基于減數(shù)分裂模型構(gòu)建教學(xué)的實效分析*

李 洋 劉文杰 程慶雷

（1 首都師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 北京 100048 2 東莞市第五高級中學(xué) 廣東東莞 523272）

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》中強調(diào)：高中生物學(xué)應(yīng)以提高學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)為核心；轉(zhuǎn)變教學(xué)與學(xué)習(xí)方式， 挖掘?qū)W生自主合作學(xué)習(xí)的內(nèi)在潛力［1］。 課程標(biāo)準(zhǔn)中明確將獲得生物學(xué)模型的基本知識作為課程目標(biāo)之一。因此，學(xué)會建立合理的模型并運用模型方法進行知識遷移內(nèi)化，已成為現(xiàn)代高中學(xué)生必備的科學(xué)素養(yǎng)之一。 模型構(gòu)建理論以自主合作為主體思想， 倡導(dǎo)以學(xué)生為中心，認(rèn)為學(xué)生是知識意義的主動構(gòu)建者，教師對教學(xué)意義的生成起幫助者和促進者的作用。

本文以減數(shù)分裂的教學(xué)內(nèi)容為例，研究模型構(gòu)建教學(xué)在教學(xué)中的應(yīng)用。 模型方法的精髓體現(xiàn)在探索與發(fā)現(xiàn)之中，不親身經(jīng)歷這些探索，很難發(fā)現(xiàn)其中的要素與關(guān)鍵所在［2］。通過模型的感知、構(gòu)建、生成和應(yīng)用，逐個突破減數(shù)分裂教學(xué)中的疑點、重點和難點，讓模型教學(xué)成為新課程標(biāo)準(zhǔn)下引領(lǐng)合作學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)的重要教學(xué)方式和學(xué)習(xí)方法。

1 實施方案

1.1 班級選擇 本校是東莞市一所普通高級中學(xué)，高一共有16 個教學(xué)班，筆者在所教的5 個班級中選取4 個班級（除去體育班）作為研究對象，在高一下半學(xué)期的生物學(xué)教學(xué)中進行教學(xué)實踐。其中12 班和13 班應(yīng)用模型構(gòu)建模式教學(xué)（實驗班），14班和15 班按照常規(guī)模式教學(xué) （常規(guī)班）。 使用SPSS 20.0 軟件對實驗班和常規(guī)班入學(xué)時的生物學(xué)中考成績進行分析，無顯著性差異，學(xué)生整體水平相似（表1）。

表1 入學(xué)成績實驗班、常規(guī)班差異分析

1.2 模式應(yīng)用 基于模型構(gòu)建教學(xué)模式，結(jié)合本節(jié)課的特點， 在實際教學(xué)中各個環(huán)節(jié)主要按照以下要點實施：

1.2.1 創(chuàng)設(shè)情境, 引發(fā)興趣 根據(jù)教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生已有的知識經(jīng)驗及體系創(chuàng)設(shè)情境。教師通過提問幫助學(xué)生回憶真核細胞的3 種分裂方式（有絲分裂、無絲分裂、減數(shù)分裂），并進一步追問：為什么要學(xué)習(xí)減數(shù)分裂？ 減數(shù)分裂與另外2種分裂方式的區(qū)別是什么？教師展示人的18 三體和21 三體等染色體遺傳病圖像， 吸引學(xué)生注意，引導(dǎo)學(xué)生思考：這些病是怎么得的？自己會得這些病嗎？怎樣避免這些病？教師在學(xué)生注意力高度集中時，提出只有認(rèn)真學(xué)好減數(shù)分裂的知識，才能解決這些問題。

設(shè)計意圖： 在學(xué)生思考的過程中對學(xué)生進行引導(dǎo)， 使學(xué)生在層層深入的問題鏈中切實參與到問題中來, 在這一環(huán)節(jié)中教師主要充當(dāng)問題的創(chuàng)設(shè)者，要把引導(dǎo)學(xué)生思考和參與作為目標(biāo)。

1.2.2 模型構(gòu)建，探究本質(zhì) 在進行模型構(gòu)建之前，教師利用多媒體播放“哺乳動物精子的形成過程”的動畫，強調(diào)應(yīng)重點關(guān)注減數(shù)分裂過程中染色體的數(shù)目與主要行為變化， 構(gòu)建減數(shù)分裂中染色體變化的模型。 由于后續(xù)模型構(gòu)建活動由2 人合作完成，為更好地培養(yǎng)學(xué)生的合作精神，提高實驗效率， 教師可建議學(xué)生在活動準(zhǔn)備和模擬染色體的行為變化等方面進行分工合作， 模型構(gòu)建過程按以下要點分步實施。

