基于模型建構的高中生物學概念教學實例

鄭學項

摘要通過模型建構的方式模擬染色體組的形為變化，采用觀察思考、類比分析、問題引導、合作探究、模擬建構的方式將核心素養的四個方面落實到課堂教學中。

關鍵詞模型建構 概念教學 染色體組

1教材分析和設計思路

本節為人教版必修二第五章第二節內容，是在學習了有絲分裂、減數分裂和基因突變等知識的基礎上，進一步概述生物體因染色體發生變異而產生的影響，是落實必修二模塊中遺傳這一核心概念的進一步延伸，同時也是解釋生物可遺傳變異的重要來源之一，在教材中具有承上啟下的作用。

本節主要包括染色體結構和數目兩方面的變異，其中染色體數目的變異是本節的重點。教材中出現了染色體組、二倍體、多倍體、單倍體等概念，而染色體組則是本節的重要概念，是學習二倍體、多倍體及單倍體具體概念的基礎所在。通過前面的學習，學生已經學習了同源染色體和非同源染色體、基因在染色體上以及基因突變與重組的知識。在此基礎上，對于染色體及其行為的變化，學生雖己具備了一定的分析能力，但對于染色體組及二倍體、多倍體和單倍體概念之間的相互聯系，在理解上還存在一定的困難。為此，本節課通過引導學生自主建構染色體組這一重要概念模型來突破教學難點，把抽象問題具體化、形象化，充分尊重學生的認知規律，在步步推進、層層透析的方式中引發學生質疑，使學生產生思考、展現自我，促進學生理性思維的培養與形成。同時，在合作探究、模擬建構的活動中，逐步培養學會合作、學會分享的社會責任感。

2教學目標

（1）閱讀“分析資料”，能說出染色體結構變異的四種類型；通過建構概念模型能解釋染色體數目變異及其之間的聯系。

（2）能利用教具建構概念模型，在建構中增強動手思考、溝通交流、合作探究的能力，促進科學思維的發展。

（3）認識染色體變異的相關知識，了解因染色體變異而引起的疾病，樹立正確的疾病觀、生命觀并培養關愛生命、積極探索生命奧秘的社會責任感。

3教學重難點

教學重點：染色體數目的變異。

教學難點：建構染色體組、二倍體、多倍體和單倍體概念模型及其之間的聯系。

4教學過程

4.1情景引入、產生質疑、引發關注

教師播放舟舟指揮演奏的一段視頻，并提出問題：這一段音樂好聽嗎？如果說視頻中指揮樂隊演奏出如此好聽音樂的是一位智力只相當于幾歲小孩，先天性愚型的患者，你們相信嗎？

學生有的說相信，有的說不相信，有的說不清楚……（學生產生質疑，引起關注）

教師：視頻中的指揮確實是一位先天性愚型患者，同學們，你們對先天性愚型這種疾病了解多少？是什么原因引起的？

學生利用學過知識簡要說出對先天性愚型的認識。但學生解釋得不清楚。

教師綜合學生所說，由此引出染色體變異這一概念，為下面展開教學做好鋪墊。

設計意圖：通過觀看視頻，學生會產生疑問：這位智力只相當于幾歲小孩的先天性愚型患者是如何指揮樂隊演奏的？這類疾病的病因是什么？這些問題會吸引學生的注意力，激發其學習興趣。

4.2閱讀教材，建構基本概念

教師引導學生閱教材P85～P86的資料分析，自主歸納出染色體結構變異的四種類型并完成內容。

設計意圖：學生通過閱讀教材，可較容易自主歸納出染色體結構變異的四種類型。結合生活中的事例，教師出示生活中四則因染色體結構變異而導致的疾病，分別由學生采取連線的方式將疾病與染色體結構變異的類型一一對應，形成對染色體結構變異的四種基本概念的建構。教師提出問題：為什么染色體結構的改變可導致生物性狀的變異？

4.3建構知識體系，形成重要概念

教師提出問題：從染色體數量的角度觀察圖中所示患者的染色體核型圖與正常人的染色體有何不同？

學生觀察思考指出圖中患者的染色體核型與正常人的不同之處。

接著，教師要求一名學生上講臺利用教具擺出雌雄果蠅配子染色體組成圖。

教師提出問題：觀察配子細胞中的染色體，與原來相比，不同之處在哪里？同源染色體能否擺在同一組內？為什么？

學生組內討論并回答問題。

教師歸納點評，從而引申出染色體組概念。

如何讓學生更深入地理解染色體組這一重要概念？教師可利用人的雙手做比喻：讓學生伸出雙手，假設現在有一個二倍體，左右手上的五根手指分別表示來自父方和母方的五條染色體。左手和右手上的兩個拇指或其他同名指表示一對同源染色體。并提出問題：此時，雙手共有幾對同源染色體？你是如何定義同源染色體的？學生觀察思考后，從雙手中兩個拇指的直觀表象的演示中就很容易理解了同源染色體的概念。接著，教師進一步引導學生觀察思考：左右各五根手指分別表示同源染色體彼此分離，左手上的五根手指代表一個染色體組，右手也是為一個染色體組，那么，左手與右手的染色體組對比，有何特點？

