資源簡介

“減數(shù)分裂”教學(xué)設(shè)計
1. 課標(biāo)與教材分析
《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》(以下簡稱“課程標(biāo)準(zhǔn)”)中與本章內(nèi)容有關(guān)的要求主要有4個方面，對應(yīng)4個次位概念，它們與重要概念和核心概念的關(guān)系如圖1所示。
從課程標(biāo)準(zhǔn)要求看，圖1中②和③兩個概念已經(jīng)通過第1章的教學(xué)完成，①和④是本章的教學(xué)重點，而①則對應(yīng)于本節(jié)教學(xué)內(nèi)容。這些次位概念之間并不是孤立的，次位概念①看似簡單，卻是②和③兩個概念的基礎(chǔ)，又為概念④做鋪墊。因此對于概念①的教學(xué)，要時刻聯(lián)系概念②和③。
從教材內(nèi)容看，“減數(shù)分裂”是人教版《生物學(xué)·必修2·遺傳與進(jìn)化》第2章“基因和染色體的關(guān)系”第1節(jié)的內(nèi)容，具有承上啟下的作用：既是孟德爾定律的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)，又是探索基因和染色體的關(guān)系的鋪墊。從教學(xué)內(nèi)容分析，本節(jié)內(nèi)容主要涉及兩個方面：減數(shù)分裂和受精作用。在“減數(shù)分裂”中，有“精子的形成過程”“卵細(xì)胞的形成過程”以及“觀察蝗蟲精母細(xì)胞”實驗3部分內(nèi)容。可見，模型建構(gòu)是本節(jié)的重點教學(xué)活動，也是學(xué)習(xí)配子中染色體組合多樣性的難點。在第一節(jié)的教學(xué)中，可通過建構(gòu)模型的策略幫助學(xué)生理解染色體變化的規(guī)律，這樣既可以為探索“配子中染色體組合的多樣性”的建模活動打下基礎(chǔ)，也有利于學(xué)生在活動環(huán)節(jié)中歸納、概括減數(shù)分裂的概念。
2.學(xué)情分析與教學(xué)目標(biāo)的確立
對于細(xì)胞分裂，學(xué)生并不陌生。有絲分裂的學(xué)習(xí)已經(jīng)讓學(xué)生掌握了染色體、染色單體、DNA等概念，還明確了它們之間的關(guān)系和在有絲分裂中的數(shù)量變化規(guī)律。在減數(shù)分裂的學(xué)習(xí)中，需要注意引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注同源染色體、聯(lián)會、四分體等概念，因此減數(shù)分裂I是本節(jié)的重點。減數(shù)分裂Ⅱ的過程與有絲分裂接近，學(xué)生容易理解，但教師應(yīng)注意引導(dǎo)學(xué)生分析減數(shù)分裂Ⅱ與有絲分裂的異同。通過第1章的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)了解分離定律和自由組合定律的內(nèi)容，知道成對的遺傳因子會在配子形成時分離，而不同對的遺傳因子可以自由組合。第2課時
可以引導(dǎo)學(xué)生對減數(shù)分裂的本質(zhì)進(jìn)行思考。
基于以上分析，本節(jié)內(nèi)容的教學(xué)目標(biāo)設(shè)計如下：
(1)通過對果蠅體細(xì)胞和配子中染色體組成進(jìn)行對比，描述同源染色體的特點；
(2)通過建構(gòu)精子形成的模型，闡明減數(shù)分裂的過程及本質(zhì)；
(3)通過建構(gòu)減數(shù)分裂的模型，歸納減數(shù)分裂的概念及特點；
(4)通過建構(gòu)減數(shù)分裂的模型，初步認(rèn)識非同源染色體的自由組合帶來配子類型的多樣化。
3.教學(xué)過程
3．1反復(fù)建構(gòu)物理模型，將減數(shù)分裂概念具象化
3．1．1建構(gòu)模型，初探染色體減半時期
教師展示資料1：1875年，德國動物學(xué)家赫特維希觀察了海膽的受精過程，發(fā)現(xiàn)精細(xì)胞進(jìn)入卵細(xì)胞后兩種細(xì)胞核融合形成受精卵，受精卵分裂產(chǎn)生的后代細(xì)胞與親代細(xì)胞中的染色體數(shù)量相同。教師設(shè)疑：從染色體數(shù)目的角度考慮，你認(rèn)為精細(xì)胞和卵細(xì)胞中的染色體數(shù)目與體細(xì)胞相比有什么特點 精細(xì)胞和卵細(xì)胞產(chǎn)生的過程中染色體可能發(fā)
