初中生物拓展實驗活動專題式教學初探

朱衛娉

摘要基于自主建構理念和初高中生物螺旋式上升的要求，采用拓展實驗和活動進行專題式教學。從班級性狀圓盤入手，通過粗提取香蕉DNA、分析DNA模型，微觀概念形象化呈現，借助貼圖厘清23對染色體在親子代之間的傳遞過程，理解精子、卵細胞的染色體組成以及性別決定。化繁為簡，由簡圖直接生成遺傳示意圖，突破難點，銜接高中教學。

關鍵詞 實驗活動 初中生物學 初高中銜接

中圖分類號G633. 91文獻標志碼B

學習并非是學習者對知識的被動接受，而是以自身已有的知識和經驗為基礎的主動建構。《普通高中生物學課程標準（2017年版）》的基本理念之一是“教學過程重實踐”。學生對學習的主動參與，積極地動手與動腦，可以加深概念理解，提升應用能力，培養創新精神。初中生物學教材和高中生物教材在設計上采用螺旋式上升的模式反復加深概念內涵、拓展外延，讓學生逐漸掌握學科技能和素養，如細胞專題（初中階段呈現細胞基本結構，高中階段延伸各細胞器結構和功能）、光合作用專題（初中實驗得出光合作用文字表達式，高中階段詳細介紹光反應和暗反應過程）、生物的遺傳專題（初中階段簡單涉及遺傳物質、性別決定及單基因遺傳，高中階段深入學習核酸組成及結構、中心法則、基因的分離定律、自由組合定律及多基因遺傳等）。

基于以上分析，下面以蘇科版初中生物學八年級下第二十二章“生物的遺傳”為例，詳細闡述以實驗和活動的形式進行的專題式教學。通過學生動手參與和動腦活動，化抽象為具體，化被動接收為主動建構，拓展概念內涵和外延，銜接初中高中生物教學。

1從生活中來

課堂導入的方式有很多種，或溫故知新，或問題提出，或情境設疑等。無論教師采取哪一種，都要迅速導入課堂，抓住學生思路和眼球。從生活中來，從學生切身體會中來都是一個較好的方法。例如，遺傳的學習從一個“班級性狀圓盤”的活動開始。學生在人類性狀轉盤上準確找到自己性狀的位置，在最后一個圓環上進行貼圖，觀察貼圖結果，并思考討論：①你和多少同學所處圓盤位置是相同的？為什么位置相同即六個性狀都相同的人那么少？②每個人的性狀遠遠不止6種，這說明了什么？該活動的結果和學生原有的認知產生了差異，引發學生提出“為什么會產生如此多的差異”的問題。同時，幫助學生感知生命的可貴，每個生命都是獨一無二的個體。這樣比課本上填寫自己家人性狀的表格，多了同學間的互動交流，而且群體更大，得出的結果可信度也更高。

2到實驗中找

在性狀多樣性的基礎上，學生尋找決定性狀的遺傳物質的沖動油然而生。傳統初中課堂中，關于遺傳物質DNA的學習僅限于被告知其為細胞核內的核酸，點到即止，此外所有內容都在高中展開，符合課程設計中螺旋式上升的宗旨。然如此處理，初中階段對于染色體的傳遞和基因傳遞的要求和應用就顯得有點抽象。細胞核內神奇的遺傳物質——DNA的粗提取對于剛接觸遺傳、喜歡眼見為實的初中生而言，無論從興趣還是理解上來看，都是有需求的。同時從可行性角度來看，以下提供的粗提取方法可以在正常實施實驗的所有中學開展。

粗提取香蕉中的DNA方法如下：

①取小段香蕉，于保鮮袋中反復揉捏成糊狀。于保鮮袋一角剪出小口，擠出約3 mL香蕉糊于10～ 15 mL塑料離心管中，加入3 mL水，劇烈震蕩2 min。本實驗材料取材方便，處理簡單，蛋白質、脂肪等含量較少，提取相對容易。

②加入洗滌劑（洗潔精等）3 ml，上下顛倒離心管1 min，65℃水浴5～15 min。用洗滌劑中的表面活性劑破壞細胞膜的磷脂和膜蛋白，方便DNA釋出。

③加入3 mL冷酒精，靜置2 min等析出白色絮狀物，用玻璃棒卷起。因為DNA不溶于酒精，而細胞中的某些蛋白質則溶于酒精，利用這一原理，可進一步去除雜質，獲得DNA。

