巧用模型方法進行“染色體組”概念的教學

張大海

摘 要 提出了通過物理模型讓學生理解染色體組中染色體的組成特點，通過問題鏈讓學生感悟染色體組中基因的組成特點，通過解決實際問題促進學生對染色體組概念的理解和運用等，“三步走”的方法。

關鍵詞 模型 染色體組 概念教學

中圖分類號 G633.91 文獻標志碼 B

“染色體組”是“染色體數目的變異”中的核心概念，是學習“二倍體”“多倍體”和“單倍體”等次位概念的基礎。在實際教學中，教師常將教學的重點放在染色體組數目的判定上，忽視了學生對“染色體組”概念的理解。這樣使學生即便在掌握了根據細胞中染色體圖像或基因型判斷染色體組數目的方法后，仍然不能理解：一個染色體組明明并沒有包含某一物種的全部染色體，為何卻攜帶有控制本物種生長發育、遺傳變異的全部遺傳信息。針對這一情況，筆者在染色體組教學中嘗試使用模型方法，引導學生在體驗式的學習活動中學習新知，形成概念。

1 課前準備

準備紅、白兩色磁性紙各10張（A4大小），由教師剪裁出雌果蠅的體細胞染色體模型共6套。教師在黑板上畫出雌果蠅體細胞、形成這一果蠅受精卵的精子和卵細胞以及這一雌果蠅產生卵細胞的輪廓，并將一套完整的染色體模型散亂地置于體細胞中，其余3套染色體模型吸附在黑板左下角備用，如圖1所示。

2 教學過程

2.1 利用物理模型讓學生理解染色體組中染色體的組成特點

首先，教師展示雌果蠅體細胞中的染色體組成，并指出：紅色的染色體來自該父本，白色的則來自母本。教師要求學生從左下角備用染色體中找出正確的染色體，粘貼在合適的位置上，以表示這一雌果蠅的受精卵形成過程。

然后，教師要求學生根據減數分裂中染色體行為的變化規律，從備用染色體中找出合適的染色體，粘貼在這一雌果蠅體形成的卵細胞內。這時，學生往往會選擇同一顏色的一組染色體進行粘貼，教師可以引導學生思考：是否卵細胞中一定是同一顏色的染色體？學生通過回憶基因自由組合規律的實質部分的內容，認識到：這一雌果蠅產生的卵細胞中，每對同源染色體會隨機的保留其中之一。

教師可進一步提問：如果不考慮交叉互換，那么該果蠅產生的卵子可能有多少種？

在學生得出正確答案后，教師直接指出：這些不同類型的卵子及形成這只雌果蠅受精卵的精子和卵子中的染色體都分別構成一個染色體組。

教師引導學生嘗試總結這些不同的染色體組中染色體的共性。這時，學生不難總結出：一個染色體組中的染色體彼此大小、形狀各不相同，卻包含有每對同源染色體中的一條。

以上的模型建構既讓學生復習了減數分裂和基因自由組合定律等相關內容，也讓學生對染色體組中染色體種類組成的特點有了感性認識，從而為其進一步理解染色體組的內涵打下了堅實的基礎。

2.2 通過問題串，引導學生理解染色體組中基因的組成特點

在染色體組概念的教學中，教師要注意讓學生理解一個染色體組攜帶著控制該種生物生長發育、遺傳變異的全部遺傳信息，而解決這一問題的關鍵在于讓學生在“染色體”這一具體的實物與“遺傳信息”這一抽象的概念之間建立合理的聯系。為此，教師可以提出一系列有梯度的問題，幫助學生發現和領悟染色體組的基因組成的特點。具體過程如下：

教師在上述雌果蠅體細胞染色體模型中的兩條Ⅱ號染色體中一條中標注“B”字母，如圖2所示。

問題①：若雌果蠅的一條Ⅱ號染色體上存在一個控制灰身的顯性基因B，那么它的同源染色體的相同位置上是何基因？

設計此問題的目的在于引導學生回顧同源染色體相同位置上分布的基因的特點。教師通過點撥，使學生領會體細胞中控制體色的基因是成對存在于同源染色體的同一位置上的。

問題②：基因在染色體上呈線性排列，那么，兩條Ⅱ號染色體上的其他基因分布有何規律？除Ⅱ染色體外，果蠅的體細胞中存在另外三對同源染色體，它們上面分布的基因是否也符合這樣的規律？

設計此問題的目的，在于引導學生發現體細胞中基因成對存在于同源染色體相同位置這一規律，從而得出在果蠅的體細胞中，控制其生長發育、遺傳變異的遺傳信息共有兩套，且各對同源染色體上分布的基因是成對的。

問題③：與體細胞相比，果蠅卵細胞中所包含的基因有什么不同？

設計此問題的目的是，引導學生發現卵細胞中的基因比體細胞中的基因減少一半，但所含有基因的種類卻沒有減少，仍然含有控制其生長發育、遺傳變異的全套遺傳信息。

經過以上3個問題的探討，學生即可把“大小、形狀各不相同的一組非同源染色體”與“包含生物全套遺傳信息”這兩大染色體組的本質特征，有機地聯系起來，從而準確把握染色體組概念的內涵。這樣的問題串由于具有低起點、快節奏、小步走的特點，不僅有利于學生對概念的掌握，也有助于學生養成具有生物學科特點的思維習慣。

2.3 通過解決實際問題促進染色體組概念的理解和運用

經過上述教學過程，學生對染色體組的概念有了比較充分的認識。此時，教師可通過讓學生在實際問題中，運用這一概念使之得到強化。如教師可向學生展示某一細胞的染色體組成或某一生物的基因型，并提出問題：如何判定一個細胞中含有幾個染色體組？

學生認真思考并充分討論后，教師可引導學生從染色體組中染色體的組成特點和基因組成特點，總結判定方法：從細胞中染色體形態結構的角度，同樣的染色體有幾條就有幾個染色體組；從基因組成的角度出發，同一類型的基因（包括顯性和隱性）有幾個，就有幾個染色體組。

為進一步提高學生的概念運用水平，教師可讓學生畫出雌果蠅體細胞有絲分裂中期、后期及減數第一次分裂后期、減數第二次分裂后期的圖像，并要求學生利用上述方法，判定各細胞染色體組的數量。這樣既讓學生運用了染色體組數量的判定方法，同時又對染色體組的概念進行了再次強化，加深了學生對染色體組概念中染色體形態及基因組成兩個方面的理解。

3 教后反思

從學生的課堂表現及課后反饋來看，上述的教學方法是有效的，與常規教學方法相比，運用磁性染色體模型進行染色體組概念教學的好處有：① 模型的使用增強了教學過程的直觀性，便于動態展示，有利于學生將具體的染色體與抽象的遺傳信息聯系起來；② 以模型為載體，可設置多樣化的學習活動，促進學生動口、動手、動腦，提高了學習的主動性和參與度；③ 在學生動手參與的過程中，會生成一些意外的教學資源，如能恰當運用，可讓課堂增添精彩和活力。