減數(shù)分裂軟磁鐵模型的制作及應(yīng)用

◆趙芳芳

1 研究背景

俗話說：“百聞不如一見，百見不如親手做一遍。”在高中生物教學(xué)中，模型的制作是學(xué)生自主動手操作的重要途徑。動手構(gòu)建模型不僅能使學(xué)生經(jīng)歷知識的“再發(fā)現(xiàn)”和“再創(chuàng)造”過程，還能有效培養(yǎng)學(xué)生的思維能力、想象能力、動手能力以及創(chuàng)新精神，所以《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》明確地將生物學(xué)模型與生物學(xué)基本事實(shí)、概念、原理、規(guī)律等列為學(xué)科知識的重點(diǎn)。

“減數(shù)分裂”是高中生物學(xué)教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，《2014年浙江省普通高考考試說明》對此塊知識的能力要求為Ⅱ級，還在實(shí)驗(yàn)?zāi)K的考查中新增了一條要求：減數(shù)分裂模型的制作研究。由此可見，模型的方法越來越受到重視。2013年臺州市優(yōu)質(zhì)課比賽的其中一堂課就是“減數(shù)分裂”，六位選手都制作了模型，其中浙江省天臺平橋中學(xué)參賽教師制作的軟磁鐵模型最為吸引大家的關(guān)注。如何制作及使用軟磁鐵模型呢？

2 模型制作

材料 各色軟磁鐵（一種將磁性材料和橡膠混合制作的材料，有磁性，能吸附在黑板上，有多種顏色可選）、鈕扣磁鐵、記號筆、剪刀。

制作過程

1）用記號筆在黑色軟磁鐵背面畫出初級精母細(xì)胞、次級精母細(xì)胞、次級卵母細(xì)胞輪廓并用剪刀剪下，如圖1所示。

2）用記號筆在黃色、紅色軟磁鐵背面畫出不同大小的染色體、姐妹染色單體圖形輪廓, 并用剪刀剪下。不同顏色的染色體代表來自不同親本（如黃色軟磁鐵制作的染色體代表來自父方，紅色軟磁體制作的染色體代表來自母方）。如要制作大小形態(tài)相同的同源染色體,可先剪下一種形態(tài)的染色體或姐妹染色單體，然后以剪下的染色體或姐妹染色單體為模板進(jìn)行復(fù)制裁剪，如圖2所示。

圖1

圖2

圖3

3）用鈕扣磁鐵代表著絲粒，鈕扣磁鐵的磁性非常強(qiáng)，可以增加軟磁鐵在黑板上的吸附能力，同時(shí)也可代表著絲粒，如圖3所示。

由此，簡易的“減數(shù)分裂”模型就制作完成了。

3 “減數(shù)分裂”軟磁鐵模型的應(yīng)用

同源染色體、聯(lián)會、四分體概念的辨析 以往學(xué)習(xí)同源染色體、聯(lián)會、四分體知識點(diǎn)時(shí)，往往先解釋概念，然后讓學(xué)生觀察課本上的染色體圖或者在黑板上畫出各種形態(tài)的染色體讓學(xué)生找出同源染色體、四分體，這樣的方法比較費(fèi)時(shí)，也不形象。現(xiàn)在只要利用已經(jīng)裁剪好的各種形態(tài)的染色體，將剪好的染色體吸附在黑板上，再讓學(xué)生上臺進(jìn)行分類即可。如圖2就是學(xué)生分類整理好的同源染色體和四分體。通過動手實(shí)踐，學(xué)生自然明白同源染色體是大小、形態(tài)相同而來源不同的染色體。同源染色體兩兩配對的現(xiàn)象就是聯(lián)會，聯(lián)會后的染色體有四條染色單體，就是四分體！通過模型的演繹，學(xué)生也很容易掌握它們之間的數(shù)量關(guān)系，即：1個(gè)四分體=1對同源染色體=2條染色體=2個(gè)著絲粒=4條染色單體=4個(gè)DNA分子。

減數(shù)分裂過程中染色體行為的演示 減數(shù)分裂知識一直是高中生困擾最多的一塊內(nèi)容，有些學(xué)生一看到減數(shù)分裂的題目就發(fā)怵！減數(shù)分裂過程中同源染色體有什么行為特點(diǎn)？有絲分裂和減數(shù)分裂圖形怎么區(qū)別？如何區(qū)分細(xì)胞分裂過程中特別是減數(shù)分裂過程中，染色體的形態(tài)、數(shù)目的變化？這些問題的解決不但需要學(xué)生能清楚理解掌握染色體變化的規(guī)律，還要有很強(qiáng)的空間想象能力！合理利用模型，讓學(xué)生動手實(shí)踐，在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)尋找規(guī)律，自主構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)、主動學(xué)習(xí)，有利于知識的理解與落實(shí)！因而在此知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)中，可以發(fā)給學(xué)生材料，讓學(xué)生根據(jù)減數(shù)分裂各時(shí)期染色體的變化進(jìn)行模型演示，然后在黑板上呈現(xiàn)。學(xué)生在模擬過程中可能會出現(xiàn)這樣或那樣的錯(cuò)誤，經(jīng)過了失敗的嘗試，他們就能明白問題所在，下次就能避免出現(xiàn)同樣類型的錯(cuò)誤！

