基于减数分裂模型构建教学的实效分析*

李 洋 刘文杰 程庆雷

（1 首都师范大学生命科学学院 北京 100048 2 东莞市第五高级中学 广东东莞 523272）

《普通高中生物学课程标准（2017年版）》中强调：高中生物学应以提高学生学科素养为核心；转变教学与学习方式， 挖掘学生自主合作学习的内在潜力［1］。 课程标准中明确将获得生物学模型的基本知识作为课程目标之一。因此，学会建立合理的模型并运用模型方法进行知识迁移内化，已成为现代高中学生必备的科学素养之一。 模型构建理论以自主合作为主体思想， 倡导以学生为中心，认为学生是知识意义的主动构建者，教师对教学意义的生成起帮助者和促进者的作用。

本文以减数分裂的教学内容为例，研究模型构建教学在教学中的应用。 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所在［2］。通过模型的感知、构建、生成和应用，逐个突破减数分裂教学中的疑点、重点和难点，让模型教学成为新课程标准下引领合作学习、自主学习的重要教学方式和学习方法。

1 实施方案

1.1 班级选择 本校是东莞市一所普通高级中学，高一共有16 个教学班，笔者在所教的5 个班级中选取4 个班级（除去体育班）作为研究对象，在高一下半学期的生物学教学中进行教学实践。其中12 班和13 班应用模型构建模式教学（实验班），14班和15 班按照常规模式教学 （常规班）。 使用SPSS 20.0 软件对实验班和常规班入学时的生物学中考成绩进行分析，无显著性差异，学生整体水平相似（表1）。

表1 入学成绩实验班、常规班差异分析

1.2 模式应用 基于模型构建教学模式，结合本节课的特点， 在实际教学中各个环节主要按照以下要点实施：

1.2.1 创设情境, 引发兴趣 根据教学目标、教学内容和学生已有的知识经验及体系创设情境。教师通过提问帮助学生回忆真核细胞的3 种分裂方式（有丝分裂、无丝分裂、减数分裂），并进一步追问：为什么要学习减数分裂？ 减数分裂与另外2种分裂方式的区别是什么？教师展示人的18 三体和21 三体等染色体遗传病图像， 吸引学生注意，引导学生思考：这些病是怎么得的？自己会得这些病吗？怎样避免这些病？教师在学生注意力高度集中时，提出只有认真学好减数分裂的知识，才能解决这些问题。

设计意图： 在学生思考的过程中对学生进行引导， 使学生在层层深入的问题链中切实参与到问题中来, 在这一环节中教师主要充当问题的创设者，要把引导学生思考和参与作为目标。

1.2.2 模型构建，探究本质 在进行模型构建之前，教师利用多媒体播放“哺乳动物精子的形成过程”的动画，强调应重点关注减数分裂过程中染色体的数目与主要行为变化， 构建减数分裂中染色体变化的模型。 由于后续模型构建活动由2 人合作完成，为更好地培养学生的合作精神，提高实验效率， 教师可建议学生在活动准备和模拟染色体的行为变化等方面进行分工合作， 模型构建过程按以下要点分步实施。

1）活动准备。 先用橡皮泥制作4 条黄色和4条红色的染色单体，相同颜色中2 条长3～4 cm，2条长6～8 cm；将颜色、长度相同的2 条染色单体成对并排放置。 用同一种颜色的小块橡皮泥代表着丝点，在2 条染色单体中部用小块橡皮泥粘连，代表减数分裂开始时已完成复制的染色体。 最后在纸上画一个足够大的初级精母细胞的轮廓，能容纳所做的4 条染色体，并画出中心体和纺锤体。

2）模拟染色体数目及行为变化。 将做好的染色体放在画好的细胞内，让长度相同、颜色不同的2 条染色体配对，使着丝点靠近。 将2 对染色体横向排列在纺锤体中部赤道板处， 红色和黄色染色体分别放在赤道板的两侧。 双手分别抓住并移动染色体的着丝点，使红色和黄色的染色体分离，分别移向细胞的两极。 在另一张纸上再画2 个次级精母细胞的轮廓，并画出中心体和纺锤体。将已经移到细胞两极的染色体分别放到这2 个新细胞中。 将新细胞中的染色体横向排列在细胞中央的赤道板处。 平均分开每条染色体上的小块橡皮泥——相当于着丝点分裂。 抓住粘有小块橡皮泥（即着丝点）的部位，将染色体分别拉向细胞的两极。 最后，在两极有染色体的部分画出细胞轮廓，代表新细胞生成。

3）表达与交流。教师准备实物投影仪（或投影机），画有一个初级精母细胞和画有2 个次级精母细胞的白纸（或透明胶片）各一张。 任选一组学生演示“模拟减数分裂中染色体数目及主要行为的变化”，并予以相应的说明。任选一组学生演示“模拟减数分裂过程中非同源染色体的自由组合”，并予以相应的说明。

