“觀察大蔥花藥減數(shù)分裂”的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施

黃婷婷 （浙江省寧?？h知恩中學(xué) 浙江寧海 315600）

1 問題提出

減數(shù)分裂是浙科版高中《生物學(xué)》必修2第2章中一節(jié)比較重要的內(nèi)容，既為孟德爾定律提供了細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)，又為后面遺傳和變異內(nèi)容的學(xué)習(xí)做了鋪墊。因減數(shù)分裂是一個(gè)微觀、動(dòng)態(tài)、連續(xù)的變化過程，內(nèi)容抽象，易造成學(xué)生理解困難，故教材中安排了“減數(shù)分裂模型的制作”等相關(guān)活動(dòng)，使學(xué)生對(duì)減數(shù)分裂更加直觀易懂。但在實(shí)際教學(xué)中，對(duì)減數(shù)分裂過程多數(shù)仍停留在圖片描述上，學(xué)生缺乏直觀感性認(rèn)識(shí)，導(dǎo)致教學(xué)效果不佳?？梢?，課程標(biāo)準(zhǔn)的活動(dòng)建議中建議觀察細(xì)胞的減數(shù)分裂是非常合理的。所以，組織學(xué)生探究減數(shù)分裂的實(shí)際過程，有利于提升學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。本文以學(xué)生自主合作探究的學(xué)習(xí)模式為例，介紹該教學(xué)內(nèi)容的實(shí)施方案。

2 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

2.1 實(shí)驗(yàn)原理 堿性品紅分子以三苯甲烷為發(fā)色基團(tuán)，以氨基（-NH2）和（=NH）為助色基團(tuán)。染料的助色基團(tuán)在酸性環(huán)境中均能帶上電荷，從而與染色體和細(xì)胞核等結(jié)構(gòu)物質(zhì)進(jìn)行極性結(jié)合，進(jìn)而將其染色［1］。

2.2 材料設(shè)備

1）標(biāo)本材料：大蔥花藥，取自大蔥（Allium fistulosum）3—4月的花蕾期，做減數(shù)分裂實(shí)驗(yàn)所用的傳統(tǒng)材料為蠶豆花藥或蝗蟲精巢。本實(shí)驗(yàn)選用的大蔥花藥是許多材料所不及的，其優(yōu)點(diǎn)有：①染色體大；②染色體數(shù)目少；③材料易得；④易確定減數(shù)分裂的部位；⑤壓片效果好［2］。

其他材料：10%的鹽酸溶液、改良的苯酚品紅染液。

2）設(shè)備：光學(xué)顯微鏡、蓋玻片、載玻片、培養(yǎng)皿、剪刀、鑷子、滴管、解剖針。

2.3 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

1）改良苯酚品紅染液的配制順序：①原液Ⅰ：取3g 堿性品紅溶于100mL 70%酒精中，Ⅰ液可以長期保存；②原液Ⅱ：?、褚?0mL 加入90mL 5%苯酚水溶液中（此液可保存2周）；③原液Ⅲ：?、蛞?5mL 加入6mL 的冰醋酸和6mL 38%的甲醛(倒入棕色瓶可長期保存)；④染色液：取Ⅲ液10～20mL，加入80～90mL 45%醋酸和1.5g山梨醇，混勻后倒入棕色瓶備用（如果沒有山梨醇，也能染色，但效果稍差）［1］。

2）材料解離和漂洗的預(yù)處理：由于解離、漂洗步驟耗時(shí)較長，而且學(xué)生在有絲分裂實(shí)驗(yàn)中已接觸過，所以教師事先已將所有花蕾解離并漂洗，學(xué)生接著進(jìn)行之后的步驟即可。取得3個(gè)時(shí)間段（上午、下午、晚上）采集的大蔥花蕾（內(nèi)含花藥）并立即用10%的鹽酸解離10min（其中解離時(shí)間不宜過短，否則使根尖細(xì)胞解離不充分，不能相互分離；也不宜過長，否則花蕾過分酥軟不易剝離出花藥），再用清水漂洗3min，重復(fù)3次后待用。

2.4 實(shí)驗(yàn)流程

圖1 學(xué)生合作設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案

3 實(shí)驗(yàn)實(shí)施

3.1 自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案 學(xué)生以有絲分裂實(shí)驗(yàn)觀察為經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)，根據(jù)提供的材料和用具，同桌討論，合作設(shè)計(jì)觀察植物細(xì)胞減數(shù)分裂的可行方案。鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)表不同看法，完善實(shí)驗(yàn)方案。教師適時(shí)評(píng)價(jià)，給予對(duì)應(yīng)的鼓勵(lì)與肯定。最終由學(xué)生合作修訂出本實(shí)驗(yàn)的基本步驟，如圖1所示。

3.2 觀察探究 學(xué)生直接使用教師預(yù)先準(zhǔn)備的材料（包括3個(gè)時(shí)間段采集并解離的大蔥花藥），同桌合作，分別制作一個(gè)臨時(shí)裝片，進(jìn)行觀察探究并通過圖像繪制進(jìn)行記錄。教師在周圍觀察他們,記錄實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)的問題，同時(shí)用手機(jī)拍攝記錄下他們觀察到的現(xiàn)象，通過手機(jī)QQ 的無線傳送功能，實(shí)時(shí)傳送到電腦進(jìn)行呈現(xiàn)，便于全班的交流與分享。

