变式讲解在复习减数分裂过程中的应用

四川

减数分裂是遗传的细胞学基础，其分裂过程是一个微观、抽象、动态、连续变化的过程，学生难以形成直观的印象，这给学生准确认知带来困难。如何精心设计本知识点的复习将微观变宏观、抽象变具体、复杂变简单的教学活动，是值得教师共同探讨的课题。在复习该节内容时，笔者运用变式讲解，激发了学生的学习兴趣，培养了学生发现问题、独立思考、深刻理解、灵活应用知识的能力，达到举一反三、触类旁通的教学效果。

所谓变式讲解，就是将教材内容进行不同角度、不同层次、不同形式等的各种变式处理，由浅入深、由表及里、由简到繁地呈现知识的发生、发展过程，从而揭示知识的本质，以及不同知识点之间的内在联系的一种教学方法。下面以减数分裂过程的复习为例进行讲解。

图1

一、文字叙述减数分裂过程

细胞减数分裂的过程，教材是通过文字叙述并配以分裂图形的方式进行讲解的，复习该节内容时，应首先让学生用文字简述精子或卵细胞的形成过程，并引导学生将教材文字叙述变成图1所示概念图，便于学生理解记忆。

然后出示下列问题，让学生思考、讨论：

1.遗传物质的复制发生在什么时期？在减数第一次分裂中染色体出现了哪些特殊的行为？这对于生物的遗传有什么重要意义？

2.请举例说明同源染色体、联会、四分体。

3.减数分裂过程中DNA复制了几次？细胞分裂了几次？产生了几个子细胞？

4.减数第一次分裂的特点是什么？减数第二次分裂的特点是什么？

5.请简述精子的形成过程和卵细胞的形成过程的区别与联系。

6.阐述有丝分裂过程和减数分裂过程的区别和联系。

在组织学生思考、讨论、回答上述问题之后，教师再出示下列例题，检测学生对知识的掌握情况。

【例1】下列关于有丝分裂和减数分裂的比较，正确的是 （ ）

A.前者与后者不同，前者各时期细胞中均不含同源染色体

B.后者与前者不同，后者分裂过程中会出现联会四分体

C.前者仅有等位基因的分离，后者还有基因的自由组合

D.前者质DNA平均分配，后者质DNA随机、不均等分配

【解析】该题考查学生对有丝分裂和减数分裂过程的理解。有丝分裂过程一般都有同源染色体，无联会、四分体，无基因的分离和自由组合；减数第一次分裂有同源染色体，有联会和四分体，还有同源染色体、等位基因的分离和非同源染色体非等位基因之间的自由组合，减数第二次分裂无同源染色体。减数分裂和有丝分裂过程中，核DNA都要均分，质DNA都是随机不均等分配。

【答案】B

二、细胞分裂图形表示减数分裂过程

细胞分裂图形可用人教版必修2教材第17页图2—2和第20页图2—5，讲解时可让同桌之间一个翻到第17页精子的形成过程图解，一个翻到第20页卵细胞的形成过程图解进行对比观察，找出二者分裂的异同，并依据细胞分裂示意图思考、讨论下列问题：

1.各图分别表示分裂的什么时期？细胞的名称是什么？具体特点是什么？

2.各时期的染色体数、DNA分子数、染色单体数、同源染色体对数、四分体个数分别是多少？并用坐标图的形式分别表示上述物质/结构在分裂过程中的数量变化。

3.精子的形成与卵细胞的形成的分裂图像有何异同？

4.画出能表示基因分离定律、基因自由组合定律实质的分裂图像。（用果蝇细胞为例表示）

5.基因突变、基因重组、染色体变异分别发生在上述哪一个细胞分裂的图形中？

在学生分析、讨论、展示上述问题的基础上，出示下列练习，检测学生掌握情况。

【例2】图2为高等动物的细胞分裂示意图，图中不可能反映的是 （ ）

图2

A.发生了基因突变

B.发生了染色体互换

C.该细胞为次级卵母细胞

D.该细胞为次级精母细胞

【解析】该题依托细胞分裂图形考查学生对减数分裂过程中基因突变、交叉互换以及精子形成和卵细胞形成过程的分裂后期图形的差异等有关知识的理解、掌握情况。图中无同源染色体、且着丝点分裂，说明是减数第二次分裂后期，图中B和b的产生，可能是减Ⅰ时发生基因突变或交叉互换。由于图示过程中核质均分，故其不可能为次级卵母细胞的分裂过程。

