變式講解在復習減數(shù)分裂過程中的應用

四川

減數(shù)分裂是遺傳的細胞學基礎，其分裂過程是一個微觀、抽象、動態(tài)、連續(xù)變化的過程，學生難以形成直觀的印象，這給學生準確認知帶來困難。如何精心設計本知識點的復習將微觀變宏觀、抽象變具體、復雜變簡單的教學活動，是值得教師共同探討的課題。在復習該節(jié)內(nèi)容時，筆者運用變式講解，激發(fā)了學生的學習興趣，培養(yǎng)了學生發(fā)現(xiàn)問題、獨立思考、深刻理解、靈活應用知識的能力，達到舉一反三、觸類旁通的教學效果。

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

圖1

一、文字敘述減數(shù)分裂過程

細胞減數(shù)分裂的過程，教材是通過文字敘述并配以分裂圖形的方式進行講解的，復習該節(jié)內(nèi)容時，應首先讓學生用文字簡述精子或卵細胞的形成過程，并引導學生將教材文字敘述變成圖1所示概念圖，便于學生理解記憶。

然后出示下列問題，讓學生思考、討論：

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

2.請舉例說明同源染色體、聯(lián)會、四分體。

3.減數(shù)分裂過程中DNA復制了幾次？細胞分裂了幾次？產(chǎn)生了幾個子細胞？

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

5.請簡述精子的形成過程和卵細胞的形成過程的區(qū)別與聯(lián)系。

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

在組織學生思考、討論、回答上述問題之后，教師再出示下列例題，檢測學生對知識的掌握情況。

【例1】下列關于有絲分裂和減數(shù)分裂的比較，正確的是 （ ）

A.前者與后者不同，前者各時期細胞中均不含同源染色體

B.后者與前者不同，后者分裂過程中會出現(xiàn)聯(lián)會四分體

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、不均等分配

【解析】該題考查學生對有絲分裂和減數(shù)分裂過程的理解。有絲分裂過程一般都有同源染色體，無聯(lián)會、四分體，無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)第二次分裂無同源染色體。減數(shù)分裂和有絲分裂過程中，核DNA都要均分，質(zhì)DNA都是隨機不均等分配。

【答案】B

二、細胞分裂圖形表示減數(shù)分裂過程

細胞分裂圖形可用人教版必修2教材第17頁圖2—2和第20頁圖2—5，講解時可讓同桌之間一個翻到第17頁精子的形成過程圖解，一個翻到第20頁卵細胞的形成過程圖解進行對比觀察，找出二者分裂的異同，并依據(jù)細胞分裂示意圖思考、討論下列問題：

1.各圖分別表示分裂的什么時期？細胞的名稱是什么？具體特點是什么？

2.各時期的染色體數(shù)、DNA分子數(shù)、染色單體數(shù)、同源染色體對數(shù)、四分體個數(shù)分別是多少？并用坐標圖的形式分別表示上述物質(zhì)/結構在分裂過程中的數(shù)量變化。

3.精子的形成與卵細胞的形成的分裂圖像有何異同？

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

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

在學生分析、討論、展示上述問題的基礎上，出示下列練習，檢測學生掌握情況。

【例2】圖2為高等動物的細胞分裂示意圖，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.該細胞為次級卵母細胞

D.該細胞為次級精母細胞

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

【答案】C

三、以染色體和基因角度表示減數(shù)分裂過程

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

圖3

然后組織學生思考、討論、展示下列問題：

1.一個基因型為AaBb（兩對基因分別位于兩對同源染色體上）的精原細胞，通過減數(shù)分裂形成的精子的基因組成分別是什么？若分裂形成的一個精子的類型是aB，則另三個精子的基因組成是什么？由此說明通過一次減數(shù)分裂產(chǎn)生的四個配子有何特點？一個基因型為AaBb的個體，通過減數(shù)分裂形成的精子的基因組成分別為什么？

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

3.若AaBb基因位于一對同源染色體上，在減I聯(lián)會時若發(fā)生交叉互換，則分裂產(chǎn)生的四個精細胞的基因組成是什么？若在減Ⅰ前的間期復制時發(fā)生基因突變（A→a），則分裂產(chǎn)生的四個精細胞的基因組成是什么？

