王莉

[摘 要]

以《染色體結(jié)構(gòu)變異》一課為例，圍繞生物學科學素養(yǎng)的培養(yǎng)為核心，精心設(shè)計教學內(nèi)容，滲透與生物學相關(guān)的社會責任，主要體現(xiàn)在三個方面：關(guān)注生物學中的社會議題，參與討論并作出理性解釋，辨別迷信和偽科學；主動向他人宣傳健康生活、關(guān)愛生命和保護環(huán)境等相關(guān)知識；結(jié)合本地資源開展科學實踐，嘗試解決現(xiàn)實生活中與生物學相關(guān)的問題。

[關(guān)鍵詞]

高中生物；社會責任；教學策略；“染色體結(jié)構(gòu)變異”

一、教學思想

新課標要求生物教學要以培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)為中心任務，核心素養(yǎng)是對三維目標的進一步提煉與整合。高三復習課中高度關(guān)注和有效滲透生物核心素養(yǎng)，包括“生命觀念、理性思維、科學研究、社會責任”，能夠幫助學生正確地認識自然科學，全面提升學生的綜合素質(zhì)，提高一輪復習效率。

二、教學目標

（一）知識目標：了解染色體結(jié)構(gòu)變異的類型及形成原因。

（二）能力目標：分析果蠅的染色體結(jié)構(gòu)變異的四種類型，訓練學生的理性思維能力。

（三）情感目標：通過學習染色體結(jié)構(gòu)變異的誘因，促使學生關(guān)心環(huán)境污染、食品安全等社會問題，樹立健康生活理念。

三、教學重點：染色體結(jié)構(gòu)變異與基因突變、基因重組的區(qū)別。

四、教學難點：染色體結(jié)構(gòu)變異的細胞學特征、遺傳學效應與應用。

五、教材分析：本節(jié)課是必修二第五章第二節(jié)“染色體變異”的內(nèi)容，與基因突變、基因重組、育種、細胞分裂的實驗、遺傳等知識均有密切聯(lián)系。

六、學情分析：一輪復習的主要任務是夯實基礎(chǔ)，目的是突破重點、難點知識，提高學生運用知識解決實際問題的能力；提煉解題技巧，提高答題能力。課堂教學中通過一定思維容量的問題驅(qū)動，鼓勵學生不斷發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題。學生獲得問題解決后知識遷移應用的體驗，從而激發(fā)生成、發(fā)展知識、提升思維，達成有效復習的目標。

七、教學方法：結(jié)合復習學案，采用“問題驅(qū)動式”教學促進學生生成與發(fā)展。

八、教學流程

九、教學過程

（一）創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學生學習興趣

體現(xiàn)社會責任的第一方面：關(guān)注生物學中的社會議題，參與討論并作出理性解釋，辨別迷信和偽科學。播放《江蘇衛(wèi)視·江蘇新時空》一段新聞報道的視頻：南通地區(qū)近年頻頻發(fā)現(xiàn)染色體核型異常病例，2015年發(fā)現(xiàn)4例已證實為世界首報，多名病人表現(xiàn)不孕不育、頻頻流產(chǎn)等癥狀，經(jīng)過遺傳學診斷，均與其染色體結(jié)構(gòu)異常有關(guān)。一石激起千層浪，真實的素材，身邊的新聞，激發(fā)了學生濃厚的求知興趣，提高了學生學習的主動性、積極性。學生通過學習，結(jié)合染色體結(jié)構(gòu)異常的類型、減數(shù)分裂形成生殖細胞、試管嬰兒設(shè)計等基礎(chǔ)知識，分析了其中一名病人不育的原因與治療方案，提高了學生運用所學的基礎(chǔ)知識解決實際問題上的能力。

活動1：探究染色體結(jié)構(gòu)變異的類型

〖閱讀資料〗

資料一：染色體結(jié)構(gòu)變異最早發(fā)現(xiàn)于果蠅，遺傳學家在1917～1926年發(fā)現(xiàn)了4種類型。發(fā)生突變的染色體在聯(lián)會時會出現(xiàn)異常現(xiàn)象，如缺刻翅、棒狀眼果蠅的染色體在減數(shù)分裂的聯(lián)會時期常出現(xiàn)“Ω”拱形圈。還有，突變會出現(xiàn)“”交叉環(huán)、“?”字形等現(xiàn)象。

資料二：果蠅幼蟲的唾腺細胞已停止分裂，唾腺染色體經(jīng)過多次復制但并不分開，每條染色體大約有1000～4000根染色體絲的拷貝，比普通染色體大100～200倍，并且處于體細胞染色體聯(lián)會配對狀態(tài)，只需簡單的染色和壓片，就可以很容易地在光學顯微鏡下觀察到。巨大染色體經(jīng)染色后，出現(xiàn)深淺不同、密疏各別的橫紋，這些橫紋的數(shù)目和位置往往是恒定的，代表著果蠅等昆蟲的種的特征，遺傳學家在唾腺染色體上對各種染色體結(jié)構(gòu)變異進行了詳細的遺傳學研究。

