模型建构法在“有丝分裂”教学中的应用分析

摘 要：运用问题导向型模型建构的方法，通过设置一系列问题串，引导学生探究有丝分裂过程中染色体的行为变化和相关结构的变化，然后让学生自主建构有丝分裂模型，将抽象的过程形象化，有效实现本节课的教学目标。

关键词：问题导向;模型建构;有丝分裂;染色体

“有丝分裂”是人教版高中《生物·必修1·分子与细胞》第6章第1节“细胞的增殖”中的内容。有丝分裂过程非常抽象且复杂，若是直接让学生建构模型，学生会无从下手，自主学习过程十分低效。笔者运用问题导向型模型建构的方法，可在有限的时间里完成高效的学习过程，取得了良好的教学效果。

美国教育家波丽亚说过：“学习任何东西最好的途径是自己发现。”所以在本节教学中，通过设置一系列问题串，采用启发式教学法，启迪学生的思维，创造条件让学生去主动发现。在这些问题的导向下，学生主动思考和探究，得出有丝分裂过程中染色体行为变化以及相关结构的变化特点，增强学生分析问题和解决问题的能力;通过自主建构模型、小组协作互动等形式，将抽象的内容形象化、具体化，进一步感受有丝分裂各时期的特点，并体验有丝分裂连续的动态变化过程，使学生从理性认识上升到感性认识;最后播放植物细胞有丝分裂动画，加强学生对本节知识的深入理解和学习。

一、 教具准备

每4人一组，每组都准备以下教具：黑色和绿色记号笔各1支，红色和蓝色毛根扭扭棒各4根（模拟染色体），绿色绒毛球2个（模拟核仁），磁条贴若干（模拟着丝点），A4纸1张（表示植物细胞），在A4纸上用黑色笔画出细胞壁、细胞膜。

二、 教学过程

（一）创造情境，激发兴趣

提问：同学们，你知道你是由什么细胞发育来的吗？（受精卵）小小的受精卵如何发育成现在的你们？播放《子宫日记》视频，提问：从细胞的角度来看，这个过程细胞的数量发生了什么变化？细胞的数量是如何增加的？引导学生思考得出：这个过程细胞数量增加，增加的原因是细胞分裂，而且是真核细胞分裂的主要方式——有丝分裂，由此引出这节课。

（二）巧妙设问，学习细胞周期

教师提出：如果受精卵只进行一次分裂，能不能长成一个完整的个体呢？（不能）怎么办？（分裂很多次）有丝分裂是周而复始进行的，也就是说细胞进行有丝分裂具有周期性，这就是细胞周期。课件展示细胞周期的概念和表示细胞周期的扇形图，提问：①满足什么条件的细胞才具有细胞周期？②细胞周期的起点在哪？终点呢？③细胞周期包括哪两个阶段？每个阶段占比多少？有什么样的意义？学生很容易就会回答出这些问题。这样的设问既能提高学生接受信息和处理信息的能力，又能加深对细胞周期概念的理解。

（三）层层设疑，探究有丝分裂过程

1. 探究染色体形态、行为变化

展示经绿色和红色荧光标记的猪肾上皮细胞有丝分裂动画，教师指出：有丝分裂就像是一场舞蹈，而染色体就是最闪耀的主角。染色体是如何摇曳身姿、变换队形，演绎生命的奥秘的呢？由此引出要探究的内容。这样的设问可引发学生学习兴趣，跃跃欲试，马上进入到探究学习的状态。

接下来展示资料：人体受精卵和体细胞染色体数相同，提问：由此你能得出什么结论？这有什么意义？学生很快得出：有丝分裂前后染色体数目不变，这样可以保持亲子代细胞遗传性状的稳定性。教師马上追问：如何才能实现分裂前后染色体数目不变？细胞直接一分为二会怎样？学生马上反映出：应该先复制再平均分配，自然过渡到间期的学习。

