王婷婷

摘要：生物學(xué)教學(xué)一直聚焦在概念教學(xué)上，APOS理論符合學(xué)生的認(rèn)知特點，能幫助教師解決學(xué)生在概念形成過程中存在的問題。本文基于APOS理論，對“減數(shù)分裂”的概念進(jìn)行了教學(xué)設(shè)計，并借助全新育人方式，幫助學(xué)生主動構(gòu)建生物學(xué)概念，提升科學(xué)思維能力。

關(guān)鍵詞：AOPS理論;概念教學(xué);減數(shù)分裂

生物學(xué)概念是高中生物學(xué)內(nèi)容的基點，對生物學(xué)科的理解、學(xué)科觀念的形成有著關(guān)鍵性作用。教育部2020年修訂頒布的《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》將核心素養(yǎng)落實在整個育人階段，注重學(xué)生主動參與課堂活動的過程，提倡學(xué)生自主建構(gòu)知識，使其通過實踐以及知識學(xué)習(xí)，能夠充分理解相關(guān)概念知識?！皽p數(shù)分裂”的概念教學(xué)屬于人教2017課標(biāo)版《生物學(xué)·必修2》第2章第1節(jié)的內(nèi)容，本節(jié)的教學(xué)重點是構(gòu)建減數(shù)分裂的概念、理解同源染色體、聯(lián)會等相關(guān)概念，教學(xué)難點在于如何讓學(xué)生深入理解相關(guān)概念，并將所學(xué)知識應(yīng)用于問題解決。為了進(jìn)一步提高教學(xué)效果，更好的幫助學(xué)生構(gòu)建生物學(xué)概念，本文結(jié)合生物的學(xué)科特點，在APOS理論基礎(chǔ)上，對生物學(xué)概念“減數(shù)分裂”進(jìn)行了教學(xué)設(shè)計。

APOS理論是美國教育學(xué)家杜賓斯基及其團(tuán)隊在建構(gòu)主義理論上探索出來的，主要應(yīng)用于數(shù)學(xué)概念教學(xué)，該理論強調(diào)學(xué)生在原有的認(rèn)知和特定的情境中，通過思考主動構(gòu)建知識結(jié)構(gòu)的過程，側(cè)重學(xué)生整體學(xué)習(xí)體驗以及多元化發(fā)展。該理論模型有四個階段，也就是實踐、過程、對象、圖式等幾個不同階段，符合學(xué)生認(rèn)知的規(guī)律和新課程的要求。

一、活動階段

活動階段主要是對學(xué)生概念形成的基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計，是通過相應(yīng)的活動完成學(xué)生對概念的基本認(rèn)識。在教學(xué)過程中，教師根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律設(shè)計活動，學(xué)生通過參與活動，豐富對核心概念的感性認(rèn)知。

創(chuàng)設(shè)問題情境：展示動物胚胎形成過程圖，引導(dǎo)學(xué)生從細(xì)胞角度說明進(jìn)行有性生殖的生物是由一個細(xì)胞發(fā)育而來的。

問題引導(dǎo)1：①一個細(xì)胞要發(fā)育成一個個體需要經(jīng)過什么樣的過程？②受精卵由哪兩個細(xì)胞形成？③展示人的染色體組成圖：人的體細(xì)胞有23對46條染色體，如果精子和卵細(xì)胞的形成與體細(xì)胞的增殖一樣，也是通過有絲分裂形成，結(jié)果會怎樣？

設(shè)計意圖：由問題①引出細(xì)胞分裂和細(xì)胞分化，引導(dǎo)學(xué)生回顧有絲分裂過程及意義，為學(xué)習(xí)減數(shù)分裂打下基礎(chǔ)。由問題②引出受精整個階段，學(xué)生在問題③情境下，結(jié)合有絲分裂思考配子的形成過程中，分析染色體數(shù)量的變化，進(jìn)一步提出自己的猜想，使學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)識沖突，意識到有性生殖細(xì)胞的形成并不是通過有絲分裂產(chǎn)生，這樣能夠最大化教學(xué)效果，提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識，使其主動加入新課的學(xué)習(xí)。

