寧國虎

（甘肅省臨夏州積石山縣田家炳中學，甘肅 臨夏）

在生物學概念的支持下，學生在知識系統(tǒng)的建構(gòu)與完善中，確立了自己的生活理念。在實踐中，教師常常注重對概念的內(nèi)涵與外延的傳授，而忽視了對學生的認識與經(jīng)驗的培養(yǎng)，致使他們無法將其與自身的認知結(jié)構(gòu)同化。在教學中，教師要以“生命理念”為指導(dǎo)，注重“概念”的構(gòu)建，從而探索“生命”的規(guī)律；認識、理解、尊重生命。本文以“染色體變異”教案為案例，將重點放在概念教學中，并將其貫徹到實踐中。“染色體變異”包括染色體組、單倍體、二倍體；許多不同的、相互聯(lián)系的多倍體概念。在這些概念中，染色體組是一個重要的概念。生物學概念的學習是培養(yǎng)學生的生命理念的重要依據(jù)和支撐。這一部分通過創(chuàng)設(shè)情境、巧設(shè)探究活動、畫概念圖等方式，為一線教師的教學工作提供借鑒。

一、教材分析及設(shè)計思路

《普通高中生物學課程標準（2017年版）》中的一個重要概念是“基因突變、染色體變異和基因重組所產(chǎn)生的變異可以被遺傳”，第二位概念“例如染色體結(jié)構(gòu)和數(shù)量變異會導(dǎo)致生物特征的變化，甚至是死亡”。在分子層面上，學生已經(jīng)了解到了基因變異的基本理論，同時，也為了解基因的變化提供了研究的依據(jù)。但是，由于缺少有關(guān)生物學事實的支持，學生很難理解與“染色體變異”有關(guān)的概念。本課程旨在引導(dǎo)學生運用探究式的方法進行概念建構(gòu)：首先，以姊妹染色單體的交叉交換為切入點。運用模型構(gòu)建的方法，引導(dǎo)學生對染色體斷裂后的結(jié)構(gòu)進行分析和推理。在此基礎(chǔ)上，通過對數(shù)據(jù)的分析，總結(jié)了染色體結(jié)構(gòu)變異的含義。其次，根據(jù)細胞增殖過程中的染色體分布情況，對染色體異常分布及其結(jié)果進行分析，進而確定染色體數(shù)量變異的定義和分類。再次，利用模型構(gòu)建的方法，構(gòu)造一種新的染色體群。最后，利用數(shù)據(jù)分析，建立了多倍、單倍數(shù)的概念。通過這種方法，使學生在科學探索中運用分析、判斷和推理；以模型為基礎(chǔ)，構(gòu)建與遺傳有關(guān)的概念，并以此為基礎(chǔ)，探討其變異的含義，從而逐漸建立起“演化和適應(yīng)”的生活理念。

二、教學目標

在課程內(nèi)容、學業(yè)要求和學業(yè)質(zhì)量要求的基礎(chǔ)上，根據(jù)學生的核心素質(zhì)要求，制訂了以下的教學目標：

1.探討染色體在增殖時可能出現(xiàn)的改變。明確染色體結(jié)構(gòu)變異的定義和分類，并對其在細胞增殖中的分布進行研究。闡述染色體組、二倍體、多倍體、單倍體等的概念。對染色體變異的重要性進行討論，并確立生物演化和適應(yīng)的概念。

2.通過對細胞增殖過程中染色體結(jié)構(gòu)與數(shù)量的不正常改變進行分析，運用分析、推理、歸納等方法，得出染色體變異等相關(guān)概念，培養(yǎng)學生的科學思考能力。

3.通過觀察、數(shù)據(jù)分析、模型構(gòu)建等方法，探討染色體異常變異的成因和種類，以促進學生的科學探究。

4.利用遺傳變異的概念，說明遺傳變異技術(shù)在生產(chǎn)中的應(yīng)用，以增強解決生產(chǎn)問題的能力，并建立起社會責任。

三、教學措施

（一）創(chuàng)設(shè)情境引入概念，滲透生命觀念

根據(jù)布魯納的觀點。學生不僅是被動接受知識的主體，而且是主動的信息處理主體，在知識體驗與認知沖突的背景下，學生接受知識的過程應(yīng)當是通過分析、檢驗、批判現(xiàn)實環(huán)境中的信息而引起的概念轉(zhuǎn)換和結(jié)構(gòu)重構(gòu)。這種學習是一個新的、舊的體驗交互的過程，它包括對已有的體驗的處理與重構(gòu)，以及對信息的意義的構(gòu)建。教師通過對比新概念與舊概念之間的差異與關(guān)聯(lián)，提煉出生物學的基本思想，并使其初步滲透。通過學習減數(shù)分裂與重組，學生對同源染色體及相互交換等概念有了一定的認識。教師出示圖片1，詢問A和B是否都有遺傳重組，如果不是，那是什么基因突變？教師以“交換”“易位”為例，引導(dǎo)學生在對比與探討中突破了原來的認知框架。教師用多媒體展示缺失、重復(fù)、易位和倒位四種不同基因結(jié)構(gòu)的特征，并結(jié)合具體的例子分析基因變化對基因的影響。

