基于生物學學科核心素養下的教學難點突破

檀蓮蓮

摘要：以減數分裂一節中同源染色體概念和染色體行為變化兩個教學難點的處理為例，基于生物學學科核心素養的理念，采用模型建構的方法引導學生從真實現象出發，在實踐和觀察中經過思考，修正、完善模型，從而掌握染色體的行為變化，突破難點，同時培養學生基于證據進行推理，最終得到答案的科學思維。

關鍵詞：核心素養;模型建構;難點突破

在《普通高中生物學課程標準（2017年版）》正式實施后，如何將生物學學科核心素養與課堂教學合理地結合起來，并能有效地突破教學難點，這是多數中學教師目前所面臨的困難。如果教學難點處理得好，能激發學習興趣，學生就學得愉悅;反之，則會造成學習困難，挫傷其積極性。因此，嘗試采用有效的措施突破教學難點，增強學習興趣，培養學生的學科素養，顯得尤其重要。

減數分裂一節是人教版《遺傳與進化》的教學難點。原因是同源染色體概念對學生而言較為抽象，與聯會、四分體等集中在一起，容易混淆，理解起來較為困難。并且染色體的行為微觀抽象，在細胞分裂的不同時期有不同變化，學生在腦海中難以勾勒出其連續的動態過程，從而成為教學難點?！镀胀ǜ咧猩飳W課程標準（2017年版）》強調學生能運用模型，說明遺傳信息在有性生殖中如何傳遞？有哪些規律？從而達到培養科學思維的要求[1]。因此要化解這兩個難點，并能達到培養學生生物學學科核心素養的目標，需將知識點具體化、直觀化。吉爾伯特（J.K.Gilbert）認為模型建構可以簡化復雜的現象;可以為現象進行科學的解釋和預測提供依據[2]。在教學中進行模型構建能幫助學生模擬科學家的思維對事物的發展進行推理，感知微觀的事物變化，從而加深印象[3]。

在以往的課堂中，關于同源染色體概念和染色體行為變化兩大難點的處理，教師常常以講述、板書以及借助多媒體設備等形式進行授課，學生無法深刻地理解這些內容，并且容易忘記。教材提供圖文描述，建議采用橡皮泥構建染色體變化的物理模型突破教學難點。由于橡皮泥使用過程較為耗時，容易折斷。筆者認為可將橡皮泥改為紙條代替染色體，操作起來更方便、有效。因此，可采用兩種顏色、形態大小一致的紙條代表同源染色體，小磁鐵代表著絲點進行模型構建。嘗試讓學生從觀察到的蝗蟲進行減數分裂的實驗裝片出發，在觀察中經過推理、修正，最后構建出染色體行為變化的物理模型，從而加深對難點知識的理解，最終突破難點。

1 巧用模型，突破同源染色體概念

1.1 熟悉模型

課前給每位學生準備綠色和紅色的紙條長短各兩條，小磁鐵若干。演示染色體復制的結果，即兩條相同顏色、長短一致的紙條由磁鐵共同相連。由此可見，磁鐵表示著絲點，磁鐵上連接兩條相同顏色、大小一致的紙條表示姐妹染色單體。

1.2 利用模型對染色體進行歸類

將細胞的染色體數簡化成 4 條，請將手中的染色體進行歸類，要求歸類后的染色體能夠發育成為正常的個體。結果出現兩種情況：形態大小不同、顏色相同為一類;或者形態大小相同、顏色不同為一類。教師進行引導：如果形態大小相同的兩條染色體同時來自父方，意味體內控制同一性狀的染色體全部來自父方，母方沒有提供，此種情況不合理。因此父方和母方應各得到相同的一大一小染色體，用不同的顏色區分不同來源。

其次，找出成對的染色體，結果出現顏色相同為一對或者大小相同為一對。教師提問成對的染色體由誰提供？順勢拋出同源染色體的概念，修正歸類結果，大小相同，顏色不同的紙條為一對，表示一對同源染色體。這個過程旨在引導學生理解受精作用時染色體的分配，通過模型的顏色和形狀深刻感知同源染色體的概念。

2 突破染色體行為變化，提升科學思維

2.1 引導學生猜想、驗證，認識減數分裂的過程

父親、母親各有 46 條染色體，他們分別提供給我們的染色體是23 條。提問體細胞中的染色體如何實現減半？猜想染色體數目減半的可能性。學生提出猜想：染色體不復制，細胞一分為二;或者染色體進行一次復制，細胞進行兩次分裂。呈現顯微鏡下蝗蟲減數分裂全過程的實驗裝片細胞圖，通過觀察得出細胞分裂兩次，意味在細胞分裂前染色體進行復制。順勢推出精子形成的大致過程圖，構建精子形成的基本框架。

2.2 對實物進行抽象化，利用模型呈現細胞染色體數目減半的過程

將蝗蟲減數第一次分裂前期、后期，減數第二次分裂后期細胞圖用紅色方框標記。小組合作根據蝗蟲減數分裂過程細胞圖和精子形成大致過程圖，利用模型構建出第一次分裂前期、后期，減數第二次分裂后期三個細胞圖的染色體行為，演示 4 條染色體如何變成 2條。從真實現象出發，經過思考、推理、否定、再重新進行建構，此過程旨在培養學生探究能力和邏輯推理能力。引導學生通過觀察真實現象，留下符合的模型：第一個模型形狀大小相似的染色體親密地在一起，第二個模型一大一小染色體向細胞兩極移動，有姐妹染色單體，顏色同或不同，第三個模型一大一小染色體向細胞兩極移動，無染色單體，顏色同或不同。

2.3 將構建的模型與模式圖進行對比

多媒體放映精子減數分裂過程各個時期染色體行為變化模式圖，將顯微鏡下觀察到的真實現象和模式圖進行對比，最后歸納總結根據細胞分裂次數和染色體的行為特點，將減數分裂的不同時期進行劃分，總結減數分裂全過程。

教師針對“減數分裂”一節中的教學難點，通過模型構建將染色體的行為變化從抽象變得直觀，通過猜想、操作、驗證的過程，培養學生的科學思維和科學探究能力，從而瓦解學習過程的“絆腳石”，有效突破難點。

參考文獻：

[1]教育部.普通高中生物學課程標準（2017年版），[M].北京：人民教育出版社，2018：18.

[2]Gilbert J K.Models and modeling：Routes to more authentic science education [J].International Journal of Science and Mathematics Education，2004，（2）：115-130.

[3]Kenyon L，Davis E A，Hug B .Design Approaches to Support Preservice Teachers in Scientific Modeling [J] .Journal of Science Teacher Education，2011，（22）：1-2