基于模型建构的高中生物学概念教学实例

郑学项

摘要通过模型建构的方式模拟染色体组的形为变化，采用观察思考、类比分析、问题引导、合作探究、模拟建构的方式将核心素养的四个方面落实到课堂教学中。

关键词模型建构 概念教学 染色体组

1教材分析和设计思路

本节为人教版必修二第五章第二节内容，是在学习了有丝分裂、减数分裂和基因突变等知识的基础上，进一步概述生物体因染色体发生变异而产生的影响，是落实必修二模块中遗传这一核心概念的进一步延伸，同时也是解释生物可遗传变异的重要来源之一，在教材中具有承上启下的作用。

本节主要包括染色体结构和数目两方面的变异，其中染色体数目的变异是本节的重点。教材中出现了染色体组、二倍体、多倍体、单倍体等概念，而染色体组则是本节的重要概念，是学习二倍体、多倍体及单倍体具体概念的基础所在。通过前面的学习，学生已经学习了同源染色体和非同源染色体、基因在染色体上以及基因突变与重组的知识。在此基础上，对于染色体及其行为的变化，学生虽己具备了一定的分析能力，但对于染色体组及二倍体、多倍体和单倍体概念之间的相互联系，在理解上还存在一定的困难。为此，本节课通过引导学生自主建构染色体组这一重要概念模型来突破教学难点，把抽象问题具体化、形象化，充分尊重学生的认知规律，在步步推进、层层透析的方式中引发学生质疑，使学生产生思考、展现自我，促进学生理性思维的培养与形成。同时，在合作探究、模拟建构的活动中，逐步培养学会合作、学会分享的社会责任感。

2教学目标

（1）阅读“分析资料”，能说出染色体结构变异的四种类型；通过建构概念模型能解释染色体数目变异及其之间的联系。

（2）能利用教具建构概念模型，在建构中增强动手思考、沟通交流、合作探究的能力，促进科学思维的发展。

（3）认识染色体变异的相关知识，了解因染色体变异而引起的疾病，树立正确的疾病观、生命观并培养关爱生命、积极探索生命奥秘的社会责任感。

3教学重难点

教学重点：染色体数目的变异。

教学难点：建构染色体组、二倍体、多倍体和单倍体概念模型及其之间的联系。

4教学过程

4.1情景引入、产生质疑、引发关注

教师播放舟舟指挥演奏的一段视频，并提出问题：这一段音乐好听吗？如果说视频中指挥乐队演奏出如此好听音乐的是一位智力只相当于几岁小孩，先天性愚型的患者，你们相信吗？

学生有的说相信，有的说不相信，有的说不清楚……（学生产生质疑，引起关注）

教师：视频中的指挥确实是一位先天性愚型患者，同学们，你们对先天性愚型这种疾病了解多少？是什么原因引起的？

学生利用学过知识简要说出对先天性愚型的认识。但学生解释得不清楚。

教师综合学生所说，由此引出染色体变异这一概念，为下面展开教学做好铺垫。

设计意图：通过观看视频，学生会产生疑问：这位智力只相当于几岁小孩的先天性愚型患者是如何指挥乐队演奏的？这类疾病的病因是什么？这些问题会吸引学生的注意力，激发其学习兴趣。

4.2阅读教材，建构基本概念

教师引导学生阅教材P85～P86的资料分析，自主归纳出染色体结构变异的四种类型并完成内容。

设计意图：学生通过阅读教材，可较容易自主归纳出染色体结构变异的四种类型。结合生活中的事例，教师出示生活中四则因染色体结构变异而导致的疾病，分别由学生采取连线的方式将疾病与染色体结构变异的类型一一对应，形成对染色体结构变异的四种基本概念的建构。教师提出问题：为什么染色体结构的改变可导致生物性狀的变异？

4.3建构知识体系，形成重要概念

教师提出问题：从染色体数量的角度观察图中所示患者的染色体核型图与正常人的染色体有何不同？

学生观察思考指出图中患者的染色体核型与正常人的不同之处。

接着，教师要求一名学生上讲台利用教具摆出雌雄果蝇配子染色体组成图。

教师提出问题：观察配子细胞中的染色体，与原来相比，不同之处在哪里？同源染色体能否摆在同一组内？为什么？

学生组内讨论并回答问题。

教师归纳点评，从而引申出染色体组概念。

如何让学生更深入地理解染色体组这一重要概念？教师可利用人的双手做比喻：让学生伸出双手，假设现在有一个二倍体，左右手上的五根手指分别表示来自父方和母方的五条染色体。左手和右手上的两个拇指或其他同名指表示一对同源染色体。并提出问题：此时，双手共有几对同源染色体？你是如何定义同源染色体的？学生观察思考后，从双手中两个拇指的直观表象的演示中就很容易理解了同源染色体的概念。接着，教师进一步引导学生观察思考：左右各五根手指分别表示同源染色体彼此分离，左手上的五根手指代表一个染色体组，右手也是为一个染色体组，那么，左手与右手的染色体组对比，有何特点？

