模型建構法在“有絲分裂”教學中的應用分析

摘?要：運用問題導向型模型建構的方法，通過設置一系列問題串，引導學生探究有絲分裂過程中染色體的行為變化和相關結構的變化，然后讓學生自主建構有絲分裂模型，將抽象的過程形象化，有效實現(xiàn)本節(jié)課的教學目標。

關鍵詞：問題導向;模型建構;有絲分裂;染色體

“有絲分裂”是人教版高中《生物·必修1·分子與細胞》第6章第1節(jié)“細胞的增殖”中的內(nèi)容。有絲分裂過程非常抽象且復雜，若是直接讓學生建構模型，學生會無從下手，自主學習過程十分低效。筆者運用問題導向型模型建構的方法，可在有限的時間里完成高效的學習過程，取得了良好的教學效果。

美國教育家波麗亞說過：“學習任何東西最好的途徑是自己發(fā)現(xiàn)。”所以在本節(jié)教學中，通過設置一系列問題串，采用啟發(fā)式教學法，啟迪學生的思維，創(chuàng)造條件讓學生去主動發(fā)現(xiàn)。在這些問題的導向下，學生主動思考和探究，得出有絲分裂過程中染色體行為變化以及相關結構的變化特點，增強學生分析問題和解決問題的能力;通過自主建構模型、小組協(xié)作互動等形式，將抽象的內(nèi)容形象化、具體化，進一步感受有絲分裂各時期的特點，并體驗有絲分裂連續(xù)的動態(tài)變化過程，使學生從理性認識上升到感性認識;最后播放植物細胞有絲分裂動畫，加強學生對本節(jié)知識的深入理解和學習。

一、 教具準備

每4人一組，每組都準備以下教具：黑色和綠色記號筆各1支，紅色和藍色毛根扭扭棒各4根（模擬染色體），綠色絨毛球2個（模擬核仁），磁條貼若干（模擬著絲點），A4紙1張（表示植物細胞），在A4紙上用黑色筆畫出細胞壁、細胞膜。

二、 教學過程

（一）創(chuàng)造情境，激發(fā)興趣

提問：同學們，你知道你是由什么細胞發(fā)育來的嗎？（受精卵）小小的受精卵如何發(fā)育成現(xiàn)在的你們？播放《子宮日記》視頻，提問：從細胞的角度來看，這個過程細胞的數(shù)量發(fā)生了什么變化？細胞的數(shù)量是如何增加的？引導學生思考得出：這個過程細胞數(shù)量增加，增加的原因是細胞分裂，而且是真核細胞分裂的主要方式——有絲分裂，由此引出這節(jié)課。

（二）巧妙設問，學習細胞周期

教師提出：如果受精卵只進行一次分裂，能不能長成一個完整的個體呢？（不能）怎么辦？（分裂很多次）有絲分裂是周而復始進行的，也就是說細胞進行有絲分裂具有周期性，這就是細胞周期。課件展示細胞周期的概念和表示細胞周期的扇形圖，提問：①滿足什么條件的細胞才具有細胞周期？②細胞周期的起點在哪？終點呢？③細胞周期包括哪兩個階段？每個階段占比多少？有什么樣的意義？學生很容易就會回答出這些問題。這樣的設問既能提高學生接受信息和處理信息的能力，又能加深對細胞周期概念的理解。

（三）層層設疑，探究有絲分裂過程

1. 探究染色體形態(tài)、行為變化

展示經(jīng)綠色和紅色熒光標記的豬腎上皮細胞有絲分裂動畫，教師指出：有絲分裂就像是一場舞蹈，而染色體就是最閃耀的主角。染色體是如何搖曳身姿、變換隊形，演繹生命的奧秘的呢？由此引出要探究的內(nèi)容。這樣的設問可引發(fā)學生學習興趣，躍躍欲試，馬上進入到探究學習的狀態(tài)。

接下來展示資料：人體受精卵和體細胞染色體數(shù)相同，提問：由此你能得出什么結論？這有什么意義？學生很快得出：有絲分裂前后染色體數(shù)目不變，這樣可以保持親子代細胞遺傳性狀的穩(wěn)定性。教師馬上追問：如何才能實現(xiàn)分裂前后染色體數(shù)目不變？細胞直接一分為二會怎樣？學生馬上反映出：應該先復制再平均分配，自然過渡到間期的學習。

