黃偉明

摘要 在“減數(shù)分裂”第 1 課時教學(xué)中，指導(dǎo)學(xué)生開展減數(shù)分裂物理模型、數(shù)學(xué)模型及概念模型的建?；顒樱行椭鷮W(xué)生直觀、形 象地建立與理解減數(shù)分裂時染色體的變化特點，以及減數(shù)分裂的生物學(xué)意義，形成結(jié)構(gòu)與功能觀、穩(wěn)態(tài)與平衡等生命觀 念，提升科學(xué)思維能力與科學(xué)探究能力。

關(guān)鍵詞 模型;建模;減數(shù)分裂;生命觀念;科學(xué)思維

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（下文簡 稱課程標(biāo)準(zhǔn)）明確提出高中生物學(xué)教學(xué)要讓學(xué)生學(xué)會 運用模型進(jìn)行建模。^[1]為此，筆者嘗試開展高中生物 學(xué)模型與建模教學(xué)實踐與研究，以期激發(fā)學(xué)生科學(xué)探 究興趣，習(xí)得生物學(xué)知識，形成生命觀念，提高科學(xué)思 維能力與建模能力。本文以“減數(shù)分裂”第1課時教學(xué) 為例，探討建模教學(xué)策略。

一、“減數(shù)分裂”第1課時建模教學(xué)概述

“減數(shù)分裂”是2007年版人教社《高中生物·必修 2·遺傳與進(jìn)化》（下文簡稱教科書）第2章第1節(jié)內(nèi)容， 包括以哺乳動物精子和卵細(xì)胞形成為例介紹減數(shù)分 裂過程，觀察蝗蟲精母細(xì)胞減數(shù)分裂固定裝片實驗與 建立減數(shù)分裂中染色體變化的模型活動等?！皽p數(shù)分 裂”是高中生物必修2模塊教學(xué)重點和學(xué)習(xí)難點，為學(xué) 生學(xué)習(xí)遺傳和變異、生物進(jìn)化等知識奠定基礎(chǔ)。課程 標(biāo)準(zhǔn)對該部分內(nèi)容的教學(xué)要求是“闡明減數(shù)分裂產(chǎn)生 染色體數(shù)量減半的精細(xì)胞或卵細(xì)胞”。建議開展“運 用模型、裝片或視頻觀察模擬減數(shù)分裂過程染色體的 變化”教學(xué)活動，幫助學(xué)生能夠運用細(xì)胞減數(shù)分裂的 模型，闡明遺傳信息在有性生殖中的傳遞規(guī)律，重點 發(fā)展生命觀念、科學(xué)思維維度的生物學(xué)核心素養(yǎng)。^[2]

“減數(shù)分裂”第1課時教學(xué)聚焦減數(shù)分裂過程中染 色體變化及其生物學(xué)意義，通過比較分析有絲分裂與 減數(shù)分裂的異同點、觀察與分析精子形成過程示意圖 等，促進(jìn)學(xué)生樹立結(jié)構(gòu)與功能觀、穩(wěn)態(tài)與平衡觀等生 命觀念，提高比較分析能力。從“直觀教具呈現(xiàn)、模型 方法運用、模型與建模實施”等三個層次，由淺入深、 從具體到抽象逐步指導(dǎo)學(xué)生運用磁性染色體模型，建 構(gòu)減數(shù)分裂模型，幫助學(xué)生歸納減數(shù)分裂概念及減數(shù) 分裂過程，舉例說明減數(shù)分裂特點及結(jié)果，闡明減數(shù) 分裂過程中染色體發(fā)生自由組合和互換的意義，提高 觀察能力、綜合分析能力與建模能力，為學(xué)生建立重 要概念“有性生殖中基因的分離和重組導(dǎo)致雙親后代 的基因組合有多種可能”，以及大概念“遺傳信息控制 生物性狀，并代代相傳”奠定基礎(chǔ)。^[2] 二、“減數(shù)分裂”第1課時建模教學(xué)設(shè)計與 實施