學生通過觀察雙手中手指的形狀與大小領悟出染色體組的概念及特點，很好地完成了染色體這一重要概念的建構。

設計意圖：染色體變異除了結構變異外，還存在數目上的變異，學生通過觀察圖示、思考，可得出染色體數目的變異的第一種類型：個別染色體數目的增減。接著，由學生利用教具自行擺出雌雄果蠅配子染色體組成圖，教師拋出問題：不同之處在哪里？還能有別的擺法嗎？針對問題，學生先觀察然后小組探討。在探討中，學生會形成不同的觀點，教師分別巡視各組，收集不同答案，然后選取不同答案的學生回答問題，在不同答案的表述中引發學生之間的探討與交流。最后，教師歸納小結，使學生統一認識，借此引申出染色體組的概念，使學生完成重要概念的建構，培養科學思維。

4.4利用教具自主建構，突出學生的主體地位，培養創造性思維

各小組利用信封里的材料擺出染色體組成，并說明染色體組的數量及這些染色體組與多倍體的聯系。

小組展示并說明，教師點評。

設計意圖：利用教具，學生自主建構出不同的染色體組成。教具中的材料與數量全都是一樣的，學生利用已有的材料，按照自己的理解，采取組內合作的形式共同建構出不同的染色體組成，并說明染色體組的數量及這些染色體組與多倍體的聯系。在建構中，面對同一概念的建構，不同的學生具有不同的“想法”，往往會出現一些“奇思妙想”，而這正是課堂上很有價值的“閃亮點”。教師要善于培養學生的創造性思維，利用課堂中的“閃亮點”積極引導學生，利用學生建構出來的“作品”進行針對性的點評，充分相信學生、依靠學生、發動學生，鼓勵學生發展創造性思維，突出學生的主體地位，培養學生的創新能力。同時，在此基礎上，教師引出二倍體及多倍體概念。

4.5學以致用，當堂檢測（略）

設計意圖：經過以上學習，學生對于本節重要概念染色體組已經有了初步的認識。對此，教師可以精選出有針對性的習題來檢測學生的掌握程度并做出綜合性的點評。這樣既可以加深學生的理解，也可使學生學以致用，實現知識遷移。

4.6巧設疑點，引發分岐

教師擺出雄果蠅配子染色體組成圖，提問：如果這個果蠅是由配子直接發育而來的，那么這個果蠅有幾個染色體組？（1個）是幾倍體？（單倍體）

教師再次展示某六倍體植物染色體組成圖，提問：這個植物是幾倍體？（六倍體）產生的配子有幾個染色體組？（3個）那么由這配子直接發育而來的個體是幾倍體？（有的說是單倍體，有的則說是三倍體）

學生出現不同答案，產生分岐。小組內交流合作探討，解決問題。學生回答，教師點評。

設計意圖：為了引出單倍體這一概念，在學生學習了染色體組的基礎上，針對單倍體與多倍體概念的不同點，教師先利用教具擺出雄果蠅配子的染色體組成圖，學生大多都能理解此時雄果蠅配子的染色體組是幾倍體。但當教師再次展示某六倍體植物染色體組成圖時，針對問題，學生就有了不同的答案。為此，在教師有意識地引導下，學生產生分歧，經小組合作探討，教師收集不同答案后進行綜合點評。這樣對于如何區別單倍體與多倍體，學生有了進一步的認識，加深理解，鞏固所學。

4.7歸納總結。提升認識

各小組根據隨機分到的貼圖，推舉一名代表，采取拼圖的形式共同完成本節學習內容的歸納總結。

設計意圖：教師以概念圖的形式引導學生進行歸納總結，提升認識，完成建構。

5教學反思

本節課通過模型構建的方式，模擬染色體組的形為變化，引申出二倍體、多倍體和單倍體的概念及其之間的聯系。在建構概念模型的過程中，教師采取觀察思考、類比分析、分組活動的方式，讓學生明確染色體變異的類型，利用教具、創設的情景及問題，一步步建構、修正和補充完善概念模型。在這個過程中，學生對染色體結構變異的認識層層深入，步步推進，對以染色體組為代表的重要概念及其之間的聯系越來越清晰明了，最后以小組貼圖的形式共同完成知識點的概括總結，多維度、多層次地促進了認知的發展與理性思維的提升，從而較好地掌握了染色體組的二倍體、多倍體和單倍體等概念的學習。同時，本節內容也促進學生了解并關注有關人類染色體異常引起的疾病，樹立正確的疾病觀、生命觀，培養關愛生命、積極探索生命奧秘的社會責任感。