“觀察大蔥花藥減數分裂”的實驗設計與實施

黃婷婷 （浙江省寧海縣知恩中學 浙江寧海 315600）

1 問題提出

減數分裂是浙科版高中《生物學》必修2第2章中一節比較重要的內容，既為孟德爾定律提供了細胞學基礎，又為后面遺傳和變異內容的學習做了鋪墊。因減數分裂是一個微觀、動態、連續的變化過程，內容抽象，易造成學生理解困難，故教材中安排了“減數分裂模型的制作”等相關活動，使學生對減數分裂更加直觀易懂。但在實際教學中，對減數分裂過程多數仍停留在圖片描述上，學生缺乏直觀感性認識，導致教學效果不佳。可見，課程標準的活動建議中建議觀察細胞的減數分裂是非常合理的。所以，組織學生探究減數分裂的實際過程，有利于提升學生的生物學學科核心素養。本文以學生自主合作探究的學習模式為例，介紹該教學內容的實施方案。

2 實驗方案設計

2.1 實驗原理 堿性品紅分子以三苯甲烷為發色基團，以氨基（-NH2）和（=NH）為助色基團。染料的助色基團在酸性環境中均能帶上電荷，從而與染色體和細胞核等結構物質進行極性結合，進而將其染色［1］。

2.2 材料設備

1）標本材料：大蔥花藥，取自大蔥（Allium fistulosum）3—4月的花蕾期，做減數分裂實驗所用的傳統材料為蠶豆花藥或蝗蟲精巢。本實驗選用的大蔥花藥是許多材料所不及的，其優點有：①染色體大；②染色體數目少；③材料易得；④易確定減數分裂的部位；⑤壓片效果好［2］。

其他材料：10%的鹽酸溶液、改良的苯酚品紅染液。

2）設備：光學顯微鏡、蓋玻片、載玻片、培養皿、剪刀、鑷子、滴管、解剖針。

2.3 實驗準備

1）改良苯酚品紅染液的配制順序：①原液Ⅰ：取3g 堿性品紅溶于100mL 70%酒精中，Ⅰ液可以長期保存；②原液Ⅱ：取Ⅰ液10mL 加入90mL 5%苯酚水溶液中（此液可保存2周）；③原液Ⅲ：取Ⅱ液55mL 加入6mL 的冰醋酸和6mL 38%的甲醛(倒入棕色瓶可長期保存)；④染色液：取Ⅲ液10～20mL，加入80～90mL 45%醋酸和1.5g山梨醇，混勻后倒入棕色瓶備用（如果沒有山梨醇，也能染色，但效果稍差）［1］。

2）材料解離和漂洗的預處理：由于解離、漂洗步驟耗時較長，而且學生在有絲分裂實驗中已接觸過，所以教師事先已將所有花蕾解離并漂洗，學生接著進行之后的步驟即可。取得3個時間段（上午、下午、晚上）采集的大蔥花蕾（內含花藥）并立即用10%的鹽酸解離10min（其中解離時間不宜過短，否則使根尖細胞解離不充分，不能相互分離；也不宜過長，否則花蕾過分酥軟不易剝離出花藥），再用清水漂洗3min，重復3次后待用。

2.4 實驗流程

圖1 學生合作設計的實驗方案

3 實驗實施

3.1 自主設計實驗方案 學生以有絲分裂實驗觀察為經驗基礎，根據提供的材料和用具，同桌討論，合作設計觀察植物細胞減數分裂的可行方案。鼓勵學生發表不同看法，完善實驗方案。教師適時評價，給予對應的鼓勵與肯定。最終由學生合作修訂出本實驗的基本步驟，如圖1所示。

3.2 觀察探究 學生直接使用教師預先準備的材料（包括3個時間段采集并解離的大蔥花藥），同桌合作，分別制作一個臨時裝片，進行觀察探究并通過圖像繪制進行記錄。教師在周圍觀察他們,記錄實驗過程中發現的問題，同時用手機拍攝記錄下他們觀察到的現象，通過手機QQ 的無線傳送功能，實時傳送到電腦進行呈現，便于全班的交流與分享。