模型能對認(rèn)知對象本質(zhì)特征進(jìn)行簡單且直觀的 概括與描述。^[3]建模是指運用生物模型解決生物學(xué)問 題。其實質(zhì)是運用模型設(shè)計新的知識結(jié)構(gòu)，通過對表 象的操作、加工而實現(xiàn)的思維活動。建?？梢源龠M(jìn)學(xué) 生調(diào)動多種感官、充分發(fā)揮想象力進(jìn)行探索，提高科 學(xué)思維能力、科學(xué)探究能力與創(chuàng)新能力。^[4]

（一）建構(gòu)有絲分裂模型，導(dǎo)入新課教學(xué)

創(chuàng)設(shè)“精子是怎樣形成的”問題情境，指導(dǎo)學(xué)生運 用紅、黃色及長短不同的兩對磁性染色體模型建構(gòu)有 絲分裂模型，復(fù)習(xí)有絲分裂過程中染色體行為變化的 規(guī)律，加深對有絲分裂及其生物學(xué)意義的理解。進(jìn)一 步指導(dǎo)學(xué)生觀察教科書第16頁“果蠅體細(xì)胞和配子的 染色體圖”，分析精子形成的方式，得出“精子的形成 不能通過有絲分裂”的結(jié)論。由此引出本節(jié)教學(xué)課題 “減數(shù)分裂” ，并介紹減數(shù)分裂發(fā)現(xiàn)史上科學(xué)家魏斯曼 的預(yù)言“精子和卵子染色體數(shù)要減半”。

通過建構(gòu)有絲分裂模型，激發(fā)學(xué)生的好奇心與學(xué) 習(xí)興趣欲望，營造濃厚的科學(xué)探究氣氛，促進(jìn)學(xué)生主 動參與建?；顒樱ⅰ凹?xì)胞分裂過程實質(zhì)是染色體 的行為變化”的認(rèn)識，提升觀察能力與分析能力。

（二）建構(gòu)減數(shù)分裂模型，開展建模教學(xué)

• 建構(gòu)減數(shù)第一次分裂模型

指導(dǎo)學(xué)生觀看減數(shù)分裂動畫視頻，了解精子形成 時減數(shù)分裂過程，初步認(rèn)識同源染色體、姐妹染色單 體、聯(lián)會及四分體等生物學(xué)專業(yè)名詞。并組織學(xué)生根 據(jù)教科書第19頁“哺乳動物精子的形成過程圖解”建 構(gòu)減數(shù)第一次分裂模型。

首先，每桌兩位學(xué)生合作運用8個長短不同紅黃 兩色的磁性染色體模型代表8條染色單體，建構(gòu)顏色 和長度兩兩相同的4條染色體，即減數(shù)第一分裂前期 模型。接著，學(xué)生建構(gòu)減數(shù)第一分裂中期、后期染色 體模型。有的學(xué)生將長短一樣、紅黃色不同標(biāo)記的同 源染色體配對，分別擺放在細(xì)胞赤道板上。有的將其 中一個四分體交叉擺放。最后，學(xué)生將長短不同、顏 色不同的染色體分別移至細(xì)胞兩極，表示兩對同源染 色體分離，完成減數(shù)第一次分裂，染色體數(shù)目減半，產(chǎn) 生兩個次級精母細(xì)胞。

根據(jù)建模教學(xué)目標(biāo)及建模難易程度，請不同學(xué)習(xí) 程度的學(xué)生展示小組合作建構(gòu)的減數(shù)第一次分裂模 型，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行相互評價，及時發(fā)現(xiàn)存在的問題并 修正模型，幫助學(xué)生直觀、形象地了解減數(shù)第一次分 裂前期時每條染色體是由兩個染色單體組成的，這兩 條染色單體長短顏色是一致的，說明其是來自父方或 母方的一對同源染色體。加深學(xué)生對同源染色體、姐 妹染色單體、聯(lián)會與四分體等概念的認(rèn)識，厘清其相 互之間的關(guān)系，避免死記硬背。進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生思考與 討論：①同源染色體如何分離？何時分離？非同源染 色體如何自由組合？何時自由組合？ ②四分體的交 叉互換是否會改變遺傳信息？為后續(xù)學(xué)習(xí)基因重組 打下基礎(chǔ)。

