基于生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)下的教學(xué)難點(diǎn)突破

檀蓮蓮

摘要：以減數(shù)分裂一節(jié)中同源染色體概念和染色體行為變化兩個(gè)教學(xué)難點(diǎn)的處理為例，基于生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的理念，采用模型建構(gòu)的方法引導(dǎo)學(xué)生從真實(shí)現(xiàn)象出發(fā)，在實(shí)踐和觀察中經(jīng)過(guò)思考，修正、完善模型，從而掌握染色體的行為變化，突破難點(diǎn)，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生基于證據(jù)進(jìn)行推理，最終得到答案的科學(xué)思維。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);模型建構(gòu);難點(diǎn)突破

在《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》正式實(shí)施后，如何將生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)與課堂教學(xué)合理地結(jié)合起來(lái)，并能有效地突破教學(xué)難點(diǎn)，這是多數(shù)中學(xué)教師目前所面臨的困難。如果教學(xué)難點(diǎn)處理得好，能激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生就學(xué)得愉悅;反之，則會(huì)造成學(xué)習(xí)困難，挫傷其積極性。因此，嘗試采用有效的措施突破教學(xué)難點(diǎn)，增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)，顯得尤其重要。

減數(shù)分裂一節(jié)是人教版《遺傳與進(jìn)化》的教學(xué)難點(diǎn)。原因是同源染色體概念對(duì)學(xué)生而言較為抽象，與聯(lián)會(huì)、四分體等集中在一起，容易混淆，理解起來(lái)較為困難。并且染色體的行為微觀抽象，在細(xì)胞分裂的不同時(shí)期有不同變化，學(xué)生在腦海中難以勾勒出其連續(xù)的動(dòng)態(tài)過(guò)程，從而成為教學(xué)難點(diǎn)。《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》強(qiáng)調(diào)學(xué)生能運(yùn)用模型，說(shuō)明遺傳信息在有性生殖中如何傳遞？有哪些規(guī)律？從而達(dá)到培養(yǎng)科學(xué)思維的要求[1]。因此要化解這兩個(gè)難點(diǎn)，并能達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的目標(biāo)，需將知識(shí)點(diǎn)具體化、直觀化。吉爾伯特（J.K.Gilbert）認(rèn)為模型建構(gòu)可以簡(jiǎn)化復(fù)雜的現(xiàn)象;可以為現(xiàn)象進(jìn)行科學(xué)的解釋和預(yù)測(cè)提供依據(jù)[2]。在教學(xué)中進(jìn)行模型構(gòu)建能幫助學(xué)生模擬科學(xué)家的思維對(duì)事物的發(fā)展進(jìn)行推理，感知微觀的事物變化，從而加深印象[3]。

在以往的課堂中，關(guān)于同源染色體概念和染色體行為變化兩大難點(diǎn)的處理，教師常常以講述、板書以及借助多媒體設(shè)備等形式進(jìn)行授課，學(xué)生無(wú)法深刻地理解這些內(nèi)容，并且容易忘記。教材提供圖文描述，建議采用橡皮泥構(gòu)建染色體變化的物理模型突破教學(xué)難點(diǎn)。由于橡皮泥使用過(guò)程較為耗時(shí)，容易折斷。筆者認(rèn)為可將橡皮泥改為紙條代替染色體，操作起來(lái)更方便、有效。因此，可采用兩種顏色、形態(tài)大小一致的紙條代表同源染色體，小磁鐵代表著絲點(diǎn)進(jìn)行模型構(gòu)建。嘗試讓學(xué)生從觀察到的蝗蟲進(jìn)行減數(shù)分裂的實(shí)驗(yàn)裝片出發(fā)，在觀察中經(jīng)過(guò)推理、修正，最后構(gòu)建出染色體行為變化的物理模型，從而加深對(duì)難點(diǎn)知識(shí)的理解，最終突破難點(diǎn)。

1 巧用模型，突破同源染色體概念

1.1 熟悉模型

課前給每位學(xué)生準(zhǔn)備綠色和紅色的紙條長(zhǎng)短各兩條，小磁鐵若干。演示染色體復(fù)制的結(jié)果，即兩條相同顏色、長(zhǎng)短一致的紙條由磁鐵共同相連。由此可見，磁鐵表示著絲點(diǎn)，磁鐵上連接兩條相同顏色、大小一致的紙條表示姐妹染色單體。

