初中生物拓展实验活动专题式教学初探

朱卫娉

摘要基于自主建构理念和初高中生物螺旋式上升的要求，采用拓展实验和活动进行专题式教学。从班级性状圆盘入手，通过粗提取香蕉DNA、分析DNA模型，微观概念形象化呈现，借助贴图厘清23对染色体在亲子代之间的传递过程，理解精子、卵细胞的染色体组成以及性别决定。化繁为简，由简图直接生成遗传示意图，突破难点，衔接高中教学。

关键词 实验活动 初中生物学 初高中衔接

中图分类号G633. 91文献标志码B

学习并非是学习者对知识的被动接受，而是以自身已有的知识和经验为基础的主动建构。《普通高中生物学课程标准（2017年版）》的基本理念之一是“教学过程重实践”。学生对学习的主动参与，积极地动手与动脑，可以加深概念理解，提升应用能力，培养创新精神。初中生物学教材和高中生物教材在设计上采用螺旋式上升的模式反复加深概念内涵、拓展外延，让学生逐渐掌握学科技能和素养，如细胞专题（初中阶段呈现细胞基本结构，高中阶段延伸各细胞器结构和功能）、光合作用专题（初中实验得出光合作用文字表达式，高中阶段详细介绍光反应和暗反应过程）、生物的遗传专题（初中阶段简单涉及遗传物质、性别决定及单基因遗传，高中阶段深入学习核酸组成及结构、中心法则、基因的分离定律、自由组合定律及多基因遗传等）。

基于以上分析，下面以苏科版初中生物学八年级下第二十二章“生物的遗传”为例，详细阐述以实验和活动的形式进行的专题式教学。通过学生动手参与和动脑活动，化抽象为具体，化被动接收为主动建构，拓展概念内涵和外延，衔接初中高中生物教学。

1从生活中来

课堂导入的方式有很多种，或温故知新，或问题提出，或情境设疑等。无论教师采取哪一种，都要迅速导入课堂，抓住学生思路和眼球。从生活中来，从学生切身体会中来都是一个较好的方法。例如，遗传的学习从一个“班级性状圆盘”的活动开始。学生在人类性状转盘上准确找到自己性状的位置，在最后一个圆环上进行贴图，观察贴图结果，并思考讨论：①你和多少同学所处圆盘位置是相同的？为什么位置相同即六个性状都相同的人那么少？②每个人的性状远远不止6种，这说明了什么？该活动的结果和学生原有的认知产生了差异，引发学生提出“为什么会产生如此多的差异”的问题。同时，帮助学生感知生命的可贵，每个生命都是独一无二的个体。这样比课本上填写自己家人性状的表格，多了同学间的互动交流，而且群体更大，得出的结果可信度也更高。

2到实验中找

在性状多样性的基础上，学生寻找决定性状的遗传物质的冲动油然而生。传统初中课堂中，关于遗传物质DNA的学习仅限于被告知其为细胞核内的核酸，点到即止，此外所有内容都在高中展开，符合课程设计中螺旋式上升的宗旨。然如此处理，初中阶段对于染色体的传递和基因传递的要求和应用就显得有点抽象。细胞核内神奇的遗传物质——DNA的粗提取对于刚接触遗传、喜欢眼见为实的初中生而言，无论从兴趣还是理解上来看，都是有需求的。同时从可行性角度来看，以下提供的粗提取方法可以在正常实施实验的所有中学开展。

粗提取香蕉中的DNA方法如下：

①取小段香蕉，于保鲜袋中反复揉捏成糊状。于保鲜袋一角剪出小口，挤出约3 mL香蕉糊于10～ 15 mL塑料离心管中，加入3 mL水，剧烈震荡2 min。本实验材料取材方便，处理简单，蛋白质、脂肪等含量较少，提取相对容易。

②加入洗涤剂（洗洁精等）3 ml，上下颠倒离心管1 min，65℃水浴5～15 min。用洗涤剂中的表面活性剂破坏细胞膜的磷脂和膜蛋白，方便DNA释出。

③加入3 mL冷酒精，静置2 min等析出白色絮状物，用玻璃棒卷起。因为DNA不溶于酒精，而细胞中的某些蛋白质则溶于酒精，利用这一原理，可进一步去除杂质，获得DNA。

