以“减数分裂”课例谈围绕核心概念的教学

作者:谭连桂 来源:新课程·中学 2019年12期
   摘 要:针对在“减数分裂”教学中存在的问题,在分析减数分裂所涉及相关核心概念的下位概念基础上,提出怎样围绕核心概念组织“减数分裂”的教学。
   关键词:减数分裂;核心概念;教学
   生物学教学应该从学科的本质和认知基本规律出发,围绕核心概念展开。那么,围绕核心概念组织教学的价值能体现在哪些地方呢?笔者认为核心概念能作为联系多个概念的“暗线”,首先,是能够帮助学生学习新知识、建立知识网络的组织架构、是学生理解更深层次问题和形成科学的持久的世界观的基础。其次,核心概念能很好地帮助学生学会思维和迁移,实现对概念的理解。最后,核心概念还是学生探究和解决实际问题的重要工具、生命观念和其他的学科(如物理学、工程学)之间也有着非常密切的联系,甚至是相通的,可以帮助学生有效地展开跨学科的学习。“减数分裂”是高中生物教材中重点的知识内容。下面以“减数分裂”课例谈围绕核心概念的教学。
   一、核心概念下“减数分裂”所涉及的重要下位概念的梳理和理解
   “减数分裂”是高中生物必修模块2《遗传和进化》中“细胞遗传的细胞基础”这一内容下的一个教学主题,它所聚焦的概念是支撑两个核心概念(1)“遗传:性状的传递和变异”(2)“进化:生物的统一性和多样性”理解的部分下位概念,这些下位概念主要包括“减数分裂产生只含有一半左右的精子或卵细胞”“减数分裂过程中由于同源染色体的特殊行为会产生基因重组”“基因重组会使减数分裂产生的配子基因组成多样化”“基因重组会提高优良或劣势基因的组合的效率”。
   二、围绕核心概念的“减数分裂”教学组织
   基于上述分析,可以对“减数分裂”的教学进行如下组织:
   1.回顾有丝分裂的过程和意义
   由于概念的建构需要利用学生现有经验,因此可以通过让学生复述有丝分裂的意义开启本节课的内容,这样做有利于学生在之后的教学活动中,将有丝分裂的意义和减数分裂的意义进行对比,牢固建立知识框架。
   2.推断精细胞形成过程,建构“减数分裂”概念
   教师可以向学生展示果蝇体细胞和配子细胞染色体组成,设计如下问题依次引导学生,初步认识减数分裂的特点:果蝇体细胞染色体组成有何特点?配子染色体数量、种类和体细胞的相比有何区别?从配子和体细胞染色体种类角度观察,配子染色体数量的减半是随机的还是具有一定的规律?如果有,你能说一说有什么规律吗?通过上述问题引出同源染色体概念并得出“有性生殖的生物在形成配子过程中同源染色体分离导致染色体数目减半”的结论。
   然后教师可以精子形成过程为例,向学生提供一组打乱顺序的包括各个减数分裂时期细胞的示意图,让学生四人为一组,根据各种示意图中染色体的状态、行为和数目等信息,对所有细胞进行排序,揭示精子形成的过程。然后教师提出:根据你对排序结果的观察、分析和推理,在形成精子的过程中细胞分裂了几次?染色体复制了几次?通过这样的问题引导学生进一步认识减数分裂的特点,最终建构减数分裂的概念。
   3.对比有丝分裂,总结归纳减数分裂各时期主要特征
   在上述排序结果的基础上,教师引导学生比较有丝分裂的过程,根据自己对减数分裂各个时期细胞示意图的观察,描述各时期的特征,重点总结归纳同源染色体之间以及非同源染色体之间的特殊行为。在此基础上,教师让学生继续小组合作利用橡皮泥模拟各时期染色体的行为,以便对减数分裂过程中同源染色体的特殊行为建立更为深刻的认识。
   4.分析染色體的行为特征,领悟减数分裂的意义
   教师可提出问题:“和有丝分裂相比,减数分裂对于生物体有什么意义呢?”引导学生建立紧密联系已有的经验认识新的规律的意识。然后教师可以向学生展示一对同源染色体示意图,其上分别携带A、B和a、b基因,提出:A和a分别控制高杆和矮杆性状、B和b分别控制抗病和易感病性状,如果B、b之间不发生互换,则能形成几种配子?如果发生互换,则又能形成几种配子?让学生分别根据两种情况,在空白的带有其中一条同源染色体的精细胞示意图上标出其上的基因组成,并写出其控制的性状。教师继续提问:“如果该物种遇到大风和病虫害的环境,则哪一种基因的组合更利于物种的生存?你认为交叉互换的意义是什么?”引导学生意识到:交叉互换能够加快优势或劣势基因的重组,更有利于物种适应环境。
   教师继续提供两种次级精母细胞示意图,分别含有A、B和a、b基因(A和a分别控制高杆和矮杆性状、B和b分别控制抗病和易感病),并且位于非同源染色体上,让学生根据图示信息,标出减I后期初级精母细胞两对同源染色体上的基因组成以及写出所产生的四个精细胞的基因组成。然后教师提出:非同源染色体的组合是否只有这一种可能?如果不是,还有可能的组合是什么?再以此引导学生写出另一种非同源染色体的组合。教师继续提出:通过以上分析,该生物体可能产生几种配子?你认为非同源染色体之间的自由组合有何意义?以此引导学生深刻领悟非等位基因之间自由组合对于生物体适应环境的意义。最后,教师在上述活动基础上,引导学生综合归纳“减数分裂”的意义。
   参考文献:
   张颖之,刘恩山.核心概念在理科教学中的地位和作用:从记忆事实向理解概念的转变[J].教育学报,2010,6(1):57-61.

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