有絲分裂過程中染色體、DNA和染色單體的變化過程、無絲分裂的概念及特點，其中有絲分裂是教學(xué)的重點也是教學(xué)難點，有絲分裂是生命科學(xué)重要的基礎(chǔ)性內(nèi)容，為后續(xù)減數(shù)分裂、遺傳和變異的學(xué)習打下基礎(chǔ)。

學(xué)生的情況：在以往的教學(xué)過程中，筆者發(fā)現(xiàn)學(xué)生對有關(guān)“有絲分裂過程中染色體的行為和數(shù)目變化規(guī)律”知識易模糊、混淆，不能深刻理解，會直接影響必修2中減數(shù)分裂、遺傳和變異內(nèi)容的學(xué)習。為了解決教學(xué)重點、突破教學(xué)難點和學(xué)生的困惑點，實現(xiàn)教學(xué)目標，進行如下教學(xué)設(shè)計。

2．2 教學(xué)設(shè)計思路

教學(xué)設(shè)計思路表述如下（以人教版必修1教材為例）：

（1） 對“植物細胞有絲分裂過程”嘗試在課堂教學(xué)中通過模擬動畫逐步展示高等植物有絲分裂各時期的動態(tài)過程，著重講清楚各個時期細胞發(fā)生了什么變化和各個時期的染色體特點。

（2） 對“動物細胞有絲分裂的過程”采用比較法進行教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習的能力。

（3） 在學(xué)習完有絲分裂過程后，嘗試在課堂教學(xué)中運用“建構(gòu)物理模型”方法，使學(xué)生通過用橡皮泥自己動手構(gòu)建物理模型，產(chǎn)生深刻的感性認識，理解有絲分裂過程中染色體的變化。

（4） 對“有絲分裂過程中染色體、DNA、染色單體的數(shù)量變化”采用“建構(gòu)數(shù)學(xué)模型”教學(xué)方式來優(yōu)化課堂，通過“小組合作交流、展示與相互評價”的形式開展教學(xué)活動。

（5） 對“有絲分裂特征和意義”采用“建構(gòu)概念模型”教學(xué)方式來優(yōu)化課堂，幫助學(xué)生完成對有絲分裂本質(zhì)的認識。

3 模型建構(gòu)活動的教學(xué)組織過程

3.1 活動要求

分組：每大組中前后桌4人為一個學(xué)習小組，4人合作，模擬有絲分裂染色體動態(tài)變化過程。

模擬：在卡紙上模擬“前期細胞”→“中期細胞”→“后期細胞”的有絲分裂過程。同時填寫好表格內(nèi)容。

評價：請各位同學(xué)比較哪一個大組完成的物理模型最能體現(xiàn)植物細胞有絲分裂過程前期、中期、后期的特點。

3.2 活動注意事項

假設(shè)某植物的體細胞染色體數(shù)為2對（告訴學(xué)生體細胞中染色體數(shù)是成對存在的）。

課前為每個學(xué)習小組準備好2種顏色的橡皮泥代表染色體，比A4紙大一些的卡紙（代表植物細胞）和毛線若干（代表紡錘絲）。

橡皮泥的準備：橡皮泥可以自制，也可以到文具店購買。

（1） 自制的方法：一杯半面粉，半杯鹽，1/4杯植物油，大約1/4杯水，再加幾滴食用顏料，混合在一起，揉捏至柔軟。如果面團太濕則加少許面粉，反之加少許水。繼續(xù)揉捏直至面團柔軟并且顏色混合均勻。裝進密封容器或塑料袋，放入冰箱冷藏。另外還可以加一些凡士林起防腐作用。

（2） 橡皮泥購買來后的處理：購買來的橡皮泥每盒中的有多種顏色，可以采用每4盒作為一個單位進行歸并，這樣就可以保證每個小組分到的橡皮泥只有兩種顏色，以便活動的進行。

（3） 橡皮泥過干的處理：可以在使用過程中加一些水，揉勻即可。

3.3 學(xué)生活動過程

材料的準備：用同種顏色的橡皮泥做出4條染色單體（染色體），其中兩條長度約為6 cm，另兩條長度約為4 cm。用另一種顏色的橡皮泥也做出的4條染色單體（染色體），其中兩條長度約為6 cm，另兩條長度約為4 cm。同時告訴學(xué)生同一種顏色的染色體表示來自同一個親本，為今后學(xué)習同源染色體的概念打下伏筆。

前期細胞的制作：把顏色、長度相同的兩條染色單體用同一種顏色的橡皮泥粘在一起，代表有絲分裂開始時已完成復(fù)制的染色體。把做好的染色體放在前期細胞（用卡紙表示一個植物細胞）內(nèi)，用毛線代表紡錘絲。

中期細胞的制作：把染色體橫向排列在細胞中央的赤道板處。

后期細胞的制作：把姐妹染色單體分離，成為獨立的染色體，并將染色體分別拉向細胞的兩極。盡量一次移動所有的染色體，像在活細胞中發(fā)生的那樣。

嘗試在卡紙上動態(tài)模擬有絲分裂過程中的“前期細胞”→“中期細胞”→“后期細胞”中染色體行為變化過程。

完成實驗記錄表（表1）的填寫（建構(gòu)數(shù)學(xué)模型）。

將表格中的記錄的數(shù)據(jù)繪制成曲線圖（學(xué)生通過討論，繪制染色體、DNA及染色單體的數(shù)量變化曲線）。

3.4 歸納總結(jié)

學(xué)生成果展示后，先由學(xué)生進行互評，然后教師總結(jié)評價，從中明確數(shù)量變化曲線中各拐點產(chǎn)生的原因和結(jié)果。學(xué)生利用數(shù)量變化曲線做相關(guān)練習題。

教師引導(dǎo)學(xué)生利用圖表歸納出有絲分裂的本質(zhì)（特征）和意義（建構(gòu)概念模型）。

有絲分裂過程學(xué)習的嘗試在課堂教學(xué)中運用模型建構(gòu)方法，能使學(xué)生通過自己動手構(gòu)建物理模型，產(chǎn)生深刻的感性認識，理解有絲分裂過程中染色體的變化，再由物理模型轉(zhuǎn)換為數(shù)學(xué)模型，最后上升為抽象的概念模型，幫助學(xué)生完成對有絲分裂本質(zhì)的認識。同時也與新課標提出“要讓學(xué)生領(lǐng)悟生物科學(xué)理論或模型的科學(xué)美”的要求相吻合。教學(xué)中教師引導(dǎo)學(xué)生在構(gòu)建模型過程使學(xué)生獲得知識和能力的同步發(fā)展，同時在合作交流、展示和相互評價中處于愉快、積極主動求知的精神狀態(tài)下，既完成了學(xué)習任務(wù)又能獲得一種滿足和快樂，這樣可以大大提高教學(xué)的有效性。