河北 崔 靜

高中生物核心素養(yǎng)要求學(xué)生學(xué)會運用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維等方法探討生命現(xiàn)象及規(guī)律，從而發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維。生物學(xué)是一門基礎(chǔ)自然科學(xué)，以觀察和實驗為基本研究方法，其中實驗教學(xué)是培養(yǎng)科學(xué)思維的重要途徑。高三復(fù)習(xí)階段是對知識的再認識，不是知識的簡單重復(fù)和疊加，是思維能力提升的關(guān)鍵時期。“減數(shù)分裂”專題一直是高中生物的重點和難點。本文嘗試以“減數(shù)分裂”專題復(fù)習(xí)為例，探討在高三專題復(fù)習(xí)中如何以實驗為載體，搭建科學(xué)思維的平臺，突破教學(xué)的重難點。

1.以觀察實驗為載體，理解減數(shù)分裂過程中染色體的行為變化

進行“減數(shù)分裂”專題復(fù)習(xí)時，教師可引導(dǎo)學(xué)生通過回顧減數(shù)分裂的實驗過程，進而理解減數(shù)分裂過程中染色體的行為變化，復(fù)習(xí)時可讓學(xué)生思考以下問題：

（1）觀察減數(shù)分裂的過程，理論上可以選擇的實驗材料為哪一種？最好選擇的實驗材料為哪一種？

（2）若在顯微鏡下觀察細胞內(nèi)的染色體，實驗材料至少需經(jīng)過什么處理？

（3）結(jié)合圖1（蝗蟲精母細胞減數(shù)分裂的顯微照片），闡明減數(shù)分裂過程中染色體的動態(tài)變化。

圖1 蝗蟲精母細胞減數(shù)分裂的顯微照片

（4）結(jié)合圖1思考在減數(shù)分裂過程中染色體發(fā)生了哪些不同于有絲分裂的變化？

問題（1）需要學(xué)生歸納減數(shù)分裂的場所，分析不同生物不同生殖器官中減數(shù)分裂的特點；問題（2）要求學(xué)生明確制作臨時裝片時，處理實驗材料的常用方法及目的；問題（3）要求學(xué)生不僅要學(xué)會觀察真實視野中的顯微圖像，還要通過排序把這些圖像變成一個動態(tài)的過程；問題（4）引導(dǎo)學(xué)生思考減數(shù)分裂過程中染色體數(shù)目減半的機制。

以上四個問題以顯微觀察實驗的形式還原了研究減數(shù)分裂過程的真實情景。顯微觀察類實驗在高中生物學(xué)習(xí)過程中占有重要地位，它要求學(xué)生掌握三種技能，即顯微鏡的使用技能、臨時裝片標(biāo)本的制作技能、顯微圖像的觀察處理技能。在高三專題復(fù)習(xí)中，將減數(shù)分裂的知識以觀察實驗的形式呈現(xiàn)出來，不僅要求學(xué)生要深入思考實驗材料的選擇及處理、顯微圖像的觀察處理，還需要運用歸納與概括、演繹與推理等方法比較不同時期細胞的染色體特點，把這些圖像變成一個動態(tài)的過程，在這個過程中，學(xué)生就會對染色體的行為變化機制進行深入的思考：正是因為發(fā)生了同源染色體的聯(lián)會和分離，才能在保證染色體數(shù)目減半的同時，使子細胞擁有一整套非同源染色體。在高三專題復(fù)習(xí)時以這樣的方式展開教學(xué)，使學(xué)生不再把染色體的一系列變化看作孤立事件，而是通過主動觀察發(fā)現(xiàn)事實，并通過科學(xué)思考主動探究、深刻理解知識點間的相互聯(lián)系，激發(fā)深層次的科學(xué)思維。

2.以探究實驗為載體，歸納減數(shù)分裂過程中染色體的“特殊”行為（同源染色體的聯(lián)會和分離）對遺傳和變異的影響

教材以二倍體動物為例，重點介紹了減數(shù)第一次分裂過程中染色體如何聯(lián)會和分離，但教材中并未對染色體發(fā)生“變化”時，同源染色體如何聯(lián)會和分離，對遺傳和變異有什么影響進行展開。高三專題復(fù)習(xí)教學(xué)時，可引導(dǎo)學(xué)生思考以下問題：

（1）闡述X、Y染色體在減數(shù)分裂中的行為變化。

（2）若想在顯微鏡下觀察染色體變異應(yīng)如何選材？

（3）若在顯微鏡下觀察到圖2所示的現(xiàn)象，說明染色體發(fā)生了什么變化？

圖2

（4）已知某種植物的高莖（A）與矮莖（a）是一對相對性狀，思考某三體植株（基因型為AAa）產(chǎn)生的配子種類及比例，請設(shè)計雜交實驗方案證明你的結(jié)果。（要求：寫出實驗思路、預(yù)期實驗結(jié)果、得出結(jié)論）

（5）三倍體西瓜為什么沒有種子？真的是一顆種子都沒有嗎？

（6）已知蜜蜂的短毛（B）與長毛（b）是一對相對性狀，推測當(dāng)長毛蜂王與短毛雄蜂雜交時F1的表現(xiàn)型及比例。

問題（1）學(xué)生需要以X、Y染色體為例，明確性染色體如何聯(lián)會和分離，同時引導(dǎo)學(xué)生在減數(shù)分裂過程中深刻理解同源染色體的內(nèi)涵及伴性遺傳的三種類型；問題（2）學(xué)生需要明確聯(lián)會時出現(xiàn)異常，才是觀察染色體變異的最佳時期，雖然有絲分裂也能觀察到染色體的變化，但變化的具體情況不容易確定；問題（3）（4）（5）（6）涉及了染色體結(jié)構(gòu)和數(shù)目發(fā)生變化時，同源染色體如何聯(lián)會和分離；問題（4）還需要學(xué)生運用雜交實驗方案的方式驗證配子的種類及比例，作為“異?！比旧w聯(lián)會和分離方式的實驗證據(jù)。

以上六個問題歸納概括了“異?！比旧w如何聯(lián)會和分離，并以演繹推理的方式推測“異?！比旧w對遺傳和變異的影響，可以幫助學(xué)生建立同源染色體聯(lián)會和分離的模型。

3.小結(jié)

科學(xué)思維是一種建立在證據(jù)和邏輯推理基礎(chǔ)上的思維方式，不經(jīng)訓(xùn)練無以產(chǎn)生。高三復(fù)習(xí)課更需要加強基礎(chǔ)，這里說的“基礎(chǔ)”，不僅指學(xué)生能夠記住哪些知識點，還包括學(xué)生對知識的共性有深刻認識，通過共性還原特殊性。高三專題復(fù)習(xí)中，以實驗為載體展開教學(xué)，既可以歸納各知識點間的關(guān)系，建立網(wǎng)絡(luò)、夯實基礎(chǔ)，提高學(xué)生調(diào)動和應(yīng)用知識的能力，也可以將學(xué)習(xí)層級的較高點設(shè)計為教學(xué)的原起點，即先呈現(xiàn)一般的、有較大包容性的、較抽象的概念和原理，再復(fù)習(xí)具體的內(nèi)容，實現(xiàn)從宏觀到微觀，從框架到具體，逐步提高學(xué)生提取和解讀信息能力的目的。相比層層遞進式教學(xué)，這種復(fù)習(xí)模式更需要學(xué)生運用一輪復(fù)習(xí)的表象知識來應(yīng)對多角度的抽象概念分析，使歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維等方法被應(yīng)用得淋漓盡致，科學(xué)思維在無形中被深度調(diào)動。