巧用模型方法进行“染色体组”概念的教学

摘 要 提出了通过物理模型让学生理解染色体组中染色体的组成特点，通过问题链让学生感悟染色体组中基因的组成特点，通过解决实际问题促进学生对染色体组概念的理解和运用等，“三步走”的方法。

关键词 模型 染色体组 概念教学

中图分类号 G633.91 文献标志码 B

“染色体组”是“染色体数目的变异”中的核心概念，是学习“二倍体”“多倍体”和“单倍体”等次位概念的基础。在实际教学中，教师常将教学的重点放在染色体组数目的判定上，忽视了学生对“染色体组”概念的理解。这样使学生即便在掌握了根据细胞中染色体图像或基因型判断染色体组数目的方法后，仍然不能理解：一个染色体组明明并没有包含某一物种的全部染色体，为何却携带有控制本物种生长发育、遗传变异的全部遗传信息。针对这一情况，笔者在染色体组教学中尝试使用模型方法，引导学生在体验式的学习活动中学习新知，形成概念。

1 课前准备

准备红、白两色磁性纸各10张（A4大小），由教师剪裁出雌果蝇的体细胞染色体模型共6套。教师在黑板上画出雌果蝇体细胞、形成这一果蝇受精卵的和卵细胞以及这一雌果蝇产生卵细胞的轮廓，并将一套完整的染色体模型散乱地置于体细胞中，其余3套染色体模型吸附在黑板左下角备用，如图1所示。

2 教学过程

2.1 利用物理模型让学生理解染色体组中染色体的组成特点

首先，教师展示雌果蝇体细胞中的染色体组成，并指出：红色的染色体来自该父本，白色的则来自母本。教师要求学生从左下角备用染色体中找出正确的染色体，粘贴在合适的位置上，以表示这一雌果蝇的受精卵形成过程。

然后，教要求学生根据减数分裂中染色体行为的变化规律，从备用染色体中找出合适的染色体，粘贴在这一雌果蝇体形成的卵细胞内。这时，学生往往会选择同一颜色的一组染色体进行粘贴，教师可以引导学生思考：是否卵细胞中一定是同一颜色的染色体？学生通过回忆基因自由组合规律的实质部分的内容，认识到：这一雌果蝇产生的卵细胞中，每对同源染色体会随机的保留其中之一。

教师可进一步提问：如果不考虑交叉互换，那么该果蝇产生的卵子可能有多少种？

在学生得出正确答案后，教师直接指出：这些不同类型的卵子及形成这只雌果蝇受精卵的和卵子中的染色体都分别构成一个染色体组。

教师引导学生尝试总结这些不同的染色体组中染色体的共性。这时，学生不难总结出：一个染色体组中的染色体彼此大小、形状各不相同，却包含有每对同源染色体中的一条。

以上的模型建构既让学生复习了减数分裂和基因自由组合定律等相关内容，也让学生对染色体组中染色体种类组成的特点有了感性认识，从而为其进一步理解染色体组的内涵打下了坚实的基础。

2.2 通过问题串，引导学生理解染色体组中基因的组成特点

在染色体组概念的教学中，教师要注意让学生理解一个染色体组携带着控制该种生物生长发育、遗传变异的全部遗传信息，而解决这一问题的关键在于让学生在“染色体”这一具体的实物与“遗传信息”这一抽象的概念之间建立合理的联系。为此，教师可以提出一系列有梯度的问题，帮助学生发现和领悟染色体组的基因组成的特点。具体过程如下：

教师在上述雌果蝇体细胞染色体模型中的两条Ⅱ号染色体中一条中标注“B”字母，如图2所示。

问题①：若雌果蝇的一条Ⅱ号染色体上存在一个控制灰身的显性基因B，那么它的同源染色体的相同位置上是何基因？

设计此问题的目的在于引导学生回顾同源染色体相同位置上分布的基因的特点。教师通过点拨，使学生领会体细胞中控制体色的基因是成对存在于同源染色体的同一位置上的。

问题②：基因在染色体上呈线性排列，那么，两条Ⅱ号染色体上的其他基因分布有何规律？除Ⅱ染色体外，果蝇的体细胞中存在另外三对同源染色体，它们上面分布的基因是否也符合这样的规律？

设计此问题的目的，在于引导学生发现体细胞中基因成对存在于同源染色体相同位置这一规律，从而得出在果蝇的体细胞中，控制其生长发育、遗传变异的遗传信息共有两套，且各对同源染色体上分布的基因是成对的。

问题③：与体细胞相比，果蝇卵细胞中所包含的基因有什么不同？

设计此问题的目的是，引导学生发现卵细胞中的基因比体细胞中的基因减少一半，但所含有基因的种类却没有减少，仍然含有控制其生长发育、遗传变异的全套遗传信息。

经过以上3个问题的探讨，学生即可把“大小、形状各不相同的一组非同源染色体”与“包含生物全套遗传信息”这两大染色体组的本质特征，有机地联系起来，从而准确把握染色体组概念的内涵。这样的问题串由于具有低起点、快节奏、小步走的特点，不仅有利于学生对概念的掌握，也有助于学生养成具有生物学科特点的思维习惯。

2.3 通过解决实际问题促进染色体组概念的理解和运用

经过上述教学过程，学生对染色体组的概念有了比较充分的认识。此时，教师可通过让学生在实际问题中，运用这一概念使之得到强化。如教师可向学生展示某一细胞的染色体组成或某一生物的基因型，并提出问题：如何判定一个细胞中含有几个染色体组？

学生认真思考并充分讨论后，教师可引导学生从染色体组中染色体的组成特点和基因组成特点，总结判定方法：从细胞中染色体形态结构的角度，同样的染色体有几条就有几个染色体组；从基因组成的角度出发，同一类型的基因（包括显性和隐性）有几个，就有几个染色体组。

为进一步提高学生的概念运用水平，教师可让学生画出雌果蝇体细胞有丝分裂中期、后期及减数第一次分裂后期、减数第二次分裂后期的图像，并要求学生利用上述方法，判定各细胞染色体组的数量。这样既让学生运用了染色体组数量的判定方法，同时又对染色体组的概念进行了再次强化，加深了学生对染色体组概念中染色体形态及基因组成两个方面的理解。

3 教后反思

从学生的课堂表现及课后反馈来看，上述的教学方法是有效的，与常规教学方法相比，运用磁性染色体模型进行染色体组概念教学的好处有：① 模型的使用增强了教学过程的直观性，便于动态展示，有利于学生将具体的染色体与抽象的遗传信息联系起来；② 以模型为载体，可设置多样化的学习活动，促进学生动口、动手、动脑，提高了学习的主动性和参与度；③ 在学生动手参与的过程中，会生成一些意外的教学资源，如能恰当运用，可让课堂增添精彩和活力。