生了什么變化
教師隨后請學(xué)生閱讀教材中魏斯曼的推測，并繼續(xù)設(shè)疑：生殖細(xì)胞中的染色體數(shù)目是如何減半的
教師展示資料2：玉米花粉母細(xì)胞分裂的顯微圖(圖2甲)、玉米花粉母細(xì)胞某一分裂過程中存在姐妹染色單體(圖2乙)。
在展示資料的過程中，教師引導(dǎo)學(xué)生特別關(guān)注圖2乙中細(xì)胞的數(shù)目變化，并闡述圖2甲的兩個子細(xì)胞中染色體是含有姐妹染色單體的。 學(xué)生經(jīng)過小組討論后，以1種顏色的扭扭棒為材料，以4條染色體為例，初次建構(gòu)模型。學(xué)生以小組為單位完成模型建構(gòu)(圖3)后，在全班分享。
設(shè)計意圖:學(xué)生由假設(shè)入手進(jìn)行推測，經(jīng)過和科學(xué)家魏斯曼的推測相比較，獲得肯定，激發(fā)了學(xué)習(xí)的興趣。通過資料分析幫助學(xué)生初步建構(gòu)染色體減半的模型，使學(xué)生自然而然地認(rèn)識到減數(shù)分裂I時姐妹染色單體不分離，同時也為同源染色體的學(xué)習(xí)做鋪墊。另外，假如學(xué)生一開始便拿到兩種顏色的扭扭棒，可能會感到迷茫，不知道不同顏色的扭扭棒有什么含義，導(dǎo)致建模時思路不順暢。因此，在本次模型建構(gòu)中，教師提供的扭扭棒只有1種顏色，這遵從了對問題的研究要從簡單到復(fù)雜、逐步深人的思想。
3．1．2評價模型，分析染色體減半原因
從各小組構(gòu)建的模型可以看出，學(xué)生基本能確定細(xì)胞要經(jīng)過兩次分裂才能變成4個子細(xì)胞，并且第一次分裂過程中姐妹染色單體并沒有分離，但對第一次分裂過程中染色體是如何分離的，學(xué)生有不同的觀點(圖3中的兩種情況)。教師請學(xué)生閱讀教材“問題探討”中的內(nèi)容，仔細(xì)觀察果蠅體細(xì)胞與配子中的染色體形態(tài)，并設(shè)疑引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注細(xì)節(jié)：配子中的4條染色體并不是從體細(xì)胞中8條染色體隨機分配的，這種分離有什么規(guī)律 在學(xué)生發(fā)現(xiàn)總是大小和形態(tài)相同的染色體會出現(xiàn)分離時，請學(xué)生討論：圖3中兩種模型哪種更合理 學(xué)生在討論后確定乙圖的模型更為合理。
設(shè)計意圖:學(xué)生討論圖3中模型的合理性就是在對模型進(jìn)行評價。評價模型是模型建構(gòu)中重要的一環(huán)，學(xué)生通過對果蠅配子中染色體組成均不相同這一事實進(jìn)行分析，得出在減數(shù)分裂中形態(tài)與大小相同的染色體會分離這一結(jié)論。這個過程可以培養(yǎng)學(xué)生基于事實證據(jù)分析問題的能力，也為同源染色體的概念引入做好了鋪墊。
3．1．3修正模型，明確染色體減半的本質(zhì)
在學(xué)生明確減數(shù)分裂I中總是形態(tài)與大小相同的染色體分離時，教師介紹：這種相同大小和形態(tài)的染色體被稱為同源染色體，它們總是一條來自父方，一條來自母方。我們經(jīng)常用不同顏色表示它們的來源，如可以用紅色表示來自母方，用藍(lán)色表示來自父方。同源染色體在分離前有什么特殊事件發(fā)生嗎 教師提供資料：科學(xué)家在顯微鏡下發(fā)現(xiàn)，同源染色體在分離前會與核膜緊密相連，隨后會形成兩兩配對的“二價體”，這有利于同源染色體的分離。教師隨后提供給學(xué)生兩種顏色的扭扭棒，讓其修正模型(圖4)。
設(shè)計意圖:學(xué)生在了解同源染色體形態(tài)與大小相同之后，其實并不是很理解同源染色體的概念，通過用不同顏色的扭扭棒讓學(xué)生進(jìn)行模型建構(gòu)，可以加深學(xué)生對同源染色體概念的理解。在本次模型建構(gòu)中，當(dāng)同源染色體分離時，非同源染色體會如何組合很可能會引發(fā)學(xué)生的思考，使其在圖4所示的兩種模型建構(gòu)中糾結(jié)。此時教師可以請