设计意图：通过减数分裂模型构建的过程，学生在对模型的感知、构建、生成的过程中完成减数分裂知识内容和体系的架构。 在此环节中教师主要充当观察者和引导者的角色， 适时引导学习小组间的讨论，积极发挥学生的主体性，增强学生的表达能力和自信心。教师要帮学生厘清疑点、重点和难点，补充学生知识上的缺陷，分析得出结论、规律的过程和方法。

1.2.3 评价反馈,落实目标 评价是教学活动中重要的一环，贯穿整个教学过程中。在模型构建教学模式中，评价是由学生和教师共同完成的，不但要关注对学习结果的评价， 也要关注对学习过程的评价。通过模拟细胞减数分裂过程，画出减数分裂过程图（图1），用图形或曲线描述染色体的规律性变化等方式， 促使学生厘清减数分裂与有丝分裂各时期的区别和染色体动态行为变化。 通过模型构建活动极大地降低了本节的教学难度，提高了学生的参与度，尤其是学困生的参与度，对学生理解教学内容提供帮助。

图1 减数分裂过程图（精子和卵子形成过程）

设计意图：及时的评价是检测学生学习效果、促进知识内化的有效手段。通过评价，教师可以诊断学生的优势和不足， 监测学生的发展并判断自己的教学效果［3］。在这一过程中综合运用访谈、成绩对比、课堂跟踪、个别学生观察、记录听课观察表等方式不断进行形成性评价和总结性评价。 对学习成果的考量和测评主要采用减数分裂达标检测题的准确率作为量化标准。 检测题试卷满分100 分， 其中20 道选择题共60 分，4 道填空题共40 分，施测前由专家审阅。

2 结果与分析

通过对实验班和常规班减数分裂达标检测题准确率的对比分析（图2），4 个班级准确率折线图可分为2 种不同的趋势。 以准确率约70%为临界点，在准确率小于70%时，常规班在各个准确率分段的人数明显大于实验班，而准确率大于70%时则正好相反。 从整体上看，4 个班级准确率人数都呈现出先增加后减小的趋势， 常规班和实验班在准确率方面分别出现相似走势。

图2 各班减数分裂达标检测题准确率对比图

根据此准确率折线图分析可知，实验班和常规班对该测试部分知识点的记忆准确率呈现出较大差异，采用模型构建教学模式的实验班明显从整体上优于采用普通教学模式的常规班，实验班低准确率（＜60%）的人数少于常规班，而高准确率（＞60%）的人数又明显高于常规班，整体上实验班的平均准确率也明显优于常规班。所以模型构建教学模式对学生知识点的掌握起到了明显的帮助作用。

图3 各分数段人数所占比例柱形图

图3 为各班级减数分裂达标检测题各个分数段人数在班级所占的比例，从图中可以看出，实验班在各分数段人数比例相差不大，呈相似性；常规班在高分数段（＞80 分）的学生人数与实验班相比明显减少，而未及格（＜60 分）的人数却明显增多。因此从整体上看， 实验班的优良率明显优于常规班，说明实验班对知识的掌握情况明显更好。

表2 减数分裂达标检测题准确率实验班、普通班差异分析

由表2 可以看出， 对比实验班与常规班的平均成绩和及格率可以发现， 减数分裂达标检测题的平均分和及格率均是实验班较高， 实验班和常规班平均分差异显著。 实验班的标准差与入学成绩相比略有下降， 说明实验班的学生成绩高分与低分之间的距离缩短，两级分化现象好转；而常规班的标准差反而有所上升， 说明常规班两级分化现象有增大的趋势。

3 实践小结

本研究通过减数分裂模型构建教学， 并进行了高中生物学教学实践， 课题研究结果表明模型构建教学的优点体现在以下几个方面：

1）创设情境，启发思维。根据学生已有的认知水平和前概念， 创设问题情境， 引导学生发现矛盾、产生适度的疑虑和困惑以激发探究心理，比较容易唤起学生的有意注意。

2）调动情绪，培养兴趣。 有趣的生物学任务、生动直观的模型构建过程可以唤起学生的直接情绪反应,培养学生学习生物学的浓厚兴趣。

3）内化知识，提高效率。 创造了一种轻松、互动、乐学的课堂氛围，帮助学生提高知识内化的效率，使学生获得成功的喜悦和自信，达到事半功倍的效果及提高教学质量的目的。

4）自主合作，挖掘潜力。 以挖掘学生的潜力，培养学生进行自主、 合作学习作为出发点和落脚点。模型构建教学能调动学生学习的积极性，为培养学生的理性思维， 走上终身学习之路开辟了一条新路径。