圖1

（二）巧設(shè)探究性活動，形成創(chuàng)新性生命理念

創(chuàng)設(shè)新的生物學概念的有效途徑可以是分析、判斷、推理、歸納的生物現(xiàn)象；學生通過調(diào)查、模擬模型的構(gòu)建和探索，通過對比和抽象化來建構(gòu)概念，形成生命觀念。其中探究式學習是新課程標準提倡的一種思想，它是一種使學生了解生活、探究生活規(guī)律的有效方法。

1.建構(gòu)核心概念：染色體組

染色體組的概念比較抽象。學生很難領(lǐng)會它的精髓。教師可以利用已學到的減數(shù)分裂知識，通過對兩性體細胞的染色體組合，指導(dǎo)學生積極探索，并參與到概念的構(gòu)建中。教師演示了雄性果蠅的體細胞染色體圖譜，并指導(dǎo)學生進行下面的調(diào)查。

研究一：畫出雄性果蠅的精子染色體，并考慮下列問題：（1）雄性果蠅的精子有多少個染色體？（2）染色體的形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能特征如何？（3）染色體間的聯(lián)系是怎樣的？本實驗首先介紹了一種具有不同形態(tài)、不同功能的染色體。

研究二：如果沒有分離出Ⅳ號染色體，則畫出雌性蒼蠅發(fā)育不正常的卵細胞的染色體結(jié)構(gòu)。探討如果卵細胞缺少一條染色體，會不會承載著所有的基因信息？怎么會這樣？透過練習二，讓學生總結(jié)出二號染色體的特征：一條染色體包含了所有的基因資訊，這些資訊都是影響成長的因素。對染色體群的概念進行了歸納，并將活動1和活動2的染色體群特征相結(jié)合。

研究三：通過對細胞染色體的簡單分析（圖3）、基因型（圖4）、細胞分裂圖（圖5），指導(dǎo)學生判斷細胞的染色體組數(shù)量，以及對染色體組的判定。

圖2

圖3

圖4

圖5

2.明確概念的內(nèi)涵和外延，促進概念的遷移

教師介紹了無子西瓜、雄蜂的形成，并將其與體細胞的染色體構(gòu)成相聯(lián)系，將其分為單倍體、二倍體和多倍體。當學生清楚了這三種基因的不同之后，再接著問：在圖6中，有多少種染色體？這是多少倍的生物？這時，學生對三倍體細胞和三倍細胞的看法有了不同。教師接著說，如果這個生物是從配子中直接生長出來的，那么這個細胞就會發(fā)展成一個多倍的個體。如果一個生命體是通過一個受精卵來孕育的，那么這個細胞就會變成三倍體。學生在教師的指導(dǎo)下，結(jié)合具體、鮮活、生動的例子，加深對微生物多樣性之間的差異的認識。

圖6

（三）巧妙使用概念圖，構(gòu)建知識體系，做到系統(tǒng)化

概念圖是把一個話題中的各個層次的概念或命題通過“節(jié)點”“鏈接”“相關(guān)的文本標記”進行聯(lián)系，從而在網(wǎng)絡(luò)上以圖形的方式表現(xiàn)出對某個話題的概念或命題的認識。“染色體變異”一節(jié)涉及眾多、相互關(guān)聯(lián)的學科，以核心概念為中心，構(gòu)建思維導(dǎo)圖和甘特圖的方式，加深概念內(nèi)涵與外延的認識，從感性認識上升到理性認識。

（四）歸納與總結(jié)，深化概念，升華生命觀念

生命觀是由身體經(jīng)驗所形成的一種認識，是通過對生命現(xiàn)象及其聯(lián)系、特征的解釋、了解生物學中的重要概念后所形成的一種能力和性格，它可以從生物學角度解釋生命現(xiàn)象、探索生命活動、解決生物學問題。深化概念是指通過對概念的結(jié)構(gòu)和層次關(guān)系的梳理，使其更廣泛地運用于各種概念，從而對生物學的現(xiàn)實問題進行闡釋與解答，從而使其最終形成對生命的認識。通過對生物學問題的親身體驗，通過對生物學問題的感知和經(jīng)驗，構(gòu)建了“染色體組”的核心概念，并對其結(jié)構(gòu)和功能進行了初步的探討。通過對染色體變異的概念圖表的繪制，對各個層次的概念進行了梳理，從而進一步提高了結(jié)構(gòu)和功能的觀點。但是，這種生活理念的思想與表達卻是膚淺的。只有把觀念應(yīng)用到實際的生產(chǎn)實踐中，才能使觀念更深入、更完整、更豐富。在育種生產(chǎn)中，運用了單倍體、多倍體的概念，以解決生產(chǎn)中的實際問題。只有這樣，才能建立起理性的生活理念。

四、結(jié)語

生物學概念教學使學生認識生命的現(xiàn)象，探究生命的規(guī)律，達到認識生命、理解生命、尊重生命的目的。對生物學概念的認識與建構(gòu)，是培養(yǎng)學生生命意識的基礎(chǔ)，是構(gòu)建生物學核心知識系統(tǒng)，解決生物學問題的關(guān)鍵。