• 建構(gòu)減數(shù)第二次分裂模型

學(xué)生繼續(xù)運用磁性染色體模型建構(gòu)減數(shù)第二次 分裂模型，加深理解染色體數(shù)目加倍的原因是著絲點 分裂。并指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步思考：減數(shù)分裂形成生殖細(xì) 胞過程中，若沒有紡錘體形成，能否產(chǎn)生正常生殖能 力的生殖細(xì)胞？為學(xué)習(xí)染色體變異打下基礎(chǔ)。

通過小組合作建構(gòu)減數(shù)分裂模型，使學(xué)生直觀地 認(rèn)識減數(shù)分裂過程染色體行為與數(shù)目變化過程，促進(jìn) 學(xué)生建立與理解減數(shù)分裂概念及其生物學(xué)意義，培養(yǎng) 學(xué)生合作的精神，提高科學(xué)思維能力與建模能力。

• 建構(gòu)減數(shù)分裂數(shù)學(xué)模型

在本課時小結(jié)環(huán)節(jié)，要求學(xué)生建構(gòu)減數(shù)分裂染色 體數(shù)目變化數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行展示與互評，修正存在 的錯誤。指導(dǎo)學(xué)生分析染色體數(shù)目加倍處是垂直線 條、DNA數(shù)目加倍處是斜線條的原因，厘清減數(shù)分裂 過程中染色體數(shù)目變化與DNA數(shù)目變化之間的關(guān)系， 提高運用知識能力。

此外，本節(jié)課后要求學(xué)生獨立繪制減數(shù)分裂概念 圖，讓學(xué)生以概念模型的形式表征對減數(shù)分裂的認(rèn) 識。通過建構(gòu)減數(shù)分裂物理模型、數(shù)學(xué)模型及概念模 型的方式，促進(jìn)學(xué)生深入理解減數(shù)分裂這一重要概念 及其生物學(xué)意義，做到知其然，知其所以然。

三、“減數(shù)分裂”建模教學(xué)反思

（一）激發(fā)學(xué)生的探究欲望，學(xué)習(xí)與運用建模方法

運用模型開展建?；顒佑欣诩ぐl(fā)學(xué)生的好奇 心與探究欲望，讓學(xué)生在建模實踐中，正確理解抽象 的減數(shù)分裂概念，直觀、形象地認(rèn)識減數(shù)分裂過程中 染色體行為與數(shù)目變化，改變傳統(tǒng)的死記硬背減數(shù)分 裂各個時期染色體變化的現(xiàn)象，彰顯了高中生物學(xué)的 理科屬性，使得學(xué)生習(xí)得生物學(xué)概念，形成生命觀念， 學(xué)習(xí)與運用建模方法，提高科學(xué)思維能力、科學(xué)探究 能力與創(chuàng)新能力

（二）調(diào)整教學(xué)內(nèi)容及保證充足的建模活動時間

根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知水平，將減數(shù)分裂教學(xué)內(nèi)容調(diào)整 到“遺傳因子的發(fā)現(xiàn)”之前，有利于學(xué)生基于對有絲分 裂的認(rèn)識，運用模型與建模學(xué)習(xí)重要概念減數(shù)分裂， 為后續(xù)學(xué)習(xí)孟德爾豌豆雜交實驗、遺傳分離定律和自 由組合定律奠定基礎(chǔ)。此外，為了保證充足的建?；?動時間，編寫導(dǎo)學(xué)案指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行預(yù)習(xí)，并以小組合 作建模的方式進(jìn)行減數(shù)分裂學(xué)習(xí)，有利于學(xué)生相互幫 助，當(dāng)堂完成建構(gòu)減數(shù)分裂模型的任務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉恩山，曹保義 . 普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 年 版）解讀[M]，北京：高等教育出版社，2018.

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• 趙萍萍，劉恩山 . 生物學(xué)建模教學(xué)研究進(jìn)展及啟示[J]. 生物學(xué)通報，2015（1）.
• （責(zé)任編輯 ：陳 欣）