撲克牌在高中生物學教學中的妙用

武影影

(山東省東營市勝利第一中學 東營 257000)

高中生對撲克牌來說還是比較熟悉的，作為一種娛樂工具一般較少出現在校園里。但是，如果能巧妙地運用它，除了能給嚴肅的高中生物學課堂增添一份快樂和輕松以外，還能讓一些晦澀難懂的概念鮮活、具體起來。撲克牌可憑借它形色兼具的外形、數理分明的內涵，成為模擬抽象概念的絕佳模型。在課堂教學中，教師可用撲克牌解釋染色體組的概念，從而進一步講解染色體的變異，形象直觀，讓學生茅塞頓開，還可用來模擬有絲分裂和減數分裂過程中染色體的變化、模擬受精過程中雌雄配子的隨機結合。啟發學生用建模與模型方法探討闡釋生命現象及規律，進行實驗設計與探究，在培養學生科學思維和科學探究的生物學核心素養過程中起到重要作用。

1 用同一花色、不同數字的一組撲克牌，模擬一個染色體組

在講解“染色體的變異”一節的教學中，首先要讓學生清楚染色體組的概念，明白一個個體的細胞中有幾個染色體組，一個染色體組包括幾條染色體。好多學生學到這里幾乎是懵懵懂懂的，他們理解不了何為染色體組。教材中定義是： 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，攜帶著控制一種生物生長發育、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[1]。

為了讓學生更明白，可借用撲克牌。一副撲克牌共有54張，從A到K，分別對應紅桃、黑桃、方塊和梅花4種花色。教師可這樣講解： 從A到K代表1到13號染色體，它們所對應的4種花色代表同源染色體，所以對應撲克牌來說它是一個四倍體，含有四個染色體組(同一數字的四種花色)，每個染色體組里包括13條染色體(從A到K)，這樣學生就容易理解了。可以進一步引導學生，一個染色體組里的不同數字之間可以是同一花色，也可以是不同花色的。

2 妙用撲克牌模擬染色體

在做“運用模型觀察模擬減數分裂過程中染色體的變化”一節的實驗中，可用撲克牌模擬染色體。取出撲克牌中任意2張數字相同、花色不同的紙牌(如紅桃6和黑桃6)。將這2張紙牌剪成4條寬約為2 cm的小紙牌條，然后將花色相同的2張小紙牌條兩兩首尾疊放連接，并且在疊放處距離邊緣約0.5 cm(注意： 此處距離邊緣不宜太遠，否則不易轉動)處用訂書機釘住，制作成2張大紙牌條(圖1)。像這樣用數字相同、花色不同的兩張大紙牌條表示一對同源染色體，其中用訂書機釘住的地方表示著絲點，轉動兩張小紙牌條可擺出“V”形結構，此“V”形結構還可代表有絲分裂后期和減數第二次分裂后期著絲點分裂時染色體的狀態(圖2)。再次選擇紅桃6和黑桃6，重復上述操作，然后將同一花色的大紙牌條按同一順序疊放在一起，并用回形針將兩者固定，此時若轉動兩張大紙牌條，則可以出現一個“X”形結構，代表染色體已經完成了復制，每條染色體上出現了兩條完全相同的姐妹染色單體，兩條姐妹染色單體連接在同一個著絲點上(圖3)，其他數學符號的紙牌處理方法同上[2]。

用撲克牌模擬有絲分裂和減數分裂過程中染色體的變化，可使學生更加直觀地理解分裂過程及染色單體、聯會、四分體和交叉互換等重要的概念，也有助于學生理解孟德爾遺傳規律的實質。另外，用撲克牌模擬此實驗具有取材方便、價格低廉、環保衛生和可重復利用的優點。撲克牌的剪取、裝訂、疊放和轉動都較好地鍛煉學生的邏輯思維能力和動手實踐能力，教會學生能基于生物學事實去運用模型與建模的方法探討、闡釋生命現象，團隊合作的意識也得到了有效的培養。

圖1 大紙牌條

圖2 “V”形結構

圖3 “X”形結構

3 妙用撲克牌模擬雌雄配子

在做“模擬植物或動物性狀分離的雜交”一節的實驗中，可用撲克牌模擬雌雄配子。做這個實驗時，教師通常是用紙箱或小桶模擬動植物生殖器官，用兩種不同顏色的彩球模擬雌雄配子。但是，這樣做有以下缺點： ①紙箱或小桶開口較大，學生容易看到其中小球的顏色，取球時易存在指向性。取出的小球重新放回紙箱時，不容易混勻。因此，取出同一顏色球的概率較大。這樣會違背本實驗隨機性的要求；②紙箱或小桶口較大，學生容易不小心將其打翻，滿教室找球，操作時手忙腳亂，嚴重浪費課堂時間[3]；③若將紙箱、小桶口改小或者要求學生閉眼抓取，工作量會加大或小球容易掉落，課堂秩序難以維持；④紙箱或小桶占用空間較大，難以實現每組學生都參與實驗的目標。若改為用撲克牌，則可以克服以上的缺點。

操作步驟可設計為： 將撲克牌分為兩疊，分別代表雌性配子和雄性配子，兩疊的數量可以不同，但是要保證每一疊中紅顏色和黑顏色的張數相同即可，代表等位基因進入配子的概率相等。學生在模擬實驗時，將撲克牌背面朝上，分別從兩疊撲克牌中取出一張，記錄顏色，共有3種組合： 紅色+紅色，紅色+黑色，黑色+黑色，代表DD， Dd， dd，然后分別統計3種組合發生的概率。利用撲克牌模擬此實驗的好處是： 撲克牌背面朝上，學生隨機抽取，將取完的撲克牌放回時，重新將撲克牌順序打亂，開始下一輪的抽取。

這樣，可保證實驗結果的客觀性和科學性。不拘泥于教材，善于觀察生活，利用身邊的資源有效解決問題。本實驗很好地激發了學生勇于創新的探究熱情，能夠針對特定的生物學現象，進行觀察、實驗設計以及合理的方案實施。

撲克牌實驗的過程簡便、可行和有趣，能較好地吸引學生開展實驗的興趣。在獲得了成就感的同時，能有效地引導學生學會利用身邊的資源和科學的思維方法解決實際問題，基于生物學事實運用模型與建模的方法去闡釋生命現象及規律。在培養學生遇到特定的生物學現象時，還能夠利用團隊合作的力量，進行創新實驗設計和方案實施的科學探究能力。