基于“分類思想”的生物教學實踐

朱滿員

摘要 基于“分類思想”，對“染色體畸變”一節的教學進行改進：從染色體類型圖引入→染色體類型的分類標準→顯帶技術→染色體結構畸變→圖示單體、三倍體等染色體數目變異的產生→用分類的思想和方法幫助學生構建染色體畸變的知識框架，以培養學生的條理性和邏輯性。

關鍵詞 教學改進 分類標準 染色體變異

中圖分類號 G633.91 文獻標志碼 B

1分類是人類認識世界的方法，也是人腦處理復雜事物的有效策略

真實的世界混沌而復雜。由于人類腦容量的有限性，使得人類的認知能力也是有限的。這決定了人類只能以有限的視角來理解真實的世界，所以人類在進化過程中逐漸具有了抽象與分類的能力。抽象就是對某類事物共性的描述，并尋找這些事物和現象之間的因果關系，以試圖解釋及預測真實世界。這個抽象的動作，其實就是分類行為，即根據對象的異同點，將對象區分為不同種類，并形成有一定從屬關系的階序系統。只有經過分類，人們才能對世界有明確而有條理的認識。

2分類的原則

分類的思想與方法已滲透進人們生活的方方面面。小到衣柜、書桌、電腦文件的整理，大到圖書館、數據庫的圖書及數據的管理。只要進行分類，就必然涉及分類標準。分類的原則是按照一定的標準對事物進行分類，必須包含所有的子概念，但又不能重復。由此，不同的分類標準可能會出現兩種或兩種以上的分類結果。如，同是基因突變，若根據突變條件，可分為自發突變與誘發突變；根據堿基變化的情況，可分為堿基置換突變和移碼突變兩類；根據突變后的基因與原基因的顯隱關系，分為顯性突變與隱性突變；根據堿基突變對多肽鏈中氨基酸序列的影響，可分為錯義突變、同義突變與無義突變；還可以根據突變對表現型的影響，分為形態突變、生化突變、與致死突變（嚴格地說，教材上的這種分類不甚嚴謹，子概念間有重復）。在教學實踐中，有些學生往往會忽略分類標準而去死記些分類類型。如有一選擇題：

經X光照射處理后，在一群紅眼果蠅中偶然突變產生了一只白眼雄果蠅，根據基因對表現型的影響，該基因突變屬于 （ ）

A.隱性突變 B.誘發突變

C.形態突變 D.致死突變

學生先入為主地選了B選項，這是學生對分類標準理解不到位造成的，也反映出老師在教學過程中的疏忽。

3基于“分類思想”，對“染色體畸變”一節的教學改進

本節內容的學習重點是染色體數目的變異；學習的難點則是染色體組、單倍體、二倍體、多倍體的概念及其聯系。尤其是染色體組的概念，不僅難理解，還是判斷幾倍體的標準，且常與細胞分裂一起考查。再加上本節的概念特別多，如倒位、易位、單體、單倍體、三體、三倍體、一倍體、二倍體、多倍體等，這些概念似是而非，且分類標準不盡相同，學生極其“頭疼”。所以，筆者經過多次嘗試與改進，引入分類思想，對本節內容重新設計。教學的邏輯順序為：染色體類型圖引入→染色體類型的分類標準→染色體組型分析→顯帶技術→染色體結構畸變→圖示單體、三倍體等染色體數目變異的產生→討論分類標準，予以分類→構建染色體畸變的知識框架。教學過程如下。

3.1引入

教師PPT上展示染色體的形態類型圖（圖1），并設問：還記得這張圖嗎，它展示的是什么內容？

設計意圖：教師引導學生回憶染色體的類型，并強調圖中染色體的分類依據是著絲粒的位置，從而引出人類對細胞中染色體的重要研究方法——染色體組型分析。

3.2環節一：染色體結構變異

（1）教師展示人類染色體的組型圖，并設問：研究人員是根據什么將染色體排隊的？

學生回答：根據染色體的大小、形態和著絲粒的位置。

教師引導學生回歸教材（浙科版教材必修2第39頁）：根據染色體的大小、形態和著絲粒的位置等特征，將染色體配對、分組、排隊、編號。這個“等特征”最主要指的是染色體上的條帶，如G帶、Q帶、C帶和R帶等。讓這些帶紋顯示出來的特殊染色技術，就稱為染色體顯帶技術。即通過物理、化學因素處理后，再用染料對染色體進行分別染色，就可在光鏡下直接觀察到每條染色體上出現了明暗相間，或深或淺帶紋的技術。帶紋的數目、部位、寬窄和著色深淺均具有相對穩定性，所以每一條染色體都有固定的分帶模式，即稱帶型。染色體帶型是鑒別染色體的重要依據，所以染色體組型分析還要參考帶型才行。由于顯帶技術問世，使染色體疾病的診斷和預防提供了有效方法，如18號染色體短臂缺失綜合征的診斷。

