“染色體變異”的教學(xué)組織
張海軍
摘? 要? 在新課程理念和建構(gòu)主義理論的指導(dǎo)下，基于問(wèn)題情境創(chuàng)設(shè)，組織了“染色體變異”一節(jié)的課堂教學(xué)，通過(guò)創(chuàng)設(shè)突破“染色體組”概念、辨析二倍體、多倍體、單倍體等問(wèn)題情境，讓學(xué)生在思考、討論和分析、解決問(wèn)題的過(guò)程中獲取染色體結(jié)構(gòu)變異和數(shù)目變異等方面的知識(shí)。
關(guān)鍵詞? 染色體結(jié)構(gòu)變異 染色體數(shù)目變異 染色體組 建構(gòu)主義
1、教學(xué)內(nèi)容組織
1.1 教學(xué)設(shè)計(jì)思維導(dǎo)圖
圖1 思維導(dǎo)圖
1.2關(guān)鍵術(shù)語(yǔ)和重要概念?
圖2
2、教學(xué)目標(biāo)
（1）知識(shí)目標(biāo)。①熟悉染色體結(jié)構(gòu)變異的基本類型。②探討染色體數(shù)目的變異。③準(zhǔn)確理解染色體組概念。④舉例說(shuō)明二倍體、多倍體、單倍體的概念。
（2）能力目標(biāo)。①通過(guò)辨別易混淆的概念，培養(yǎng)分析比較能力和思維判斷能力。②能用科學(xué)、簡(jiǎn)練的語(yǔ)言解釋相關(guān)概念。③通過(guò)知識(shí)的應(yīng)用，培養(yǎng)知識(shí)遷移能力。
（3）情感目標(biāo)。①感知生物學(xué)知識(shí)在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用，體驗(yàn)學(xué)以致用的成功感。②激發(fā)學(xué)生主動(dòng)探索、研究實(shí)際問(wèn)題的興趣。
3、教學(xué)過(guò)程
3.1 導(dǎo)入新課
授課的時(shí)間正好在吃西瓜的季節(jié)，首先在課件上展示了一張普通有籽的西瓜和一張無(wú)籽西瓜的圖片，簡(jiǎn)單解釋其形成的原因，即“這就是因?yàn)槿旧w發(fā)生變異形成的，在學(xué)習(xí)完本節(jié)的內(nèi)容后我們會(huì)請(qǐng)大家設(shè)計(jì)方案：怎樣通過(guò)有籽西瓜得到無(wú)籽西瓜？”通過(guò)這樣的一個(gè)簡(jiǎn)單引入，集中學(xué)生的注意力、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)本課的興趣。然后通過(guò)三張來(lái)自不同個(gè)體的染色體組成圖了解染色體變異的類型（圖3至圖5）。
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圖3 正常個(gè)體染色體組成???? 圖4 貓叫綜合征患者染色體組成?? 圖5 先天愚型患者染色體組成
通過(guò)上面的這三張圖，學(xué)生很容易就能夠理解染色體變異包括兩種類型，即“染色體結(jié)構(gòu)變異”和“染色體數(shù)目變異”。
3.2 染色體結(jié)構(gòu)變異的新課教學(xué)
教師提問(wèn)：“染色體結(jié)構(gòu)變異除了我們剛才看到的部分缺失以外還可能有哪些類型呢？”請(qǐng)學(xué)生閱讀教材[1]第85頁(yè)和第86頁(yè)圖文，并結(jié)合圖6進(jìn)行點(diǎn)撥，學(xué)生很容易就能搞清楚“缺失”“重復(fù)”“倒位”“易位”這樣四種染色體結(jié)構(gòu)變異的類型。之后繼續(xù)提問(wèn)：“染色體結(jié)構(gòu)變異中的易位和我們前面學(xué)的基因重組中的交叉互換有什么異同?”教師組織學(xué)生進(jìn)行小組討論，并與全班學(xué)生交流。之后完成學(xué)案上的兩個(gè)題目，并與全班交流解題思路。
圖6 染色體結(jié)構(gòu)變異類型示意圖
