基于生物學核心素養的教學設計探究

侯宏紅

[摘? ?要]為了將生物學核心素養落實到高中生物課程中，教師以“受精作用”一課為例進行教學設計，采用模型構建、學生自主學習、合作討論、設置問題鏈等教學策略，培養學生的科學思維和科學探究能力，增強學生的社會責任感。

[關鍵詞]核心素養;受精作用;教學設計;模型構建

[中圖分類號]? ?G633.91? ? ? ? [文獻標識碼]? ?A? ? ? ? [文章編號]? ?1674-6058（2021）33-0028-02

受精作用作為減數分裂與新生命形成的橋梁，對學生了解生物的整個生命過程是不可或缺的。本節課中，配子中染色體組合的多樣性是學生學習的難點，教師在教學中讓學生自己用彩色卡紙制作染色體模型并模擬減數分裂過程中非同源染色體的自由組合，在染色體層面分析生物多樣性的成因。教師通過對受精作用過程相關知識點的分析，采用自主學習、合作討論、設置問題鏈以及引導拓展等教學策略，讓學生在合作討論交流中，加深對生命的感悟，學會理智地對待生命，熱愛生命，培養科學思維和科學探究的能力，增強社會責任感。

[教材分析]本節課是人教版高中生物學課本必修2《遺傳與進化》第二章第1節第3課時的內容，與減數分裂的內容密切聯系，又可為第五章基因重組的學習奠定基礎，還對第七章進化的內容有引領作用。本節有兩大部分內容，即配子中染色體組合的多樣性、受精作用。編寫教材的主要思路是：首先通過對減數分裂過程中染色體行為變化的模型構建，以探究配子中染色體組成具有的多樣性。其次讓學生歸納總結多樣性的原因。再次介紹受精作用的定義、實質、結果和意義。最后技能訓練部分，要求學生學會識圖和作圖，對減數分裂和受精作用的理解進一步升華。

[學生特征分析]學習本節內容之前，學生已經學習過減數分裂，初步理解了精子和卵細胞的形成過程，并且知道在減數第一次分裂的后期，同源染色體發生分離而非同源染色體之間自由組合，但是對于非同源染色體如何進行自由組合以及自由組合的種類有幾種尚不明確。因此，本節課教師通過模擬減數分裂過程中非同源染色體的自由組合方式，讓學生切身體會自由組合的類型，加強對配子中染色體組合多樣性的理解。

[核心素養目標]教師通過對減數分裂過程中非同源染色體自由組合的模型構建，闡明配子多樣性的原因，進一步闡述生物多樣性的原因，培養學生的科學思維和科學探究精神;通過簡述受精作用的過程，使學生深刻認識到生命來之不易，因而更加珍愛生命、尊重生命，培養學生的社會責任感。

[教學方法及學法指導]

教學方法：創設情景法、講述法、PPT輔助教學法、引導拓展法等。

學法指導：模型構建法、類比法、想象法、合作討論法、分析綜合法等。

[教學工具設計]自制染色體模型、多媒體。

一、情感共鳴，導入新課

[活動設計]教師用PPT展示歐陽娜娜三姐妹的照片。引入問題：同父同母，為什么歐陽娜娜三姐妹的長相不盡相同？也就是說，同一雙親子代具有多樣性的原因是什么？（教師提示：人類發育的起點是受精卵，是精子和卵細胞結合形成的。）

學生可能回答：來自父方的精子和來自母方的卵細胞有所不同，受精卵不同。

教師追問：為什么不同呢？

學生可能回答：同一個體的性原細胞，產生的精子和卵細胞的染色體組成不同。

教師：那么是否是這樣呢？我們通過這節課的探究，給大家一個確切的答案。

[設計意圖]創設真實情境，根據學生所熟知的公眾人物照片，提高學生學習的積極性，激發學生的求知欲。

二、構建模型，培養思維——遺傳多樣性的原因

[活動設計]分小組構建模型，模擬減數分裂過程中非同源染色體之間自由組合的動態過程（以精原細胞中含有兩對同源染色體為例）。模型構建說明：四人一小組，每組由教師提供兩種顏色的卡紙、一張磁鐵貼片紙、8個磁釘（模擬著絲點）、一把剪刀。先在卡紙上畫出減數第一次分裂前期的兩對同源染色體（來自父方和母方的用不同顏色）的形態，然后剪下來。Aa、Bb兩對等位基因位于這兩對同源染色體上，并用黑色粗筆標出所在染色體的位置，將磁釘作為著絲點。

[模型構建要求]

（1）用自制的染色體模型在磁鐵貼紙上模擬減數分裂的動態過程，每組一名學生演示，另一名學生闡述染色體數目及主要行為的變化，其余兩名學生進行補充和糾正。

（2）在不考慮同源染色體上非姐妹染色單體間的交叉互換的情況下，模擬減數分裂過程中非同源染色體的自由組合方式，演示并說出基因型為AaBb的一個精原細胞，產生配子的種類，若為一個個體，產生配子的種類有多少種？隨機抽取兩組作總結結論。若是一個含有兩對同源染色體的卵原細胞（基因型為AaBb），減數分裂產生幾種類型的卵細胞？若換做是一個雌性生物個體，又會產生幾種類型的卵細胞？