【答案】C

三、以染色体和基因角度表示减数分裂过程

教材并没有介绍用染色体或基因表示减数分裂的过程，教师可边讲解边绘制如图3所示的两对等位基因分别位于两对同源染色体上的减数分裂过程示意图。

图3

然后组织学生思考、讨论、展示下列问题：

1.一个基因型为AaBb（两对基因分别位于两对同源染色体上）的精原细胞，通过减数分裂形成的精子的基因组成分别是什么？若分裂形成的一个精子的类型是aB，则另三个精子的基因组成是什么？由此说明通过一次减数分裂产生的四个配子有何特点？一个基因型为AaBb的个体，通过减数分裂形成的精子的基因组成分别为什么？

2.一个基因型为AaBb（两对基因分别位于两对同源染色体上）的卵原细胞，通过减数分裂形成的卵细胞的基因组成如何？若分裂后形成的一个极体为aB，则卵细胞的组成是什么？若分裂产生的卵细胞为AB，则随之产生的三个极体的组成是什么？

3.若AaBb基因位于一对同源染色体上，在减I联会时若发生交叉互换，则分裂产生的四个精细胞的基因组成是什么？若在减Ⅰ前的间期复制时发生基因突变（A→a），则分裂产生的四个精细胞的基因组成是什么？

4.一个基因型为AaXBY的精原细胞，在减数分裂过程中，产生一个基因型为aXB的精子，则另三个精子的基因型分别为什么？若在减数分裂过程中，由于染色体分配紊乱，产生了一个基因型为AaXB的精子，则另三个精子的基因型分别是什么？

5.一对表现型正常的夫妇，生下一个XbXbY的个体，则其产生的原因可能是什么？若生下一个XBXbY的个体，则其产生的原因可能是什么？

在学生分析、讨论、展示上述问题的基础上，出示下列例题，检测学生掌握情况。

【例3】一个基因型为AaXbY的精原细胞，在减数分裂过程中，由于染色体分配紊乱，产生了一个基因型为AAaXb的精子，则另三个精子的基因型分别为________________ 。从减数分裂的角度分析染色体组成为XXY的个体产生的可能原因：①________________________________ ；②_______________________________ 。

【解析】该题考查学生对减数分裂过程中由于染色体分配紊乱，而发生染色体数目变异的理解。用基因或染色体表示减数分裂过程，可知：AaXbY通过复制得到AAaaXbXbYY的初级精母细胞，由于A和a在减数第一次分裂过程中未分离，并且和Xb所在染色体一同进入同一个次级精母细胞中，形成AAaaXbXb和YY的两个次级精母细胞，在减数第二次分裂过程中，次级精母细胞AAaaXbXb又发生A所在的染色单体未分离，从而形成AAaXb和aXb的两个精细胞，次级精母细胞YY通过减数第二次分裂，形成Y和Y的两个精细胞，这四个精细胞再通过变形，形成四个精子，故另三个精子的基因型分别为aXb、Y、Y。染色体组成为XXY的个体产生的原因，可能是一个染色体组成为XX的卵细胞和一个染色体组成为Y的精子结合所致，该卵细胞的两条X可能是减数第一次分裂过程中同源染色体未分离或是减数第二次分裂过程中姐妹染色单体未分离所致；也有可能是一个染色体组成为X的卵细胞和一个染色体组成为XY的精子结合所致，该XY精子产生的原因是减数第一次分裂过程中，同源染色体X和Y未分离所致。

【答案】aXb、Y、Y ①卵细胞形成过程中X染色体在减数第一次分裂或减数第二次分裂过程中未分离②精子形成过程中，同源染色体X、Y在减数第一次分裂过程中未分离（顺序可颠倒）

