鄭曉璇

《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》強(qiáng)調(diào)重視科學(xué)史的學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)科學(xué)史能使學(xué)生沿著科學(xué)家探索生物世界的道路，理解科學(xué)的本質(zhì)和科學(xué)研究的方法，領(lǐng)會科學(xué)家獻(xiàn)身科學(xué)的精神，對培養(yǎng)學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)、科學(xué)態(tài)度具有非常重要的意義。蘇聯(lián)教育家蘇霍姆林斯基在《給教師的建議》中說：“讓學(xué)生體驗(yàn)到一種自己在親身參與掌握知識的情感，乃是喚起學(xué)生特有的對知識的興趣的重要條件。”生物學(xué)的學(xué)習(xí)不是單純讓學(xué)生掌握生物概念和知識點(diǎn)，在教學(xué)的過程中教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生理解科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程，做到論從史出。實(shí)際上，生命科學(xué)的每一個知識點(diǎn)的產(chǎn)生過程都是一個探究過程，將生物科學(xué)史的學(xué)習(xí)與探究性學(xué)習(xí)結(jié)合起來，可讓學(xué)生體會科學(xué)家“觀察現(xiàn)象→提出問題→作出假設(shè)→設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)→完成實(shí)驗(yàn)→分析結(jié)果→得出結(jié)論”的探究過程，從中學(xué)習(xí)科學(xué)探究的方法。

下面以人教版高中生物教材《必修2·遺傳與進(jìn)化》第二章第一節(jié)“減數(shù)分裂”為例，通過科學(xué)史的探究活動促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)核心概念。

教學(xué)過程中以科學(xué)史背景為基礎(chǔ)，從學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)開始，可以較好地激發(fā)學(xué)生的思維，使其順利進(jìn)入探究學(xué)習(xí)狀態(tài)。

1 探究配子的形成方式

1.1 探究精子和卵細(xì)胞是否是通過有絲分裂形成的

教師展示資料1：每個人的發(fā)育起點(diǎn)都是受精卵（含46條染色體）。精子和卵細(xì)胞融合成受精卵，通過有絲分裂和分化形成新個體（體細(xì)胞中含有46條染色體）。

教師設(shè)置問題：受精卵通過有絲分裂和分化形成各種體細(xì)胞，那么精子和卵細(xì)胞也是通過有絲分裂而來的嗎？如果是，那么親子代之間的染色體數(shù)目會怎么改變？

學(xué)生大膽推測，并出示模式圖（圖1）。

學(xué)生分析：通過有絲分裂，親代和子代細(xì)胞染色體數(shù)目相同，如果精子和卵細(xì)胞是通過有絲分裂產(chǎn)生，那么通過受精作用親代和子代的染色體數(shù)目不同，一個物種的染色體數(shù)目是相對穩(wěn)定的，因此精子和卵細(xì)胞的形成不是通過有絲分裂得到的。

教師根據(jù)學(xué)生的分析，進(jìn)一步提出疑問：精子和卵細(xì)胞的形成是通過什么方式呢？

學(xué)生大膽推測：如果精子和卵細(xì)胞各是原來的一半，那么受精作用后染色體數(shù)目將保持穩(wěn)定（圖2）。

1.2 探究配子的形成方式為減數(shù)分裂

教師展示資料2：魏斯曼從理論上預(yù)測：在卵細(xì)胞和精子成熟的過程中，必然有一個特殊的過程使染色體數(shù)目減少一半；受精時，精子與卵細(xì)胞融合，恢復(fù)正常的染色體數(shù)目。

資料3：1883年，比利時胚胎學(xué)家貝內(nèi)登通過研究馬蛔蟲卵的成熟分裂，證明配子只含有體細(xì)胞的半數(shù)染色體，通過受精作用，染色體數(shù)目又恢復(fù)正常。

資料4：課本問題探討（圖3）。

這三個資料證實(shí)了學(xué)生的推測，學(xué)生的思維和分析能力得到肯定，學(xué)習(xí)興趣驟漲。

教師進(jìn)一步設(shè)置問題：科學(xué)家證實(shí)了精卵細(xì)胞的形成染色體數(shù)目會減半，觀察雌雄果蠅的體細(xì)胞和配子圖，看看果蠅體細(xì)胞和配子的染色體數(shù)目各是多少？其形態(tài)有何特點(diǎn)？