學(xué)生分別闡述圖4甲、乙產(chǎn)生的原因，這是對模型的又一次評價，也能幫學(xué)生在深入思考中建構(gòu)概念“同源染色體分離的同時，非同源染色體自由組合”。
3．1．4細(xì)化模型，歸納染色體變化規(guī)律
教師引導(dǎo)學(xué)生回憶：有絲分裂的完整過程可以人為地分成前期、中期、后期和末期。科學(xué)家在顯微鏡下觀察時，發(fā)現(xiàn)減數(shù)分裂中也有紡錘絲和染色體的變化，說明減數(shù)分裂是一種特殊的有絲分裂。若是把減數(shù)分裂I和減數(shù)分裂Ⅱ也人為分成這4個階段，你能用扭扭棒模擬完整的減數(shù)分裂過程嗎 學(xué)生通過小組合作完成以下模型(圖5)。
教師繼續(xù)引導(dǎo)：你能根據(jù)自己建構(gòu)的模型闡述精子的形成過程嗎
設(shè)計意圖:學(xué)生若要清楚地描述減數(shù)分裂過程，就需要較為準(zhǔn)確地理解各個過程的特點。教師先引導(dǎo)學(xué)生回憶有絲分裂的各個時期，并總結(jié)每個時期的特點：前期染色體散亂排布，中期染色體排列整齊，后期姐妹染色單體分離，末期細(xì)胞分裂(即一分為二)。然后，教師引導(dǎo)學(xué)生用一個關(guān)鍵詞描述以上每個時期的特點。學(xué)生總結(jié)出前期“散
亂”、中期“整齊”、后期“分離”、末期“分裂”等特點，并通過類比推理，細(xì)化減數(shù)分裂各個時期的模型。這個環(huán)節(jié)中教師要注意引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注減數(shù)分裂I中期，明確排列整齊的應(yīng)該是同源染色體。
3．2巧妙建構(gòu)概念模型，將減數(shù)分裂概念抽象化
教師請學(xué)生再次觀察自己建構(gòu)的模型，回憶減數(shù)分裂中精子的形成過程，將減數(shù)分裂中的重要變化填寫在概念圖(圖6)中，然后嘗試用自己的語言表述減數(shù)分裂的概念。
設(shè)計意圖:減數(shù)分裂的概念建構(gòu)是本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)之一。教師通過引導(dǎo)學(xué)生分析物理模型，再借助概念模型幫助學(xué)生自主建立減數(shù)分裂的概念，有利于學(xué)生對這個概念的深人理解。其中有學(xué)生將減數(shù)分裂描述為：“生物在產(chǎn)生配子時進(jìn)行減數(shù)分裂，這是一種特殊的有絲分裂方式，在分裂前會進(jìn)行一次復(fù)制，經(jīng)過兩次減數(shù)分裂。其中，減數(shù)分裂I發(fā)生同源染色體分離和非同源染色體自由組合，其結(jié)果是染色體數(shù)目會減半，減數(shù)分裂Ⅱ再通過將姐妹染色單體分離，實現(xiàn)DNA減半。分裂完全結(jié)束時，配子中染色體和DNA都實現(xiàn)了減半”。
這個描述已經(jīng)非常詳細(xì)，還有學(xué)生補充道：“同源染色體分離、非同源染色體自由組合對減數(shù)分裂很重要，能實現(xiàn)配子種類多樣化。”可見，通過模型建構(gòu)，學(xué)生對減數(shù)分裂的概念有了深入的了解。
3．3嘗試運用物理模型，解釋生活現(xiàn)象
教師總結(jié)拓展：減數(shù)分裂使得精子和卵細(xì)胞中的染色體數(shù)目變?yōu)轶w細(xì)胞的一半，通過受精，子代染色體數(shù)目再次恢復(fù)。有一種疾病叫21三體綜合征，患者第21號染色體有3條，請推測這是怎么形成的 請利用手中的模型嘗試解釋。
設(shè)計意圖:運用建構(gòu)的模型解釋生活中的現(xiàn)象也是模型建構(gòu)的重要內(nèi)容。學(xué)生通過對運用模型，不僅鞏固了知識，同時也關(guān)注了健康生活等社會問題，有利于建立社會責(zé)任意識。
減數(shù)分裂的概念相對比較抽象，本節(jié)課通過建構(gòu)物理模型先將抽象的概念形象化，再從形象的物理模型中抽象出減數(shù)分裂的概念，從而在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的同時培養(yǎng)其生命觀念。

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