武影影

(山東省東營(yíng)市勝利第一中學(xué) 東營(yíng) 257000)

高中生對(duì)撲克牌來(lái)說(shuō)還是比較熟悉的，作為一種娛樂(lè)工具一般較少出現(xiàn)在校園里。但是，如果能巧妙地運(yùn)用它，除了能給嚴(yán)肅的高中生物學(xué)課堂增添一份快樂(lè)和輕松以外，還能讓一些晦澀難懂的概念鮮活、具體起來(lái)。撲克牌可憑借它形色兼具的外形、數(shù)理分明的內(nèi)涵，成為模擬抽象概念的絕佳模型。在課堂教學(xué)中，教師可用撲克牌解釋染色體組的概念，從而進(jìn)一步講解染色體的變異，形象直觀，讓學(xué)生茅塞頓開(kāi)，還可用來(lái)模擬有絲分裂和減數(shù)分裂過(guò)程中染色體的變化、模擬受精過(guò)程中雌雄配子的隨機(jī)結(jié)合。啟發(fā)學(xué)生用建模與模型方法探討闡釋生命現(xiàn)象及規(guī)律，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與探究，在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維和科學(xué)探究的生物學(xué)核心素養(yǎng)過(guò)程中起到重要作用。

1 用同一花色、不同數(shù)字的一組撲克牌，模擬一個(gè)染色體組

在講解“染色體的變異”一節(jié)的教學(xué)中，首先要讓學(xué)生清楚染色體組的概念，明白一個(gè)個(gè)體的細(xì)胞中有幾個(gè)染色體組，一個(gè)染色體組包括幾條染色體。好多學(xué)生學(xué)到這里幾乎是懵懵懂懂的，他們理解不了何為染色體組。教材中定義是： 細(xì)胞中的一組非同源染色體，它們?cè)谛螒B(tài)和功能上各不相同，攜帶著控制一種生物生長(zhǎng)發(fā)育、遺傳和變異的全部信息，這樣的一組染色體叫做一個(gè)染色體組[1]。

為了讓學(xué)生更明白，可借用撲克牌。一副撲克牌共有54張，從A到K，分別對(duì)應(yīng)紅桃、黑桃、方塊和梅花4種花色。教師可這樣講解： 從A到K代表1到13號(hào)染色體，它們所對(duì)應(yīng)的4種花色代表同源染色體，所以對(duì)應(yīng)撲克牌來(lái)說(shuō)它是一個(gè)四倍體，含有四個(gè)染色體組(同一數(shù)字的四種花色)，每個(gè)染色體組里包括13條染色體(從A到K)，這樣學(xué)生就容易理解了?？梢赃M(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生，一個(gè)染色體組里的不同數(shù)字之間可以是同一花色，也可以是不同花色的。

2 妙用撲克牌模擬染色體

在做“運(yùn)用模型觀察模擬減數(shù)分裂過(guò)程中染色體的變化”一節(jié)的實(shí)驗(yàn)中，可用撲克牌模擬染色體。取出撲克牌中任意2張數(shù)字相同、花色不同的紙牌(如紅桃6和黑桃6)。將這2張紙牌剪成4條寬約為2 cm的小紙牌條，然后將花色相同的2張小紙牌條兩兩首尾疊放連接，并且在疊放處距離邊緣約0.5 cm(注意： 此處距離邊緣不宜太遠(yuǎn)，否則不易轉(zhuǎn)動(dòng))處用訂書(shū)機(jī)釘住，制作成2張大紙牌條(圖1)。像這樣用數(shù)字相同、花色不同的兩張大紙牌條表示一對(duì)同源染色體，其中用訂書(shū)機(jī)釘住的地方表示著絲點(diǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)兩張小紙牌條可擺出“V”形結(jié)構(gòu)，此“V”形結(jié)構(gòu)還可代表有絲分裂后期和減數(shù)第二次分裂后期著絲點(diǎn)分裂時(shí)染色體的狀態(tài)(圖2)。再次選擇紅桃6和黑桃6，重復(fù)上述操作，然后將同一花色的大紙牌條按同一順序疊放在一起，并用回形針將兩者固定，此時(shí)若轉(zhuǎn)動(dòng)兩張大紙牌條，則可以出現(xiàn)一個(gè)“X”形結(jié)構(gòu)，代表染色體已經(jīng)完成了復(fù)制，每條染色體上出現(xiàn)了兩條完全相同的姐妹染色單體，兩條姐妹染色單體連接在同一個(gè)著絲點(diǎn)上(圖3)，其他數(shù)學(xué)符號(hào)的紙牌處理方法同上[2]。

