變式講解在復(fù)習(xí)減數(shù)分裂過(guò)程中的應(yīng)用

四川

減數(shù)分裂是遺傳的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)，其分裂過(guò)程是一個(gè)微觀、抽象、動(dòng)態(tài)、連續(xù)變化的過(guò)程，學(xué)生難以形成直觀的印象，這給學(xué)生準(zhǔn)確認(rèn)知帶來(lái)困難。如何精心設(shè)計(jì)本知識(shí)點(diǎn)的復(fù)習(xí)將微觀變宏觀、抽象變具體、復(fù)雜變簡(jiǎn)單的教學(xué)活動(dòng)，是值得教師共同探討的課題。在復(fù)習(xí)該節(jié)內(nèi)容時(shí)，筆者運(yùn)用變式講解，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、獨(dú)立思考、深刻理解、靈活應(yīng)用知識(shí)的能力，達(dá)到舉一反三、觸類旁通的教學(xué)效果。

所謂變式講解，就是將教材內(nèi)容進(jìn)行不同角度、不同層次、不同形式等的各種變式處理，由淺入深、由表及里、由簡(jiǎn)到繁地呈現(xiàn)知識(shí)的發(fā)生、發(fā)展過(guò)程，從而揭示知識(shí)的本質(zhì)，以及不同知識(shí)點(diǎn)之間的內(nèi)在聯(lián)系的一種教學(xué)方法。下面以減數(shù)分裂過(guò)程的復(fù)習(xí)為例進(jìn)行講解。

圖1

一、文字?jǐn)⑹鰷p數(shù)分裂過(guò)程

細(xì)胞減數(shù)分裂的過(guò)程，教材是通過(guò)文字?jǐn)⑹霾⑴湟苑至褕D形的方式進(jìn)行講解的，復(fù)習(xí)該節(jié)內(nèi)容時(shí)，應(yīng)首先讓學(xué)生用文字簡(jiǎn)述精子或卵細(xì)胞的形成過(guò)程，并引導(dǎo)學(xué)生將教材文字?jǐn)⑹鲎兂蓤D1所示概念圖，便于學(xué)生理解記憶。

然后出示下列問(wèn)題，讓學(xué)生思考、討論：

1.遺傳物質(zhì)的復(fù)制發(fā)生在什么時(shí)期？在減數(shù)第一次分裂中染色體出現(xiàn)了哪些特殊的行為？這對(duì)于生物的遺傳有什么重要意義？

2.請(qǐng)舉例說(shuō)明同源染色體、聯(lián)會(huì)、四分體。

3.減數(shù)分裂過(guò)程中DNA復(fù)制了幾次？細(xì)胞分裂了幾次？產(chǎn)生了幾個(gè)子細(xì)胞？

4.減數(shù)第一次分裂的特點(diǎn)是什么？減數(shù)第二次分裂的特點(diǎn)是什么？

5.請(qǐng)簡(jiǎn)述精子的形成過(guò)程和卵細(xì)胞的形成過(guò)程的區(qū)別與聯(lián)系。

6.闡述有絲分裂過(guò)程和減數(shù)分裂過(guò)程的區(qū)別和聯(lián)系。

在組織學(xué)生思考、討論、回答上述問(wèn)題之后，教師再出示下列例題，檢測(cè)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況。

【例1】下列關(guān)于有絲分裂和減數(shù)分裂的比較，正確的是 （ ）

A.前者與后者不同，前者各時(shí)期細(xì)胞中均不含同源染色體

B.后者與前者不同，后者分裂過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)聯(lián)會(huì)四分體

C.前者僅有等位基因的分離，后者還有基因的自由組合

D.前者質(zhì)DNA平均分配，后者質(zhì)DNA隨機(jī)、不均等分配

【解析】該題考查學(xué)生對(duì)有絲分裂和減數(shù)分裂過(guò)程的理解。有絲分裂過(guò)程一般都有同源染色體，無(wú)聯(lián)會(huì)、四分體，無(wú)基因的分離和自由組合；減數(shù)第一次分裂有同源染色體，有聯(lián)會(huì)和四分體，還有同源染色體、等位基因的分離和非同源染色體非等位基因之間的自由組合，減數(shù)第二次分裂無(wú)同源染色體。減數(shù)分裂和有絲分裂過(guò)程中，核DNA都要均分，質(zhì)DNA都是隨機(jī)不均等分配。

