關于“減數分裂和受精作用”的教學建議

田文靜 龔大潔 王 飛

(西北師范大學教育學院 蘭州 730070)

“減數分裂和受精作用”是人教版高中生物學教材《遺傳與進化》模塊的第2章第1節內容。減數分裂是分離定律及自由組合定律的細胞學基礎，它闡釋了孟德爾遺傳定律的本質；減數分裂是自然情況下發生基因重組的根本來源，是個體產生可遺傳變異的重要原因，一定程度上為生物進化提供了可能。由于減數分裂過程抽象、復雜，涉及各時期細胞內同源(及非同源)染色體的行為變化，以及染色單體、DNA分子的數量變化，且容易與有絲分裂的相關變化相混淆，學生難以理解和把握，因此一直是教學中的難點。依據對該部分內容的分析，本文提出，從教材內容出發，充分利用教材中的插圖信息，輔以實物演示法和簡筆畫法等直觀教學手段進行教學，加深學生的感性認識，幫助他們構建清晰、完整的認知。

1 充分利用教材插圖

關于精子和卵細胞的形成過程，教材中附有直觀形象的圖解幫助學生理解。但也會有學生對教材圖解產生誤讀。圖2-2和2-5中，初級精(卵)母細胞含4對同源染色體，經減數分裂產生的每個子細胞中貌似也存在一對形狀、大小相同的“同源染色體”，這對學生理解減數分裂時同源染色體分離，非同源染色體自由組合這一過程造成困擾。可就此啟發學生思考并說明原因：教材圖解所示的初級精(卵)母細胞中有兩對同源染色體的形狀、大小十分相似，因而在次級精(卵)母細胞及子細胞中仿佛也看到了同源染色體。通過完善教材中的圖解，并經過思考與討論，筆者歸納出如下三個優化方案。

(1)調整染色體的形狀大小 最直接的方法為調整這2對相似同源染色體的形狀或大小，使圖中4對同源染色體的形態各不相同。通過體現差異來增加區分度，可有效避免子細胞中出現“同源染色體”的假象，明確減數第一次分裂結束后同源染色體分離這一特點。

(2)調整染色體的顏色 用4種顏色填充4對同源染色體，體現非同源染色體之間的顏色的差異，如此，每個通過減數分裂形成的子細胞均含4條顏色不同的染色體，表明其中不存在同源染色體。此法的缺陷在于：每兩條同源染色體顏色一致，難以區分。

(3)用成對基因表示同源染色體 利用4對等位(或相同)基因基因標記初級精(卵)母細胞的4對同源染色體，如AaBbCcDd或AabbCcDD，那么各時期細胞就有了特定的基因型。隨著同源染色體的分離，子細胞中就不會出現成對基因。

方案(1)和(3)既體現了非同源染色體之間的差別(形態和基因不同)，也突出了兩條同源染色體之間的差異(顏色和顯隱基因的區別)，因此不僅能直觀地表現減數分裂過程中同源染色體的分離，還能體現非同源染色體的自由組合。方案(2)無法區分兩條同源染色體，故不能體現出非同源染色體的自由組合。

2 教學建議

理解減數分裂過程的關鍵在于把握于各時期染色體的行為變化，尤其是在減數第一次分裂(簡稱減Ⅰ)后期，伴隨同源染色體分離的同時發生非同源染色體的自由組合。實際上，非同源染色體自由組合的方式在減Ⅰ中期便已確定。減Ⅰ中期，由紡錘體兩極發出的動粒微管隨機捕獲四分體中兩條同源染色體的動粒(著絲點)[1]，由此便確定了兩條染色體分別移往兩極的方向，故細胞的每一極中，非同源染色體的組合方式也成定數。

基于教材對該部分模糊處理的考慮，建議教師立足教材授課，適當啟發學生思考，避免牽涉過多細節導致適得其反。教師可借助繪制簡筆畫或直觀實物演示等方法，直觀形象地再現非同源染色體自由組合的過程，深化學生的感性認識。