〖討論思考〗

（1）遺傳學家選擇果蠅唾腺染色體作為研究材料，其優(yōu)點有哪些？

（2）資料一中染色體聯(lián)會的異?，F(xiàn)象分別代表哪種類型的染色體結(jié)構(gòu)變異？

（3）染色體結(jié)構(gòu)變異后對基因有何影響？如何區(qū)別于基因突變、基因重組？

（二）問題驅(qū)動，師生互動合作探究

體現(xiàn)社會責任的第二方面：主動向他人宣傳健康生活、關(guān)愛生命和保護環(huán)境等相關(guān)知識。在知網(wǎng)上可以搜索到大量有關(guān)食品安全、環(huán)境污染的問題與染色體結(jié)構(gòu)變異相關(guān)的論文，如《硫酸鋅對蠶豆根尖細胞的遺傳損傷效應》（《太原師范學院學報》2015年9月）、《三種不同蠶豆的根尖細胞微核檢測技術(shù)比較》（《環(huán)境與健康雜志》2016年2月）等。本節(jié)課選擇《不同口味的泡面面餅及料包對蠶豆微核形成的影響探究》（《中學生物學》2016年第10期）為資料，精心設(shè)計問題，教師點撥、引導，結(jié)合實驗的結(jié)果，學生之間討論、師生互動完善，步步為營、環(huán)環(huán)相扣。通過學習，學生對食品安全、環(huán)境污染的關(guān)注提升，一致表示會主動向他人宣傳健康生活、關(guān)愛生命和保護環(huán)境等相關(guān)知識。

活動2：探討染色體結(jié)構(gòu)變異的誘因

〖閱讀資料〗

資料一：蠶豆微核技術(shù)是主要的植物微核技術(shù)，被廣泛用于輻射損傷、輻射防護、化學誘變劑、新藥試驗、食品添加劑的安全評價。微核是真核生物染色體畸變在間期的一種異常結(jié)構(gòu)。由于誘變因子的影響，細胞分裂時染色體結(jié)構(gòu)發(fā)生突變，畸變的染色體片段失去著絲粒形成微核，不能在紡錘絲牽引下移向細胞兩極，不能進入子細胞的主核中，只能以游離的形式存在于子細胞的細胞質(zhì)中。微核的大小通常為主核的1/3，形狀包括圓形、橢圓形及不規(guī)則形狀，因其本質(zhì)是染色體，能被龍膽紫等堿性染色劑染色且折光率近似于主核，在光學顯微鏡下可以被觀察。

資料二：某高校研究小組，以“不同口味泡面面餅及料包對蠶豆微核形成的影響探究”為課題，進行了實驗，實驗流程如下：

1.實驗器材

材料：蠶豆（當年生無蟲害）、棉花少許、某品牌5種不同口味的泡面（面餅的配料相同）。

器具：顯微鏡、恒溫培養(yǎng)箱、恒溫水浴鍋、手動計數(shù)器、培養(yǎng)皿、解剖針、鑷子、載玻片和蓋玻片。

藥品：解離液（現(xiàn)配）、龍膽紫染液、卡諾固定液（現(xiàn)配），95%乙醇、蒸餾水、冰醋酸、無水乙醇。所有試劑均按照要求保存與貯藏。

2.實驗步驟

（1）浸種催芽：將100顆蠶豆放入盛有蒸餾水的燒杯中，25℃下浸泡72h，待大部分初生根長至1～2cm時取出用于檢測。

（2）處理根尖：共分為16組進行實驗，其中1組為對照組，用50mL蒸餾水處理48h，其余為處理組。將5種口味的泡面依次按照面餅組（8g面餅）、料包組（1g醬料包+1g粉料包）和面餅料包組（8g面餅+1g醬料包+1g粉料包）分別加入50mL、100℃的蒸餾水，冷卻后過濾，除去不溶物質(zhì)，對蠶豆根尖處理48h，每一組處理5顆蠶豆種子用于計數(shù)。

（3）根尖細胞恢復培養(yǎng)：將處理好的蠶豆種子用蒸餾水浸洗3次放入培取恢復培養(yǎng)后的種子，切下1cm長根尖部分，加入現(xiàn)配的卡諾固定液（無水乙醇∶冰醋酸=3∶1）固定4h。

（4）解離、漂洗、染色、制片。

（5）鏡檢計數(shù)：每組有5個根尖，每個根尖計數(shù)約1000個細胞記錄微核數(shù)，計算微核千分率。

微核千分率=[微核數(shù)細胞總數(shù)×1000‰]