四、以DNA分子角度表示减数分裂过程

减数分裂过程中，DNA分子复制一次，细胞分裂两次，导致核DNA数目减半。DNA的复制是半保留复制，半保留复制与减数分裂，以及有丝分裂过程的关系如何呢？由于一条染色体含一个DNA分子、两条脱氧核苷酸链，复制后仍为一条染色体，含两条姐妹染色单体、两个DNA分子、4条脱氧核苷酸链，并由一个着丝点连接起来。为便于学生理解，教师可边讲解边绘制如图4（细胞进行2次有丝分裂）和图5（细胞进行1次减数分裂）的分裂过程中与DNA半保留复制的关系示意图。图中分裂细胞的DNA分子的两条链都用31P标记（用实线条表示），复制过程所需原料用32P标记（用虚线条表示），两条平行的脱氧核苷酸链构成一个DNA分子。图示只画出一对同源染色体的分裂情况，其他的同源染色体与该同源染色体的分裂过程表现相同。

图4

图5

然后引导学生思考，并出示下列例题，引导学生思考讨论，检测学生对知识的掌握情况。

【例4】用3H标记小白鼠（体细胞含20对同源染色体）的精原细胞和皮肤细胞的DNA分子双链，再将这些细胞转入不含3H的培养基中培养，在前者减数第二次分裂后期和后者第二次有丝分裂后期，一个细胞中的染色体总条数和被3H标记的染色体条数分别为 （ ）

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】该题既考查了染色体数目在减数分裂和有丝分裂过程中的变化，还考查了DNA分子半保留复制和细胞有丝分裂、减数分裂的关系，难度较大。有丝分裂后期着丝点分裂，染色体数目加倍，即由40条变成80条；而减数第一次分裂由于同源染色体分离导致染色体数目减半，即由40条变成20条，减数第二次分裂后期，由于着丝点分裂，染色体数目加倍，即由20条变成40条。由于减数分裂复制一次，细胞分裂两次，故每条染色体的DNA分子的一条链为3H，另一条链为1H，也就是说每条染色体都含3H；细胞进行两次有丝分裂，DNA复制两次，所以由一条染色体复制形成的两条姐妹染色单体，一条含3H和1H，一条只含1H，第2次有丝分裂后期着丝点分裂，一条染色体分裂形成两条姐妹染色体，只有一半的染色体含3H，全部染色体含1H。

【答案】B

建构主义强调课堂教学应提供多重信息来源。丰富的信息资源有助于学生探索和整合生物学知识，形成自己意义下的建构。通过变式教学，教师为学生精心设计一系列不断变化的问题情景或思维方式，由浅入深、由表及里、由易到难地呈现所学知识，逐渐把学生的思维从一个高度引向另一个高度，从而拓展了学生思维的深度、广度和灵活性，提高了课堂教学的效率。

封面图片简介

荷秋藤（拉丁学名：Hoya lancilimba Merr. ），萝藦科，球兰属,是具有乳汁的多年生草本植物。 附生藤本，叶坚纸质,呈披针形至长圆状披针形，长11～14厘米，宽2.5～4.5厘米，两端急尖，干后灰白色而缩皱；侧脉少数，张开，不明显，弧曲上升；叶柄粗壮，长1～3厘米。节间长5～25厘米，生气根。伞形状聚伞花序腋生，着花多数，总花梗长5～7厘米；花冠裂片宽卵形或略作镰刀形；副花冠裂片肉质，中陷，外角圆形；花萼短，花冠肉质，辐状，裂片在花蕾时，镊合状排列，开放后扁平或反折；着生于雄蕊背部而呈星状开展，花药靠合在柱头上，花粉块在每个药室有1个，直立，长圆形，边缘有透明的薄膜；柱头垂直地扁平。蓇葖细长，先端渐尖，平滑；种子顶端具有白色绢质种毛，8月开花。生长于海拔300～800米疏密林中，附生于大树上。产于云南、广西和广东南部。该种室内观叶、观花类观赏植物，适宜于盆栽，其茎、叶、花均美丽，花色鲜艳，花形奇特，极具观赏性，球兰的枝蔓自然垂吊，悬挂装饰厅堂、居室，自然大方，受到人们的喜爱，是室内装饰藤本。