用撲克牌模擬有絲分裂和減數(shù)分裂過(guò)程中染色體的變化，可使學(xué)生更加直觀地理解分裂過(guò)程及染色單體、聯(lián)會(huì)、四分體和交叉互換等重要的概念，也有助于學(xué)生理解孟德?tīng)栠z傳規(guī)律的實(shí)質(zhì)。另外，用撲克牌模擬此實(shí)驗(yàn)具有取材方便、價(jià)格低廉、環(huán)保衛(wèi)生和可重復(fù)利用的優(yōu)點(diǎn)。撲克牌的剪取、裝訂、疊放和轉(zhuǎn)動(dòng)都較好地鍛煉學(xué)生的邏輯思維能力和動(dòng)手實(shí)踐能力，教會(huì)學(xué)生能基于生物學(xué)事實(shí)去運(yùn)用模型與建模的方法探討、闡釋生命現(xiàn)象，團(tuán)隊(duì)合作的意識(shí)也得到了有效的培養(yǎng)。

圖1 大紙牌條

圖2 “V”形結(jié)構(gòu)

圖3 “X”形結(jié)構(gòu)

3 妙用撲克牌模擬雌雄配子

在做“模擬植物或動(dòng)物性狀分離的雜交”一節(jié)的實(shí)驗(yàn)中，可用撲克牌模擬雌雄配子。做這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師通常是用紙箱或小桶模擬動(dòng)植物生殖器官，用兩種不同顏色的彩球模擬雌雄配子。但是，這樣做有以下缺點(diǎn)： ①紙箱或小桶開(kāi)口較大，學(xué)生容易看到其中小球的顏色，取球時(shí)易存在指向性。取出的小球重新放回紙箱時(shí)，不容易混勻。因此，取出同一顏色球的概率較大。這樣會(huì)違背本實(shí)驗(yàn)隨機(jī)性的要求；②紙箱或小桶口較大，學(xué)生容易不小心將其打翻，滿教室找球，操作時(shí)手忙腳亂，嚴(yán)重浪費(fèi)課堂時(shí)間[3]；③若將紙箱、小桶口改小或者要求學(xué)生閉眼抓取，工作量會(huì)加大或小球容易掉落，課堂秩序難以維持；④紙箱或小桶占用空間較大，難以實(shí)現(xiàn)每組學(xué)生都參與實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)。若改為用撲克牌，則可以克服以上的缺點(diǎn)。

操作步驟可設(shè)計(jì)為： 將撲克牌分為兩疊，分別代表雌性配子和雄性配子，兩疊的數(shù)量可以不同，但是要保證每一疊中紅顏色和黑顏色的張數(shù)相同即可，代表等位基因進(jìn)入配子的概率相等。學(xué)生在模擬實(shí)驗(yàn)時(shí)，將撲克牌背面朝上，分別從兩疊撲克牌中取出一張，記錄顏色，共有3種組合： 紅色+紅色，紅色+黑色，黑色+黑色，代表DD， Dd， dd，然后分別統(tǒng)計(jì)3種組合發(fā)生的概率。利用撲克牌模擬此實(shí)驗(yàn)的好處是： 撲克牌背面朝上，學(xué)生隨機(jī)抽取，將取完的撲克牌放回時(shí)，重新將撲克牌順序打亂，開(kāi)始下一輪的抽取。

這樣，可保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的客觀性和科學(xué)性。不拘泥于教材，善于觀察生活，利用身邊的資源有效解決問(wèn)題。本實(shí)驗(yàn)很好地激發(fā)了學(xué)生勇于創(chuàng)新的探究熱情，能夠針對(duì)特定的生物學(xué)現(xiàn)象，進(jìn)行觀察、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)以及合理的方案實(shí)施。

撲克牌實(shí)驗(yàn)的過(guò)程簡(jiǎn)便、可行和有趣，能較好地吸引學(xué)生開(kāi)展實(shí)驗(yàn)的興趣。在獲得了成就感的同時(shí)，能有效地引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)利用身邊的資源和科學(xué)的思維方法解決實(shí)際問(wèn)題，基于生物學(xué)事實(shí)運(yùn)用模型與建模的方法去闡釋生命現(xiàn)象及規(guī)律。在培養(yǎng)學(xué)生遇到特定的生物學(xué)現(xiàn)象時(shí)，還能夠利用團(tuán)隊(duì)合作的力量，進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和方案實(shí)施的科學(xué)探究能力。