基于“分类思想”的生物教学实践

朱满员

摘要 基于“分类思想”，对“染色体畸变”一节的教学进行改进：从染色体类型图引入→染色体类型的分类标准→显带技术→染色体结构畸变→图示单体、三倍体等染色体数目变异的产生→用分类的思想和方法帮助学生构建染色体畸变的知识框架，以培养学生的条理性和逻辑性。

关键词 教学改进 分类标准 染色体变异

中图分类号 G633.91 文献标志码 B

1分类是人类认识世界的方法，也是人脑处理复杂事物的有效策略

真实的世界混沌而复杂。由于人类脑容量的有限性，使得人类的认知能力也是有限的。这决定了人类只能以有限的视角来理解真实的世界，所以人类在进化过程中逐渐具有了抽象与分类的能力。抽象就是对某类事物共性的描述，并寻找这些事物和现象之间的因果关系，以试图解释及预测真实世界。这个抽象的动作，其实就是分类行为，即根据对象的异同点，将对象区分为不同种类，并形成有一定从属关系的阶序系统。只有经过分类，人们才能对世界有明确而有条理的认识。

2分类的原则

分类的思想与方法已渗透进人们生活的方方面面。小到衣柜、书桌、电脑文件的整理，大到图书馆、数据库的图书及数据的管理。只要进行分类，就必然涉及分类标准。分类的原则是按照一定的标准对事物进行分类，必须包含所有的子概念，但又不能重复。由此，不同的分类标准可能会出现两种或两种以上的分类结果。如，同是基因突变，若根据突变条件，可分为自发突变与诱发突变；根据碱基变化的情况，可分为碱基置换突变和移码突变两类；根据突变后的基因与原基因的显隐关系，分为显性突变与隐性突变；根据碱基突变对多肽链中氨基酸序列的影响，可分为错义突变、同义突变与无义突变；还可以根据突变对表现型的影响，分为形态突变、生化突变、与致死突变（严格地说，教材上的这种分类不甚严谨，子概念间有重复）。在教学实践中，有些学生往往会忽略分类标准而去死记些分类类型。如有一选择题：

经X光照射处理后，在一群红眼果蝇中偶然突变产生了一只白眼雄果蝇，根据基因对表现型的影响，该基因突变属于 （ ）

A.隐性突变 B.诱发突变

C.形态突变 D.致死突变

学生先入为主地选了B选项，这是学生对分类标准理解不到位造成的，也反映出老师在教学过程中的疏忽。

3基于“分类思想”，对“染色体畸变”一节的教学改进

本节内容的学习重点是染色体数目的变异；学习的难点则是染色体组、单倍体、二倍体、多倍体的概念及其联系。尤其是染色体组的概念，不仅难理解，还是判断几倍体的标准，且常与细胞分裂一起考查。再加上本节的概念特别多，如倒位、易位、单体、单倍体、三体、三倍体、一倍体、二倍体、多倍体等，这些概念似是而非，且分类标准不尽相同，学生极其“头疼”。所以，笔者经过多次尝试与改进，引入分类思想，对本节内容重新设计。教学的逻辑顺序为：染色体类型图引入→染色体类型的分类标准→染色体组型分析→显带技术→染色体结构畸变→图示单体、三倍体等染色体数目变异的产生→讨论分类标准，予以分类→构建染色体畸变的知识框架。教学过程如下。

3.1引入

教师PPT上展示染色体的形态类型图（图1），并设问：还记得这张图吗，它展示的是什么内容？

设计意图：教师引导学生回忆染色体的类型，并强调图中染色体的分类依据是着丝粒的位置，从而引出人类对细胞中染色体的重要研究方法——染色体组型分析。

3.2环节一：染色体结构变异

（1）教师展示人类染色体的组型图，并设问：研究人员是根据什么将染色体排队的？

学生回答：根据染色体的大小、形态和着丝粒的位置。

教師引导学生回归教材（浙科版教材必修2第39页）：根据染色体的大小、形态和着丝粒的位置等特征，将染色体配对、分组、排队、编号。这个“等特征”最主要指的是染色体上的条带，如G带、Q带、C带和R带等。让这些带纹显示出来的特殊染色技术，就称为染色体显带技术。即通过物理、化学因素处理后，再用染料对染色体进行分别染色，就可在光镜下直接观察到每条染色体上出现了明暗相间，或深或浅带纹的技术。带纹的数目、部位、宽窄和着色深浅均具有相对稳定性，所以每一条染色体都有固定的分带模式，即称带型。染色体带型是鉴别染色体的重要依据，所以染色体组型分析还要参考带型才行。由于显带技术问世，使染色体疾病的诊断和预防提供了有效方法，如18号染色体短臂缺失综合征的诊断。

