基于科学史与模型构建的“减数分裂”教学设计

张红

摘要：在高中生物课本中呈现的每个知识点的产生都是不断探究发现的过程，在减数分裂这节课中就是通过生物学家的探究发现过程再现，使学生在这个过程中能潜移默化地形成一定的科学能力。科学发展史是科学知识形成过程的记录，包含科学家们各种富于创造力的思维方式，是培养学生正确价值观和科学态度的良好素材。

关键词：科学史;减数分裂;教学设计;模型构建

一 教材分析

《减数分裂和受精作用》是新课标高中《生物（必修二）》（人教版）第二章“基因和染色体的关系”中的第一节，它是有丝分裂的继续，又是遗传和变异的细胞学基础。

本节课的学习既有助于加深理解有丝分裂过程（尤其与有丝分裂的比较和图形辨析是高考中常见的考点之一）又是学好遗传和变异的必要条件（特别是学习生物的遗传规律、变异中的基因重组以及染色体组、多倍体、单倍体等内容都有非常密切的联系）所以，在知识上它起到了承上启下的作用，这决定了本节内容的重要性。

二 教学目标

（一）通过对减数分裂科学探究史的了解与学习，理解减数分裂的概念及精子形成的过程

（二）通过模型演示，理解同源染色体、联会、四分体的概念

（三）通过构建有丝分裂和减数分裂的物理模型，能够独立分辨细胞分裂各时期图

（四）通过观看减数分裂的模拟视频，体会生命活动是物质的、连续的、动态的变化过程，反应出对立和发展变化的观点，领悟事物发展的规律

三 教学过程

（一）【问题引入，创设情境】引起学生注意，激发学习兴趣

提出人是怎么来的问题，引发学生思考，这个几乎每个人小时候都可能想知道的问题，对于高中生已经知道，人是由精子和卵细胞结合，形成受精卵，受精卵经过增殖分化后形成了新的胚胎，老师趁机解释两性生殖的概念，即由两性生殖细胞结合形成新个体的过程，为后面减数分裂概念的学习进行铺垫。

（二）【科学史探究，模型构建】培养学生获取信息的能力、分析结果的能力

材料一：1883年，就在切片机发明的同一年比利时细胞学家爱德华观察马蛔虫受精过程时，发现精子和卵子的染色体数目只有体细胞的一半（4条→2条）

教師提出问题：精子和卵细胞中的染色体数怎么就减半了？

学生推测一：一个细胞直接一分为二染色体平均分配到两个细胞中

学生推测二：细胞分裂时一半染色体消失了

学生推测三：细胞分裂时染色体两两融合了

教师引导学生进行讨论分析，得到推测一更具有说服力，并把此种形式称为模型预测一。

材料二：科学发现：在细胞培养液中加入足量的DNA合成抑制剂（抑制染色体复制），细胞不能分裂，移除抑制剂后，细胞又能继续分裂;

学生阅读材料二得出结论：细胞要分裂必须进行染色体的复制，进而提出问题：复制后的染色体是如何染色体减半形成精子和卵细胞的？

教师先带领学生进行推测，学生得出：减数分裂过程染色体要复制一次，细胞要分裂两次，随即教师给出资料三证明学生的预测是正确的。

（四）【自主分析，模型修订】分析科学事实，证明推测，验证事实

学生通过前三个资料的分析，对减数分裂模型一进行修正，并提出以下推测：

学生推测一：减数第一次分裂染色体数目减半，减数第二次分裂姐妹染色体单体分开;

学生推测二：减数第一次分裂姐妹染色单体分裂，减数第二次分裂染色体数目减半;

教师给出资料四：科学家通过观察玉米花粉母细胞的减数分裂图，发现减数第一次分裂后期时，姐妹染色单体并未分开。学生通过分析，得到推测一符合科学事实。

随后教师提出问题：减数第一次分裂时染色体是随机减半的吗？引发学生思考。资料五：1891年，生物学家H.Henking以某种蝽为材料观察发现：染色体在减数第一次分裂中出现12个环状，每个环状由2个形状和大小相同染色体配对构成，并把这两条染色体称为同源染色体，第一次分裂时12个环相互分离形成半环进入子细胞，随后子细胞中12个半环进行有丝分裂。资料六：1902年，w.s.Sutton进一步证实了同源染色体一半来自父本一半来自母本。

学生通过对资料五和资料六的分析得出同源染色体的概念，教师趁机讲解联会，四分体，互换等重要概念。继续对材料分析总结：减数第一分裂过程中染色体的主要行为特点是：同源染色体联会，形成四分体，随后同源染色体分离进入到两个子细胞中，减数第二次分裂过程类似于有丝分裂。

通过这个环节，学生已经明白了减数分裂过程中染色体的主要行为特点，接下来教师应该把重点放在每个时期中细胞的名称的介绍上面。

（五）【视频小结，直观认识】微观过程转换成宏观认识，注意培养学生仔细观察能力

根据详实的资料介绍，再利用动画的手段，学生们开始观看精子的动态形成过程。教师在旁介绍关键变化，主要让学生明白减数分裂各时期的细胞名称

七 教学反思

本次教学本着从学生的认知规律和认知特点出发，在教学中用模拟的方式展现生物的情境，将教学内容还原，对学生进行方向性引导，让学生体验，让学生主动学习。在实际教学过程中，对学生活动时间的把控比较关键，尤其是在推测减数分裂过程以及模拟减数分裂过程中，要注意安排小组中学生的具体活动内容，否则容易造成课堂有效时间的浪费，无法按计划完成教学内容。另外在教学过程中还要注意同源染色体、联会和四分体等概念的穿插讲解。总之，要将课本知识生活化，具体化，并且让学生自主地体会和理解，并转化为课本的知识。

参考文献

[1]付尊英，刘广发.普通高中教科书·生物学·必修1.分子与细胞[M].北京：北京师范大学出版社，2019：132.