1）活動準(zhǔn)備。 先用橡皮泥制作4 條黃色和4條紅色的染色單體，相同顏色中2 條長3～4 cm，2條長6～8 cm；將顏色、長度相同的2 條染色單體成對并排放置。 用同一種顏色的小塊橡皮泥代表著絲點，在2 條染色單體中部用小塊橡皮泥粘連，代表減數(shù)分裂開始時已完成復(fù)制的染色體。 最后在紙上畫一個足夠大的初級精母細胞的輪廓，能容納所做的4 條染色體，并畫出中心體和紡錘體。

2）模擬染色體數(shù)目及行為變化。 將做好的染色體放在畫好的細胞內(nèi)，讓長度相同、顏色不同的2 條染色體配對，使著絲點靠近。 將2 對染色體橫向排列在紡錘體中部赤道板處， 紅色和黃色染色體分別放在赤道板的兩側(cè)。 雙手分別抓住并移動染色體的著絲點，使紅色和黃色的染色體分離，分別移向細胞的兩極。 在另一張紙上再畫2 個次級精母細胞的輪廓，并畫出中心體和紡錘體。將已經(jīng)移到細胞兩極的染色體分別放到這2 個新細胞中。 將新細胞中的染色體橫向排列在細胞中央的赤道板處。 平均分開每條染色體上的小塊橡皮泥——相當(dāng)于著絲點分裂。 抓住粘有小塊橡皮泥（即著絲點）的部位，將染色體分別拉向細胞的兩極。 最后，在兩極有染色體的部分畫出細胞輪廓，代表新細胞生成。

3）表達與交流。教師準(zhǔn)備實物投影儀（或投影機），畫有一個初級精母細胞和畫有2 個次級精母細胞的白紙（或透明膠片）各一張。 任選一組學(xué)生演示“模擬減數(shù)分裂中染色體數(shù)目及主要行為的變化”，并予以相應(yīng)的說明。任選一組學(xué)生演示“模擬減數(shù)分裂過程中非同源染色體的自由組合”，并予以相應(yīng)的說明。

設(shè)計意圖：通過減數(shù)分裂模型構(gòu)建的過程，學(xué)生在對模型的感知、構(gòu)建、生成的過程中完成減數(shù)分裂知識內(nèi)容和體系的架構(gòu)。 在此環(huán)節(jié)中教師主要充當(dāng)觀察者和引導(dǎo)者的角色， 適時引導(dǎo)學(xué)習(xí)小組間的討論，積極發(fā)揮學(xué)生的主體性，增強學(xué)生的表達能力和自信心。教師要幫學(xué)生厘清疑點、重點和難點，補充學(xué)生知識上的缺陷，分析得出結(jié)論、規(guī)律的過程和方法。

1.2.3 評價反饋,落實目標(biāo) 評價是教學(xué)活動中重要的一環(huán)，貫穿整個教學(xué)過程中。在模型構(gòu)建教學(xué)模式中，評價是由學(xué)生和教師共同完成的，不但要關(guān)注對學(xué)習(xí)結(jié)果的評價， 也要關(guān)注對學(xué)習(xí)過程的評價。通過模擬細胞減數(shù)分裂過程，畫出減數(shù)分裂過程圖（圖1），用圖形或曲線描述染色體的規(guī)律性變化等方式， 促使學(xué)生厘清減數(shù)分裂與有絲分裂各時期的區(qū)別和染色體動態(tài)行為變化。 通過模型構(gòu)建活動極大地降低了本節(jié)的教學(xué)難度，提高了學(xué)生的參與度，尤其是學(xué)困生的參與度，對學(xué)生理解教學(xué)內(nèi)容提供幫助。

圖1 減數(shù)分裂過程圖（精子和卵子形成過程）

設(shè)計意圖：及時的評價是檢測學(xué)生學(xué)習(xí)效果、促進知識內(nèi)化的有效手段。通過評價，教師可以診斷學(xué)生的優(yōu)勢和不足， 監(jiān)測學(xué)生的發(fā)展并判斷自己的教學(xué)效果［3］。在這一過程中綜合運用訪談、成績對比、課堂跟蹤、個別學(xué)生觀察、記錄聽課觀察表等方式不斷進行形成性評價和總結(jié)性評價。 對學(xué)習(xí)成果的考量和測評主要采用減數(shù)分裂達標(biāo)檢測題的準(zhǔn)確率作為量化標(biāo)準(zhǔn)。 檢測題試卷滿分100 分， 其中20 道選擇題共60 分，4 道填空題共40 分，施測前由專家審閱。

