模拟精子与卵细胞随机结合的实验教具

张德彪

(湖南省益阳市桃江县鸬鹚渡镇中心学校 413402)

1 实验教具制作目的

通过模拟精子与卵细胞的随机结合，理解生男生女的机会是均等的。

2 材料用具

透明小塑料瓶、透明塑料管(直径略大于弹珠直径)、红色弹珠、黄色弹珠、剪刀、胶水等。

3 制作方法

①在小塑料瓶的瓶盖上钻1个小孔，用来插入塑料管；②用胶水将塑料管固定在瓶盖上，使其一端与小塑料瓶内联通；③在塑料管另一端固定1粒红色弹珠；④用黑色材料遮盖透明塑料管的过长部分，预留1粒弹珠的空间，让学生能够观察到与固定的那粒红色弹珠结合的弹珠颜色；⑤在小塑料瓶中放入25粒红色弹珠模拟含X染色体的精子，25粒黄色弹珠模拟含Y染色体的精子；⑥盖上制作好的瓶盖。如图1。小瓶模拟子宫，上面的细管模拟输卵管，细管中固定的一粒红色弹珠模拟一个进入了输卵管的、成熟的卵细胞。

4 使用步骤

(1) 学生分组实验，一位学生将装置中两种颜色的弹珠摇匀后，将装置朝下倒立，使小瓶中的弹珠随机进入细管中与固定的那个模拟“卵细胞”相遇结合。学生观察并记录结合到一起的两枚弹珠所代表的性染色体组成情况。

(2) 将装置回正，使进入细管中的那颗弹珠退回小瓶，摇匀后再朝下倒立，观察并记录结合到一起的两枚弹珠代表的性染色体组成情况。重复上述步骤，共记录10次(表1)。

表1 精子与卵细胞随机结合小组记录表

(注： 将每次观察到的结果在对应空格打“√”)

(3) 全班统计各小组模拟精子与卵细胞随机结合的结果(表2)。

表2 精子与卵细胞随机结合全班统计表

5 创新之处

本模拟装置教具对比教材中实验设计的改进之处是：

(1) 材料成本较低，无论城乡学校都可以就近取得，还可以废物利用。

(2) 装置简单易懂，制作难度低，3～5min可制作一个，可让学生体验动手的乐趣。

(3) 学生操作方便，可控性强，只须一摇一倒就可获得一个实验数据。而教材中是让学生在纸盒中随机取一枚棋子，难免受人为因素的影响，尤其是对于有选择综合症或选择强迫症的学生影响更大。而本教具的设计完全排除这种可能，排除人为干扰，能更好地体现在自然生殖过程中生男生女是不可人为控制的。

(4) 本实验装置中固定了一个红色弹珠来模拟卵细胞与实际人类生育过程中女性每月一般只成熟1个卵细胞进入输卵管这一情况相符，而不是教材中20枚“精子”与20枚“卵细胞”随机结合。

(5) 本实验装置兼顾复习人教版教材七年级《生物学》(下册)第4单元第1章第2节“人的生殖”一节的相关知识。尤其是防止学生容易想当然地认为精子与卵细胞是在子宫结合这一误区，本设计装置形象地解释精子与卵细胞是在输卵管结合的这一知识点。

(6) 本实验装置直观地显现人类一次生殖行为中，一般只有一个成熟的卵细胞，而精子有上亿这一特点，而只有一个精子能幸运地与卵细胞结合，一旦有一个精子与卵细胞结合，另外的精子就不可能再结合这一事实，向学生传授生命进化中竞争这一本质。也可向学生传授生命的奇迹，引发学生的自信心。每位学生在生命诞生之初，父母就给你最强大、最优秀的基因。

(7) 实验还设计了2个统计表格，充分地运用统计法在学习中的工具作用，也更好地体现小组数据与全班统计的差别，这也就解释了教材中课后习题第4小题的问题： 小组数据可看作是一个多子女家庭中男女的比例，而全班统计就可看作是一个国家或地区中人口的男女比例。

(8) 教材的设计中是一位学生取一枚棋子代表精子，另一位学生取一枚棋子代表卵细胞让其结合，若是做实验中取棋子的学生是一男一女，难免会引发尴尬，而本实验设计能很好地避免这一情况的发生。