2.1 繪制簡筆畫來呈現非同源染色體的自由組合 根據方案(1)的調整，初級精(卵)母細胞應含4種形狀、2種顏色共8條染色體，隨著減數分裂結束，每個子細胞含4條不同形狀的染色體，對應著5種顏色組合(4紅、3紅1黃、2紅2黃、1紅3黃、4黃)，綜合考慮染色體形態，子細胞有16種染色體組合。這與方案(3)中當初級精(卵)母細胞基因型為AaBbCcDd時產生子細胞基因型種類相同，綜合方案(1)和(3)，既突出染色體形狀、顏色的區別，又分別用4對等位基因標記同源染色體，繪制簡筆畫(圖1)來討論因非同源染色體自由組合而產生多種子細胞的情況(粗線代表紅色染色體，細線代表黃色染色體，分別用顯性基因與隱性基因標記，為方便起見，細胞內省略染色體以基因代替)。

圖1 簡筆畫表示減數分裂非同源染色體的自由組合

由圖1看出，在減Ⅰ后期的初級精母細胞，細胞中有8種非同源染色體自由組合的方式，經過減Ⅱ過程，形成16種基因型的精細胞(或精子)；與此不同的是，由于卵細胞的形成存在胞質不均等分配現象，因此減Ⅰ后期的初級卵母細胞的兩極是有區別的，所以該時期的細胞有16種非同源染色體自由組合的方式，通過減Ⅱ過程，形成16種基因型的子細胞(卵細胞和極體)。

2.2 用實物演示非同源染色體的自由組合 不少教師利用撲克牌代表染色體，模擬減數分裂過程，但是點數和花色所代表的意義常被學生弄混。筆者在教學中，借助多種常見豆粒(雙子葉種子均可，用水浸泡2～3 h)、記號筆、刀片、紙和筆等物品，組織學生小組合作，一邊演示一邊敘述非同源染色體的自由組合，可達到較好的效果。不同種豆粒代表多對同源染色體，每種選取兩粒，用記號筆標記其中一粒(兩側都標記)，以示兩條同源染色體的區別，在事先畫好細胞輪廓的白紙上，將同種豆粒兩兩一組擺在細胞中表示聯會。減Ⅰ前期到中期，每組豆粒紛紛移向細胞中間，排在赤道板上；減Ⅰ后期，每組豆粒的兩顆分別移向細胞兩極，每一極含有不同種豆粒各一顆，但是標記與未標記豆粒的組合情況就產生有多種，這就出現了非同源染色體自由組合的問題，通過模擬多種組合得出結論：減Ⅰ結束可產生2n種子細胞(n為豆粒的種類數，即同源染色體的對數)。也可繼續演示減Ⅱ過程(后期姐妹染色單體分開，可以用刀片從豆粒中間將兩片子葉切開來表示)，具體操作不再贅述。

3 小結與反思

我國古代著名教育家荀子認為，人的學習始于“天官之當薄其類”，即耳、目、鼻、口、形(身)等感覺器官對事物的接觸。

多媒體技術的推廣使教學形式更加豐富多樣，如幻燈片、錄像、動畫等方式不但直觀便捷，還擴大了學生的感知范圍，提高了他們多通道信息同時攝取和處理的能力。然而，這種教學方式有著很強的預設性，課程資源是現成的、可直接拿來用的，學生所獲取知識的深度尚欠缺。授之以魚不如授之以漁，在此基礎上，輔以簡筆畫法和實物演示法，體現了“知識生成式”教學，通過繪制簡筆畫逐步演示各時期染色體的行為，增強學生的感性認識。借機趁熱打鐵，引導學生合作學習，用花生、蠶豆等演示并描述各時期染色體的行為及數目變化。充分調動了學生各個感覺器官參與學習，將眼觀、耳聽、口述、動手、動腦相統一，體現學生的主體地位。

(基金項目：甘肅省高中課程改革教學與研究基地項目，No.甘教基二2014-2號；*通訊作者)