減數分裂中染色體行為變化的教具改進和思考

韓小春

為了解決減數分裂中染色體行為變化的常用基本教具存在的不足，探索材料橡膠磁性紙在教學中的應用，并思考其在制作其他教具中的進一步應用。

教具 改進 橡膠磁性質 思考

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A【文章編號】 1005-8877（2018）27-0068-02

1.教具改進背景

減數分裂中染色體的行為變化既抽象復雜，又微觀動態，并且減數分裂與有絲分裂又容易混淆，只有理解“減數分裂過程中的染色體行為”，才能理解“分離定律和自由組合定律”與其是現象和本質的關系，才能從根本上理解“生物變異”的重要來源是基因重組以及染色體變異，才能為以后的生物的進化奠定基礎。總之，“減數分裂中的染色體行為”是“遺傳與變異”中的重中之重。為突破此教學重難點，教學時教師通常采用模型構建的方法，我在多年教學中嘗試各種教具去構建該模型。主要有以下幾種教具設計：

（1）課前準備好卡紙和白紙。將黃色和紅色的卡紙分別剪成染色體的形狀，卡紙上畫出黑點代表著絲粒；根據染色體的行為變化將染色體用膠水或雙面膠粘貼在白紙上。

（2）課前準備好毛根和白紙。將黃色和紅色的毛根（也叫扭扭棒）通過螺旋折疊模擬染色體，在其近中央位置用雙面膠粘貼圓形小磁鐵代表著絲粒；根據染色體的行為變化將染色體用雙面膠或用彩色工字釘在較厚的白色卡紙上。

（3）課前準備好毛線和白紙。用黃色和紅色的毛線通過纏繞來模擬染色體，在其近中央位置用雙面膠粘貼圓形小磁鐵代表著絲粒；根據染色體的行為變化將染色體用雙面膠或用彩色圖釘釘在較厚的白色卡紙上。

（4）課前準備好超輕粘土和白紙。將黃色和紅色的超輕粘土捏出染色體形狀，用白色粘土貼在其近中央位置代表著絲粒；根據染色體的行為變化將染色體擺在白紙上。

除我的這些做法以外，還可以選擇其他的材料，如橡皮泥、電線、鐵絲、海綿紙、撲克牌甚至有人嘗試用面團和手指。以上這些教具在教學中在模擬減數分裂過程同時又可以提高學生自主學習的能力。但是在實際操作運用中，發現以下問題：一是有些教具不能重復利用，可以說是一次性的。這樣不僅增加了教師的課前準備的工作量還大大提高了教具制作的成本。二是有些模型不好固定，所以構建模型時只能將染色體擺在白紙上，但是這樣不便于學生間的展示和交流。三是有些模型能固定，但粘貼后不僅不好調整位置，還不可移動，所以學生很難對模型進行修改。

針對這些問題，我從教具所需的材料等方面進行了思考并改進使用新材料作為生物學教學中其他教具的制作。

2.教具的改進

（1）所需材料用具

A4黃色和紅色的橡膠軟磁片，也叫磁性紙，30cm×100cm的白色橡膠磁性紙，鉛筆，橡皮擦，信封。

（2） 教具的使用

第一，課前準備。

以四人為一個小組的學生在課前完成以下任務：

一是將A4黃色和紅色的橡膠磁性紙剪成染色體形態，分別剪出3對長和3對短的未復制的染色體和5對長和5對短已復制的染色體裝在信封中。剪時要盡量剪出近中央的著絲粒結構。二是在30cm×100cm的白色橡膠磁性紙上用鉛筆繪制減數分裂各時期的動物細胞細胞區域，并注明減數分裂各時期的名稱。三是課前教師同樣將A4黃色和紅色的橡膠磁性紙剪成染色體形態，分別剪出3對長和3對短的未復制的染色體和5對長和5對短已復制的染色體裝在信封中。教師剪得染色體比學生大些主要便于在黑板上演示。上課前教師在黑板上用粉筆畫出減數分裂的各時期的動物細胞細胞區域，并注明減數分裂各時期的名稱。

第二，教具模擬減數分裂過程中染色體的行為和數目變化。

教學過程中學生通過課本自主學習的同時又結合小組合作學習，分組構建以含兩對同源染色體的精原細胞減數分裂形成精子過程中染色體行為的變化過程。教具模擬過程如下：

一是在30cm×100cm的白色橡膠磁性紙上，減數分裂的不同時期的區域內，根據染色體的行為變化，找出信封中相應顏色和大小的染色體擺放在圖示內。二是用鉛筆在各區域內畫出中心體、紡錘體及赤道板結構，并注明各時期的細胞名稱。