學生通過模擬演示，得出的結論為：一個含有兩對同源染色體的精原細胞，經減數分裂產生兩種類型的精細胞（Ab、aB/AB、ab）;一個含有兩對同源染色體的雄性生物個體（有許許多多的精原細胞），經減數分裂產生四種類型的精子（Ab/aB/AB/ab）。一個含有兩對同源染色體的卵原細胞，減數分裂后產生一種卵細胞（Ab/aB/AB/ab）;若是雌性生物個體，減數分裂后產生四種卵細胞（Ab/aB/AB/ab）。

教師用PPT展示有三對同源染色體（基因型為Aa/Bb/Cc）的一個性原細胞和一個生物個體減數分裂形成配子的過程，引導學生觀察并說出產生配子的種類（若是性原細胞，產生一種卵細胞，兩種精子，若是生物個體，則產生8種配子）。

學生思考并回答：一個含n對同源染色體的精原細胞，經減數分裂實際產生了多少種精子？（兩種）一個含n對同源染色體的卵原細胞，經減數分裂實際產生了多少種卵細胞？（一種）一個含n對同源染色體的生物體可以產生多少種類型的配子？（總結：一個個體有許多精原細胞或卵原細胞，可以產生2n 種精細胞或卵細胞。）

[問題升華]根據自己構建模型的過程，性原細胞經減數分裂產生多種染色體組成不同配子的原因是什么？（由于減數分裂過程中發生了非同源染色體的自由組合。）若再考慮交叉互換，配子的種類是否會更多？

教師總結：綜上所述，遺傳多樣性的原因有以下兩個。

第一，配子中染色體組合具有多樣性 （也是基因重組的兩種類型）。

（1）減數第一次分裂后期，非同源染色體之間的自由組合。

（2）四分體時期，同源染色體上的非姐妹染色單體之間發生了交叉互換。

第二，受精作用過程中，卵細胞和精子是隨機結合的。

[設計意圖]鍛煉學生的畫圖能力、動手操作能力和空間想象能力，并能將抽象的問題具體化、簡單化、直觀化。教師通過模型演示及過程講解，提升學生的觀察能力和語言表達能力;通過探索、分析和總結，培養學生的科學思維和科學探究能力。

三、自主學習，合作交流——受精作用的過程

[活動設計]教師用PPT展示受精作用過程的視頻，引導學生發現在這個過程中，卵細胞和精子的結合是隨機的，是產生生物多樣性的另一個原因。結合視頻內容，學生自學課本知識，歸納總結受精作用的定義、實質、結果。

[問題設置]受精卵中的DNA分子，一半來自父方，一半來自母方嗎？引導學生復習細胞質基因。

結合課本內容，四人一小組討論減數分裂和受精作用的意義，并總結歸納，得出成果后進行匯報。

[設計意圖]學生通過自學課本，培養自主學習、獨立思考的能力。進行小組討論并分享結果，培養學生的小組合作、探究能力，認同結構與功能相適應的觀點，體會核心素養之生命觀念。

四、情感升華，培養責任——探究思考

[活動設計]趣味探究：人的體細胞中有23對染色體，那么你的父母在形成精子或卵細胞時，可能產生多少種類型的配子？在不考慮非姐妹染色單體間的交叉互換和基因突變的情況下，你的染色體組成占你父母所有可能生出的孩子的染色體組成概率的多少？

教師總結：生命原本就是一個奇跡，你的出現更是奇跡，你就是唯一，你就是最優秀的，所以要珍愛生命，快樂學習，健康成長！

[設計意圖]引導學生用生物學的知識和方法解決生活中的問題，加深學生對遺傳多樣性的認識，培養學生的科學思維能力及社會責任意識。

五、技能訓練，提升能力——課后作業

[課后作業布置]完成課本第25頁至26頁的技能訓練，對某種精原細胞（含四對同源染色體）的有絲分裂和減數分裂染色體數目變化進行填表和畫圖。

總而言之，教師根據本節課的教學目標和內容，可將課本知識進行重新整合，分兩大模塊進行教學。第一模塊講解遺傳多樣性的原因，創設情境導入新課，通過構建模型的方法，從基因水平和細胞水平去分析遺傳多樣性的原因，培養學生的科學思維能力和科學探究精神。第二模塊學習受精作用的定義、實質、結果和意義，采用了自主學習、合作交流等方法，引導學生更加重視對課本知識的自學。最后學生通過探究思考，能夠運用所學生物學知識解決實際生活中的問題，同時培養社會責任意識，切實將生物核心素養滲透到教學中。

（責任編輯? ? 黃諾依）