創新高中生物實驗教具的實踐嘗試

王戴眷如

摘 要：高中生物必修1《分子與細胞》中，真核生物體細胞增殖的主要方式——有絲分裂是非常重要的內容，而“染色體的行為變化”是整個內容的核心。有絲分裂是微觀視野下的動態過程，非常抽象和復雜，初學非常難以理解和記憶。筆者嘗試用手工材料“毛根扭扭棒”制作染色體模型，從而形象地演繹有絲分裂各個時期的特點。毛根扭扭棒的內芯是細鐵絲，可以示意染色體的主要組成成分DNA，其外層有絨毛，可以示意染色體的另一主要組成成分蛋白質，這樣的材料最為接近生物學概念——染色體的組成；而且扭扭棒色彩豐富，材料環保，可折可彎，可塑性強，制作成模型后形象生動；扭扭棒價格低廉，模型制作過程簡單，適合每位同學動手制作，從而來促進學生對此節課知識的直觀認識和有效建構。

關鍵詞：創新 生物實驗 實踐

中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）02（b）-0178-02

1 制作材料和工具準備

材料和用具非常簡單且廉價，A4紙大小的淺咖色卡紙4張，黑色、紅色、黃色、白色毛根扭扭棒若干（淘寶購入，每把100根僅2.35元，4把不到10元人民幣，見圖1），剪刀一把。

2 方法的推敲與制作過程

用黑色的毛根扭扭棒來象征細胞外邊界，即細胞壁和細胞膜。由于要做的是植物的細胞模型，因此要把細胞的外邊界制作成長方形。為了便于區分，筆者用黑色的扭扭棒來做細胞的外邊界，用白色的扭扭棒來做紡錘絲。

2.1 細胞外邊界的制作

首先筆者嘗試了方案一，把兩根黑色的扭扭棒首尾相連，圍成一個圈，然后再把它們塑形成長方形，但這種制作方法會使細胞的外邊界扭曲不平，故排除此方案。接著筆者嘗試了方案二，把兩根黑色的扭扭棒各在中上部位對折，然后再首尾相連，這樣可以使細胞的外邊界更顯平整。（見圖2）

接著，把細胞的外邊界固定在作為背景的淺咖色卡紙上。如何固定，筆者嘗試了兩個方案。方案一是用透明膠固定，但透明膠一固定，顯得模型很粗糙，非常影響外觀。于是嘗試了方案二，用5 cm左右的短扭扭棒直接插入卡紙，在卡紙背面把扭扭棒的頭擰過來固定，這樣細胞外邊界更加貼合地固定在背景卡紙上，一下子干凈美觀了許多（圖2（a）為外邊界的正面，圖2（b）為外邊界的背面）。

2.2 紡錘絲的制作

筆者嘗試的第一個方案是圖3，用4根扭扭棒來制作紡錘絲（見圖3（a）），但是發現制作出來的效果并不理想，一則是紡錘絲稀疏，二則只能放下一對染色體，這并不是經典的模型，故排除此方案。于是筆者嘗試了方案二，使用了6根扭扭棒來制作紡錘絲（見圖3（b）），這樣上面就可放兩對染色體，能使模型更加典型。

2.3 染色體的制作

為突顯效果，選取紅色的扭扭棒來作染色體模型。

方案一，筆者把紅色的扭扭棒纏繞在水筆上，但取出水筆，固定到紡錘絲上后，發現因水筆太粗導致染色體模式與外框及紡錘絲不協調。于是筆者采用了方案二，把紅色的扭扭棒均勻地纏繞在水筆芯上，取出筆芯，扭扭棒纏繞細密，看上去染色體模型比較小巧緊湊。接下來筆者嘗試把纏繞細密的扭扭棒部分壓短或拉長，以此來表示染色體的長短。這樣的染色體模型固定到紡錘絲上，效果非常好。（見圖4）

3 進行細胞分裂4個時期的染色體排列

3.1 分裂前期

做8個染色體長棒（長棒指的是螺旋程度松散），兩兩交叉并旋緊，中間交叉點象征著絲粒。將4組染色體分別固定在4條中間的紡錘絲之上，將染色體上下移動使其排列在不對稱的位置上來象征前期染色體在細胞中散亂的排列的模型（見圖5）。

3.2 分裂中期

制作8個染色體短棒（短棒指的是螺旋程度緊密），兩兩交叉并旋緊，中間交叉點象征著絲粒。將4組染色體分別固定在4條中間的紡錘絲之上，并將染色體整齊的排列在赤道面上（見圖6）。

3.3 分裂后期

后期細胞分裂模型中，需要將4根紡錘絲從中間剪斷，將圖6分別向兩極折疊成4個勾型形狀，外周保留兩根完整的紡錘絲，便于固定。制作8個染色體短棒，對折后，固定在8個紡錘絲的勾上。象征著絲粒斷裂，染色體被紡錘絲均勻的拉向細胞的兩極，主要染色體臂的方向要朝向赤道面（見圖7）。

3.4 分裂末期

由于分裂末期細胞要體現核膜的再現，筆者用一根黃色的扭扭棒來象征核膜。黃色的扭扭棒從上往下刺穿底板圖7的淺咖色卡紙，以斷斷續續來象征核膜和核孔。由于末期時子細胞彼此分開，所以用黑色的扭扭棒來象征形成子細胞的細胞板，后期染色體重新解螺旋形成染色質，用紅色的扭扭棒（不再螺旋）纏繞起來，象征形態不一的染色質（見圖8，其中（a）為分裂末期的正面，（b）為背面）。

4 結語

制作細胞分裂模型，讓筆者更好地學習了有絲分裂的整個過程，加深了對染色體行為變化的理解，提高了學習興趣和學習效率。在制作的過程中各種材料的篩選和搭配以及最優方案的確定都鍛煉了筆者分析問題和解決問題的能力，尤其是模型最后的呈現，實現了將抽象概念形象化，讓筆者初嘗科學探究的成就感。

值得一提的是，筆者制作的有絲分裂模型的前期和中期是可以移動的，這樣就可以利用動態過程體驗有絲分裂過程中染色體的行為變化。

參考文獻

[1] 侯丹，尹航宇.高中物理探究實驗活動類型及思路[J].教學與管理：理論版，2015（7）：111-114.

[2] 單義成.高中物理“問題、探究與建構”教學模式的行動研究[J].中學物理：高中版，2016，34（5）：6-7.