展示植物細胞“有絲分裂間期（初）”及“有絲分裂間期（末）”圖（圖1），說出細胞結構。展示毛根扭扭棒制作的染色質(zhì)和染色體模型（圖2），幫助學生理清著絲點、染色體（質(zhì)）、姐妹染色單體和DNA之間的關系。然后引導學生觀察分析比較，師生共同歸納總結出間期染色質(zhì)形態(tài)發(fā)生的變化。引導學生得出染色體數(shù)、DNA數(shù)、染色單體數(shù)的變化。提問：為什么間期復制時是以染色質(zhì)形式存在？學生可能無法想出答案，這時教師可把一張帶字的紙揉成團，問大家：紙團上的字容易被復制嗎？學生恍然大悟：松散的染色質(zhì)便于復制。

有了分析間期特點的經(jīng)驗，學生可自主探究其他時期的特點。展示分裂期各個時期細胞圖，提示學生從染色體形態(tài)、數(shù)目及位置等方面入手，觀察分析，比較區(qū)別，并完成學案中表格1（表1）。然后請學生描述各時期染色體的變化和相關數(shù)目的變化情況，不當或不足之處教師進行指正和補充。在此過程中，教師要提示赤道板的來由及說明赤道板是虛擬的;提示細胞板的產(chǎn)生，并說明細胞板是實際存在的，最后細胞板會擴展成細胞壁。教師可提出以下問題，引發(fā)學生深入思考。

提問1：前期染色質(zhì)為何要縮短變粗成為染色體？

提問2：為什么中期染色體要排列整齊？

學生討論，教師引導學生得出：細絲狀的染色質(zhì)在移動過程中可能會造成纏繞，不容易實現(xiàn)最終的平分，所以在前期要縮短變粗成為染色體。中期染色體整齊排列才能保證染色體均分并避免相互碰撞，導致染色體斷裂。

2. 探究紡錘絲、核膜和核仁的變化

教師提出：為了配合染色體的演出，細胞中有哪些輔助行為？引出第二部分的探究。教師解說什么是紡錘絲，讓學生觀察各時期紡錘絲、核膜和核仁的變化，完成表格2（表2）。并適時提問：

①紡錘絲何時出現(xiàn)？何時消失？前期染色體形成時就出現(xiàn)了紡錘絲，為什么？染色體會自己“走”到赤道板嗎？需要什么牽引？

②為什么核膜、核仁在前期消失？什么時期重新出現(xiàn)？層層設疑，培養(yǎng)學生的邏輯思維能力。

對于問題②，教師可事先在透明的塑料袋中裝入毛根扭扭棒模擬的染色體，將塑料袋扎緊，塑料袋模擬核膜，用手模擬紡錘絲。教師演示用手去抓染色體卻抓不到的過程，學生自然明白核膜在前期消失的原因，也自然會明白：核仁的存在會妨礙染色體的移動，所以也消失了。

（四）小組合作，建構有絲分裂模型

經(jīng)過前面的探究過程，學生已經(jīng)從整體上掌握了有絲分裂各時期的特點，但仍停留在表面理解和記憶水平。為了使抽象的有絲分裂過程形象化、具體化，使學生從理性認識上升到感性認識，可讓學生通過小組合作，利用手中材料建構有絲分裂模型（以體細胞中含2對大小不同的染色體為例，每對一紅一藍，表示一條來自父方一條來自母方）。要求：每個小組選擇一個時期制作，用黑色筆畫紡錘絲，用綠色筆畫斷斷續(xù)續(xù)的圓表示核膜和核孔。教師應先演示間期模型和染色體的制作方法，學生完成前期、中期、后期、末期的模型制作。完成后各小組派代表展示，其他小組評價（圖3）。

（五）歸納總結，鞏固深化

教師對本節(jié)知識進行總結，并用動畫呈現(xiàn)植物細胞有絲分裂動態(tài)變化過程，學生制作的模型也是可以動起來的，可讓學生課后體驗有絲分裂的動態(tài)性和連續(xù)性。

三、 教學反思

有絲分裂是高中階段生物知識比較難的一部分。傳統(tǒng)的教學方法是逐一講述有絲分裂各時期的特點，筆者是將有絲分裂過程拆分為染色體的行為變化和相關結構的變化讓學生進行探究。有絲分裂過程，是細胞整體性的變化過程，但主要變化發(fā)生在細胞核里，尤以染色體的變化最為重要，所以本節(jié)課突出了染色體的變化。整節(jié)課的教學都以染色體的變化為主線，并把染色體比喻為有絲分裂這場演出中的主角，其他相關結構的變化為輔助行為，從而將整節(jié)課串聯(lián)起來。

參考文獻：

[1]周愛東.新課改背景下有關生物教學的探索嘗試[J].陜西教育，2011（10）：57.

作者簡介：吳玲，吉林市松原市，吉林油田高級中學。