【答案】B

二、細(xì)胞分裂圖形表示減數(shù)分裂過(guò)程

細(xì)胞分裂圖形可用人教版必修2教材第17頁(yè)圖2—2和第20頁(yè)圖2—5，講解時(shí)可讓同桌之間一個(gè)翻到第17頁(yè)精子的形成過(guò)程圖解，一個(gè)翻到第20頁(yè)卵細(xì)胞的形成過(guò)程圖解進(jìn)行對(duì)比觀察，找出二者分裂的異同，并依據(jù)細(xì)胞分裂示意圖思考、討論下列問(wèn)題：

1.各圖分別表示分裂的什么時(shí)期？細(xì)胞的名稱是什么？具體特點(diǎn)是什么？

2.各時(shí)期的染色體數(shù)、DNA分子數(shù)、染色單體數(shù)、同源染色體對(duì)數(shù)、四分體個(gè)數(shù)分別是多少？并用坐標(biāo)圖的形式分別表示上述物質(zhì)/結(jié)構(gòu)在分裂過(guò)程中的數(shù)量變化。

3.精子的形成與卵細(xì)胞的形成的分裂圖像有何異同？

4.畫(huà)出能表示基因分離定律、基因自由組合定律實(shí)質(zhì)的分裂圖像。（用果蠅細(xì)胞為例表示）

5.基因突變、基因重組、染色體變異分別發(fā)生在上述哪一個(gè)細(xì)胞分裂的圖形中？

在學(xué)生分析、討論、展示上述問(wèn)題的基礎(chǔ)上，出示下列練習(xí)，檢測(cè)學(xué)生掌握情況。

【例2】圖2為高等動(dòng)物的細(xì)胞分裂示意圖，圖中不可能反映的是 （ ）

圖2

A.發(fā)生了基因突變

B.發(fā)生了染色體互換

C.該細(xì)胞為次級(jí)卵母細(xì)胞

D.該細(xì)胞為次級(jí)精母細(xì)胞

【解析】該題依托細(xì)胞分裂圖形考查學(xué)生對(duì)減數(shù)分裂過(guò)程中基因突變、交叉互換以及精子形成和卵細(xì)胞形成過(guò)程的分裂后期圖形的差異等有關(guān)知識(shí)的理解、掌握情況。圖中無(wú)同源染色體、且著絲點(diǎn)分裂，說(shuō)明是減數(shù)第二次分裂后期，圖中B和b的產(chǎn)生，可能是減Ⅰ時(shí)發(fā)生基因突變或交叉互換。由于圖示過(guò)程中核質(zhì)均分，故其不可能為次級(jí)卵母細(xì)胞的分裂過(guò)程。

【答案】C

三、以染色體和基因角度表示減數(shù)分裂過(guò)程

教材并沒(méi)有介紹用染色體或基因表示減數(shù)分裂的過(guò)程，教師可邊講解邊繪制如圖3所示的兩對(duì)等位基因分別位于兩對(duì)同源染色體上的減數(shù)分裂過(guò)程示意圖。

圖3

然后組織學(xué)生思考、討論、展示下列問(wèn)題：

1.一個(gè)基因型為AaBb（兩對(duì)基因分別位于兩對(duì)同源染色體上）的精原細(xì)胞，通過(guò)減數(shù)分裂形成的精子的基因組成分別是什么？若分裂形成的一個(gè)精子的類型是aB，則另三個(gè)精子的基因組成是什么？由此說(shuō)明通過(guò)一次減數(shù)分裂產(chǎn)生的四個(gè)配子有何特點(diǎn)？一個(gè)基因型為AaBb的個(gè)體，通過(guò)減數(shù)分裂形成的精子的基因組成分別為什么？

2.一個(gè)基因型為AaBb（兩對(duì)基因分別位于兩對(duì)同源染色體上）的卵原細(xì)胞，通過(guò)減數(shù)分裂形成的卵細(xì)胞的基因組成如何？若分裂后形成的一個(gè)極體為aB，則卵細(xì)胞的組成是什么？若分裂產(chǎn)生的卵細(xì)胞為AB，則隨之產(chǎn)生的三個(gè)極體的組成是什么？

3.若AaBb基因位于一對(duì)同源染色體上，在減I聯(lián)會(huì)時(shí)若發(fā)生交叉互換，則分裂產(chǎn)生的四個(gè)精細(xì)胞的基因組成是什么？若在減Ⅰ前的間期復(fù)制時(shí)發(fā)生基因突變（A→a），則分裂產(chǎn)生的四個(gè)精細(xì)胞的基因組成是什么？

4.一個(gè)基因型為AaXBY的精原細(xì)胞，在減數(shù)分裂過(guò)程中，產(chǎn)生一個(gè)基因型為aXB的精子，則另三個(gè)精子的基因型分別為什么？若在減數(shù)分裂過(guò)程中，由于染色體分配紊亂，產(chǎn)生了一個(gè)基因型為AaXB的精子，則另三個(gè)精子的基因型分別是什么？

