减数分裂软磁铁模型的制作及应用

◆赵芳芳

1 研究背景

俗话说：“百闻不如一见，百见不如亲手做一遍。”在高中生物教学中，模型的制作是学生自主动手操作的重要途径。动手构建模型不仅能使学生经历知识的“再发现”和“再创造”过程，还能有效培养学生的思维能力、想象能力、动手能力以及创新精神，所以《普通高中生物课程标准（实验）》明确地将生物学模型与生物学基本事实、概念、原理、规律等列为学科知识的重点。

“减数分裂”是高中生物学教学的重点和难点，《2014年浙江省普通高考考试说明》对此块知识的能力要求为Ⅱ级，还在实验模块的考查中新增了一条要求：减数分裂模型的制作研究。由此可见，模型的方法越来越受到重视。2013年台州市优质课比赛的其中一堂课就是“减数分裂”，六位选手都制作了模型，其中浙江省天台平桥中学参赛教师制作的软磁铁模型最为吸引大家的关注。如何制作及使用软磁铁模型呢？

2 模型制作

材料 各色软磁铁（一种将磁性材料和橡胶混合制作的材料，有磁性，能吸附在黑板上，有多种颜色可选）、钮扣磁铁、记号笔、剪刀。

制作过程

1）用记号笔在黑色软磁铁背面画出初级精母细胞、次级精母细胞、次级卵母细胞轮廓并用剪刀剪下，如图1所示。

2）用记号笔在黄色、红色软磁铁背面画出不同大小的染色体、姐妹染色单体图形轮廓, 并用剪刀剪下。不同颜色的染色体代表来自不同亲本（如黄色软磁铁制作的染色体代表来自父方，红色软磁体制作的染色体代表来自母方）。如要制作大小形态相同的同源染色体,可先剪下一种形态的染色体或姐妹染色单体，然后以剪下的染色体或姐妹染色单体为模板进行复制裁剪，如图2所示。

图1

图2

图3

3）用钮扣磁铁代表着丝粒，钮扣磁铁的磁性非常强，可以增加软磁铁在黑板上的吸附能力，同时也可代表着丝粒，如图3所示。

由此，简易的“减数分裂”模型就制作完成了。

3 “减数分裂”软磁铁模型的应用

同源染色体、联会、四分体概念的辨析 以往学习同源染色体、联会、四分体知识点时，往往先解释概念，然后让学生观察课本上的染色体图或者在黑板上画出各种形态的染色体让学生找出同源染色体、四分体，这样的方法比较费时，也不形象。现在只要利用已经裁剪好的各种形态的染色体，将剪好的染色体吸附在黑板上，再让学生上台进行分类即可。如图2就是学生分类整理好的同源染色体和四分体。通过动手实践，学生自然明白同源染色体是大小、形态相同而来源不同的染色体。同源染色体两两配对的现象就是联会，联会后的染色体有四条染色单体，就是四分体！通过模型的演绎，学生也很容易掌握它们之间的数量关系，即：1个四分体=1对同源染色体=2条染色体=2个着丝粒=4条染色单体=4个DNA分子。

减数分裂过程中染色体行为的演示 减数分裂知识一直是高中生困扰最多的一块内容，有些学生一看到减数分裂的题目就发怵！减数分裂过程中同源染色体有什么行为特点？有丝分裂和减数分裂图形怎么区别？如何区分细胞分裂过程中特别是减数分裂过程中，染色体的形态、数目的变化？这些问题的解决不但需要学生能清楚理解掌握染色体变化的规律，还要有很强的空间想象能力！合理利用模型，让学生动手实践，在实践中发现寻找规律，自主构建知识网络、主动学习，有利于知识的理解与落实！因而在此知识点的学习中，可以发给学生材料，让学生根据减数分裂各时期染色体的变化进行模型演示，然后在黑板上呈现。学生在模拟过程中可能会出现这样或那样的错误，经过了失败的尝试，他们就能明白问题所在，下次就能避免出现同样类型的错误！

如图4、图5就是不同学生演示的减数分裂过程染色体行为的模型图（以体细胞有2对4条染色体的生物进行减数第一次和第二次分裂前期、中期、后期染色体行为变化为例）。比较图4和图5，学生也能充分领会在减数第一次分裂时同源染色体分开的同时非同源染色体的自由组合，结果产生不同染色体组成的子细胞。

图4

图5

当然，也可利用同样的模型，将有丝分裂过程的染色体行为进行模拟，再与减数分裂过程进行对比，通过演示对比，有利于加深学生理解、辨别两种分裂过程的异同，并为区分有丝分裂、减数分裂细胞分裂图形的学习打好基础！

探究异常生殖细胞的形成 模型给人们一种认识事物的思路、角度和方法。在现代生物科学研究中，模型方法被广泛运用！自然界生物种类繁多，运动复杂多变，合理利用模型能够排除非本质因素的干扰，突出反映事物的本质特征，从而使生命现象或过程得到简化、纯化和理想化。

例 某个精原细胞形成精子的过程中，如果减数第一分裂时，发生一对同源染色体不分离的现象，而第二次分裂正常，则由该精原细胞形成的异常精子有（ ）

A.1个 B.2个 C.3个 D.4个

要解这个题目，学生必须先清楚正常的减数分裂过程，然后根据题意，构建异常分裂时的染色体走向。如果缺乏空间想象能力，这个题目就非常抽象难懂。而利用软磁铁模型，就能将抽象问题直观化，降低知识难度！通过直观的图示，学生很容易发现如果减数第一次分裂出错，减数第二次分裂正常，则所形成的子细胞全部异常；同时也能利用模型推导出如果减数第一次分裂正常，减数第二次异常的情况，达到举一反三的效果！

4 评价

在减数分裂的教学中，教师一般会利用多媒体动画，这种方式非常形象逼真，学生容易理解一个连续的动态分裂过程，且能反复观看，因此比较适合课堂上演示。但学生只是被动去接受，缺乏互动性。在多媒体动画的基础上辅以模型制作，就能化被动为主动，更有利于学生的自主学习！减数分裂的模型还有很多,常见的还有纸板模型、橡皮泥模型、塑料彩管模型、毛线模型、铁丝铅丝模型。这些模型各有利弊，经过使用对比，笔者认为软磁铁模型的使用效果最好！值得一提的是，这种模型还能长期保存和使用，比较经济环保！

利用软磁铁，还可以构建其他各种模型，如细胞结构模型、DNA分子结构模型、基因的表达模型、重组DNA分子模型等。以上仅为笔者浅见，希望更多同行能够关注模型制作问题！

[1]教育部.普通高中生物课程标准（实验）[S].北京:人民教育出版社,2003.

[2]郭成.自制磁铁学具 引领课堂探究[J].中学生物学,2013(7):41-42.

[3]郑助君.减数分裂模拟教学方法集锦[J].生物学教学,2011(2):30-32.