建立减数分裂中染色体变化的模型

浙江省舟山中学 陈钢

模型方法是人们认识自然界的一种重要方式，也是理论思维发展的重要方式，在人们理解事物的本质，探索未知规律的过程中，都起着重要作用，在高中生物教学中一直有广泛的应用。最新制定的《高中生物课程标准》对该方法的应用提出了更高的要求，如在“知识目标”第一条明确提出“获得生物学基本事实、概念、原理、规律和模型等方面的基础知识，知道生物科学和技术的主要发展方向和成就，知道生物科学发展史上的重要事件。”在“课程设计思路”中也要求“领悟假说演绎、建立模型等科学方法及其在科学研究中的应用”，“领悟系统分析、建立数学模型等科学方法及其在科学研究中的应用”。还在活动建议中列举了“制作DNA分子双螺旋结构模型”、“尝试建立数学模型解释种群的数量变动”等八个与模型方法有关的探究活动。按照此次优质课评比的要求，结合新课程标准的实施，我设计了“建立减数分裂中染色体变化的模型”一课。

教学目标：

1、知识方面：

（1）通过活动进一步理解减数分裂过程中染色体行为和数目的规律性变化，能识别并绘制模式图。

（2）通过减数分裂与有丝分裂、遗传规律、染色体变异的横向联系，更好地掌握减数分裂的核心概念。

2、能力方面：

（1）通过模型建构活动，理解模型方法的重要作用，在以后的学习和生活中能应用这一重要方法解决实际问题，提高学生的生物学素养。 （2）提高学生的比较、分析、归纳能力。

重点难点分析：

1、学生能正确理解减数分裂过程中，染色体行为和数目的规律性变化，让学生在建构物理模型和数学模型的过程中逐渐建构起减数分裂的概念模型。

2、应用模型解释减数分裂中一些难点问题，如减数分裂与遗传规律的联系、减数分裂异常引起的遗传效应等。

3、如何控制课堂气氛，使之活跃又不失控。

教学设计说明：

1、减数分裂是本章乃至全书的重点章节，每位生物教师在此花费了大量的心血，优秀案例比比皆是，在教学设计上也各有特色，为了突出减数分裂过程中染色体行为、数目的变化，有的教师采用边讲边画图的方法，有的教师制作了形象直观的教具，还有许多教师采用多媒体辅助教学的方法，都取得了很好的效果，今天我以引导学生“建构模型”这一方法进行一些尝试。

2、这节课的目标之一是通过模型建构活动，理解模型方法的重要作用。但如果在课堂中过多的出现相关的专业术语，反而会转移学生的注意力，不利于减数分裂核心概念的理解。因此考虑到学生的认知水平，尽可能地避免教学过程中出现过多模型方法的专业术语，不刻意追求模型方法的讲授，而是让学生在潜移默化中自然地掌握这一方法。

3、由于学生此前没有这类活动的经验，教师先模拟有丝分裂过程进行示范，然后让学生模拟减数分裂过程，，不至于简单重复老师的操作。在学生操作的时候，屏幕显示相关照

片进行提示，帮助基础较差的学生正确操作。

4、在学生活动过程中用数码相机拍摄一些照片，及时反馈，纠正学生在操作存在的错误。同时设计几个典型错误，让学生辨别，更好的掌握减数分裂各时期细胞的特点。

5、减数分裂中概念和知识点实在太多，考虑到这是一节复习课，受时间限制，本课在设计时避开了一些学生易懂的知识，以精原细胞细胞的减数分裂过程为例，重点放在染色体形态、数目的变化及减数分裂与遗传的联系上。

教学过程： 一、导入

展示DNA双螺旋模型图

这是沃森和克里克两位科学家于1953年成功构建的。当时没有任何人看到过DNA，沃森和克里克就利用当时已经发现的一些间接证据，如DNA的化学组成，DNA的X射线衍射照片等，向小朋友摆积木一样，在实验室里做起了DNA的模型，经过2年的探索，他们 用自制的硬纸板成功的构建了这个双螺旋模型，现在科学家证实，大约99%的生物的DNA都是这种双螺旋结构。沃森和克里克利用模型方法完成了一项具有划时代意义的伟大工程，把人们对生物科学研究的视野，一下子由细胞水平推向了分子水平，可见模型与模型方法的魅力。那么什么是模型方法呢？

二、模型与模型方法

模型方法是以研究模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法，是逻辑方法的一种特有的形式。模型舍去了原型的一些次要的、非本质的细节，以简化和理想化的形式去再现原型的各种复杂结构、功能和联系，是连接理论和应用的桥梁。模型与原型及理论的关系如下：

抽象化

证明

原型

解释

模型

理论

具体化

模型的种类很多，一般所说的模型主要有物理模型、数学模型、概念模型等。模型方法的概念听起来很陌生，但是模型方法我们并不陌生，在我们的教材中很多地方都使用了这种方法。举例：

物理模型：用实物代替原型进行研究的方法。如DNA双螺旋模型，叶绿体结构模型等，还有今天我们用小纸片表示染色体，这也是一种物理模型。

数学模型：用符号、公式、图象等数学语言表现生物学现象、特征和状况的方法，如酶的活性随温度变化而变化的曲线，豌豆实验中9：3：3：1的比例关系，还有我们等下要画的减数分裂过程中染色体数量变化曲线等。

概念模型：用想象的抽象概念或图形代替原型进行研究的方法，如光合作用过程模型，呼吸作用过程模型，血糖的来源与去向模型等。

接下来我们就一起来构建减数分裂中染色体变化的模型。 三、建立减数分裂中染色体变化的模型

1、材料用具：

白 纸 2 张，分别表示减数分裂第一次分裂和第二次分裂的细胞 小纸片8张，表示染色体，其中红色表示来自母方，蓝色表示来自父方 2、活动任务：

（1）用小纸片模拟减数分裂时染色体的动态变化。 （2）边操作边完成染色体/DNA数量变化表和曲线图 3、教师演示有丝分裂中染色体的变化

事先在黑板上画好下表（图），演示时边讲述边完成下表（图）

染色体数 DNA含量 染色体/DNA

含量 间期 2n 2a-4a 前期 中期 后期 末期 4n(a) 2n(a)

时期 间期 前期 中期 后期 末期

4、学生活动：模拟减数分裂时染色体的动态变化

两人合作，参考屏幕中显示的图片，边模拟染色体运动边完成“减数分裂时染色体和DNA的数量变化表（曲线图）”。教师在旁指导，并用数码相机拍摄照片，学生演示完后展示。