由于視野中不只有目標(biāo)細(xì)胞，可能會(huì)觀察到的細(xì)胞有3類：花粉母細(xì)胞、氈絨層細(xì)胞、囊壁細(xì)胞。因此，讓學(xué)生通過觀察，先找尋關(guān)鍵觀察對(duì)象并說明理由。若該環(huán)節(jié)學(xué)生無法自行完成，再呈現(xiàn)顯微鏡視野下放大不同倍數(shù)的花粉母細(xì)胞、氈絨層細(xì)胞、囊壁細(xì)胞。請(qǐng)學(xué)生觀察照片，比較它們有什么典型區(qū)別幫助區(qū)分，以降低在實(shí)驗(yàn)過程中對(duì)減數(shù)分裂細(xì)胞觀察的干擾。

3.3 交流思考 教師精心選取學(xué)生觀察到的部分圖像，在投影儀上呈現(xiàn)圖像（部分如圖2～圖13所示，見封四）。學(xué)生從PPT 中認(rèn)領(lǐng)觀察結(jié)果，對(duì)各種生成圖片進(jìn)行排隊(duì)組合，并說明理由。教師提出：“與有絲分裂相比，減數(shù)分裂可劃分為哪些時(shí)期？ ”學(xué)生比較、歸納觀察到的減數(shù)分裂各典型圖像，并繪制模型簡(jiǎn)圖建立減數(shù)分裂模型。教師展示理想化的減數(shù)分裂模式圖，并與學(xué)生繪制的模型簡(jiǎn)圖進(jìn)行對(duì)比，以促成學(xué)生對(duì)減數(shù)分裂各時(shí)期染色體行為特點(diǎn)、意義的深刻領(lǐng)悟。這為進(jìn)一步學(xué)習(xí)減數(shù)分裂一節(jié)抽象內(nèi)容提供了實(shí)物背景，也奠定了良好基礎(chǔ)，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。在組織教學(xué)過程中，教師提供了不同時(shí)間段的材料，學(xué)生觀察對(duì)比后，尋找相互之間的差異并分析原因，從而拓展對(duì)減數(shù)分裂發(fā)生時(shí)間段的認(rèn)識(shí)，為今后材料選擇的思考能力打下基礎(chǔ)。

4 教學(xué)反思

4.1 模式設(shè)置，創(chuàng)新有效 傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式往往為驗(yàn)證性學(xué)習(xí)，學(xué)生帶著已知的實(shí)驗(yàn)結(jié)果或是帶著教師給的具體問題觀察，不同的學(xué)生帶著同一個(gè)問題進(jìn)行研究和學(xué)習(xí)，這樣的學(xué)習(xí)方式將學(xué)生格式化了。這與多元的智能及多元的素養(yǎng)發(fā)展相矛盾，也與核心素養(yǎng)理念有差距。本實(shí)驗(yàn)的教學(xué)主導(dǎo)模式為自主合作探究式學(xué)習(xí)，經(jīng)過本實(shí)驗(yàn)這樣的設(shè)計(jì)，學(xué)生基于已有的有絲分裂知識(shí)及已有的各項(xiàng)技能展開探究實(shí)驗(yàn)和相關(guān)思考，自主構(gòu)建減數(shù)分裂模型，體現(xiàn)了以學(xué)生為主體的建構(gòu)主義思想，讓學(xué)生成為課堂的主人,充分發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動(dòng)性。

此外，在教學(xué)模式設(shè)置上除了關(guān)注自主性、重視探究性外，還通過移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)生生、師生間問題探討的互動(dòng)性與成果反饋的即時(shí)性。這樣的教學(xué)嘗試，極大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)手能力，教學(xué)效果也非?？捎^。

4.2 教學(xué)相長，雙向共贏

1）學(xué)生興趣更濃厚,參與度更高。本實(shí)驗(yàn)是教材中沒有的課題，而實(shí)驗(yàn)材料卻是學(xué)生生活中非常熟悉的，學(xué)生充滿了好奇。此外,實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、操作全部由學(xué)生自己合作完成,每個(gè)學(xué)生都能參與其中。

2）情境直觀化，目標(biāo)多元化。通過本實(shí)驗(yàn)，將原來微觀世界的抽象概念，轉(zhuǎn)為直觀化教學(xué)，增加真實(shí)感，印象深刻。

3）實(shí)驗(yàn)課后學(xué)生大膽思考，發(fā)散思維，提出了一些有價(jià)值的探究性問題，例如探究觀察減數(shù)分裂的其他優(yōu)良材料、探究觀察減數(shù)分裂上午的最佳取材時(shí)間段、探究花序初步裂開的花藥是否還能觀察到減數(shù)分裂的細(xì)胞等。其中，學(xué)生就第3個(gè)探究問題，課后主動(dòng)帶著材料來實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了后續(xù)實(shí)驗(yàn)。他們發(fā)現(xiàn)花蕾期花藥容易壓片，呈霧狀，且能觀察到減數(shù)分裂各時(shí)期的細(xì)胞； 而用花序初步裂開的花藥進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)不易壓成霧狀，細(xì)胞重疊，且觀察不到減數(shù)分裂的細(xì)胞。從而更肯定了選擇花蕾期花藥進(jìn)行減數(shù)分裂觀察的正確性。學(xué)生通過自己操作得出結(jié)論，體驗(yàn)成功的快樂。

4）通過自主構(gòu)建減數(shù)分裂模型，繪制減數(shù)分裂典型時(shí)期圖像，對(duì)減數(shù)分裂過程的染色體行為變化特點(diǎn)形成初步的概念框架，為之后學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)，也給教師的課堂打開了新的思路。

（感謝寧?？h教研室邵萬亮老師的指導(dǎo)及寧海縣深甽中學(xué)姜春杰老師的技術(shù)支持）

“‘觀察大蔥花藥減數(shù)分裂’的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施”一文附圖