該實驗在滿足學生探索與自身相關生物問題欲望的同時，帶來了更深入的疑問：該遺傳物質是如何做到決定生物性狀多樣性的？

3玩模型中學

DNA的雙螺旋結構是初中階段需要掌握的基本概念。何為雙螺旋？其立體結構如何？為何雙螺旋結構的DNA會如此穩定？這些問題僅靠圖片是不夠的，需要借助立體分子模型來幫助學生理解。DNA如何決定性狀不是初中教學的范疇，但是，性狀是基因決定、受環境影響的概念卻是需要掌握的。該要求必然導致學生在理解上知其然不知其所以然。另根據活動一的結果，學生發現群體中的性狀差異之大，隨之而生問題：個體之間基因又有什么樣的區別呢？基于以上分析，筆者將DNA分子模型的組裝放在高中，在初中課堂加入DNA分子模型的觀察和比較分析。該拓展活動既能幫助學生理解相應概念，也符合課程設計中螺旋式上升的要求。具體活動安排如下：

①學生在空間模型的基礎上，變形成為右圖平面結構。發現其由兩條基本骨架和四色的連接鍵連接而成。同時紅色和藍色，黃色和綠色是固定搭配。在此基礎上，教師拓展四種不同的堿基概念。

②2人小組比較兩條DNA分子，發現基本骨架相同，但骨架上的堿基排序不同。

③6人小組比較組內六條DNA分子的堿基，發現兩兩都不相同。

教師引導學生思考基因多樣性產生的原因，進而幫助學生理解活動一中性狀圓盤的活動結果。教師和學生結合模型和觀察所得（即不同個體DNA之間的不同DNA上堿基排列順序不同）總結得出基因就是有遺傳效應的DNA片段的概念。

4貼簡圖中理

4.1染色體在親代之間的傳遞

同一性狀在親代和子代之間的傳遞就是遺傳。在學生理解了遺傳物質、DNA以及基因之后，為幫助學生理解親子代之間遺傳物質的傳遞，為高中減數分裂和多基因遺傳分析打好基礎，在學習性別決定時，筆者采用貼簡圖的形式幫助學生理清思路。具體活動安排如下：

①用A4打印紙打印圖2A的細胞核內染色體簡圖。將所有線條及圖像剪貼在另一張白紙上（以便后期實驗處理）。用A4不干膠打印圖2B的染色體圖片。

②學生2人1組將圖2B中的染色體（部分）粘貼在圖2A中，完成染色體在親子帶之間傳遞的簡圖。教師提示：親代和子代細胞核內遺傳物質即染色體數量相等，且子代細胞核內的遺傳物質一半來自父親，一半來自母親。

③6人大組比較活動結果，發現不同組之間精子的第23號染色體不盡相同，最終導致受精卵的第23號染色體也有兩種結果（一種的23號染色體長，一種23號染色體短）

學生討論得出人類的性別決定過程，理解男女性別比例。

經過上述活動，學生很好地理清了染色體的傳遞過程以及性別決定。

4.2基因在親子代之間的傳遞

在清楚染色體的傳遞過程之后，基因的傳遞過程就呼之欲出了。具體活動安排如下：

①學生在已經完成的圖2中，一個親本的一對一號染色體上貼上Rr一對等位基因，另一個親本相同染色體上貼上rr基因。

②小組合作完成基因在性細胞和受精卵中的基因貼圖。留下字母和箭頭，撕去其他所有痕跡，形成基因遺傳示意圖（圖3）。

在思考為何會出現兩種不同精子、每種精子出現的概率分別是多大的問題引導下，小組完成兩張圖的合并，在一張圖中表示出基因在親子代之間傳遞的完整遺傳示意圖（圖4）。

由于基因的遺傳肉眼不可見，對八年級的學生而言，在理解上有一定的難度。學生在掌握了染色體和基因的關系、結合染色體傳遞過程和貼圖之后，基因遺傳示意圖便躍然紙上了。該概念的得出為高中的基因分離定律和自由組合定律埋下了伏筆，也為多基因遺傳的分析以及伴性遺傳打下了良好的基礎。

專題式拓展實驗和活動教學方式的目的在于幫助學生自主建構學科概念，既要高質量落實初中階段教學目標，又能更好銜接高中教學。教師利用可行性的拓展實驗和活動，以專題的形式集成大概念，引導學生動手實踐、自主探索和合作交流，提升思維和能力，服務其終身發展。

參考文獻：

[1]隋俊宇，石卉.建構主義學習理論解析.教育現代化，2019，6（98）：33-35.

[2]羅章麗.蘇科版初中《生物學》教材“螺旋式上升”的編排及教學建議.生物學教學，2017，42（6）：10-12.