如圖4、圖5就是不同學(xué)生演示的減數(shù)分裂過程染色體行為的模型圖（以體細(xì)胞有2對4條染色體的生物進(jìn)行減數(shù)第一次和第二次分裂前期、中期、后期染色體行為變化為例）。比較圖4和圖5，學(xué)生也能充分領(lǐng)會在減數(shù)第一次分裂時(shí)同源染色體分開的同時(shí)非同源染色體的自由組合，結(jié)果產(chǎn)生不同染色體組成的子細(xì)胞。

圖4

圖5

當(dāng)然，也可利用同樣的模型，將有絲分裂過程的染色體行為進(jìn)行模擬，再與減數(shù)分裂過程進(jìn)行對比，通過演示對比，有利于加深學(xué)生理解、辨別兩種分裂過程的異同，并為區(qū)分有絲分裂、減數(shù)分裂細(xì)胞分裂圖形的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)！

探究異常生殖細(xì)胞的形成 模型給人們一種認(rèn)識事物的思路、角度和方法。在現(xiàn)代生物科學(xué)研究中，模型方法被廣泛運(yùn)用！自然界生物種類繁多，運(yùn)動復(fù)雜多變，合理利用模型能夠排除非本質(zhì)因素的干擾，突出反映事物的本質(zhì)特征，從而使生命現(xiàn)象或過程得到簡化、純化和理想化。

例 某個(gè)精原細(xì)胞形成精子的過程中，如果減數(shù)第一分裂時(shí)，發(fā)生一對同源染色體不分離的現(xiàn)象，而第二次分裂正常，則由該精原細(xì)胞形成的異常精子有（ ）

A.1個(gè) B.2個(gè) C.3個(gè) D.4個(gè)

要解這個(gè)題目，學(xué)生必須先清楚正常的減數(shù)分裂過程，然后根據(jù)題意，構(gòu)建異常分裂時(shí)的染色體走向。如果缺乏空間想象能力，這個(gè)題目就非常抽象難懂。而利用軟磁鐵模型，就能將抽象問題直觀化，降低知識難度！通過直觀的圖示，學(xué)生很容易發(fā)現(xiàn)如果減數(shù)第一次分裂出錯(cuò)，減數(shù)第二次分裂正常，則所形成的子細(xì)胞全部異常；同時(shí)也能利用模型推導(dǎo)出如果減數(shù)第一次分裂正常，減數(shù)第二次異常的情況，達(dá)到舉一反三的效果！

4 評價(jià)

在減數(shù)分裂的教學(xué)中，教師一般會利用多媒體動畫，這種方式非常形象逼真，學(xué)生容易理解一個(gè)連續(xù)的動態(tài)分裂過程，且能反復(fù)觀看，因此比較適合課堂上演示。但學(xué)生只是被動去接受，缺乏互動性。在多媒體動畫的基礎(chǔ)上輔以模型制作，就能化被動為主動，更有利于學(xué)生的自主學(xué)習(xí)！減數(shù)分裂的模型還有很多,常見的還有紙板模型、橡皮泥模型、塑料彩管模型、毛線模型、鐵絲鉛絲模型。這些模型各有利弊，經(jīng)過使用對比，筆者認(rèn)為軟磁鐵模型的使用效果最好！值得一提的是，這種模型還能長期保存和使用，比較經(jīng)濟(jì)環(huán)保！

利用軟磁鐵，還可以構(gòu)建其他各種模型，如細(xì)胞結(jié)構(gòu)模型、DNA分子結(jié)構(gòu)模型、基因的表達(dá)模型、重組DNA分子模型等。以上僅為筆者淺見，希望更多同行能夠關(guān)注模型制作問題！

[1]教育部.普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）[S].北京:人民教育出版社,2003.

[2]郭成.自制磁鐵學(xué)具 引領(lǐng)課堂探究[J].中學(xué)生物學(xué),2013(7):41-42.

[3]鄭助君.減數(shù)分裂模擬教學(xué)方法集錦[J].生物學(xué)教學(xué),2011(2):30-32.