模擬精子與卵細胞隨機結合的實驗教具

張德彪

(湖南省益陽市桃江縣鸕鶿渡鎮中心學校 413402)

1 實驗教具制作目的

通過模擬精子與卵細胞的隨機結合，理解生男生女的機會是均等的。

2 材料用具

透明小塑料瓶、透明塑料管(直徑略大于彈珠直徑)、紅色彈珠、黃色彈珠、剪刀、膠水等。

3 制作方法

①在小塑料瓶的瓶蓋上鉆1個小孔，用來插入塑料管；②用膠水將塑料管固定在瓶蓋上，使其一端與小塑料瓶內聯通；③在塑料管另一端固定1粒紅色彈珠；④用黑色材料遮蓋透明塑料管的過長部分，預留1粒彈珠的空間，讓學生能夠觀察到與固定的那粒紅色彈珠結合的彈珠顏色；⑤在小塑料瓶中放入25粒紅色彈珠模擬含X染色體的精子，25粒黃色彈珠模擬含Y染色體的精子；⑥蓋上制作好的瓶蓋。如圖1。小瓶模擬子宮，上面的細管模擬輸卵管，細管中固定的一粒紅色彈珠模擬一個進入了輸卵管的、成熟的卵細胞。

4 使用步驟

(1) 學生分組實驗，一位學生將裝置中兩種顏色的彈珠搖勻后，將裝置朝下倒立，使小瓶中的彈珠隨機進入細管中與固定的那個模擬“卵細胞”相遇結合。學生觀察并記錄結合到一起的兩枚彈珠所代表的性染色體組成情況。

(2) 將裝置回正，使進入細管中的那顆彈珠退回小瓶，搖勻后再朝下倒立，觀察并記錄結合到一起的兩枚彈珠代表的性染色體組成情況。重復上述步驟，共記錄10次(表1)。

表1 精子與卵細胞隨機結合小組記錄表

(注： 將每次觀察到的結果在對應空格打“√”)

(3) 全班統計各小組模擬精子與卵細胞隨機結合的結果(表2)。

表2 精子與卵細胞隨機結合全班統計表

5 創新之處

本模擬裝置教具對比教材中實驗設計的改進之處是：

(1) 材料成本較低，無論城鄉學校都可以就近取得，還可以廢物利用。

(2) 裝置簡單易懂，制作難度低，3～5min可制作一個，可讓學生體驗動手的樂趣。

(3) 學生操作方便，可控性強，只須一搖一倒就可獲得一個實驗數據。而教材中是讓學生在紙盒中隨機取一枚棋子，難免受人為因素的影響，尤其是對于有選擇綜合癥或選擇強迫癥的學生影響更大。而本教具的設計完全排除這種可能，排除人為干擾，能更好地體現在自然生殖過程中生男生女是不可人為控制的。

(4) 本實驗裝置中固定了一個紅色彈珠來模擬卵細胞與實際人類生育過程中女性每月一般只成熟1個卵細胞進入輸卵管這一情況相符，而不是教材中20枚“精子”與20枚“卵細胞”隨機結合。

(5) 本實驗裝置兼顧復習人教版教材七年級《生物學》(下冊)第4單元第1章第2節“人的生殖”一節的相關知識。尤其是防止學生容易想當然地認為精子與卵細胞是在子宮結合這一誤區，本設計裝置形象地解釋精子與卵細胞是在輸卵管結合的這一知識點。

(6) 本實驗裝置直觀地顯現人類一次生殖行為中，一般只有一個成熟的卵細胞，而精子有上億這一特點，而只有一個精子能幸運地與卵細胞結合，一旦有一個精子與卵細胞結合，另外的精子就不可能再結合這一事實，向學生傳授生命進化中競爭這一本質。也可向學生傳授生命的奇跡，引發學生的自信心。每位學生在生命誕生之初，父母就給你最強大、最優秀的基因。

(7) 實驗還設計了2個統計表格，充分地運用統計法在學習中的工具作用，也更好地體現小組數據與全班統計的差別，這也就解釋了教材中課后習題第4小題的問題： 小組數據可看作是一個多子女家庭中男女的比例，而全班統計就可看作是一個國家或地區中人口的男女比例。

(8) 教材的設計中是一位學生取一枚棋子代表精子，另一位學生取一枚棋子代表卵細胞讓其結合，若是做實驗中取棋子的學生是一男一女，難免會引發尷尬，而本實驗設計能很好地避免這一情況的發生。