基于概念學習的“染色體變異”（第一課時）教學設計

李梅紅

1 教材分析

“染色體變異”是人教版高中生物學教材《必修2·遺傳與進化》第五章第二節的內容，是在學生學習基因突變和基因重組的內容之后，繼續對可遺傳變異類型的學習。本節教材包括2個課時的內容，課標中的具體內容主要涉及染色體結構變異、染色體組、二倍體、多倍體、單倍體等概念及其應用，以及低溫誘導植物染色體數目變化的實驗。第一課時主要完成染色體結構變異、染色體組和二倍體及多倍體等概念及其應用的教學;第二課時為低溫誘導植物染色體數目變化的實驗。第一課時的教學內容概念多，概念之間的邏輯關系密切。如果教師課堂上處理不當，會導致課堂教學結構零亂，影響教學目標的達成。本節內容還與前面學習的有絲分裂、減數分裂和受精作用等知識相聯系，也是學生學習“人類遺傳病”一節的基礎，與人類的生產、生活和其他知識有著密切的聯系。通過本節學習，幫助學生構建更為直觀、完整的知識體系，有助于學生對“遺傳和變異”整體理解，起到承前啟后的作用。

2 概念分析

染色體變異分為染色體結構變異和染色體數目變異。染色體結構變異包括染色體缺失、重復、易位和倒位四種類型。染色體數目變異又分為個別染色體的增減和以染色體組倍數的增減。學生在此基礎上進一步學習染色體組、二倍體、單倍體、多倍體、單倍體育種、多倍體育種等概念。這些概念的形成都以染色體組為基礎，因此，“染色體組”是“染色體變異”一節中的核心概念。本概念的地位十分重要，處于核心地位，并能夠有效地組織起相關的事實和其他概念。染色體組”的概念較為抽象和復雜，與減數分裂的知識密切聯系，所以，“染色體組”概念的教學既是本節教學的重點，又是教學的難點。

3 教學目標

3.1 知識目標

說出染色體結構變異的基本類型;理解染色體組、二倍體、單倍體、多倍體的概念。

3.2 能力目標

培養運用圖形說明或闡釋抽象知識能力;培養運用生物學相關概念建構概念圖能力;培養觀察能力和準確語言表達能力;培養合作學習能力。

3.3 情感、態度與價值觀目標

認識生命現象的多樣性和復雜性，激發探究生命現象的興趣;理解科學、技術和社會之間的關系。

4 教學策略

根據本節教學內容的特點，筆者應用了多輪認知教學策略展開教學，采用概念教學設計。教師以學生原有的概念為教學的起點，以概念轉變過程為模型，以概念圖為工具，通過利用實例，使用事實，對事實的分析，幫助學生獲得“染色體結構變異”“染色體數目變異”“染色體組”等概念，再通過相關概念的比較、歸納獲得“二倍體”“單倍體”“多倍體”等概念。在概念學習過程中，教師引導學生主動地建構知識，使得學生認知結構的多輪次的持續改造，促使學生的知識結構、能力結構和心理過程得以不斷優化。基本教學流程如圖1所示。

5 教學過程

5.1 初識新課知識結構

教師按照表1所示，指導學生在課前通過自學教材和參考資料，分類整理新課中的學習材料。

設計意圖：通過引導學生預習教材單元內容，對所學內容進行研讀和分解，為下一步的學習做好準備。

5.2 檢視原有認知結構

指導學生根據自己原有的認知和對新教材的初步學習，嘗試畫出概念圖。教師查看學生建構的概念圖。

設計意圖：原有認知是獲取新認知的基礎，教學的起點自然是要弄清學生已經知道什么和還不知道什么。學生通過概念圖形式將已有認知結構表征出來，在學習新課之前，教師弄清學生已經具備了什么樣的認知結構，學生需要習得哪些必需的前期知識，從而找準教學起點，為下一步的教學提供依據。

5.3 打破原有認知結構

教師投影展示圖2和圖3，引導學生觀察，展開討論：

（1） 圖2和圖3中兩條染色體都是同源染色體嗎？（2） 這兩幅圖發生什么變化？（3） 是否都發生基因重組？

設計意圖： 通過上節內容“基因重組”學習，學生認識了基因重組的實質，利用學生原有的認知結構狀態，呈現“染色體易位”圖解，讓學生展開討論和辨別，發現兩者的區別，打破學生原有認知結構，出現“認知失衡”狀態，使學生產生認知沖突，激發求知欲望，讓學生產生不滿足感和急于獲取新知的積極心向。

5.4 建立新的認知結構

5.4.1 染色體結構變異

通過上例，讓學生了解可遺傳變異有前面學習的基因突變和基因重組外，還有在光學顯微鏡下可見的變異——染色體變異，染色體變異包括染色體數目變異和染色體結構變異。

教師播放PPT顯示染色體缺失、重復、易位和倒位的動態變化，要求學生觀察和描述這些染色體結構發生的變異。教師再歸納出染色體缺失、重復、易位和倒位的特點，用PPT顯示染色體異常的代表例子和變異導致的影響，進一步幫助學生對染色體結構變異的理解。在學習過程中，對于學生易混淆的知識點，例如染色體結構變異中“重復”與基因突變中的“增添”;染色體結構變異中“易位”與基因重組的“交叉互換”，教師需要加以點撥，幫助學生深入理解基因突變、基因重組與染色體結構變異的概念內涵以及三者間的區別。