展示相關(guān)圖片，學(xué)生觀察圖片并分析配子的染色體與體細(xì)胞染色體的差別，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識同源染色體，非同源染色體的概念。

設(shè)計意圖：通過問題探討，讓學(xué)生對減數(shù)分裂有初步的認(rèn)識。引導(dǎo)學(xué)生分析得出配子中除染色體數(shù)目減半外，染色體形態(tài)大小也不一樣，引入同源染色體，非同源染色體的概念，使學(xué)生準(zhǔn)確形成和辨析染色體的相關(guān)概念，為接下來學(xué)習(xí)減數(shù)分裂過程中染色體的變化提供支持。

二、過程階段

過程階段是概念的分析階段，學(xué)生對活動階段所獲取的信息進(jìn)行分析、歸納和概括。在這一階段，教師以引導(dǎo)學(xué)生思維活動為主，并歸納概括出染色體的分配規(guī)律，最終形成屬于學(xué)生自己的概念模型。

資料1：1883年，比利時細(xì)胞學(xué)家貝內(nèi)登在研究馬蛔蟲的細(xì)胞分裂時發(fā)現(xiàn)，馬蛔蟲受精卵中有4條染色體，而卵細(xì)胞與精子中則為2條染色體。

思考討論1：細(xì)胞如何實現(xiàn)染色體數(shù)目減半呢？

模型建構(gòu)1：以含有兩對同源染色體的細(xì)胞為例，嘗試構(gòu)建染色體數(shù)目變化模型圖。

思考討論2：同源染色體能否出現(xiàn)在同一個配子中？

設(shè)計意圖：抓住染色體數(shù)目減半的特點，引導(dǎo)學(xué)生大膽設(shè)想積極構(gòu)建染色體變化模型，并對模型進(jìn)行修正，得出減數(shù)分裂過程中存在同源染色體分離現(xiàn)象，提升學(xué)生的科學(xué)思維能力。

資料2：展示玉米花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂過程各時期圖像。

思考討論3：①1個花粉母細(xì)胞經(jīng)減數(shù)分裂產(chǎn)生幾個子細(xì)胞？②減數(shù)分裂是分裂一次還是分裂兩次？③減數(shù)分裂復(fù)制幾次，何時復(fù)制？④比較7號與8號圖片，你能得出什么結(jié)論？

設(shè)計意圖：引入實驗證據(jù)，引導(dǎo)學(xué)生觀察圖像，通過問題討論對減數(shù)分裂過程進(jìn)行推理，并歸納得出減數(shù)分裂中的染色體在細(xì)胞分裂前復(fù)制一次，而后連續(xù)分裂兩次，且染色體數(shù)目在減數(shù)第一分裂后減半，同源染色體進(jìn)入不同細(xì)胞的結(jié)論。此過程有效激發(fā)學(xué)生的科學(xué)思維，初步獲得減數(shù)分裂的概念，為構(gòu)建減數(shù)分裂過程染色體行為變化做準(zhǔn)備。

三、對象階段

對象階段即概念的整合階段，認(rèn)識到概念的整體性。教師引導(dǎo)學(xué)生對概念進(jìn)行歸納，概括和總結(jié)，促使學(xué)生進(jìn)行主動構(gòu)建概念并掌握概念的細(xì)節(jié)部分，更為透徹地理解概念的內(nèi)容。

