创新高中生物实验教具的实践尝试

王戴眷如

摘 要：高中生物必修1《分子与细胞》中，真核生物体细胞增殖的主要方式——有丝分裂是非常重要的内容，而“染色体的行为变化”是整个内容的核心。有丝分裂是微观视野下的动态过程，非常抽象和复杂，初学非常难以理解和记忆。笔者尝试用手工材料“毛根扭扭棒”制作染色体模型，从而形象地演绎有丝分裂各个时期的特点。毛根扭扭棒的内芯是细铁丝，可以示意染色体的主要组成成分DNA，其外层有绒毛，可以示意染色体的另一主要组成成分蛋白质，这样的材料最为接近生物学概念——染色体的组成；而且扭扭棒色彩丰富，材料环保，可折可弯，可塑性强，制作成模型后形象生动；扭扭棒价格低廉，模型制作过程简单，适合每位同学动手制作，从而来促进学生对此节课知识的直观认识和有效建构。

关键词：创新 生物实验 实践

中图分类号：G633.91 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）02（b）-0178-02

1 制作材料和工具准备

材料和用具非常简单且廉价，A4纸大小的浅咖色卡纸4张，黑色、红色、黄色、白色毛根扭扭棒若干（淘宝购入，每把100根仅2.35元，4把不到10元人民币，见图1），剪刀一把。

2 方法的推敲与制作过程

用黑色的毛根扭扭棒来象征细胞外边界，即细胞壁和细胞膜。由于要做的是植物的细胞模型，因此要把细胞的外边界制作成长方形。为了便于区分，笔者用黑色的扭扭棒来做细胞的外边界，用白色的扭扭棒来做纺锤丝。

2.1 细胞外边界的制作

首先笔者尝试了方案一，把两根黑色的扭扭棒首尾相连，围成一个圈，然后再把它们塑形成长方形，但这种制作方法会使细胞的外边界扭曲不平，故排除此方案。接着笔者尝试了方案二，把两根黑色的扭扭棒各在中上部位对折，然后再首尾相连，这样可以使细胞的外边界更显平整。（见图2）

接着，把细胞的外边界固定在作为背景的浅咖色卡纸上。如何固定，笔者尝试了两个方案。方案一是用透明胶固定，但透明胶一固定，显得模型很粗糙，非常影响外观。于是尝试了方案二，用5 cm左右的短扭扭棒直接插入卡纸，在卡纸背面把扭扭棒的头拧过来固定，这样细胞外边界更加贴合地固定在背景卡纸上，一下子干净美观了许多（图2（a）为外边界的正面，图2（b）为外边界的背面）。

2.2 纺锤丝的制作

笔者尝试的第一个方案是图3，用4根扭扭棒来制作纺锤丝（见图3（a）），但是发现制作出来的效果并不理想，一则是纺锤丝稀疏，二则只能放下一对染色体，这并不是经典的模型，故排除此方案。于是笔者尝试了方案二，使用了6根扭扭棒来制作纺锤丝（见图3（b）），这样上面就可放两对染色体，能使模型更加典型。

2.3 染色体的制作

为突显效果，选取红色的扭扭棒来作染色体模型。

方案一，笔者把红色的扭扭棒缠绕在水笔上，但取出水笔，固定到纺锤丝上后，发现因水笔太粗导致染色体模式与外框及纺锤丝不协调。于是笔者采用了方案二，把红色的扭扭棒均匀地缠绕在水笔芯上，取出笔芯，扭扭棒缠绕细密，看上去染色体模型比较小巧紧凑。接下来笔者尝试把缠绕细密的扭扭棒部分压短或拉长，以此来表示染色体的长短。这样的染色体模型固定到纺锤丝上，效果非常好。（见图4）

3 进行细胞分裂4个时期的染色体排列

3.1 分裂前期

做8個染色体长棒（长棒指的是螺旋程度松散），两两交叉并旋紧，中间交叉点象征着丝粒。将4组染色体分别固定在4条中间的纺锤丝之上，将染色体上下移动使其排列在不对称的位置上来象征前期染色体在细胞中散乱的排列的模型（见图5）。

3.2 分裂中期

制作8个染色体短棒（短棒指的是螺旋程度紧密），两两交叉并旋紧，中间交叉点象征着丝粒。将4组染色体分别固定在4条中间的纺锤丝之上，并将染色体整齐的排列在赤道面上（见图6）。

3.3 分裂后期

后期细胞分裂模型中，需要将4根纺锤丝从中间剪断，将图6分别向两极折叠成4个勾型形状，外周保留两根完整的纺锤丝，便于固定。制作8个染色体短棒，对折后，固定在8个纺锤丝的勾上。象征着丝粒断裂，染色体被纺锤丝均匀的拉向细胞的两极，主要染色体臂的方向要朝向赤道面（见图7）。

3.4 分裂末期

由于分裂末期细胞要体现核膜的再现，笔者用一根黄色的扭扭棒来象征核膜。黄色的扭扭棒从上往下刺穿底板图7的浅咖色卡纸，以断断续续来象征核膜和核孔。由于末期时子细胞彼此分开，所以用黑色的扭扭棒来象征形成子细胞的细胞板，后期染色体重新解螺旋形成染色质，用红色的扭扭棒（不再螺旋）缠绕起来，象征形态不一的染色质（见图8，其中（a）为分裂末期的正面，（b）为背面）。

4 结语

制作细胞分裂模型，让笔者更好地学习了有丝分裂的整个过程，加深了对染色体行为变化的理解，提高了学习兴趣和学习效率。在制作的过程中各种材料的筛选和搭配以及最优方案的确定都锻炼了笔者分析问题和解决问题的能力，尤其是模型最后的呈现，实现了将抽象概念形象化，让笔者初尝科学探究的成就感。

值得一提的是，笔者制作的有丝分裂模型的前期和中期是可以移动的，这样就可以利用动态过程体验有丝分裂过程中染色体的行为变化。

参考文献

[1] 侯丹，尹航宇.高中物理探究实验活动类型及思路[J].教学与管理：理论版，2015（7）：111-114.

[2] 单义成.高中物理“问题、探究与建构”教学模式的行动研究[J].中学物理：高中版，2016，34（5）：6-7.