由于視野中不只有目標細胞，可能會觀察到的細胞有3類：花粉母細胞、氈絨層細胞、囊壁細胞。因此，讓學生通過觀察，先找尋關鍵觀察對象并說明理由。若該環節學生無法自行完成，再呈現顯微鏡視野下放大不同倍數的花粉母細胞、氈絨層細胞、囊壁細胞。請學生觀察照片，比較它們有什么典型區別幫助區分，以降低在實驗過程中對減數分裂細胞觀察的干擾。

3.3 交流思考 教師精心選取學生觀察到的部分圖像，在投影儀上呈現圖像（部分如圖2～圖13所示，見封四）。學生從PPT 中認領觀察結果，對各種生成圖片進行排隊組合，并說明理由。教師提出：“與有絲分裂相比，減數分裂可劃分為哪些時期？ ”學生比較、歸納觀察到的減數分裂各典型圖像，并繪制模型簡圖建立減數分裂模型。教師展示理想化的減數分裂模式圖，并與學生繪制的模型簡圖進行對比，以促成學生對減數分裂各時期染色體行為特點、意義的深刻領悟。這為進一步學習減數分裂一節抽象內容提供了實物背景，也奠定了良好基礎，符合學生的認知規律。在組織教學過程中，教師提供了不同時間段的材料，學生觀察對比后，尋找相互之間的差異并分析原因，從而拓展對減數分裂發生時間段的認識，為今后材料選擇的思考能力打下基礎。

4 教學反思

4.1 模式設置，創新有效 傳統的實驗教學模式往往為驗證性學習，學生帶著已知的實驗結果或是帶著教師給的具體問題觀察，不同的學生帶著同一個問題進行研究和學習，這樣的學習方式將學生格式化了。這與多元的智能及多元的素養發展相矛盾，也與核心素養理念有差距。本實驗的教學主導模式為自主合作探究式學習，經過本實驗這樣的設計，學生基于已有的有絲分裂知識及已有的各項技能展開探究實驗和相關思考，自主構建減數分裂模型，體現了以學生為主體的建構主義思想，讓學生成為課堂的主人,充分發揮了學生的主觀能動性。

此外，在教學模式設置上除了關注自主性、重視探究性外，還通過移動互聯網技術實現生生、師生間問題探討的互動性與成果反饋的即時性。這樣的教學嘗試，極大激發了學生的學習興趣和動手能力，教學效果也非常可觀。

4.2 教學相長，雙向共贏

1）學生興趣更濃厚,參與度更高。本實驗是教材中沒有的課題，而實驗材料卻是學生生活中非常熟悉的，學生充滿了好奇。此外,實驗方案的設計、操作全部由學生自己合作完成,每個學生都能參與其中。

2）情境直觀化，目標多元化。通過本實驗，將原來微觀世界的抽象概念，轉為直觀化教學，增加真實感，印象深刻。

3）實驗課后學生大膽思考，發散思維，提出了一些有價值的探究性問題，例如探究觀察減數分裂的其他優良材料、探究觀察減數分裂上午的最佳取材時間段、探究花序初步裂開的花藥是否還能觀察到減數分裂的細胞等。其中，學生就第3個探究問題，課后主動帶著材料來實驗室進行了后續實驗。他們發現花蕾期花藥容易壓片，呈霧狀，且能觀察到減數分裂各時期的細胞； 而用花序初步裂開的花藥進行實驗，發現不易壓成霧狀，細胞重疊，且觀察不到減數分裂的細胞。從而更肯定了選擇花蕾期花藥進行減數分裂觀察的正確性。學生通過自己操作得出結論，體驗成功的快樂。

4）通過自主構建減數分裂模型，繪制減數分裂典型時期圖像，對減數分裂過程的染色體行為變化特點形成初步的概念框架，為之后學習奠定了基礎，也給教師的課堂打開了新的思路。

（感謝寧海縣教研室邵萬亮老師的指導及寧海縣深甽中學姜春杰老師的技術支持）

“‘觀察大蔥花藥減數分裂’的實驗設計與實施”一文附圖