教師引導學生初步構建染色體變異概念圖。

設計意圖：通過觀察圖片和動畫，形象直觀地說明染色體結構變異的類型，再通過教師的引導和點撥，對染色體結構變異由感性認識上升到理性認識。學生同時也獲得新概念：可遺傳變異有基因突變、基因重組和染色體變異;染色體結構變異有缺失、重復、易位和倒位這四種類型。學生通過概念圖的構建對染色體變異有初步的認識，并加深對染色體結構變異概念的理解。

5.4.2 染色體組概念

活動一：用PPT展示教科書P86圖5-8雌雄果蠅體細胞的染色體圖解。觀察后，小組討論以下問題：①雌、雄果蠅體細胞中各有幾條染色體？②有幾對同源染色體？哪些染色體互為同源染色體？③雌雄個體所含的性染色體有何不同？

活動二：播放“減數分裂過程”動畫，以雌果蠅體細胞的染色體圖解，請學生畫出雌果蠅的配子染色體圖解。觀察后，小組討論以下問題：①果蠅卵細胞中有哪幾條染色體？②這些染色體在形態、大小和功能上有什么特點？這些染色體之間是什么關系？

活動三：用PPT展示雌果蠅體細胞的染色體上基因（圖4），請學生根據所學的基因分離和自由組合定律實質，在雌果蠅配子染色體上標注基因。討論：它們是否攜帶著控制生物生長發育的全部遺傳信息？

經過3個討論活動，師生共同探討，由學生總結出染色體組的概念：細胞中的一組非同源染色體，它們在形態和功能上各不相同，但又相互協調，共同控制生物生長、發育、遺傳和變異的全部信息，這樣的一組染色體，叫做一個染色體組。

設計意圖：染色體組的概念較為復雜和抽象，如果直接講述，學生是很難理解其實質。教師提供生物學事實以支撐，從雌雄果蠅體細胞和生殖細胞的染色體的形態和數目分析入手，設置一系列的問題情境，通過聯系以前所學的知識，主動參與概念的形成、分析、運用和辨析，幫助學生認識染色體組的概念。這是一個從感性認識上升到理性認識過程，學生能夠理解相關生物學事實的總體特征，建構新的概念。

5.4.3 單倍體、二倍體、多倍體的概念

教師用PPT展示單倍體雄蜂、二倍體葡萄和多倍體葡萄的實例和相關資料，讓學生結合預習教材內容，討論和歸納單倍體、二倍體、多倍體的概念以及其他相關內容（表2）。

設計意圖：在掌握“染色體組”概念的內涵和外延后，回歸到果蠅體細胞的染色體組成。在學生獨立思考、小組討論、匯報交流過程中，完成對二倍體、多倍體、單倍體的概念學習，通過概念間橫向的比較，加深學生對概念的理解。

5.5 鞏固新的認知結構

5.5.1 構建新概念圖

新的認知結構建立起來后，需要及時鞏固，教師引導學生提取概念的核心詞，完成概念圖，以加深學生對概念的理解。在構建概念圖過程中，不同的學生也可能存在理解偏差，建構出來的概念圖也存在差異教師在巡看過程中，發現學生錯誤及時地反饋。最后，組織學生將建構出來的概念圖進行分享和交流。

設計意圖：學生習得新概念后，及時通過精加工策略來將新舊知識整合起來形成新的認知結構，并用概念圖表征出來。通過概念圖的形式，將小的知識結構合并為大的知識結構，并增進知識之間的聯系性，以建立更為牢固的概念系統。

通過師生間、生生間的討論和交流，讓更多的學生進行相互的學習和借鑒，使之成為一種有效的學習途徑，也有助于促進教師的教學。

5.5.2 實踐中鞏固概念

習題略。

設計意圖：概念獲得后，需要及時的鞏固。在實踐中運用概念，是概念的具體化過程;而概念的每一次具體化，都會使概念進一步豐富和深化，對概念的理解就更加全面、更加深刻。

6 教學反思

在應用多輪認知教學策略的概念教學，學生對概念的理解比較深刻，在實踐中得以合理的應用和遷移。從學生的認知規律出發，以學生原有的概念為教學的起點，通過利用實例，使用事實，對事實的分析，幫助學生建構新的概念，學生在建構概念圖過程中對原有知識進行內省、分析、重新評價和組織，進行有意義的知識體系的建構。同時，教師的教學重心從講授事實轉移到使用事實，學生的學習重心從記憶事實轉移到理解可遷移的核心概念，促使學生的知識結構、能力結構和心理過程得以不斷優化，提高了學生的思維品質。