扑克牌在高中生物学教学中的妙用

武影影

(山东省东营市胜利第一中学 东营 257000)

高中生对扑克牌来说还是比较熟悉的，作为一种娱乐工具一般较少出现在校园里。但是，如果能巧妙地运用它，除了能给严肃的高中生物学课堂增添一份快乐和轻松以外，还能让一些晦涩难懂的概念鲜活、具体起来。扑克牌可凭借它形色兼具的外形、数理分明的内涵，成为模拟抽象概念的绝佳模型。在课堂教学中，教师可用扑克牌解释染色体组的概念，从而进一步讲解染色体的变异，形象直观，让学生茅塞顿开，还可用来模拟有丝分裂和减数分裂过程中染色体的变化、模拟受精过程中雌雄配子的随机结合。启发学生用建模与模型方法探讨阐释生命现象及规律，进行实验设计与探究，在培养学生科学思维和科学探究的生物学核心素养过程中起到重要作用。

1 用同一花色、不同数字的一组扑克牌，模拟一个染色体组

在讲解“染色体的变异”一节的教学中，首先要让学生清楚染色体组的概念，明白一个个体的细胞中有几个染色体组，一个染色体组包括几条染色体。好多学生学到这里几乎是懵懵懂懂的，他们理解不了何为染色体组。教材中定义是： 细胞中的一组非同源染色体，它们在形态和功能上各不相同，携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全部信息，这样的一组染色体叫做一个染色体组[1]。

为了让学生更明白，可借用扑克牌。一副扑克牌共有54张，从A到K，分别对应红桃、黑桃、方块和梅花4种花色。教师可这样讲解： 从A到K代表1到13号染色体，它们所对应的4种花色代表同源染色体，所以对应扑克牌来说它是一个四倍体，含有四个染色体组(同一数字的四种花色)，每个染色体组里包括13条染色体(从A到K)，这样学生就容易理解了。可以进一步引导学生，一个染色体组里的不同数字之间可以是同一花色，也可以是不同花色的。

2 妙用扑克牌模拟染色体

在做“运用模型观察模拟减数分裂过程中染色体的变化”一节的实验中，可用扑克牌模拟染色体。取出扑克牌中任意2张数字相同、花色不同的纸牌(如红桃6和黑桃6)。将这2张纸牌剪成4条宽约为2 cm的小纸牌条，然后将花色相同的2张小纸牌条两两首尾叠放连接，并且在叠放处距离边缘约0.5 cm(注意： 此处距离边缘不宜太远，否则不易转动)处用订书机钉住，制作成2张大纸牌条(图1)。像这样用数字相同、花色不同的两张大纸牌条表示一对同源染色体，其中用订书机钉住的地方表示着丝点，转动两张小纸牌条可摆出“V”形结构，此“V”形结构还可代表有丝分裂后期和减数第二次分裂后期着丝点分裂时染色体的状态(图2)。再次选择红桃6和黑桃6，重复上述操作，然后将同一花色的大纸牌条按同一顺序叠放在一起，并用回形针将两者固定，此时若转动两张大纸牌条，则可以出现一个“X”形结构，代表染色体已经完成了复制，每条染色体上出现了两条完全相同的姐妹染色单体，两条姐妹染色单体连接在同一个着丝点上(图3)，其他数学符号的纸牌处理方法同上[2]。

用扑克牌模拟有丝分裂和减数分裂过程中染色体的变化，可使学生更加直观地理解分裂过程及染色单体、联会、四分体和交叉互换等重要的概念，也有助于学生理解孟德尔遗传规律的实质。另外，用扑克牌模拟此实验具有取材方便、价格低廉、环保卫生和可重复利用的优点。扑克牌的剪取、装订、叠放和转动都较好地锻炼学生的逻辑思维能力和动手实践能力，教会学生能基于生物学事实去运用模型与建模的方法探讨、阐释生命现象，团队合作的意识也得到了有效的培养。

图1 大纸牌条

图2 “V”形结构

图3 “X”形结构

3 妙用扑克牌模拟雌雄配子

在做“模拟植物或动物性状分离的杂交”一节的实验中，可用扑克牌模拟雌雄配子。做这个实验时，教师通常是用纸箱或小桶模拟动植物生殖器官，用两种不同颜色的彩球模拟雌雄配子。但是，这样做有以下缺点： ①纸箱或小桶开口较大，学生容易看到其中小球的颜色，取球时易存在指向性。取出的小球重新放回纸箱时，不容易混匀。因此，取出同一颜色球的概率较大。这样会违背本实验随机性的要求；②纸箱或小桶口较大，学生容易不小心将其打翻，满教室找球，操作时手忙脚乱，严重浪费课堂时间[3]；③若将纸箱、小桶口改小或者要求学生闭眼抓取，工作量会加大或小球容易掉落，课堂秩序难以维持；④纸箱或小桶占用空间较大，难以实现每组学生都参与实验的目标。若改为用扑克牌，则可以克服以上的缺点。

操作步骤可设计为： 将扑克牌分为两叠，分别代表雌性配子和雄性配子，两叠的数量可以不同，但是要保证每一叠中红颜色和黑颜色的张数相同即可，代表等位基因进入配子的概率相等。学生在模拟实验时，将扑克牌背面朝上，分别从两叠扑克牌中取出一张，记录颜色，共有3种组合： 红色+红色，红色+黑色，黑色+黑色，代表DD， Dd， dd，然后分别统计3种组合发生的概率。利用扑克牌模拟此实验的好处是： 扑克牌背面朝上，学生随机抽取，将取完的扑克牌放回时，重新将扑克牌顺序打乱，开始下一轮的抽取。

这样，可保证实验结果的客观性和科学性。不拘泥于教材，善于观察生活，利用身边的资源有效解决问题。本实验很好地激发了学生勇于创新的探究热情，能够针对特定的生物学现象，进行观察、实验设计以及合理的方案实施。

扑克牌实验的过程简便、可行和有趣，能较好地吸引学生开展实验的兴趣。在获得了成就感的同时，能有效地引导学生学会利用身边的资源和科学的思维方法解决实际问题，基于生物学事实运用模型与建模的方法去阐释生命现象及规律。在培养学生遇到特定的生物学现象时，还能够利用团队合作的力量，进行创新实验设计和方案实施的科学探究能力。