设计意图：教师利用学生已学过的染色体组型图，让学生意识到，仅靠染色体的形态、大小、着丝粒的位置来做染色体组型分析还远不够，从而在教学中补充染色体的显带技术（不作深入）。显带技术的介绍不仅让学生能感悟到技术推动科学的发展，还能为学生学会用染色体上的带纹来区分染色体结构变异类型作铺垫。

（2）学生活动一——连连看。

教师在电子白板上展示染色体结构变异示意图（图2），让学生结合教材，完成“连连看”的活动。

活动意图：该活动是为了落实“染色体结构变异类型”的教学，难度不大。如此简化处理是为了节约教学时间。教师只要帮助学生明确了该类型的分类依据——染色体的形态、大小、着丝粒的位置及带型即可。

3.3环节二：染色体数目变异

（1）学生活动二——画画看。

教师在黑板上板画某植物有性生殖过程示意图（图3），让学生在图上补充卵细胞、精子、受精卵及有丝分裂后期的染色体情况。

活动意图：教师了解学生对减数分裂与有丝分裂染色体数目变化的掌握程度，掌握学生对染色体数目变异原因的理解情况，并为学生活动三作铺垫。

（2）学生活动三——找规律。

教师在学生完成图3的基础上，逐一按顺序展示染色体数目异常的卵细胞与正常的精子结合后形成的各种变异类型（图4），并提出问题：研究人员根据不同的染色体数目变异情况，给变异植株起了单体、单倍体、三体、三倍体、二倍体、四倍体不同的名称。试想下，研究人员是根据什么规律来区分命名这些植株的？

学生参考教材，小组讨论图4中的植株命名规律。教师可适当地启发与引导。

学生经过小组讨论后，慢慢地找到图中的一些规律，如：

①由精子或卵细胞不受精，直接发育成的植株都叫单倍体。

②示例的植株由正常的精卵受精而来，为二倍体。

③体细胞中染色体数目比二倍体少一条的叫单体，多一条的叫三体，同源染色体各多一条的叫三倍体。

（3）教师阐述染色体组的概念：

三倍体中多出的那2条染色体——即“I<”，就组成了一个染色体组。也就是说由细胞中所有的非同源染色体组成的一组染色体，就称为一个染色体组。因染色体组是由细胞中每对同源染色体各取1条形成的，而同源染色体携带的遗传信息基本相似，因而，一个染色体组上携带了一整套的遗传信息。证据是：二倍体植株的卵细胞中含有一个染色体组，但仍可发育成一个完整的植株（叫单倍体）。由此便可说明，一个染色体组中的染色体形态、结构、功能各不相同（即不可能存在同源染色体），但携有该生物生长发育的全部遗传信息。三倍体的“倍”字即是以染色体组为倍数的意思。

活动意图：①以前在学习多倍体概念时，教师往往先提出染色体组的概念，再让学生去数细胞中有几个染色体组，最后再告诉学生：由受精卵发育而成的，体细胞中含有几个染色体组的个体就称为几倍体；若由配子直接发育而来的则统称为单倍体。在整个学习过程中，学生只是被动地接受，没有思考、没有探究，更没有困惑，也谈不上去理解染色体组概念的内涵。通过改进，教师先摆出多种变异变型，再引出染色体组概念，既让学生看到变异的普遍性，也使学生意识到对众多变异类型予以分类的必要性。同时，学生也体悟到概念的提出是为了解决某一问题的，此时染色体组是用于描述细胞中染色体数目的一种分类单位。②图中将变异既可发生在减数分裂过程中，也可发生在有丝分裂过程中的两种情况整合在一起，同时又将含一个染色体组和含2个染色体组的2种单倍体也罗列进来。这便于直观地展现数目变异的来源及单倍体与一倍体的关系（一倍体是单倍体，但单倍体不都是一倍体）。③图中还细致地添加上了植株的简笔画，是想说明单倍体、二倍体及单体等的“体”字是指“个体”的意思，是个体水平上的概念。故图4几乎涵盖了本节内容的重难点，也是本节课最重要的教学环节。