1.2 利用模型對(duì)染色體進(jìn)行歸類

將細(xì)胞的染色體數(shù)簡(jiǎn)化成 4 條，請(qǐng)將手中的染色體進(jìn)行歸類，要求歸類后的染色體能夠發(fā)育成為正常的個(gè)體。結(jié)果出現(xiàn)兩種情況：形態(tài)大小不同、顏色相同為一類;或者形態(tài)大小相同、顏色不同為一類。教師進(jìn)行引導(dǎo)：如果形態(tài)大小相同的兩條染色體同時(shí)來(lái)自父方，意味體內(nèi)控制同一性狀的染色體全部來(lái)自父方，母方?jīng)]有提供，此種情況不合理。因此父方和母方應(yīng)各得到相同的一大一小染色體，用不同的顏色區(qū)分不同來(lái)源。

其次，找出成對(duì)的染色體，結(jié)果出現(xiàn)顏色相同為一對(duì)或者大小相同為一對(duì)。教師提問(wèn)成對(duì)的染色體由誰(shuí)提供？順勢(shì)拋出同源染色體的概念，修正歸類結(jié)果，大小相同，顏色不同的紙條為一對(duì)，表示一對(duì)同源染色體。這個(gè)過(guò)程旨在引導(dǎo)學(xué)生理解受精作用時(shí)染色體的分配，通過(guò)模型的顏色和形狀深刻感知同源染色體的概念。

2 突破染色體行為變化，提升科學(xué)思維

2.1 引導(dǎo)學(xué)生猜想、驗(yàn)證，認(rèn)識(shí)減數(shù)分裂的過(guò)程

父親、母親各有 46 條染色體，他們分別提供給我們的染色體是23 條。提問(wèn)體細(xì)胞中的染色體如何實(shí)現(xiàn)減半？猜想染色體數(shù)目減半的可能性。學(xué)生提出猜想：染色體不復(fù)制，細(xì)胞一分為二;或者染色體進(jìn)行一次復(fù)制，細(xì)胞進(jìn)行兩次分裂。呈現(xiàn)顯微鏡下蝗蟲減數(shù)分裂全過(guò)程的實(shí)驗(yàn)裝片細(xì)胞圖，通過(guò)觀察得出細(xì)胞分裂兩次，意味在細(xì)胞分裂前染色體進(jìn)行復(fù)制。順勢(shì)推出精子形成的大致過(guò)程圖，構(gòu)建精子形成的基本框架。

2.2 對(duì)實(shí)物進(jìn)行抽象化，利用模型呈現(xiàn)細(xì)胞染色體數(shù)目減半的過(guò)程

將蝗蟲減數(shù)第一次分裂前期、后期，減數(shù)第二次分裂后期細(xì)胞圖用紅色方框標(biāo)記。小組合作根據(jù)蝗蟲減數(shù)分裂過(guò)程細(xì)胞圖和精子形成大致過(guò)程圖，利用模型構(gòu)建出第一次分裂前期、后期，減數(shù)第二次分裂后期三個(gè)細(xì)胞圖的染色體行為，演示 4 條染色體如何變成 2條。從真實(shí)現(xiàn)象出發(fā)，經(jīng)過(guò)思考、推理、否定、再重新進(jìn)行建構(gòu)，此過(guò)程旨在培養(yǎng)學(xué)生探究能力和邏輯推理能力。引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)觀察真實(shí)現(xiàn)象，留下符合的模型：第一個(gè)模型形狀大小相似的染色體親密地在一起，第二個(gè)模型一大一小染色體向細(xì)胞兩極移動(dòng)，有姐妹染色單體，顏色同或不同，第三個(gè)模型一大一小染色體向細(xì)胞兩極移動(dòng)，無(wú)染色單體，顏色同或不同。

2.3 將構(gòu)建的模型與模式圖進(jìn)行對(duì)比

多媒體放映精子減數(shù)分裂過(guò)程各個(gè)時(shí)期染色體行為變化模式圖，將顯微鏡下觀察到的真實(shí)現(xiàn)象和模式圖進(jìn)行對(duì)比，最后歸納總結(jié)根據(jù)細(xì)胞分裂次數(shù)和染色體的行為特點(diǎn)，將減數(shù)分裂的不同時(shí)期進(jìn)行劃分，總結(jié)減數(shù)分裂全過(guò)程。

教師針對(duì)“減數(shù)分裂”一節(jié)中的教學(xué)難點(diǎn)，通過(guò)模型構(gòu)建將染色體的行為變化從抽象變得直觀，通過(guò)猜想、操作、驗(yàn)證的過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)探究能力，從而瓦解學(xué)習(xí)過(guò)程的“絆腳石”，有效突破難點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]教育部.普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版），[M].北京：人民教育出版社，2018：18.

[2]Gilbert J K.Models and modeling：Routes to more authentic science education [J].International Journal of Science and Mathematics Education，2004，（2）：115-130.

[3]Kenyon L，Davis E A，Hug B .Design Approaches to Support Preservice Teachers in Scientific Modeling [J] .Journal of Science Teacher Education，2011，（22）：1-2