陳曉蕓 林鴻生 朱慧 王桔紅

摘 要 在減數(shù)分裂課堂教學(xué)中采用RBL教學(xué)理念，促使學(xué)生在掌握相關(guān)概念的基礎(chǔ)上，借助模型探究模擬減數(shù)分裂過程，設(shè)計不同分裂方案，總結(jié)歸納減數(shù)分裂過程的特點和規(guī)律。從而激發(fā)學(xué)生勤于動手、敢于動腦，提升學(xué)生空間想象能力、思維能力，培養(yǎng)學(xué)生勤于動手、樂于探索的科學(xué)研究態(tài)度，實現(xiàn)生物學(xué)核心素養(yǎng)培養(yǎng)的目標。

關(guān)鍵詞 減數(shù)分裂 RBL教學(xué)法

中圖分類號：G424? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ?DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2019.12.048

The Application of RBL Teaching Concept in Meiosis Classroom Teaching

CHEN Xiaoyun， LIN Hongsheng， ZHU Hui， WANG Juhong

（School of Food Engineering and Biotechnology， Hanshan Normal University， Chaozhou， Guangdong 521041）

Abstract The teaching concept of RBL is adopted in meiosis classroom teaching， it helps students master relevant concepts， explore the meiosis process simulated by using the model， design different splitting schemes， and summarize the rules of meiosis process. It also stimulates students to be diligent in the beginning， improves students' spatial imagination ability and thinking ability， cultivates students' diligence and willingness towards scientific research， so as to achieve the goal of cultivating biological core literacy.

Keywords meiosis; RBL teaching method

“減數(shù)分裂”在遺傳學(xué)教學(xué)內(nèi)容占著舉足輕重的地位，因為減數(shù)分裂不僅是高等動植物有性生殖的方式，緊密聯(lián)系著遺傳學(xué)三大規(guī)律，還是細胞生物學(xué)、發(fā)育生物學(xué)、基因組學(xué)等學(xué)科的基礎(chǔ)。在減數(shù)分裂方式中染色體復(fù)制一次，分裂兩次，染色體有聯(lián)會配對、交叉等復(fù)雜行為，涉及知識面比有絲分裂方式更廣泛，如果單純依靠教師在課堂用文字講解，學(xué)生學(xué)后印象不夠深刻，知識點銜接易出現(xiàn)斷點。RBL（research-based learnling）教學(xué)理念是以探究性學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)的教學(xué)模式，能夠更加有效結(jié)合學(xué)習(xí)、探究、實踐等因素，體現(xiàn)以人為本，以學(xué)生為中心的原則，實現(xiàn)生物學(xué)核心素養(yǎng)培養(yǎng)的目標。因此，在減數(shù)分裂課堂教學(xué)適當引入RBL（research-based learnling）教學(xué)理念，促使學(xué)生較快掌握減數(shù)分裂基本定律，進而從減數(shù)分裂這一知識點衍生到多門學(xué)科，構(gòu)建出多層次立體化知識體系。

1 教學(xué)目標

掌握減數(shù)分裂、同源染色體、聯(lián)會、四分體的概念，學(xué)會分析不同時期染色體數(shù)量與形態(tài)的內(nèi)在聯(lián)系，理解分離和自由組合定律，了解生物遺傳和進化的內(nèi)因，培養(yǎng)學(xué)生自主探索、分析問題、解決問題的能力。

2 教學(xué)重點和難點

教學(xué)重點和難點均圍繞在減數(shù)分裂各個主要時期染色體行為，譬如聯(lián)會、分離、自由組合，以及染色體和DNA的數(shù)目變化特點。

3 教學(xué)方法

采用RBL方式即參與—引導(dǎo)—探究—總結(jié)，讓學(xué)生初步掌握相關(guān)概念的基礎(chǔ)上，借助自制模具演練減數(shù)分裂，模擬同源染色體是如何完成聯(lián)會、分離、自由組合等特殊行為，設(shè)計不同分裂方案，總結(jié)歸納減數(shù)分裂過程的特點和規(guī)律。適時引入科學(xué)史上多位科學(xué)家對減數(shù)分裂現(xiàn)象研究事例，鼓勵學(xué)生采用感知、質(zhì)疑、探索、總結(jié)等科學(xué)研究方法，重溫科學(xué)發(fā)現(xiàn)歷程，學(xué)會從現(xiàn)象去探討本質(zhì)規(guī)律的方法。同時，運用多媒體課件動態(tài)展示有性生殖細胞如何形成配子的過程，把微觀、抽象的片段串聯(lián)成宏觀、具體的過程。采用常見動植物材料，讓學(xué)生自己動手制成減數(shù)分裂裝片，通過第一手觀察方式，激發(fā)自主學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力。