5.一對(duì)表現(xiàn)型正常的夫婦，生下一個(gè)XbXbY的個(gè)體，則其產(chǎn)生的原因可能是什么？若生下一個(gè)XBXbY的個(gè)體，則其產(chǎn)生的原因可能是什么？

在學(xué)生分析、討論、展示上述問(wèn)題的基礎(chǔ)上，出示下列例題，檢測(cè)學(xué)生掌握情況。

【例3】一個(gè)基因型為AaXbY的精原細(xì)胞，在減數(shù)分裂過(guò)程中，由于染色體分配紊亂，產(chǎn)生了一個(gè)基因型為AAaXb的精子，則另三個(gè)精子的基因型分別為_(kāi)_______________ 。從減數(shù)分裂的角度分析染色體組成為XXY的個(gè)體產(chǎn)生的可能原因：①________________________________ ；②_______________________________ 。

【解析】該題考查學(xué)生對(duì)減數(shù)分裂過(guò)程中由于染色體分配紊亂，而發(fā)生染色體數(shù)目變異的理解。用基因或染色體表示減數(shù)分裂過(guò)程，可知：AaXbY通過(guò)復(fù)制得到AAaaXbXbYY的初級(jí)精母細(xì)胞，由于A和a在減數(shù)第一次分裂過(guò)程中未分離，并且和Xb所在染色體一同進(jìn)入同一個(gè)次級(jí)精母細(xì)胞中，形成AAaaXbXb和YY的兩個(gè)次級(jí)精母細(xì)胞，在減數(shù)第二次分裂過(guò)程中，次級(jí)精母細(xì)胞AAaaXbXb又發(fā)生A所在的染色單體未分離，從而形成AAaXb和aXb的兩個(gè)精細(xì)胞，次級(jí)精母細(xì)胞YY通過(guò)減數(shù)第二次分裂，形成Y和Y的兩個(gè)精細(xì)胞，這四個(gè)精細(xì)胞再通過(guò)變形，形成四個(gè)精子，故另三個(gè)精子的基因型分別為aXb、Y、Y。染色體組成為XXY的個(gè)體產(chǎn)生的原因，可能是一個(gè)染色體組成為XX的卵細(xì)胞和一個(gè)染色體組成為Y的精子結(jié)合所致，該卵細(xì)胞的兩條X可能是減數(shù)第一次分裂過(guò)程中同源染色體未分離或是減數(shù)第二次分裂過(guò)程中姐妹染色單體未分離所致；也有可能是一個(gè)染色體組成為X的卵細(xì)胞和一個(gè)染色體組成為XY的精子結(jié)合所致，該XY精子產(chǎn)生的原因是減數(shù)第一次分裂過(guò)程中，同源染色體X和Y未分離所致。

【答案】aXb、Y、Y ①卵細(xì)胞形成過(guò)程中X染色體在減數(shù)第一次分裂或減數(shù)第二次分裂過(guò)程中未分離②精子形成過(guò)程中，同源染色體X、Y在減數(shù)第一次分裂過(guò)程中未分離（順序可顛倒）

四、以DNA分子角度表示減數(shù)分裂過(guò)程

減數(shù)分裂過(guò)程中，DNA分子復(fù)制一次，細(xì)胞分裂兩次，導(dǎo)致核DNA數(shù)目減半。DNA的復(fù)制是半保留復(fù)制，半保留復(fù)制與減數(shù)分裂，以及有絲分裂過(guò)程的關(guān)系如何呢？由于一條染色體含一個(gè)DNA分子、兩條脫氧核苷酸鏈，復(fù)制后仍為一條染色體，含兩條姐妹染色單體、兩個(gè)DNA分子、4條脫氧核苷酸鏈，并由一個(gè)著絲點(diǎn)連接起來(lái)。為便于學(xué)生理解，教師可邊講解邊繪制如圖4（細(xì)胞進(jìn)行2次有絲分裂）和圖5（細(xì)胞進(jìn)行1次減數(shù)分裂）的分裂過(guò)程中與DNA半保留復(fù)制的關(guān)系示意圖。圖中分裂細(xì)胞的DNA分子的兩條鏈都用31P標(biāo)記（用實(shí)線條表示），復(fù)制過(guò)程所需原料用32P標(biāo)記（用虛線條表示），兩條平行的脫氧核苷酸鏈構(gòu)成一個(gè)DNA分子。圖示只畫(huà)出一對(duì)同源染色體的分裂情況，其他的同源染色體與該同源染色體的分裂過(guò)程表現(xiàn)相同。