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3.3 染色體數(shù)目變異的新課教學(xué)
3.3.1 細(xì)胞內(nèi)個(gè)別染色體的數(shù)目的增加或減少
??? 本部分內(nèi)容直接在課件上再次展示圖3，學(xué)生即可以理解。
3.3.2 細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目以染色體組的形式成倍的增加或減少
3.3.2.1 染色體組概念教學(xué)
教師首先在課件上展示一張果蠅的染色體組成圖（圖7）然后請(qǐng)學(xué)生根據(jù)該圖回答以下三個(gè)問(wèn)題：（1）圖中有哪幾對(duì)同源染色體？（2）配子是通過(guò)減數(shù)分裂形成的，試在下面的圓圈中繪出其配子中的染色體組成。并分析配子中的染色體組成有什么特點(diǎn)？（3）果蠅配子中包含的所有染色體可以稱之為一個(gè)染色體組，閱讀教材[1]86頁(yè)最后一段，找出染色體組的概念。
??????????????????????????????????????????? 圖7 雄性果蠅體細(xì)胞的染色體圖解[1]
在這個(gè)過(guò)程中，通常學(xué)生能夠準(zhǔn)確的回答第一個(gè)問(wèn)題，但是第二個(gè)問(wèn)題繪制配子中染色體組成的時(shí)候，請(qǐng)一位同學(xué)上黑板繪，其余的同學(xué)在學(xué)案上繪，在巡視的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)學(xué)生剛開(kāi)始的時(shí)候很少有同學(xué)繪制準(zhǔn)確，但筆者認(rèn)為這是理解染色體組概念的關(guān)鍵，所以做了以下提示：“配子是怎樣形成的？”“減數(shù)分裂中的“減數(shù)”發(fā)生在什么時(shí)候？是什么原因引起的？”這樣學(xué)生就能想到“減數(shù)第一次分裂后期同源染色體分離，非同源染色體自由組合”。個(gè)人認(rèn)為這句話對(duì)理解染色體組的概念有莫大的作用，根據(jù)這句話準(zhǔn)確的繪出配子的染色體組成圖后，教師提問(wèn)：“像這樣一個(gè)配子中所有的染色體我們可以稱之為一個(gè)染色體組，請(qǐng)大家認(rèn)真觀察你繪制的圖思考并配子中的染色體組成有什么特點(diǎn)？”學(xué)生回答：“這里面沒(méi)有同源染色體。”再請(qǐng)學(xué)生閱讀教材[1]86頁(yè)最后一段，找出染色體組的準(zhǔn)確概念，即“細(xì)胞中的一組非同源染色體，其形態(tài)和功能各不相同，但又相互協(xié)調(diào)，共同控制生物的生長(zhǎng)、發(fā)育、遺傳和變異，這樣一組染色體，叫做一個(gè)染色體組?！敝笸瓿蓪W(xué)案上的兩個(gè)題目，并與全班交流解題思路。
3.3.2.2? 辨析二倍體、多倍體、單倍體三個(gè)概念
?? 在組織這部分教學(xué)的時(shí)候，我首先將教材的內(nèi)容進(jìn)行了整合，在學(xué)案上給了四則材料：
材料一：人、果蠅、玉米體細(xì)胞中各含兩個(gè)染色體組，都屬于二倍體。在自然界中，幾乎全部的動(dòng)物和過(guò)半數(shù)的高等植物均是二倍體。
材料二：普通小麥體內(nèi)有六個(gè)染色體組，馬鈴薯體內(nèi)有四個(gè)染色體組，香蕉體內(nèi)有三個(gè)染色體組，這些生物都稱為多倍體。
材料三：在初中生物中學(xué)過(guò)蜜蜂中的工蜂和蜂王由受精卵發(fā)育而成，屬于二倍體，而雄蜂由未受精的卵直接發(fā)育而成，體細(xì)胞中的染色體數(shù)是工蜂和蜂王的一半，稱為單倍體。自然條件下，玉米、高粱、水稻、番茄等二倍體高等植物，偶爾也會(huì)出現(xiàn)由未受精的卵細(xì)胞發(fā)育而成的單倍體植物。