學(xué)生討論、分析：雌雄果蠅體細(xì)胞的染色體數(shù)目都是8條，雌雄配子的染色體數(shù)目都是4條，配子染色體數(shù)目為體細(xì)胞的一半。配子中的染色體并不是由體細(xì)胞染色體隨機(jī)分配而形成的，體細(xì)胞染色體很明顯是成對存在的，配子的染色體是在成對染色體中各取一條組成的。

師生討論，得出結(jié)論：配子的形成是由體細(xì)胞中成對的染色體分離，不成對的染色體組合，染色體數(shù)目減半。

教師肯定學(xué)生的分析和結(jié)論，并總結(jié)：配子的形成方式稱為減數(shù)分裂。

2 探究減數(shù)分裂的過程

2.1 激發(fā)學(xué)生自主理解減數(shù)分裂的過程

教師展示資料5：1890年，奧斯卡·赫特維奇在馬蛔蟲的卵細(xì)胞和精子發(fā)生過程的觀察中，發(fā)現(xiàn)減數(shù)分裂過程的全部細(xì)節(jié)，并做了精確的描述：染色體與有絲分裂一樣需要復(fù)制一次，但是細(xì)胞分裂了兩次。

教師設(shè)置問題：減數(shù)分裂染色體復(fù)制一次，細(xì)胞分裂兩次，如何將成對的染色體分離？染色體的行為是如何變化的？

學(xué)生討論、分析，出現(xiàn)不同想法：（1） 復(fù)制后，著絲點(diǎn)先分裂，第一次分裂的結(jié)果和有絲分裂一樣，第二次分裂再把成對的染色體進(jìn)一步分離。（2） 復(fù)制后，成對的染色體先分離，第二次分裂再是著絲點(diǎn)的分裂。

教師進(jìn)一步點(diǎn)撥：現(xiàn)在出現(xiàn)了不同的假設(shè)，那么如何來驗(yàn)證我們的假設(shè)呢？

學(xué)生很快想到了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證法，但由于課堂無法馬上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，故此教師繼續(xù)展示資料。

2.2 揭示減數(shù)分裂的正確過程

教師展示資料6：1903年，美國遺傳學(xué)家薩頓通過對蝗蟲精子的形成過程中染色體變化的研究，深刻闡述了“遺傳的染色體理論”，他得出了“同源染色體在減數(shù)分裂時，以配對形式聯(lián)合，再彼此分離”的結(jié)論。

資料7：見圖4、圖5。

教師設(shè)置問題：根據(jù)剛才的探究，你們可否總結(jié)出減數(shù)分裂的概念，并且畫出減數(shù)分裂過程的染色體變化圖。

學(xué)生繼續(xù)討論、分析，得出了減數(shù)分裂的概念。

教師巡視并且觀察，指導(dǎo)學(xué)生畫圖。

3 總結(jié)歸納，促使概念的形成

教師等待學(xué)生畫圖完畢，先播放精子的形成過程視頻，讓學(xué)生體驗(yàn)減數(shù)分裂的過程。最后，教師呈現(xiàn)哺乳動物精子的形成過程圖解。

教師總結(jié)并進(jìn)一步點(diǎn)撥分析講解，促使學(xué)生明確減數(shù)第一次分裂同源染色體聯(lián)會配對，形成四分體及出現(xiàn)交叉互換等染色體變化，促進(jìn)學(xué)生理解同源染色體等重要概念的含義，讓學(xué)生獨(dú)立分析減數(shù)第二次分裂染色體的行為變化，進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生回顧有絲分裂過程中染色體的行為變化，分析有絲分裂和減數(shù)分裂的異同點(diǎn)。

4 教學(xué)反思

雖然科學(xué)史是前人的總結(jié)歸納，但對于學(xué)生而言是新的知識，教師需要讓學(xué)生站在問題的起點(diǎn)，面對問題，追溯起源。當(dāng)然科學(xué)史的使用必須要結(jié)合教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行篩選，既要考慮學(xué)生已有的知識和能力水平，又要考慮其對學(xué)生智力和興趣發(fā)展的促進(jìn)作用?？茖W(xué)史原材料的轉(zhuǎn)化需要教師深入思考，讓其適合于課堂的探究活動，設(shè)置的問題必須留有探究余地，為學(xué)生思考和討論分析搭建平臺。此外，教師還必須要注意問題的開放性，能夠引導(dǎo)學(xué)生深入分析探究，提升學(xué)生的能力?？傊谏镎n堂上恰當(dāng)利用生物科學(xué)史，能夠?qū)W(xué)生知識、情感、技能的全面培養(yǎng)起到良好的促進(jìn)作用。

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