設計意圖：教師利用學生已學過的染色體組型圖，讓學生意識到，僅靠染色體的形態、大小、著絲粒的位置來做染色體組型分析還遠不夠，從而在教學中補充染色體的顯帶技術（不作深入）。顯帶技術的介紹不僅讓學生能感悟到技術推動科學的發展，還能為學生學會用染色體上的帶紋來區分染色體結構變異類型作鋪墊。

（2）學生活動一——連連看。

教師在電子白板上展示染色體結構變異示意圖（圖2），讓學生結合教材，完成“連連看”的活動。

活動意圖：該活動是為了落實“染色體結構變異類型”的教學，難度不大。如此簡化處理是為了節約教學時間。教師只要幫助學生明確了該類型的分類依據——染色體的形態、大小、著絲粒的位置及帶型即可。

3.3環節二：染色體數目變異

（1）學生活動二——畫畫看。

教師在黑板上板畫某植物有性生殖過程示意圖（圖3），讓學生在圖上補充卵細胞、精子、受精卵及有絲分裂后期的染色體情況。

活動意圖：教師了解學生對減數分裂與有絲分裂染色體數目變化的掌握程度，掌握學生對染色體數目變異原因的理解情況，并為學生活動三作鋪墊。

（2）學生活動三——找規律。

教師在學生完成圖3的基礎上，逐一按順序展示染色體數目異常的卵細胞與正常的精子結合后形成的各種變異類型（圖4），并提出問題：研究人員根據不同的染色體數目變異情況，給變異植株起了單體、單倍體、三體、三倍體、二倍體、四倍體不同的名稱。試想下，研究人員是根據什么規律來區分命名這些植株的？

學生參考教材，小組討論圖4中的植株命名規律。教師可適當地啟發與引導。

學生經過小組討論后，慢慢地找到圖中的一些規律，如：

①由精子或卵細胞不受精，直接發育成的植株都叫單倍體。

②示例的植株由正常的精卵受精而來，為二倍體。

③體細胞中染色體數目比二倍體少一條的叫單體，多一條的叫三體，同源染色體各多一條的叫三倍體。

（3）教師闡述染色體組的概念：

三倍體中多出的那2條染色體——即“I<”，就組成了一個染色體組。也就是說由細胞中所有的非同源染色體組成的一組染色體，就稱為一個染色體組。因染色體組是由細胞中每對同源染色體各取1條形成的，而同源染色體攜帶的遺傳信息基本相似，因而，一個染色體組上攜帶了一整套的遺傳信息。證據是：二倍體植株的卵細胞中含有一個染色體組，但仍可發育成一個完整的植株（叫單倍體）。由此便可說明，一個染色體組中的染色體形態、結構、功能各不相同（即不可能存在同源染色體），但攜有該生物生長發育的全部遺傳信息。三倍體的“倍”字即是以染色體組為倍數的意思。

活動意圖：①以前在學習多倍體概念時，教師往往先提出染色體組的概念，再讓學生去數細胞中有幾個染色體組，最后再告訴學生：由受精卵發育而成的，體細胞中含有幾個染色體組的個體就稱為幾倍體；若由配子直接發育而來的則統稱為單倍體。在整個學習過程中，學生只是被動地接受，沒有思考、沒有探究，更沒有困惑，也談不上去理解染色體組概念的內涵。通過改進，教師先擺出多種變異變型，再引出染色體組概念，既讓學生看到變異的普遍性，也使學生意識到對眾多變異類型予以分類的必要性。同時，學生也體悟到概念的提出是為了解決某一問題的，此時染色體組是用于描述細胞中染色體數目的一種分類單位。②圖中將變異既可發生在減數分裂過程中，也可發生在有絲分裂過程中的兩種情況整合在一起，同時又將含一個染色體組和含2個染色體組的2種單倍體也羅列進來。這便于直觀地展現數目變異的來源及單倍體與一倍體的關系（一倍體是單倍體，但單倍體不都是一倍體）。③圖中還細致地添加上了植株的簡筆畫，是想說明單倍體、二倍體及單體等的“體”字是指“個體”的意思，是個體水平上的概念。故圖4幾乎涵蓋了本節內容的重難點，也是本節課最重要的教學環節。