2 結(jié)果與分析

通過對實驗班和常規(guī)班減數(shù)分裂達標(biāo)檢測題準(zhǔn)確率的對比分析（圖2），4 個班級準(zhǔn)確率折線圖可分為2 種不同的趨勢。 以準(zhǔn)確率約70%為臨界點，在準(zhǔn)確率小于70%時，常規(guī)班在各個準(zhǔn)確率分段的人數(shù)明顯大于實驗班，而準(zhǔn)確率大于70%時則正好相反。 從整體上看，4 個班級準(zhǔn)確率人數(shù)都呈現(xiàn)出先增加后減小的趨勢， 常規(guī)班和實驗班在準(zhǔn)確率方面分別出現(xiàn)相似走勢。

圖2 各班減數(shù)分裂達標(biāo)檢測題準(zhǔn)確率對比圖

根據(jù)此準(zhǔn)確率折線圖分析可知，實驗班和常規(guī)班對該測試部分知識點的記憶準(zhǔn)確率呈現(xiàn)出較大差異，采用模型構(gòu)建教學(xué)模式的實驗班明顯從整體上優(yōu)于采用普通教學(xué)模式的常規(guī)班，實驗班低準(zhǔn)確率（＜60%）的人數(shù)少于常規(guī)班，而高準(zhǔn)確率（＞60%）的人數(shù)又明顯高于常規(guī)班，整體上實驗班的平均準(zhǔn)確率也明顯優(yōu)于常規(guī)班。所以模型構(gòu)建教學(xué)模式對學(xué)生知識點的掌握起到了明顯的幫助作用。

圖3 各分?jǐn)?shù)段人數(shù)所占比例柱形圖

圖3 為各班級減數(shù)分裂達標(biāo)檢測題各個分?jǐn)?shù)段人數(shù)在班級所占的比例，從圖中可以看出，實驗班在各分?jǐn)?shù)段人數(shù)比例相差不大，呈相似性；常規(guī)班在高分?jǐn)?shù)段（＞80 分）的學(xué)生人數(shù)與實驗班相比明顯減少，而未及格（＜60 分）的人數(shù)卻明顯增多。因此從整體上看， 實驗班的優(yōu)良率明顯優(yōu)于常規(guī)班，說明實驗班對知識的掌握情況明顯更好。

表2 減數(shù)分裂達標(biāo)檢測題準(zhǔn)確率實驗班、普通班差異分析

由表2 可以看出， 對比實驗班與常規(guī)班的平均成績和及格率可以發(fā)現(xiàn)， 減數(shù)分裂達標(biāo)檢測題的平均分和及格率均是實驗班較高， 實驗班和常規(guī)班平均分差異顯著。 實驗班的標(biāo)準(zhǔn)差與入學(xué)成績相比略有下降， 說明實驗班的學(xué)生成績高分與低分之間的距離縮短，兩級分化現(xiàn)象好轉(zhuǎn)；而常規(guī)班的標(biāo)準(zhǔn)差反而有所上升， 說明常規(guī)班兩級分化現(xiàn)象有增大的趨勢。

3 實踐小結(jié)

本研究通過減數(shù)分裂模型構(gòu)建教學(xué)， 并進行了高中生物學(xué)教學(xué)實踐， 課題研究結(jié)果表明模型構(gòu)建教學(xué)的優(yōu)點體現(xiàn)在以下幾個方面：

1）創(chuàng)設(shè)情境，啟發(fā)思維。根據(jù)學(xué)生已有的認(rèn)知水平和前概念， 創(chuàng)設(shè)問題情境， 引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)矛盾、產(chǎn)生適度的疑慮和困惑以激發(fā)探究心理，比較容易喚起學(xué)生的有意注意。

2）調(diào)動情緒，培養(yǎng)興趣。 有趣的生物學(xué)任務(wù)、生動直觀的模型構(gòu)建過程可以喚起學(xué)生的直接情緒反應(yīng),培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的濃厚興趣。

3）內(nèi)化知識，提高效率。 創(chuàng)造了一種輕松、互動、樂學(xué)的課堂氛圍，幫助學(xué)生提高知識內(nèi)化的效率，使學(xué)生獲得成功的喜悅和自信，達到事半功倍的效果及提高教學(xué)質(zhì)量的目的。

4）自主合作，挖掘潛力。 以挖掘?qū)W生的潛力，培養(yǎng)學(xué)生進行自主、 合作學(xué)習(xí)作為出發(fā)點和落腳點。模型構(gòu)建教學(xué)能調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，為培養(yǎng)學(xué)生的理性思維， 走上終身學(xué)習(xí)之路開辟了一條新路徑。