材料四：普通小麥體細(xì)胞中有六個(gè)染色體組，用它的花藥離體培養(yǎng)形成的植株叫單倍體，其體細(xì)胞中含有三個(gè)染色體組。
請(qǐng)學(xué)生分組討論下面兩個(gè)問(wèn)題：
1．結(jié)合上面四則材料歸納二倍體、多倍體、單倍體的概念。
2．判斷某一個(gè)體是單倍體還是多倍體的依據(jù)是什么？
在教學(xué)過(guò)程中，幾乎每個(gè)班的第一個(gè)學(xué)生在回答第一個(gè)問(wèn)題時(shí)都是這樣說(shuō)的：包含兩個(gè)染色體組的叫二倍體，有三個(gè)或三個(gè)以上染色體組的叫做多倍體，含有一個(gè)染色體組的叫單倍體。這時(shí)教師追問(wèn)：“材料四中的單倍體有幾個(gè)染色體組？”（糾正了學(xué)生的一個(gè)慣性思維：?jiǎn)伪扼w只含有一個(gè)染色體組。）接著再問(wèn)：“既然用小麥花藥離體培養(yǎng)得到的植株體細(xì)胞內(nèi)含有三個(gè)染色體組為什么不叫它三倍體？”自然地引出第二問(wèn)“判斷某一個(gè)體是單倍體還是多倍體的依據(jù)是什么？”經(jīng)過(guò)討論糾正得到科學(xué)的概念，即“由受精卵發(fā)育而成的，體細(xì)胞中有兩個(gè)染色體組的個(gè)體稱之為二倍體。由受精卵發(fā)育而成的，體細(xì)胞中含有三個(gè)或三個(gè)以上的染色體組的個(gè)體稱之為多倍體。體細(xì)胞中含有本物種配子染色體數(shù)目的個(gè)體叫做單倍體?！?/p>
解釋完概念后再設(shè)計(jì)一個(gè)問(wèn)題，看圖8，你能準(zhǔn)確的判斷該圖所代表的生物個(gè)體是幾倍體么？學(xué)生回答不能，因?yàn)樗袃煞N可能：如果是受精卵發(fā)育而來(lái)的就是二倍體；如果是未受精的卵細(xì)胞發(fā)育而來(lái)的就是單倍體。利用這樣一個(gè)問(wèn)題就對(duì)這幾個(gè)概念進(jìn)行了強(qiáng)化，并得到下面的結(jié)論：如果生物體是由受精卵發(fā)育形成，生物體細(xì)胞內(nèi)有幾個(gè)染色體組就叫幾倍體。如果生物體是由配子直接發(fā)育而成，不論細(xì)胞內(nèi)含有幾個(gè)染色體組，都叫單倍體。?? ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????
圖8 含有兩個(gè)染色體組的細(xì)胞
之后完成教材[1]第89頁(yè)練習(xí)3，并與全班交流解題思路。
3.3.3 人工誘導(dǎo)多倍體新課教學(xué)
在處理這部分知識(shí)的時(shí)候，為呼應(yīng)課堂導(dǎo)入，我設(shè)計(jì)了一個(gè)思維拓展題：人們平時(shí)食用的西瓜是二倍體，無(wú)子西瓜是三倍體。分組討論：如何利用二倍體西瓜培育出無(wú)子西瓜？這個(gè)問(wèn)題的思維跨度比較大，所以我又做了提示：以人體細(xì)胞中的染色體來(lái)源為例。有了這個(gè)提示后這個(gè)問(wèn)題的難度就下降了很多，學(xué)生基本都能想到先用二倍體西瓜培育出四倍體西瓜，再用二倍體西瓜和四倍體西瓜雜交，那么這個(gè)過(guò)程的關(guān)鍵就在于“怎樣用二倍體西瓜先培育出四倍體西瓜？”請(qǐng)學(xué)生閱讀教材[1]第87頁(yè)第三段，了解人工誘導(dǎo)多倍體形成的方法。