（4）學生活動四——定標準、建框架

教師在圖4的基礎上繼續追問：圖中已展示了多種變異類型，自然界還存在六倍體、八倍體等多倍體，染色體僅在數目的水平上就有眾多變異類型。這樣，就需要分類歸納。用什么標準來分類才比較合理？

學生討論分類標準，結合教材嘗試構建概念框架圖，教師予以指導與完善。最終，學生建成了如下的框架圖（圖5）。

活動意圖：①學生先體驗變異的類型非常多，然后教師再引入分類思想，結合分類的方法，讓學生學會對復雜事物進行類目化。同時，在討論分類標準的過程，學生也體驗到不同的分類標準有不同的結果，只有通過比較與權衡才能確定一個較為合理的分類標準。②本節課的難點之一就是名詞多，教師通過構建知識框架，將名詞概念歸類，使知識體系化，減少學生的記憶負擔。所以，活動三和活動四“臺階式”的設計有利于學生突破學習難點。

3.4環節三：小結與提升

（1）教師再布置任務：在染色體數目變異的框架圖上，如何添上染色體的缺失、重復、倒位與易位這些變異類型？

學生繼續在框架圖上構建更大的知識結構，如圖6所示。

活動意圖：通過此活動，教師引導學生歸納總結本節課的學習內容，有助于學生展現學習成果，形成清晰的學科邏輯，以便更長久地保留學習成果。

（2）教師鼓勵學生自己提出問題。如，三體、單體、三倍體及四倍體的育性怎么樣？這些染色體畸變對生物的影響程度如何？圖中為什么是卵細胞發生變異，精子可不可以發生類似的變異？圖中展現的是卵細胞多1條或少1條染色體，那多或少2條、3條可不可以？產生的又是“什么體”？

設計意圖：教師鼓勵學生將心中的疑問表達出來，讓學生明白“解決問題”與“產生問題”的辯證關系。4教學反思

本節課最大的改進是將三體、單體、三倍體、四倍體及2種單倍體都同時呈現在一張圖中。這不僅有助于學生直觀地理解染色體組的概念及眾多“體”的產生和它們之間的關系。同時，還能讓學生感受到變異的普遍性與多樣性，一旦涉及多樣性問題就必須分類，分類的思想就“應運而生”了。分類的首要原則是確定分類標準。學生在討論確定分類標準的過程中，不僅學會了分類的常用方法，如二分法，以及在不同分類層級設置不同分類標準；還體驗到了確定一個合理的分類標準的重要性，使得下級概念“不重復、不遺漏”。縱觀生物學發展史，沒有分類學就沒有“進化論”，而生物分類學的歷史絕大部分就是對分類標準爭議的歷史。

分類思想有助于學生構建知識框架。雖說“知識就是力量”，但零碎的知識除了增加大腦記憶負擔外毫無力量，只有將知識或經驗進行類目化、體系化，才能顯現出驚人的力量。體系化的知識具有“雪球效應”（越滾越大），不僅能幫助學生更快更好更多地吸納整合新知識、新經驗，還能培養學生的條理性和邏輯性，這也是科學思維的前提與基礎。

在高中生物教學中，不是每節課都有這么多的概念名詞需要學生分類歸納。但幾乎一半的高中生物試題可以改成判斷題，要能正確判斷事物的屬性，就得知道該事物的范疇與邊界。對復雜事物進行分類的過程也是一個范疇化的過程，所以從某種意義上來說，定義即標準、標準即區別。如判斷某細胞是否屬于原核細胞，有無核膜是細胞的分類標準之一，也是真原核細胞的主要區別。又如，“特納氏綜合征”患者無生育能力，該病屬不屬于遺傳病？學生常會誤認為“不是遺傳病”。究其原因，是學生“望文生義”，而沒有用遺傳病的定義來作為判斷標準。

總之，每個人的學習都是以其原有的認知結構為基礎的。學習者在學習過程中主要進行的信息加工活動就是一種類目化活動。學習的結果就是將類目化的新知識整合入原有的認知結構中，使認知結構得以發展。分類思想與分類方法就是一種很好的學習方法和策略。