4 教學(xué)設(shè)計

4.1 結(jié)合有絲分裂的知識點導(dǎo)入新課

教師展示大自然中動植物生長發(fā)育繁殖的有趣視頻，吸引學(xué)生注意力。再引入耳熟能詳?shù)乃渍Z：種瓜得瓜、種豆得豆，開啟關(guān)于物種的遺傳機制探究旅程。教師引導(dǎo)學(xué)生復(fù)述有絲分裂方式是個體生長發(fā)育的主要方式，再設(shè)問：個體繁殖是否也是采用有絲分裂方式？會產(chǎn)生怎樣的后果？學(xué)生回答：子代細胞的染色體會逐代加倍，無法保證物種的穩(wěn)定性。

教師選擇若干位研究遺傳學(xué)科學(xué)家所發(fā)現(xiàn)與減數(shù)分裂有關(guān)的有趣現(xiàn)象，向?qū)W生一一陳述。首先，介紹遺傳學(xué)說奠基人奧地利生物學(xué)家孟德爾（Gregor Johann Mendel）于1856-1864年間采用豌豆作為研究材料，連續(xù)統(tǒng)計子一代、子二代的花色，并以此植物性狀結(jié)果提出遺傳因子假說并初步驗證基因分離與自由組合定律。其次，從細胞遺傳學(xué)角度出發(fā)，講述 1876年赫特維希在研究海膽卵受精作用時，發(fā)現(xiàn)受精后兩個親本細胞核具有合并的現(xiàn)象。此后，1888年施特斯伯格在研究被子植物體也發(fā)現(xiàn)兩個親本細胞核的合并現(xiàn)象，1883年比利時胚胎學(xué)家貝內(nèi)登在觀察馬蛔蟲配子時也發(fā)現(xiàn)動物配子的染色體數(shù)目減半，說明減數(shù)分裂方式在動物和植物界的統(tǒng)一性。

教師設(shè)問：子代從父本和母本繼承兩者的染色體，要想保持染色體數(shù)目穩(wěn)定不變，生殖細胞染色體數(shù)目需要怎樣的調(diào)整？

學(xué)生回答：生殖細胞染色體數(shù)目必須減半。

教師提示：那么請同學(xué)在所學(xué)有絲分裂知識的基礎(chǔ)上進一步猜想減數(shù)分裂過程中染色體數(shù)目是何時、以哪種方式減半的？

4.2 學(xué)生制作染色體模型，自主探索減數(shù)分裂過程

提供硬紙板、彩色筆、剪刀、塑料釘?shù)任锲?，為了操作簡便，假設(shè)原始生殖細胞染色體數(shù)2n=4，指導(dǎo)學(xué)生制作一對較大染色體（分別涂上紅色和黑色）和一對較小染色體（分別涂上紅色和黑色）模型。教師指導(dǎo)學(xué)生按照每組兩人的方式展開減數(shù)分裂模型探究活動，每位同學(xué)從兩對染色體模型中隨機抽取兩個染色體。此時必須明確同源染色體的概念，即形狀和大小相同，一個來自父方，另一個來自母方的染色體。教師協(xié)助學(xué)生根據(jù)顏色和大小來區(qū)分自制染色體模型中的同源染色體。提示：減數(shù)分裂所產(chǎn)生的每個子代細胞染色體數(shù)目減少一半，每個子代細胞所含染色體形態(tài)大小和數(shù)目保持不變。

提問：同源染色體分開發(fā)生在什么時候呢？姐妹染色單體分離是出現(xiàn)哪個時期呢？教師引領(lǐng)學(xué)生采用自制染色體模型大膽猜測兩者分開方式，并選取部分學(xué)生上臺演示他們的模擬過程，討論不同方案得到的結(jié)果，找出最理想的方案，結(jié)合動植物減數(shù)分裂過程顯微圖片，進一步考證該方案是否符合實際情況。教師答疑：為何不是姐妹染色單體分離發(fā)生在第一次分裂，同源染色體分離發(fā)生在第二次分裂，這種方案容易出現(xiàn)基因分配的雜亂問題，也不符合基因調(diào)控機制，不利于遺傳的穩(wěn)定性。通過細致比較，學(xué)生得到結(jié)論：減數(shù)分裂過程是染色體復(fù)制 1 次，細胞分裂2 次 ，它們的順序是：染色體復(fù)制—細胞分裂第1次（同源染色體分開）—細胞分裂第 2 次（姐妹染色體分開）。