在分組構建的同時，其中一組派代表在黑板上構建模型。黑板上構建完整減數分裂過程中染色體行為變化如圖1，圖2是減數第一次后期的圖示。

三是用鉛筆在各時期染色體行為變化的基礎上觀察染色體數目的變化。

第三，教具模擬減數分裂過程中的非同源染色體的自由組合及減數分裂產生的配子的多樣性

學生經自主合作學習初步構建模型后，教師通過播放形象、直觀的多媒體動畫，使學生認識到模型中的缺陷并在此基礎上對模型進行修改。由于不同小組構建的模型中配子種類不同，通過展示不同小組的配子類型使學生認識到減數分裂形成配子的多樣性。在此基礎上引導學生思考形成配子多樣性的關鍵在于細胞分裂期，從而聚焦到減數第一次分裂中不同小組非同源染色體的不同分配方式，使學生理解自由組合現象。

（3）改進教具的優點：

第一，該教具使用的材料是橡膠磁性紙，價格便宜，外觀美觀，柔軟輕便，易于攜帶，而且能夠長期保存。

第二，該材質易剪裁，與紙相同可以隨意剪出不同的形狀；

第三，該材質易擦寫，鉛筆在上面寫過得內容可以輕松擦掉。如果用水性筆也可以檫除，非常方便在其上書寫和修改。

第四，該教具中剪取染色體的材料以及粘貼的底板都是具有磁性的紙片，所以在白色的底紙上畫好細胞區域后直接就可將不同染色體擺放上去，不需粘貼。因為兩者都有磁性所以非常牢固，并且學生在構建過程中各種擺放錯誤都可以輕松移動，不斷修改和調整。不同小組構建的模型不僅可以相互交流和展示，而且也可以整體在班級中展示和評價。

（4）改進教具的缺點：

第一，橡膠磁性紙很少被教師應用于教學，多數教師因為不了解，不知道哪里購買而限制其被應用。

第二，教具中30cm×100cm的白色橡膠磁性紙，可以卷起來攜帶，鋪開來剛好兩張課桌長度，這個長度有利于構建整個減數分裂過程，但畢竟是磁性紙，所以有一定重量。

（5）改進教具創新點

第一，教具簡單實用 與其他材料比較，橡膠磁性紙制作染色體非常直觀，由于材料牢固穩定所以該教具不僅方便保存而且可以重復利用，在教學中實用性強，一次教具制作可以實現永久使用。

第二，教具設計合理 由于橡膠磁性紙具有磁性，可以將有磁性的染色體和有磁性的細胞圖示輕松結合，通過移動動態演示完整的變化過程，并且兩者之間既可以牢固結合又可以輕松分離，設計的的巧妙周到。在教學中使用這樣的教具可以大大提高學生學習生物的積極性和主動性。

第三，教具敢于創新 減數分裂的模型構建時，筆者通過多年教學積累，不斷探索，積極創新，首次嘗試將橡膠磁性紙應用于教學實踐，并綜合其他教具的優點創新處改進教具，在教學方面取得良好的教學效果，得到同仁和學生的認可和喜愛。

3.改進材料在生物學其他教具制作中的思考

根據該改進材料的優點，我思考在高中生物學其他教具制作中是否也可以嘗試使用，我思考并憧憬其在生物教具制作中應用。

（1）用于減數分裂的教具同樣經過修改可以用于有絲分裂，筆者教具在白色30cm×100cm反面預設構建有絲分裂的染色體模型。所以筆者設計的教具可以直接用于有絲分裂，可謂一舉兩得。

（2）在DNA分子結構教學時，可以用彩色橡膠磁性紙剪成圓形、五邊形和長方形分別代表磷酸分子、五碳糖和含氮堿基。其中含氮堿基中又選擇不同的顏色分別代表腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶4種不同類型。學生可以在白色橡膠磁性紙或黑板上構建DNA的分子結構模型。

（3）在特異性免疫中可以用彩色橡膠磁性紙剪成方形代表各種不同的免疫細胞，然后學生在白色橡膠磁性紙上模擬體液免疫和細胞免疫過程。類似生物變異來源復習時，可以用彩色橡膠磁性紙剪成方形代表不同類型的變異，學生利用橡膠磁性紙構建生物變異類型的知識網絡圖。所以該材料不僅可以用于新課中構建實物模型，也可以在復習課中構建各種知識概念圖。

參考文獻

[1]王世君，李奇勇.“減數分裂中染色體的行為”一節的教學設計[J].生物學教學，2012，37（6）：44-46.

[2]陸春花.“減數分裂”一節的體驗式教學設計改進[J].生物學教學，2014，39（5）：38-39.

[3]徐向龍.減數分裂中染色體變化模型改進[J].發明與創新，2012.