“学习进阶”视域下的高三生物专题复习——以“减数分裂”为例

安徽

学习进阶是“对学生在一个时间跨度内学习和探究某一主题时，依次进阶、逐级深化的思维方式的描述”。《普通高中生物学课程标准（2017 年版）》（以下简称《课程标准》）中确立的学业质量水平和学科核心素养水平划分，反映出国家在顶层设计中对学习进阶理论的运用。减数分裂是孟德尔遗传规律的细胞学基础，也是可遗传变异的理论基础，内容抽象，是学生学习的重点和难点。本文通过分析《课程标准》中有关“减数分裂”的阐述，按照“概念解构——概念进阶表——概念进阶图”的思路，对减数分裂尝试按“最初水平——中间水平——最终水平”进行进阶分析，以期能帮助高三学生系统理解该部分内容。

一、《课程标准》要求

《课程标准》中模块2“遗传与进化”共包含2 个大概念，通过学习与比较，提炼出关于“减数分裂”的课程目标如下：

概念3 遗传信息控制生物性状，并代代相传

3.2 有性生殖中基因的分离和重组导致双亲后代的基因组合有多种可能

3.2.1 阐明减数分裂产生染色体数量减半的精细胞或卵细胞

3.2.3 阐明有性生殖中基因的分离和自由组合使得子代的基因型和表型有多种可能，并可由此预测子代的遗传性状

3.3 由基因突变、染色体变异和基因重组引起的变异是可以遗传的

3.3.4 阐明进行有性生殖的生物在减数分裂过程中，染色体所发生的自由组合和交叉互换，会导致控制不同性状的基因重组，从而使子代出现变异

3.3.5 举例说明染色体结构和数量的变异都可能导致生物性状的改变甚至死亡

二、概念解构

为了更好地理解《课程标准》，本文尝试对大概念进行概念解构（如表1 所示）：将大概念分解为两个重要概念，设置其下位概念，并对下位概念进行解构和构成要素的分析，帮助学生逐步理解《课程标准》的要求。

表1 “减数分裂”大概念的解构分析

三、概念进阶表

根据概念的解构，本文设置了三个水平的进阶分析：从最初对减数分裂概念的理解到对分裂过程的分析；使学生从理解分裂过程中细胞形态、染色体行为的变化到最终理解减数分裂形成配子的多种可能性，从而体现有性生殖的优越性。

表2 “减数分裂”概念进阶表

续表

四、概念进阶图

为了更清楚地理解“减数分裂”的概念，教师可根据概念进阶表，尝试带领高三学生一起构建概念进阶图（如图1），让学生明确每一个水平层次需要掌握的重点知识，厘清各知识点之间的联系，从而形成相对完整的知识体系。

图1 “减数分裂”概念进阶图

五、例题检测与反馈

根据“减数分裂”概念进阶图，笔者设计了不同层次的例题进行检测与反馈，现以其中两个例题进行分析。

【例1】图2 和图4 分别表示某动物（2n ＝4）体内细胞正常分裂过程图像及不同时期细胞内染色体、染色单体和DNA 含量的关系，请分析回答：

图2

图3

图4

（1）图2 中甲细胞正在进行________分裂，该动物体细胞含有_________条染色体。

（2）图2 中属于减数分裂的是________，据图分析：图2 属于成熟生殖细胞的是________，其中染色体数目是体细胞中的_______________________。

（3）根据图2 分析：该动物的性别是________，请说出甲、乙、丙、丁各图中染色体、染色单体、DNA 的数目；同源染色体的对数；染色体组的个数。

（4）根据图2 信息，在图3 中绘制该动物减数分裂过程中染色体、核DNA 含量的变化折线图。

（5）请分析图4 中a、b、c 代表的含义，以及柱状图Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别对应减数分裂什么时期。

【设问意图】

参照概念进阶图层次分类，在最初水平层次设置了前两小问，检测学生对有丝分裂、减数分裂过程与结果的掌握情况；在中间水平层次设置了三个小问，检测学生对精、卵细胞分裂图的比较与识别，以及对分裂过程中细胞形态与染色体变化的理解，难度逐渐递增。

【检测反馈】

该题考查了学生的理解能力、获取信息能力。通过对笔者学校高三同学的检测反馈，学生对最初水平的掌握正确率达到95%。在中间水平中的第（3）问，少数同学对分析特定细胞中同源染色体的对数、染色体组的个数等知识不太清晰；第（4）问学生对核DNA 含量变化图掌握较好，染色体变化图正确率达75%左右；第（5）问最为抽象，完全正确率只能达到70%左右。

【例2】按照遗传规律，白眼雌果蝇（XwXw）和红眼雄果蝇（XWY）交配，后代雄果蝇都应该是白眼的，后代雌果蝇都应该是红眼的。可是有一天，摩尔根的合作者布里吉斯发现白眼雌果蝇和红眼雄果蝇杂交所产生的子一代中出现了一个白眼雌果蝇。大量的观察发现，在上述杂交中，2 000～ 3 000 只红眼雌果蝇中会出现一只白眼雌果蝇，同样在2 000～ 3 000 只白眼雄果蝇中会出现一只红眼雄果蝇。你怎么解释这种奇怪的现象？如何验证你的解释？

【设问意图】

对于减数分裂中非同源染色体的自由组合、同源染色体的非姐妹染色单体间的交叉互换，学生平时练习的题目较多，但更为抽象的减数分裂异常导致后代配子多样性的情况练习得较少，因此难度较大。本题刚好是教材中的拓展题，在给学生介绍了果蝇的性别决定方式等知识后，借助本题，不仅复习了减数分裂的过程，也能让学生更好地理解《课程标准》中的“举例说明染色体结构和数量的变异都可能导致生物性状的改变甚至死亡”。

【检测反馈】

该题考查了学生的理解能力、获取信息能力、科学探究能力以及生命观念。学生开始很难解释这种现象的出现，在教师告知了果蝇的性别是受X 染色体的条数决定（含两条X 染色体为雌性，含一条X 染色体为雄性，Y 染色体决定其是否可育，而含三条X 染色体或不含X 染色体的果蝇致死）等知识后，引导学生重画减数分裂图，大多数学生能分析出是白眼雌果蝇在减数分裂中出现异常，从而产生含XwXw的卵细胞和不含X 的卵细胞，所以后代出现异常性状。并通过显微镜观察异常果蝇体细胞中染色体的条数从而验证该假设。以此引导学生理解该实验是验证“基因在染色体上”的最直接的证据。

六、教学体会

基于学习进阶理论的概念教学、进阶设计、例题检测等，能很好地帮助同学总结相关知识，厘清逻辑关系，形成进阶体系，从而系统掌握《课程标准》中大概念、重要概念的内涵和外延，提高复习效率，特别适合于高三生物的专题复习，培养学生的学科核心素养。