基于紙條模型的“染色體結構的變異”的教學設計

摘 要：從新課改理念出發(fā)，充分發(fā)揮學生的主體性，通過組織學生以小組合作的方式制作關于染色體結構變異四種類型的紙條模型，在增強學生對知識有深入理解的同時，培養(yǎng)學生的探究精神，提升學科素養(yǎng)。

關鍵詞：紙條模型;染色體結構變異;教學設計

通過模型構建的方法可以培養(yǎng)學生的探究能力，發(fā)散學生的思維，加深學生對知識的理解。紙片、橡皮泥等多種工具都可以作為模型構建的材料，使用方便，效果直觀。在染色體、染色體組的認識過程中，經(jīng)常會使用該類模型，經(jīng)調查分析，大部分學生希望教師在課堂中使用模型[1]。

一、教材分析

“染色體變異”是人教版高中生物必修2《遺傳與進化》第5章第2節(jié)的內(nèi)容，包括染色體結構的變異和染色體數(shù)目的變異兩部分內(nèi)容。本節(jié)染色體數(shù)目的變異中所涉及的染色體組、單倍體、多倍體等多個核心概念是學習的難點部分。相對來說，染色體結構的變異，學生理解的難度不大，通常教師會在第一課時講授染色體結構的變異以及染色體組、單倍體、多倍體的概念[2]。

二、設計思路

在教學過程中發(fā)現(xiàn)，染色體結構的變異類型雖然相對簡單，但是部分學生仍存在一些問題，不能做出準確的區(qū)分和判定，而且染色體組、單倍體、多倍體等概念更是難點，也是考查的重點，若全部放在同一堂課進行講授，不能給學生提供足夠的思考時間，所以，筆者認為可以在第一堂課讓學生自己動手制作紙條模型來探究染色體結構的變異，而不是直接的PPT圖片或模型展示。活動最后組織學生歸納總結，繪制概念圖。在此活動設計中，利用紙條可以方便學生在上面寫表示基因的字母，如果用橡皮泥則不好操作。而且學生自己制作模型，不僅有利于學生理解同源染色體、非同源染色體以及易位和基因重組（交叉互換型）的比較區(qū)分，還可以培養(yǎng)學生的科學思維，激發(fā)學習興趣。下堂課所學習的染色體數(shù)目的變異是教學難點，通過本節(jié)課對染色體紙條模型的了解，有助于學生對染色體組模型的制作與理解。

三、教學目標

（一）知識與技能

了解染色體結構變異的類型及其對生物體性狀的影響

（二）過程與方法

1.通過頭腦風暴激發(fā)學生思維2.學生嘗試制作紙條模型，加強對知識的理解，提升學生動手能力、觀察能力3.學生繪制概念圖，增強知識提取和歸納的能力

（三）情感態(tài)度與價值觀

1.體驗小組合作的樂趣2.認同染色體變異對生物體性狀的一些不良影響，珍惜健康，保護生命。

四、教學過程

（一）新課導入

教師拿出一張紙條，解釋其表示一條染色體，上面的字母（ABCD）表示基因。然后教師將A更改為E，提問學生在這條染色體上發(fā)生了什么變化，引導學生回顧前節(jié)課所學的基因突變及基因重組。然后展示貓叫綜合征、無籽西瓜、“天才”舟舟的事例，引入“染色體變異”，激發(fā)學生學習興趣，思考染色體是如何變異的？染色體變異與基因突變和基因重組所產(chǎn)生的變異方式差異是什么？

（二）組織學生進行模型構建

以同桌2人為一個小組，給每個小組發(fā)放兩張大小相同的紙條（一紅一白，用E、F表示）和兩張較短的紙條（一紅一白，用e、f表示）以及兩張備用紙條。E和F、e和f分別表示兩對同源染色體。