展示植物细胞“有丝分裂间期（初）”及“有丝分裂间期（末）”图（图1），说出细胞结构。展示毛根扭扭棒制作的染色质和染色体模型（图2），帮助学生理清着丝点、染色体（质）、姐妹染色单体和DNA之间的关系。然后引导学生观察分析比较，师生共同归纳总结出间期染色质形态发生的变化。引导学生得出染色体数、DNA数、染色单体数的变化。提问：为什么间期复制时是以染色质形式存在？学生可能无法想出答案，这时教师可把一张带字的纸揉成团，问大家：纸团上的字容易被复制吗？学生恍然大悟：松散的染色质便于复制。

有了分析间期特点的经验，学生可自主探究其他时期的特点。展示分裂期各个时期细胞图，提示学生从染色体形态、数目及位置等方面入手，观察分析，比较区别，并完成学案中表格1（表1）。然后请学生描述各时期染色体的变化和相关数目的变化情况，不当或不足之处教师进行指正和补充。在此过程中，教师要提示赤道板的来由及说明赤道板是虚拟的;提示细胞板的产生，并说明细胞板是实际存在的，最后细胞板会扩展成细胞壁。教师可提出以下问题，引发学生深入思考。

提问1：前期染色质为何要缩短变粗成为染色体？

提问2：为什么中期染色体要排列整齐？

学生讨论，教师引导学生得出：细丝状的染色质在移动过程中可能会造成缠绕，不容易实现最终的平分，所以在前期要缩短变粗成为染色体。中期染色体整齐排列才能保证染色体均分并避免相互碰撞，导致染色体断裂。

2. 探究纺锤丝、核膜和核仁的变化

教师提出：为了配合染色体的演出，细胞中有哪些辅助行为？引出第二部分的探究。教师解说什么是纺锤丝，让学生观察各时期纺锤丝、核膜和核仁的变化，完成表格2（表2）。并适时提问：

①纺锤丝何时出现？何时消失？前期染色体形成时就出现了纺锤丝，为什么？染色体会自己“走”到赤道板吗？需要什么牵引？

②为什么核膜、核仁在前期消失？什么时期重新出现？层层设疑，培养学生的逻辑思维能力。

对于问题②，教师可事先在透明的塑料袋中装入毛根扭扭棒模拟的染色体，将塑料袋扎紧，塑料袋模拟核膜，用手模拟纺锤丝。教师演示用手去抓染色体却抓不到的过程，学生自然明白核膜在前期消失的原因，也自然会明白：核仁的存在会妨碍染色体的移动，所以也消失了。

（四）小组合作，建构有丝分裂模型

经过前面的探究过程，学生已经从整体上掌握了有丝分裂各时期的特点，但仍停留在表面理解和记忆水平。为了使抽象的有丝分裂过程形象化、具体化，使学生从理性认识上升到感性认识，可让学生通过小组合作，利用手中材料建构有丝分裂模型（以体细胞中含2对大小不同的染色体为例，每对一红一蓝，表示一条来自父方一条来自母方）。要求：每个小组选择一个时期制作，用黑色笔画纺锤丝，用绿色笔画断断续续的圆表示核膜和核孔。教师应先演示间期模型和染色体的制作方法，学生完成前期、中期、后期、末期的模型制作。完成后各小组派代表展示，其他小组评价（图3）。

（五）归纳总结，巩固深化

教师对本节知识进行总结，并用动画呈现植物细胞有丝分裂动态变化过程，学生制作的模型也是可以动起来的，可让学生课后体验有丝分裂的动态性和连续性。

三、 教学反思

有丝分裂是高中阶段生物知识比较难的一部分。传统的教学方法是逐一讲述有丝分裂各时期的特点，笔者是将有丝分裂过程拆分为染色体的行为变化和相关结构的变化让学生进行探究。有丝分裂过程，是细胞整体性的变化过程，但主要变化发生在细胞核里，尤以染色体的变化最为重要，所以本节课突出了染色体的变化。整节课的教学都以染色体的变化为主线，并把染色体比喻为有丝分裂这场演出中的主角，其他相关结构的变化为辅助行为，从而将整节课串联起来。

参考文献：

[1]周爱东.新课改背景下有关生物教学的探索尝试[J].陕西教育，2011（10）：57.

作者简介：吴玲，吉林市松原市，吉林油田高级中学。