该实验在满足学生探索与自身相关生物问题欲望的同时，带来了更深入的疑问：该遗传物质是如何做到决定生物性状多样性的？

3玩模型中学

DNA的双螺旋结构是初中阶段需要掌握的基本概念。何为双螺旋？其立体结构如何？为何双螺旋结构的DNA会如此稳定？这些问题仅靠图片是不够的，需要借助立体分子模型来帮助学生理解。DNA如何决定性状不是初中教学的范畴，但是，性状是基因决定、受环境影响的概念却是需要掌握的。该要求必然导致学生在理解上知其然不知其所以然。另根据活动一的结果，学生发现群体中的性状差异之大，随之而生问题：个体之间基因又有什么样的区别呢？基于以上分析，笔者将DNA分子模型的组装放在高中，在初中课堂加入DNA分子模型的观察和比较分析。该拓展活动既能帮助学生理解相应概念，也符合课程设计中螺旋式上升的要求。具体活动安排如下：

①学生在空间模型的基础上，变形成为右图平面结构。发现其由两条基本骨架和四色的连接键连接而成。同时红色和蓝色，黄色和绿色是固定搭配。在此基础上，教师拓展四种不同的碱基概念。

②2人小组比较两条DNA分子，发现基本骨架相同，但骨架上的碱基排序不同。

③6人小组比较组内六条DNA分子的碱基，发现两两都不相同。

教师引导学生思考基因多样性产生的原因，进而帮助学生理解活動一中性状圆盘的活动结果。教师和学生结合模型和观察所得（即不同个体DNA之间的不同DNA上碱基排列顺序不同）总结得出基因就是有遗传效应的DNA片段的概念。

4贴简图中理

4.1染色体在亲代之间的传递

同一性状在亲代和子代之间的传递就是遗传。在学生理解了遗传物质、DNA以及基因之后，为帮助学生理解亲子代之间遗传物质的传递，为高中减数分裂和多基因遗传分析打好基础，在学习性别决定时，笔者采用贴简图的形式帮助学生理清思路。具体活动安排如下：

①用A4打印纸打印图2A的细胞核内染色体简图。将所有线条及图像剪贴在另一张白纸上（以便后期实验处理）。用A4不干胶打印图2B的染色体图片。

②学生2人1组将图2B中的染色体（部分）粘贴在图2A中，完成染色体在亲子带之间传递的简图。教师提示：亲代和子代细胞核内遗传物质即染色体数量相等，且子代细胞核内的遗传物质一半来自父亲，一半来自母亲。

③6人大组比较活动结果，发现不同组之间精子的第23号染色体不尽相同，最终导致受精卵的第23号染色体也有两种结果（一种的23号染色体长，一种23号染色体短）

学生讨论得出人类的性别决定过程，理解男女性别比例。

经过上述活动，学生很好地理清了染色体的传递过程以及性别决定。

4.2基因在亲子代之间的传递

在清楚染色体的传递过程之后，基因的传递过程就呼之欲出了。具体活动安排如下：

①学生在已经完成的图2中，一个亲本的一对一号染色体上贴上Rr一对等位基因，另一个亲本相同染色体上贴上rr基因。

②小组合作完成基因在性细胞和受精卵中的基因贴图。留下字母和箭头，撕去其他所有痕迹，形成基因遗传示意图（图3）。

在思考为何会出现两种不同精子、每种精子出现的概率分别是多大的问题引导下，小组完成两张图的合并，在一张图中表示出基因在亲子代之间传递的完整遗传示意图（图4）。

由于基因的遗传肉眼不可见，对八年级的学生而言，在理解上有一定的难度。学生在掌握了染色体和基因的关系、结合染色体传递过程和贴图之后，基因遗传示意图便跃然纸上了。该概念的得出为高中的基因分离定律和自由组合定律埋下了伏笔，也为多基因遗传的分析以及伴性遗传打下了良好的基础。

专题式拓展实验和活动教学方式的目的在于帮助学生自主建构学科概念，既要高质量落实初中阶段教学目标，又能更好衔接高中教学。教师利用可行性的拓展实验和活动，以专题的形式集成大概念，引导学生动手实践、自主探索和合作交流，提升思维和能力，服务其终身发展。

参考文献：

[1]隋俊宇，石卉.建構主义学习理论解析.教育现代化，2019，6（98）：33-35.

[2]罗章丽.苏科版初中《生物学》教材“螺旋式上升”的编排及教学建议.生物学教学，2017，42（6）：10-12.