模型方法是以研究模型來(lái)揭示原型的形態(tài)、特征和本質(zhì)的方法,是人們認(rèn)識(shí)自然界的一種重要方式,也是理論思維發(fā)展的重要方式。其在人們理解事物的本質(zhì)、探索未知規(guī)律的過(guò)程中,起著重要作用。在生物科學(xué)學(xué)習(xí)中,模型提供觀念和印象。美國(guó)《國(guó)家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》把模型和科學(xué)事實(shí)、概念、原理、理論并列為科學(xué)主題的重點(diǎn),并將構(gòu)建、修改、分析、評(píng)價(jià)模型作為高中生應(yīng)具備的基本探究能力。我國(guó)《高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)》也明確提出:讓學(xué)生獲得生物學(xué)基本事實(shí)、概念、原理、規(guī)律和模型等方面的基礎(chǔ)知識(shí),領(lǐng)悟假說(shuō)演繹、建立模型等科學(xué)方法及其在科學(xué)研究中的應(yīng)用,在《分子與細(xì)胞》模塊側(cè)重物理模型和概念模型的構(gòu)建,《遺傳與進(jìn)化》側(cè)重物理模型和數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建,《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》則是各種模型綜合的練習(xí)。由此可見,模型方法在生物教學(xué)中有著重要的作用。
“減數(shù)分裂”是必修2教材的重點(diǎn)和難點(diǎn),是理解孟德爾遺傳規(guī)律、可遺傳變異、人類遺傳病和生物進(jìn)化的本質(zhì)等知識(shí)的基礎(chǔ)。在傳統(tǒng)的教學(xué)方法下,學(xué)生普遍反映該內(nèi)容太抽象、太復(fù)雜,尤其是對(duì)染色體的行為變化,以及DNA和染色體的數(shù)量變化曲線難以掌握。因此在講述本節(jié)課知識(shí)時(shí),我嘗試使用概念模型、物理模型、數(shù)學(xué)模型來(lái)突破這些難點(diǎn),以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題能力的目的。
難點(diǎn)1:同源染色體的概念
所謂同源染色體是指大小形態(tài)相同,一條來(lái)自母方,一條來(lái)自父方的兩條染色體。學(xué)生總是對(duì)同源染色體的來(lái)源弄不清楚,以至于在做識(shí)圖題時(shí)總是分不清楚。為幫助學(xué)生理解,我自制了兩條大小、形態(tài)相同,顏色不同的染色體模型(紅色代表來(lái)自母方,綠色代表來(lái)自父方)。當(dāng)把紅色和綠色的染色體放在一起時(shí),學(xué)生便明白了什么叫做同源。這樣用直觀的教具解決了一部分學(xué)生認(rèn)為的難點(diǎn)。
難點(diǎn)2:減數(shù)分裂過(guò)程染色體的行為
染色體行為的變化對(duì)于孟德爾遺傳定律,以及伴行遺傳的學(xué)習(xí)非常重要,如果學(xué)生對(duì)染色體行為不清楚,那么在解決很多習(xí)題時(shí)將會(huì)困難重重。在教學(xué)時(shí),如果能讓學(xué)生動(dòng)手?jǐn)[出染色體的行為變化,比枯燥講授將會(huì)起到事半功倍的效果。在教學(xué)中,我首先帶領(lǐng)學(xué)生熟悉教材中所講述的初級(jí)精母細(xì)胞中同源染色體的聯(lián)會(huì),四分體的形成、同源染色體排列在赤道板、同源染色體分離、染色體數(shù)目減半、染色體著絲點(diǎn)排列在赤道板、染色體著絲點(diǎn)分裂,姐妹染色單體分開成為染色體等行為變化。匯總?cè)缦聢D。
當(dāng)學(xué)生掌握了染色體的行為變化之后,進(jìn)行分組活動(dòng),模擬染色體的行為變化:
(1)每?jī)扇艘唤M;
?。?)每組一張大紙板和兩張小紙板(大紙板代表初級(jí)精母細(xì)胞;兩張小紙板分別代表兩個(gè)次級(jí)精母細(xì)胞;紙板上標(biāo)注出兩組中心粒的位置,便于學(xué)生找到赤道板的位置);
?。?)兩對(duì)大小不同的同源染色體(綠色代表來(lái)源父方,紅色代表來(lái)源母方;染色體的材料選擇海綿紙,便于學(xué)生在后期進(jìn)行折疊);
首先讓學(xué)生根據(jù)所學(xué)的知識(shí)動(dòng)手?jǐn)[出染色體的行為變化:四分體、同源染色體排列在赤道板、同源染色體分離、染色體著絲點(diǎn)排列在赤道板、著絲點(diǎn)分裂等行為。在教師巡視過(guò)程中發(fā)現(xiàn)不正確的要及時(shí)對(duì)學(xué)生進(jìn)行糾正和評(píng)價(jià),最后讓學(xué)生展示他們擺出的各種行為變化(如下圖)。在展示過(guò)程中引導(dǎo)學(xué)生說(shuō)出各個(gè)時(shí)期染色體的行為變化,以便對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行強(qiáng)化記憶。
當(dāng)學(xué)生自己體會(huì)了在減數(shù)分裂過(guò)程中染色體的各種行為變化之后,可以給學(xué)生準(zhǔn)備好空白的細(xì)胞圖,讓他們把剛才擺出的各個(gè)時(shí)期染色體的行為在細(xì)胞圖中補(bǔ)充完整,以此來(lái)檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)染色體行為變化的掌握情況。
(1)教師要不時(shí)引導(dǎo)學(xué)生觀察同源染色體的行為時(shí),注意觀察非同源染色體的行為。
?。?)注意觀察每個(gè)細(xì)胞中染色體、DNA,以及染色單體的數(shù)量變化情況。
?。?)對(duì)于學(xué)生在畫圖出現(xiàn)問(wèn)題時(shí),不要急于糾正,可以引導(dǎo)學(xué)生再次擺出所錯(cuò)時(shí)期的染色體行為,然后讓其改正。
難點(diǎn)3:染色體和DNA的數(shù)量變化
讓學(xué)生以一對(duì)同源染色體為例畫出各時(shí)期染色體行為變化圖總結(jié)出減數(shù)分裂過(guò)程中染色體、核DNA、染色單體數(shù)目的變化規(guī)律,并轉(zhuǎn)化成二維坐標(biāo)曲線圖(數(shù)學(xué)模型),使學(xué)生進(jìn)一步理解孟德爾遺傳規(guī)律的實(shí)質(zhì)。
學(xué)生通過(guò)概念模型、物理模型和數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建,對(duì)于減數(shù)分裂知識(shí)的掌握情況要明顯比傳統(tǒng)教學(xué)方式有所提高,在做題過(guò)程中也能在腦海中構(gòu)建出染色體的行為及數(shù)量的變化情況。
通過(guò)在減數(shù)分裂教學(xué)中應(yīng)用模型方法,我親身體會(huì)到模型方法的精髓體現(xiàn)在探索與發(fā)現(xiàn)之中,不親身經(jīng)歷這些探索,很難發(fā)現(xiàn)其中的要素與關(guān)鍵之所在。學(xué)生只有在“做”中才能真正領(lǐng)會(huì)、內(nèi)化,“背”是不可能掌握的。因此,在具體教學(xué)中必須引導(dǎo)學(xué)生切實(shí)地在“做”中構(gòu)建模型,讓他們?cè)谔剿骺茖W(xué)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)科學(xué)規(guī)律,領(lǐng)悟模型方法,提高探究能力。