（4）学生活动四——定标准、建框架

教师在图4的基础上继续追问：图中已展示了多种变异类型，自然界还存在六倍体、八倍体等多倍体，染色体仅在数目的水平上就有众多变异类型。这样，就需要分类归纳。用什么标准来分类才比较合理？

学生讨论分类标准，结合教材尝试构建概念框架图，教师予以指导与完善。最终，学生建成了如下的框架圖（图5）。

活动意图：①学生先体验变异的类型非常多，然后教师再引入分类思想，结合分类的方法，让学生学会对复杂事物进行类目化。同时，在讨论分类标准的过程，学生也体验到不同的分类标准有不同的结果，只有通过比较与权衡才能确定一个较为合理的分类标准。②本节课的难点之一就是名词多，教师通过构建知识框架，将名词概念归类，使知识体系化，减少学生的记忆负担。所以，活动三和活动四“台阶式”的设计有利于学生突破学习难点。

3.4环节三：小结与提升

（1）教师再布置任务：在染色体数目变异的框架图上，如何添上染色体的缺失、重复、倒位与易位这些变异类型？

学生继续在框架图上构建更大的知识结构，如图6所示。

活动意图：通过此活动，教师引导学生归纳总结本节课的学习内容，有助于学生展现学习成果，形成清晰的学科逻辑，以便更长久地保留学习成果。

（2）教师鼓励学生自己提出问题。如，三体、单体、三倍体及四倍体的育性怎么样？这些染色体畸变对生物的影响程度如何？图中为什么是卵细胞发生变异，精子可不可以发生类似的变异？图中展现的是卵细胞多1条或少1条染色体，那多或少2条、3条可不可以？产生的又是“什么体”？

设计意图：教师鼓励学生将心中的疑问表达出来，让学生明白“解决问题”与“产生问题”的辩证关系。4教学反思

本节课最大的改进是将三体、单体、三倍体、四倍体及2种单倍体都同时呈现在一张图中。这不仅有助于学生直观地理解染色体组的概念及众多“体”的产生和它们之间的关系。同时，还能让学生感受到变异的普遍性与多样性，一旦涉及多样性问题就必须分类，分类的思想就“应运而生”了。分类的首要原则是确定分类标准。学生在讨论确定分类标准的过程中，不仅学会了分类的常用方法，如二分法，以及在不同分类层级设置不同分类标准；还体验到了确定一个合理的分类标准的重要性，使得下级概念“不重复、不遗漏”。纵观生物学发展史，没有分类学就没有“进化论”，而生物分类学的历史绝大部分就是对分类标准争议的历史。

分类思想有助于学生构建知识框架。虽说“知识就是力量”，但零碎的知识除了增加大脑记忆负担外毫无力量，只有将知识或经验进行类目化、体系化，才能显现出惊人的力量。体系化的知识具有“雪球效应”（越滚越大），不仅能帮助学生更快更好更多地吸纳整合新知识、新经验，还能培养学生的条理性和逻辑性，这也是科学思维的前提与基础。

在高中生物教学中，不是每节课都有这么多的概念名词需要学生分类归纳。但几乎一半的高中生物试题可以改成判断题，要能正确判断事物的属性，就得知道该事物的范畴与边界。对复杂事物进行分类的过程也是一个范畴化的过程，所以从某种意义上来说，定义即标准、标准即区别。如判断某细胞是否属于原核细胞，有无核膜是细胞的分类标准之一，也是真原核细胞的主要区别。又如，“特纳氏综合征”患者无生育能力，该病属不属于遗传病？学生常会误认为“不是遗传病”。究其原因，是学生“望文生义”，而没有用遗传病的定义来作为判断标准。

总之，每个人的学习都是以其原有的认知结构为基础的。学习者在学习过程中主要进行的信息加工活动就是一种类目化活动。学习的结果就是将类目化的新知识整合入原有的认知结构中，使认知结构得以发展。分类思想与分类方法就是一种很好的学习方法和策略。