4.3 分步研究減數(shù)分裂過程，歸納總結(jié)知識點

播放減數(shù)分裂動態(tài)模擬全過程，引導(dǎo)學(xué)生分步研究減數(shù)分裂幾個重要時期。第一部分，是減數(shù)分裂I前期，因為前期I所處時間較長，染色體會逐步折疊、濃縮變短，并且出現(xiàn)同源染色體的配對以及非姐妹染色單體發(fā)生交換的現(xiàn)象，在前期I接近尾聲時，還能見到染色體呈現(xiàn)如“8”“0”“V”“X”等特別有趣的形態(tài)。此時可以學(xué)生聯(lián)系同源染色體、染色單體、四分體、聯(lián)會、交叉互換等概念。第二部分，則是減數(shù)分裂I中期，配對的染色體較為整齊排列在赤道面上，紡錘體將同源染色體的著絲粒相連。提醒學(xué)生觀察染色體的行為變化以及細胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)的特征。第三部分，講解減數(shù)分裂I后期，同源染色體受紡錘體的牽引作用分別向細胞兩級移動，值得強調(diào)的是染色體的著絲粒尚未分離，仍帶有兩條姐妹染色單體。點明同源染色體分離規(guī)律、非同源染色體自由組合規(guī)律。第四部分，減數(shù)分裂I末期，染色體移向兩極后，匯集在一起并逐漸解旋。最后恢復(fù)到染色質(zhì)狀態(tài)，核仁、核膜重新形成，生成2個子細胞。第五部分，進入第二次減數(shù)分裂時期，此時染色體的分離方式與有絲分裂無差別，可以簡單講述。教師引導(dǎo)學(xué)生歸納各時期減數(shù)分裂特點與有絲分裂的區(qū)別，從而得出結(jié)論減數(shù)分裂是有絲分裂的一種特殊方式。采用簡表形式總結(jié)歸納減數(shù)分裂過程中染色體、染色單體、DNA的數(shù)目變化規(guī)律，以及有絲分裂與減數(shù)分裂的異同點，從而將各個知識點簡析明了。

4.4 采集動植物材料，動手制作減數(shù)分裂裝片

實驗課教學(xué)不僅能驗證課堂理論知識，還能提高學(xué)生觀察能力和動手能力，培養(yǎng)學(xué)生不畏艱辛、嚴謹求實的科學(xué)品質(zhì)，倡導(dǎo)敢于質(zhì)疑的科學(xué)精神。選擇適當時機，組織學(xué)生到田間地頭采集動植物材料，動物材料可以用蝗蟲、蟋蟀等的精巢，植物材料可選用大蔥花序、水稻、玉米、韭菜、鴨跖草等常見植物的花序，再經(jīng)過一系列固定、染色、壓片等步驟，讓學(xué)生自己制作出減數(shù)分裂裝片，并且找出一個或數(shù)個典型時期。教師可采用先進數(shù)碼顯微技術(shù)拍攝各個時期分裂圖片，由學(xué)生自行編輯，加以文字說明，整理打印形成正式實驗報告。

4.5課堂總結(jié)：明確減數(shù)分裂的四個知識點

（1）生物類別：有性生殖的生物;（2）器官和系統(tǒng)：精巢或者卵巢是發(fā)生減數(shù)分裂的場所;（3）分裂方式：屬于一種特殊方式的有絲分裂，染色體只復(fù)制 1 次，細胞經(jīng)過 2 次連續(xù)的分裂，染色體復(fù)制發(fā)生在間期，同源染色體分離、姐妹染色單體分開分別發(fā)生在減數(shù)第 1 次分裂、減數(shù)第 2 次分裂;（4）結(jié)果：由1 個性母細胞分裂形成 4 個子細胞，每個子細胞內(nèi)的染色體數(shù)目比母細胞的染色體數(shù)目減少一半，最終形成成熟生殖細胞;（5）意義：染色體數(shù)目保持恒定是保持物種穩(wěn)定性的基礎(chǔ);而減數(shù)分裂過程中性母細胞染色體發(fā)生分離、自由組合、連鎖交換等行為，形成多種不同組合類型的單倍體細胞，再通過有性生殖使子代發(fā)生變異，為子代更好適應(yīng)環(huán)境提供必要條件。因此，減數(shù)分裂不僅是保持生物繁衍穩(wěn)定的重要方式，也是生物進化的內(nèi)在動力。

在減數(shù)分裂課堂教學(xué)中引入RBL教學(xué)法，不僅將枯燥抽象的概念和規(guī)律以形象生動的新形式向?qū)W生展示，提供材料和模具讓學(xué)生進行觀察、實驗、合作、討論、調(diào)查、交流等活動，從而激發(fā)學(xué)生勤于動手、敢于動腦，有利于學(xué)生在知識基礎(chǔ)、空間想象能力、思維能力等方面進一步提升，培養(yǎng)學(xué)生勤于動手、樂于探索的科學(xué)研究態(tài)度，加強團體合作精神，貼合當今提倡生物學(xué)核心素養(yǎng)培育的目標。

基金項目：廣東省韓山師范學(xué)院2017年度教學(xué)改革項目“基于RBL教學(xué)理念遺傳學(xué)實驗教學(xué)改革與實踐”，2017HJGGDJY021;2018年廣東省高等教育教學(xué)改革項目“中學(xué)生物學(xué)教學(xué)名師與生物科學(xué)（師范）專業(yè)的有機銜接”，389;廣東省韓山師范學(xué)院2018年度校級基礎(chǔ)教育研究項目“院校新聯(lián)合背景下中學(xué)生物探究式教學(xué)與課程資源開發(fā)研究”，ZD201805

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