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

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

在學生分析、討論、展示上述問題的基礎上，出示下列例題，檢測學生掌握情況。

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

【解析】該題考查學生對減數(shù)分裂過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)分裂過程，可知：AaXbY通過復制得到AAaaXbXbYY的初級精母細胞，由于A和a在減數(shù)第一次分裂過程中未分離，并且和Xb所在染色體一同進入同一個次級精母細胞中，形成AAaaXbXb和YY的兩個次級精母細胞，在減數(shù)第二次分裂過程中，次級精母細胞AAaaXbXb又發(fā)生A所在的染色單體未分離，從而形成AAaXb和aXb的兩個精細胞，次級精母細胞YY通過減數(shù)第二次分裂，形成Y和Y的兩個精細胞，這四個精細胞再通過變形，形成四個精子，故另三個精子的基因型分別為aXb、Y、Y。染色體組成為XXY的個體產(chǎn)生的原因，可能是一個染色體組成為XX的卵細胞和一個染色體組成為Y的精子結合所致，該卵細胞的兩條X可能是減數(shù)第一次分裂過程中同源染色體未分離或是減數(shù)第二次分裂過程中姐妹染色單體未分離所致；也有可能是一個染色體組成為X的卵細胞和一個染色體組成為XY的精子結合所致，該XY精子產(chǎn)生的原因是減數(shù)第一次分裂過程中，同源染色體X和Y未分離所致。

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

四、以DNA分子角度表示減數(shù)分裂過程

減數(shù)分裂過程中，DNA分子復制一次，細胞分裂兩次，導致核DNA數(shù)目減半。DNA的復制是半保留復制，半保留復制與減數(shù)分裂，以及有絲分裂過程的關系如何呢？由于一條染色體含一個DNA分子、兩條脫氧核苷酸鏈，復制后仍為一條染色體，含兩條姐妹染色單體、兩個DNA分子、4條脫氧核苷酸鏈，并由一個著絲點連接起來。為便于學生理解，教師可邊講解邊繪制如圖4（細胞進行2次有絲分裂）和圖5（細胞進行1次減數(shù)分裂）的分裂過程中與DNA半保留復制的關系示意圖。圖中分裂細胞的DNA分子的兩條鏈都用31P標記（用實線條表示），復制過程所需原料用32P標記（用虛線條表示），兩條平行的脫氧核苷酸鏈構成一個DNA分子。圖示只畫出一對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程表現(xiàn)相同。

圖4

圖5

然后引導學生思考，并出示下列例題，引導學生思考討論，檢測學生對知識的掌握情況。

【例4】用3H標記小白鼠（體細胞含20對同源染色體）的精原細胞和皮膚細胞的DNA分子雙鏈，再將這些細胞轉(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，一個細胞中的染色體總條數(shù)和被3H標記的染色體條數(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)分裂和有絲分裂過程中的變化，還考查了DNA分子半保留復制和細胞有絲分裂、減數(shù)分裂的關系，難度較大。有絲分裂后期著絲點分裂，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)分裂復制一次，細胞分裂兩次，故每條染色體的DNA分子的一條鏈為3H，另一條鏈為1H，也就是說每條染色體都含3H；細胞進行兩次有絲分裂，DNA復制兩次，所以由一條染色體復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

建構主義強調(diào)課堂教學應提供多重信息來源。豐富的信息資源有助于學生探索和整合生物學知識，形成自己意義下的建構。通過變式教學，教師為學生精心設計一系列不斷變化的問題情景或思維方式，由淺入深、由表及里、由易到難地呈現(xiàn)所學知識，逐漸把學生的思維從一個高度引向另一個高度，從而拓展了學生思維的深度、廣度和靈活性，提高了課堂教學的效率。

封面圖片簡介

荷秋藤（拉丁學名：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，葉堅紙質(zhì),呈披針形至長圓狀披針形，長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，不明顯，弧曲上升；葉柄粗壯，長1～3厘米。節(jié)間長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，鑷合狀排列，開放后扁平或反折；著生于雄蕊背部而呈星狀開展，花藥靠合在柱頭上，花粉塊在每個藥室有1個，直立，長圓形，邊緣有透明的薄膜；柱頭垂直地扁平。蓇葖細長，先端漸尖，平滑；種子頂端具有白色絹質(zhì)種毛，8月開花。生長于海拔300～800米疏密林中，附生于大樹上。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，是室內(nèi)裝飾藤本。