學(xué)生閱讀了相關(guān)的內(nèi)容后其實(shí)并沒(méi)有搞清楚為什么，還需要教師的點(diǎn)撥，我在課件上先展示了植物有絲分裂過(guò)程圖（圖9），先請(qǐng)同學(xué)簡(jiǎn)要回顧有絲分裂過(guò)程。再展示圖10，這樣學(xué)生對(duì)秋水仙素的作用原理就有了比較深刻的理解。即：當(dāng)秋水仙素作用于正在分裂的細(xì)胞時(shí)，能抑制紡錘體的形成，導(dǎo)致染色體不能移向細(xì)胞兩極，從而引起染色體數(shù)目加倍。討論完上述問(wèn)題后再追問(wèn)一個(gè)問(wèn)題：在二倍體西瓜發(fā)育的哪個(gè)階段用秋水仙素進(jìn)行處理？為什么？學(xué)生在教材中找到答案“處理萌發(fā)的種子或者幼苗?！痹蚴沁@些時(shí)期植物的有絲分裂比較旺盛。
圖9 植物有絲分裂過(guò)程圖
圖10 秋水仙素作用原理圖示
完成染色體數(shù)目變異的新課教學(xué)后，將相關(guān)知識(shí)用下圖進(jìn)行總結(jié)：
圖11? 染色體組相關(guān)知識(shí)概念圖
3.3.4 盤點(diǎn)收獲
完成本堂課的教學(xué)內(nèi)容后，通過(guò)完成學(xué)案上的概念圖（圖12）進(jìn)行總結(jié)，注意要求學(xué)生在填圖時(shí)回顧剛剛在課堂上討論的各個(gè)知識(shí)點(diǎn)相關(guān)知識(shí)。
圖12 本課相關(guān)概念的概念圖
4 教學(xué)反思
本教學(xué)設(shè)計(jì)基于新課程理念[2]和建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論[3-5]，即以學(xué)生為中心，在整個(gè)教學(xué)設(shè)計(jì)中通過(guò)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)和探究學(xué)習(xí)對(duì)知識(shí)進(jìn)行主動(dòng)探索和構(gòu)建，教師不再是直接向?qū)W生傳授和灌輸知識(shí)，而只對(duì)學(xué)生的意義建構(gòu)起幫助和促進(jìn)作用。
在設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程時(shí)按照知識(shí)的難易程度設(shè)計(jì)不同的學(xué)習(xí)方式?！叭旧w結(jié)構(gòu)變異”內(nèi)容相對(duì)來(lái)說(shuō)較為簡(jiǎn)單學(xué)生通過(guò)閱讀課本上的文字和圖片基本就能夠看懂，設(shè)計(jì)為自主學(xué)習(xí)；二倍體、多倍體和單倍體等概念比較容易混淆，學(xué)生通過(guò)分組合作學(xué)習(xí)的方式來(lái)掌握；“誘導(dǎo)多倍體形成”筆者將其設(shè)計(jì)為思維拓展，讓學(xué)生通過(guò)探究學(xué)習(xí)的方式進(jìn)行突破。
在設(shè)計(jì)“染色體結(jié)構(gòu)變異”教學(xué)時(shí)，加入“易位”與基因重組中“交叉互換”的比較培養(yǎng)學(xué)生的分析比較能力，通過(guò)二倍體、多倍體和單倍體等概念的辨析培養(yǎng)學(xué)生思維判斷能力，另外還通過(guò)設(shè)計(jì)“如何利用二倍體西瓜培育出無(wú)子西瓜”這樣的思維拓展，引導(dǎo)學(xué)生自主解決新情境下的真實(shí)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)生物知識(shí)的遷移應(yīng)用。
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參考文獻(xiàn)
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5王健，李秀菊. 5E 教學(xué)模式的內(nèi)涵及其對(duì)我國(guó)理科教育的啟示.生物學(xué)通報(bào), 2012, 47(3): 37—42.
（E-mail：haijunzh1981@126.com）
（本文發(fā)表于《中學(xué)生物學(xué)》2013年第8期）