3.實驗結(jié)果

通過觀察，在處理組中均發(fā)現(xiàn)了數(shù)目不同的微核（見表1）。對照組（蒸餾水處理）中微核只發(fā)現(xiàn)了1個（見圖一）。

〖討論思考〗

（1）觀察蠶豆微核選擇什么部位、什么時期觀察最佳？說明原因（參考圖一）。

（2）資料二中分析實驗結(jié)果，能夠得出什么結(jié)論？

（三）知識建構(gòu)，引導學生理性思維

巧用圖型表格（見表2、表3），指導學生將前后知識聯(lián)系與比較，建構(gòu)知識框架，全面掌握學習內(nèi)容；促進學生對重難點知識的識記、理解與應用。通過與基因突變、基因重組知識點的辨析，能進一步深化染色體結(jié)構(gòu)變異的實質(zhì)，夯實染色體結(jié)構(gòu)變異的類型、誘因、應用的基礎(chǔ)知識。

（四）鞏固提升，解決問題學以致用

體現(xiàn)社會責任的第三方面：結(jié)合本地資源開展科學實踐，嘗試解決現(xiàn)實生活中與生物學相關(guān)的問題。首先選擇了關(guān)于本市的新聞素材，在活動1中引導學生學習染色體結(jié)構(gòu)的類型，分析了染色體核型異常病人的病因，并運用所學的知識提出解決方案；在活動2中從方便面與蠶豆微核率的探究實驗，引導學生關(guān)心環(huán)境污染、食品安全等社會問題，自覺養(yǎng)成健康生活的習慣；在活動3中進一步挖掘本地素材（南通海安縣是中國最大的優(yōu)質(zhì)蠶繭基地、全國著名的“繭絲綢之鄉(xiāng)”，養(yǎng)蠶的歷史悠久），引導學生從解決家蠶養(yǎng)殖的育種問題入手，運用所學的染色體結(jié)構(gòu)變異的類型、減數(shù)分裂過程中常染色體與性染色體的自由組合、遺傳圖解等基礎(chǔ)知識，提高知識遷移、解題的能力，同時能體會染色體結(jié)構(gòu)變異在現(xiàn)實生活中的應用，從而加深對所學知識的理解。

活動3：探索染色體結(jié)構(gòu)變異的應用

〖閱讀資料〗

資料一：養(yǎng)蠶業(yè)中，更希望利用雄蠶進行生產(chǎn)，因為雄蠶的桑葉利用率高，還有單用雄蠶的繭繅絲，可以提高生絲質(zhì)量。所以，如有一個辦法，單是選出雄蠶來飼養(yǎng)，這是蠶絲界所歡迎的。

資料二：在家蠶第10號常染色體上有與蠶卵顏色有關(guān)的等位基因B、b，B控制黑色卵，b控制白色卵，雜合體是黑色。用輻射誘變方法，反復處理雜合體，先使10號染色體產(chǎn)生缺失B或b的片段，再將含B或b的片段易位到W染色體上，經(jīng)過與野生型雜交，選育獲得4個可育品種：Ⅰ♀ bb ZWB、Ⅱ♀ bb ZWb、Ⅲ♀ BB ZWB、Ⅳ♀ BB ZWb。

〖討論思考〗

（1）資料二中Ⅰ～Ⅳ的卵色分別是什么？

（2）如何利用這4個品種和野生型，從蠶卵中篩選出雄蠶？用遺傳圖解及文字說明。

十、教學后記

本課作為高三一輪復習的一節(jié)市級公開課，引發(fā)同行的深度思考與討論。在交流中，各位教師一致認同本課的教學思路和教學策略，這種勇于打破教材的限制、有效地復習新模式值得推廣。社會責任是生物科學素養(yǎng)最高層次，在“染色體結(jié)構(gòu)變異”的教學過程中，不是一味地重復基礎(chǔ)知識和基本技能的夯實，而是以學生的全面、終身的發(fā)展為初衷，尊重學習者的成長規(guī)律，使學習者有機會以其成長的方式去學習，“教”轉(zhuǎn)化為“學”，被動化主動，精心設(shè)計教學活動，通過體現(xiàn)社會責任的三個主要方面，實現(xiàn)核心素養(yǎng)的滲透、實施與達成。

[參 考 文 獻]

[1]吳相鈺，陳守良，葛明德，等.普通生物學（第4版）[M].北京：高等教育出版社，2014.

[2]戴灼華，王亞馥，粟翼玟.遺傳學（第2版）[M].北京：高等教育出版社，2008.

[3]韋夢杰，徐靜，胡錦葭.不同口味的泡面面餅及料包對蠶豆微核形成的影響探究[J].中學生物學，2016，32（10）.

（責任編輯：符 潔）