模型方法在减数分裂教学中的应用

　　模型方法是以研究模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法，是人们认识自然界的一种重要方式，也是理论思维发展的重要方式。其在人们理解事物的本质、探索未知规律的过程中，起着重要作用。在生物科学学习中，模型提供观念和印象。美国《国家科学教育标准》把模型和科学事实、概念、原理、理论并列为科学主题的重点，并将构建、修改、分析、评价模型作为高中生应具备的基本探究能力。我国《高中生物课程标准》也明确提出：让学生获得生物学基本事实、概念、原理、规律和模型等方面的基础知识，领悟假说演绎、建立模型等科学方法及其在科学研究中的应用，在《分子与细胞》模块侧重物理模型和概念模型的构建，《遗传与进化》侧重物理模型和数学模型的构建，《稳态与环境》则是各种模型综合的练习。由此可见，模型方法在生物教学中有着重要的作用。
　　“减数分裂”是必修2教材的重点和难点，是理解孟德尔遗传规律、可遗传变异、人类遗传病和生物进化的本质等知识的基础。在传统的教学方法下，学生普遍反映该内容太抽象、太复杂，尤其是对染色体的行为变化，以及DNA和染色体的数量变化曲线难以掌握。因此在讲述本节课知识时，我尝试使用概念模型、物理模型、数学模型来突破这些难点，以达到培养学生解决问题能力的目的。
　　难点1：同源染色体的概念
　　所谓同源染色体是指大小形态相同，一条来自母方，一条来自父方的两条染色体。学生总是对同源染色体的来源弄不清楚，以至于在做识图题时总是分不清楚。为帮助学生理解，我自制了两条大小、形态相同，颜色不同的染色体模型（红色代表来自母方，绿色代表来自父方）。当把红色和绿色的染色体放在一起时，学生便明白了什么叫做同源。这样用直观的教具解决了一部分学生认为的难点。
　　难点2：减数分裂过程染色体的行为
　　染色体行为的变化对于孟德尔遗传定律，以及伴行遗传的学习非常重要，如果学生对染色体行为不清楚，那么在解决很多习题时将会困难重重。在教学时，如果能让学生动手摆出染色体的行为变化，比枯燥讲授将会起到事半功倍的效果。在教学中，我首先带领学生熟悉教材中所讲述的初级精母细胞中同源染色体的联会，四分体的形成、同源染色体排列在赤道板、同源染色体分离、染色体数目减半、染色体着丝点排列在赤道板、染色体着丝点分裂，姐妹染色单体分开成为染色体等行为变化。汇总如下图。
　　当学生掌握了染色体的行为变化之后，进行分组活动，模拟染色体的行为变化：
　　（1）每两人一组；
　　（2）每组一张大纸板和两张小纸板（大纸板代表初级精母细胞；两张小纸板分别代表两个次级精母细胞；纸板上标注出两组中心粒的位置，便于学生找到赤道板的位置）；
　　（3）两对大小不同的同源染色体（绿色代表来源父方，红色代表来源母方；染色体的材料选择海绵纸，便于学生在后期进行折叠）；
　　首先让学生根据所学的知识动手摆出染色体的行为变化：四分体、同源染色体排列在赤道板、同源染色体分离、染色体着丝点排列在赤道板、着丝点分裂等行为。在教师巡视过程中发现不正确的要及时对学生进行纠正和评价，最后让学生展示他们摆出的各种行为变化（如下图）。在展示过程中引导学生说出各个时期染色体的行为变化，以便对所学知识进行强化记忆。
　　当学生自己体会了在减数分裂过程中染色体的各种行为变化之后，可以给学生准备好空白的细胞图，让他们把刚才摆出的各个时期染色体的行为在细胞图中补充完整，以此来检验学生对染色体行为变化的掌握情况。
　　（1）教师要不时引导学生观察同源染色体的行为时，注意观察非同源染色体的行为。
　　（2）注意观察每个细胞中染色体、DNA，以及染色单体的数量变化情况。
　　（3）对于学生在画图出现问题时，不要急于纠正，可以引导学生再次摆出所错时期的染色体行为，然后让其改正。
　　难点3：染色体和DNA的数量变化
　　让学生以一对同源染色体为例画出各时期染色体行为变化图总结出减数分裂过程中染色体、核DNA、染色单体数目的变化规律，并转化成二维坐标曲线图（数学模型），使学生进一步理解孟德尔遗传规律的实质。
　　学生通过概念模型、物理模型和数学模型的构建，对于减数分裂知识的掌握情况要明显比传统教学方式有所提高，在做题过程中也能在脑海中构建出染色体的行为及数量的变化情况。
　　通过在减数分裂教学中应用模型方法，我亲身体会到模型方法的精髓体现在探索与发现之中，不亲身经历这些探索，很难发现其中的要素与关键之所在。学生只有在“做”中才能真正领会、内化，“背”是不可能掌握的。因此，在具体教学中必须引导学生切实地在“做”中构建模型，让他们在探索科学的过程中发现科学规律，领悟模型方法，提高探究能力。