圖4

圖5

然后引導(dǎo)學(xué)生思考，并出示下列例題，引導(dǎo)學(xué)生思考討論，檢測(cè)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況。

【例4】用3H標(biāo)記小白鼠（體細(xì)胞含20對(duì)同源染色體）的精原細(xì)胞和皮膚細(xì)胞的DNA分子雙鏈，再將這些細(xì)胞轉(zhuǎn)入不含3H的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，在前者減數(shù)第二次分裂后期和后者第二次有絲分裂后期，一個(gè)細(xì)胞中的染色體總條數(shù)和被3H標(biāo)記的染色體條數(shù)分別為 （ ）

A.前者20和10，后者40和20

B.前者40和40，后者80和40

C.前者40和20，后者80和40

D.前者40和20，后者80和80

【解析】該題既考查了染色體數(shù)目在減數(shù)分裂和有絲分裂過(guò)程中的變化，還考查了DNA分子半保留復(fù)制和細(xì)胞有絲分裂、減數(shù)分裂的關(guān)系，難度較大。有絲分裂后期著絲點(diǎn)分裂，染色體數(shù)目加倍，即由40條變成80條；而減數(shù)第一次分裂由于同源染色體分離導(dǎo)致染色體數(shù)目減半，即由40條變成20條，減數(shù)第二次分裂后期，由于著絲點(diǎn)分裂，染色體數(shù)目加倍，即由20條變成40條。由于減數(shù)分裂復(fù)制一次，細(xì)胞分裂兩次，故每條染色體的DNA分子的一條鏈為3H，另一條鏈為1H，也就是說(shuō)每條染色體都含3H；細(xì)胞進(jìn)行兩次有絲分裂，DNA復(fù)制兩次，所以由一條染色體復(fù)制形成的兩條姐妹染色單體，一條含3H和1H，一條只含1H，第2次有絲分裂后期著絲點(diǎn)分裂，一條染色體分裂形成兩條姐妹染色體，只有一半的染色體含3H，全部染色體含1H。

【答案】B

建構(gòu)主義強(qiáng)調(diào)課堂教學(xué)應(yīng)提供多重信息來(lái)源。豐富的信息資源有助于學(xué)生探索和整合生物學(xué)知識(shí)，形成自己意義下的建構(gòu)。通過(guò)變式教學(xué)，教師為學(xué)生精心設(shè)計(jì)一系列不斷變化的問(wèn)題情景或思維方式，由淺入深、由表及里、由易到難地呈現(xiàn)所學(xué)知識(shí)，逐漸把學(xué)生的思維從一個(gè)高度引向另一個(gè)高度，從而拓展了學(xué)生思維的深度、廣度和靈活性，提高了課堂教學(xué)的效率。

封面圖片簡(jiǎn)介

荷秋藤（拉丁學(xué)名：Hoya lancilimba Merr. ），蘿藦科，球蘭屬,是具有乳汁的多年生草本植物。 附生藤本，葉堅(jiān)紙質(zhì),呈披針形至長(zhǎng)圓狀披針形，長(zhǎng)11～14厘米，寬2.5～4.5厘米，兩端急尖，干后灰白色而縮皺；側(cè)脈少數(shù)，張開(kāi)，不明顯，弧曲上升；葉柄粗壯，長(zhǎng)1～3厘米。節(jié)間長(zhǎng)5～25厘米，生氣根。傘形狀聚傘花序腋生，著花多數(shù)，總花梗長(zhǎng)5～7厘米；花冠裂片寬卵形或略作鐮刀形；副花冠裂片肉質(zhì)，中陷，外角圓形；花萼短，花冠肉質(zhì)，輻狀，裂片在花蕾時(shí)，鑷合狀排列，開(kāi)放后扁平或反折；著生于雄蕊背部而呈星狀開(kāi)展，花藥靠合在柱頭上，花粉塊在每個(gè)藥室有1個(gè)，直立，長(zhǎng)圓形，邊緣有透明的薄膜；柱頭垂直地扁平。蓇葖細(xì)長(zhǎng)，先端漸尖，平滑；種子頂端具有白色絹質(zhì)種毛，8月開(kāi)花。生長(zhǎng)于海拔300～800米疏密林中，附生于大樹(shù)上。產(chǎn)于云南、廣西和廣東南部。該種室內(nèi)觀葉、觀花類觀賞植物，適宜于盆栽，其莖、葉、花均美麗，花色鮮艷，花形奇特，極具觀賞性，球蘭的枝蔓自然垂吊，懸掛裝飾廳堂、居室，自然大方，受到人們的喜愛(ài)，是室內(nèi)裝飾藤本。