1.活動一組織學生在每張紙條上標出幾個基因，用字母表示（圖1），進一步理解基因與染色體的關系，教師觀察并提示學生同源染色體中等位基因的表示。

2.活動二教師提出問題，如果染色體發(fā)生變異，可以發(fā)生怎樣的變化呢？請同學們利用現(xiàn)有的紙條，想一想這張紙條怎樣處理后就與原先不一樣了呢？學生思考問題，并對紙條（E）進行操作。此問題拋出后，會有學生很容易想到把紙條撕去一部分就與原來的紙條不一樣了。教師便借此引入“缺失”的概念，展示學生制作的撕去一部分的紙條，即染色體缺失的紙片模型（圖2）。教師繼續(xù)引導學生觀察該紙條，看一看基因的數(shù)目是否有變化，然后比較不同小組所制作的缺失模型的不同，理解染色體缺失的多種可能性，以及對染色體上基因數(shù)目的影響。

3.活動三請同學們拿出另一張紙條（F），想一想除了“缺失”，紙條還可以發(fā)生怎樣的變化？觀察學生的反應，可以給出提示“剛剛我們通過撕去一部分使紙條變短了”，此時，會有學生說出“使紙條變長”，進而引入“重復”的概念。組織學生動手制作染色體重復的紙片模型，然后小組間進行比較（圖3）。

4.活動四同學們觀察手中的紙條（e），通過怎么的處理可以使紙條長度不變，但卻與之前的紙條有所不同？教師繼續(xù)引導，基因和染色體的關系是什么？基因如何排列在染色體上？鼓勵同學們積極思考并討論，會有學生提出“改變字母（基因）順序”，并嘗試在紙條上改變基因順序（圖4），此時教師便可以引入“倒位”的概念。

5.活動五教師提出問題，人體細胞內(nèi)有多少條染色體？這些染色體之間是否會相互影響，產(chǎn)生片段的交換？根據(jù)之前所學，學生可以想到基因重組，在減數(shù)分裂形成四分體時期，位于同源染色體上的等位基因有時會隨著非姐妹染色單體的交換而發(fā)生交換，導致染色單體上的基因重組，此時可以讓學生利用現(xiàn)有紙條來模擬基因重組（交叉互換型）。教師繼續(xù)引發(fā)學生思考，兩條非同源染色體之間可以發(fā)生片段的交換嗎？可以如何交換？同學們開始用紙條（比如F和f）嘗試（圖5），進而引入“易位”的概念。并且再次讓同學們觀察紙條模型，比較易位與基因重組（交叉互換型）的區(qū)別。

6.活動六為了更好的幫助學生理解，可以組織學生繪出幾對同源染色體的圖形，標示出基因，并分別繪出幾種染色體結構變異的類型以及基因突變、基因重組，以前后4人為一個小組開始相互判斷其類型。通過繪制圖形、辨認圖形，讓學生再次體會不同變異類型中基因的種類、數(shù)目及排列順序的變化[3]。

（三）學生繪制概念圖

小組內(nèi)對染色體結構的變異進行小結，并制作概念圖。然后請幾個小組進行展示交流。

五、教學反思

在課堂教學中，應充分發(fā)揮學生的主體性，學生親自體驗紙條模型的制作，可以積極的思考問題，并且在與同學討論比較的過程中能夠激發(fā)出更多的想法，發(fā)散學生的思維。所以，學生會在教師提出問題后想到多種答案，并給出多種不同的紙條變化，教師應該鼓勵學生并且積極使用頭腦風暴的方法，使學生可以充分的調動思維，不能只關注與即將引入的概念有關的方法和答案。當學生提出特別的想法時，教師要積極引導學生共同思考分析，部分問題可以讓學生課下查閱資料嘗試探究。

在活動過程中，教師應遵循學生的心理發(fā)展規(guī)律，逐步引導，促進知識聯(lián)系的發(fā)生。所以教師應不斷加強對多方面知識的深入理解，增強教育機智，及時有效的解決學生問題，并且可以調整課堂節(jié)奏，完成教學目標。

參考文獻

[1]陳晴.模型構建在高中生物教學中的應用與實踐研究[D].蘇州：蘇州大學，2011：26.

[2]黃建人.“染色體變異”（第1課時）的教學設計[J].生物學通報，2013，48（11）：35-37.

[3]張阿林.“染色體變異”（第一課時）的教學設計[J].生物學教學，2013，38（6）：38-41.

作者簡介：南海紅（1990—），女，碩士研究生，高中生物教師