模型建構(gòu)2： 運用所學(xué)知識，以含有兩對同源染色體的細(xì)胞為例，嘗試對模型1進(jìn)行修正。

設(shè)計意圖：學(xué)生結(jié)合已知信息，對初構(gòu)模型圖1進(jìn)行修正。用構(gòu)建模型圖的形式呈現(xiàn)出對減數(shù)分裂過程的理解，一方面培養(yǎng)了學(xué)生知識的整合應(yīng)用的能力，另一方面加深了學(xué)生對抽象概念的理解。將所學(xué)知識應(yīng)用于問題解決，是核心素養(yǎng)教育賦予高中生物教學(xué)的重要使命，因此教師在教學(xué)中關(guān)注學(xué)生整體發(fā)展，圍繞核心素養(yǎng)和全新教學(xué)方式引導(dǎo)學(xué)生嘗試解決實際問題，可以深化學(xué)生對知識的理解，使其構(gòu)建自身的知識體系，以此來發(fā)展其自身學(xué)科素養(yǎng)以及多元能力，構(gòu)建全新教育背景下的生物教學(xué)課堂。

問題引導(dǎo)：減數(shù)分裂的具體過程是怎樣的呢？

結(jié)合教材P18-19頁，哺乳動物精子的形成過程的示意圖，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)精子的形成過程。

問題設(shè)置：①人和其他哺乳動物精子的形成場所？②其整體形成過程有哪些階段？③染色體何時復(fù)制？有何特點？④減數(shù)分裂I過程染色體行為和數(shù)量的變化有哪些？⑤減數(shù)分裂II過程染色體行為和數(shù)量的變化有哪些，此過程與有絲分裂相比，有何異同？⑥精細(xì)胞與精子有哪些異同？

設(shè)計意圖：鼓勵學(xué)生用科學(xué)術(shù)語陳述精子的形成過程，進(jìn)一步細(xì)化減數(shù)分裂的概念，加深對概念的理解。在探究過程中正確認(rèn)識染色體的變化，理解同源染色體、非同源染色體、聯(lián)會、四分體的概念，進(jìn)而掌握染色體數(shù)目減半的原因。理解精子染色體組合多樣性是由于四分體時期非姐妹染色單體的互換及非同源染色體的自由組合所致，嘗試對課堂上構(gòu)建的模型2做出合理解釋，由淺入深的教學(xué)，有利于培養(yǎng)學(xué)生構(gòu)建生物學(xué)概念的能力。

四、圖式階段

圖式階段是對活動、過程及對象三個階段的知識進(jìn)行整合分析的過程，幫助學(xué)生形成一個綜合的圖式結(jié)構(gòu)。在教學(xué)中，教師帶領(lǐng)學(xué)生將所學(xué)知識進(jìn)行整合，并借助導(dǎo)圖的方式，使其構(gòu)建“減數(shù)分裂”這一概念知識框架，以此來深化學(xué)生對知識的理解，并在這一過程中培養(yǎng)學(xué)生綜合能力以及多元學(xué)科素養(yǎng)。

播放手繪微視頻：精細(xì)胞形成的整個過程。使其探索并思考整個過程中染色體的行為變化及各時期細(xì)胞的名稱變化。以精子形成過程為例，完成減數(shù)分裂思維導(dǎo)圖的構(gòu)建。

設(shè)計意圖：對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行歸納小結(jié)，通過思維導(dǎo)圖幫助學(xué)生構(gòu)建減數(shù)分裂概念框架，形成科學(xué)概念。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生總結(jié)歸納出減數(shù)分裂的概念。

反思：本教學(xué)設(shè)計基于APOS理論，運用多種教學(xué)手段，由淺入深引導(dǎo)學(xué)生主動構(gòu)建起科學(xué)概念。本文引用科學(xué)資料及事實，以同源染色體為主線，指導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)減數(shù)分裂過程，鼓勵學(xué)生建構(gòu)并進(jìn)行修正模型，降低學(xué)生對染色體數(shù)目和行為變化的理解難度，為學(xué)生學(xué)習(xí)打造良好教學(xué)環(huán)境，促使其學(xué)習(xí)積極性的提升及科學(xué)思維的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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[2]楊大祥.減數(shù)分裂的研究歷史[J].生物學(xué)教學(xué)，2007（01）：61-63.