学生通过观察双手中手指的形状与大小领悟出染色体组的概念及特点，很好地完成了染色体这一重要概念的建构。

设计意图：染色体变异除了结构变异外，还存在数目上的变异，学生通过观察图示、思考，可得出染色体数目的变异的第一种类型：个别染色体数目的增减。接着，由学生利用教具自行摆出雌雄果蝇配子染色体组成图，教师抛出问题：不同之处在哪里？还能有别的摆法吗？针对问题，学生先观察然后小组探讨。在探讨中，学生会形成不同的观点，教师分别巡视各组，收集不同答案，然后选取不同答案的学生回答问题，在不同答案的表述中引发学生之间的探讨与交流。最后，教师归纳小结，使学生统一认识，借此引申出染色体组的概念，使学生完成重要概念的建构，培养科学思维。

4.4利用教具自主建构，突出学生的主体地位，培养创造性思维

各小组利用信封里的材料摆出染色体组成，并说明染色体组的数量及这些染色体组与多倍体的联系。

小组展示并说明，教师点评。

设计意图：利用教具，学生自主建构出不同的染色体组成。教具中的材料与数量全都是一样的，学生利用已有的材料，按照自己的理解，采取组内合作的形式共同建构出不同的染色体组成，并说明染色体组的数量及这些染色体组与多倍体的联系。在建构中，面对同一概念的建构，不同的学生具有不同的“想法”，往往会出现一些“奇思妙想”，而这正是课堂上很有价值的“闪亮点”。教师要善于培养学生的创造性思维，利用课堂中的“闪亮点”积极引导学生，利用学生建构出来的“作品”进行针对性的点评，充分相信学生、依靠学生、发动学生，鼓励学生发展创造性思维，突出学生的主体地位，培养学生的创新能力。同时，在此基础上，教师引出二倍体及多倍体概念。

4.5学以致用，当堂检测（略）

设计意图：经过以上学习，学生对于本节重要概念染色体组已经有了初步的认识。对此，教师可以精选出有针对性的习题来检测学生的掌握程度并做出综合性的点评。这样既可以加深学生的理解，也可使学生学以致用，实现知识迁移。

4.6巧设疑点，引发分岐

教师摆出雄果蝇配子染色体组成图，提问：如果这个果蝇是由配子直接发育而来的，那么这个果蝇有几个染色体组？（1个）是几倍体？（单倍体）

教师再次展示某六倍体植物染色体组成图，提问：这个植物是几倍体？（六倍体）产生的配子有几个染色体组？（3个）那么由这配子直接发育而来的个体是几倍体？（有的說是单倍体，有的则说是三倍体）

学生出现不同答案，产生分岐。小组内交流合作探讨，解决问题。学生回答，教师点评。

设计意图：为了引出单倍体这一概念，在学生学习了染色体组的基础上，针对单倍体与多倍体概念的不同点，教师先利用教具摆出雄果蝇配子的染色体组成图，学生大多都能理解此时雄果蝇配子的染色体组是几倍体。但当教师再次展示某六倍体植物染色体组成图时，针对问题，学生就有了不同的答案。为此，在教师有意识地引导下，学生产生分歧，经小组合作探讨，教师收集不同答案后进行综合点评。这样对于如何区别单倍体与多倍体，学生有了进一步的认识，加深理解，巩固所学。

4.7归纳总结。提升认识

各小组根据随机分到的贴图，推举一名代表，采取拼图的形式共同完成本节学习内容的归纳总结。

设计意图：教师以概念图的形式引导学生进行归纳总结，提升认识，完成建构。

5教学反思

本节课通过模型构建的方式，模拟染色体组的形为变化，引申出二倍体、多倍体和单倍体的概念及其之间的联系。在建构概念模型的过程中，教师采取观察思考、类比分析、分组活动的方式，让学生明确染色体变异的类型，利用教具、创设的情景及问题，一步步建构、修正和补充完善概念模型。在这个过程中，学生对染色体结构变异的认识层层深入，步步推进，对以染色体组为代表的重要概念及其之间的联系越来越清晰明了，最后以小组贴图的形式共同完成知识点的概括总结，多维度、多层次地促进了认知的发展与理性思维的提升，从而较好地掌握了染色体组的二倍体、多倍体和单倍体等概念的学习。同时，本节内容也促进学生了解并关注有关人类染色体异常引起的疾病，树立正确的疾病观、生命观，培养关爱生命、积极探索生命奥秘的社会责任感。