基于纸条模型的“染色体结构的变异”的教学设计

摘 要：从新课改理念出发，充分发挥学生的主体性，通过组织学生以小组合作的方式制作关于染色体结构变异四种类型的纸条模型，在增强学生对知识有深入理解的同时，培养学生的探究精神，提升学科素养。

关键词：纸条模型;染色体结构变异;教学设计

通过模型构建的方法可以培养学生的探究能力，发散学生的思维，加深学生对知识的理解。纸片、橡皮泥等多种工具都可以作为模型构建的材料，使用方便，效果直观。在染色体、染色体组的认识过程中，经常会使用该类模型，经调查分析，大部分学生希望教师在课堂中使用模型[1]。

一、教材分析

“染色体变异”是人教版高中生物必修2《遗传与进化》第5章第2节的内容，包括染色體结构的变异和染色体数目的变异两部分内容。本节染色体数目的变异中所涉及的染色体组、单倍体、多倍体等多个核心概念是学习的难点部分。相对来说，染色体结构的变异，学生理解的难度不大，通常教师会在第一课时讲授染色体结构的变异以及染色体组、单倍体、多倍体的概念[2]。

二、设计思路

在教学过程中发现，染色体结构的变异类型虽然相对简单，但是部分学生仍存在一些问题，不能做出准确的区分和判定，而且染色体组、单倍体、多倍体等概念更是难点，也是考查的重点，若全部放在同一堂课进行讲授，不能给学生提供足够的思考时间，所以，笔者认为可以在第一堂课让学生自己动手制作纸条模型来探究染色体结构的变异，而不是直接的PPT图片或模型展示。活动最后组织学生归纳总结，绘制概念图。在此活动设计中，利用纸条可以方便学生在上面写表示基因的字母，如果用橡皮泥则不好操作。而且学生自己制作模型，不仅有利于学生理解同源染色体、非同源染色体以及易位和基因重组（交叉互换型）的比较区分，还可以培养学生的科学思维，激发学习兴趣。下堂课所学习的染色体数目的变异是教学难点，通过本节课对染色体纸条模型的了解，有助于学生对染色体组模型的制作与理解。

三、教学目标

（一）知识与技能

了解染色体结构变异的类型及其对生物体性状的影响

（二）过程与方法

1.通过头脑风暴激发学生思维2.学生尝试制作纸条模型，加强对知识的理解，提升学生动手能力、观察能力3.学生绘制概念图，增强知识提取和归纳的能力

（三）情感态度与价值观

1.体验小组合作的乐趣2.认同染色体变异对生物体性状的一些不良影响，珍惜健康，保护生命。

四、教学过程

（一）新课导入

教师拿出一张纸条，解释其表示一条染色体，上面的字母（ABCD）表示基因。然后教师将A更改为E，提问学生在这条染色体上发生了什么变化，引导学生回顾前节课所学的基因突变及基因重组。然后展示猫叫综合征、无籽西瓜、“天才”舟舟的事例，引入“染色体变异”，激发学生学习兴趣，思考染色体是如何变异的？染色体变异与基因突变和基因重组所产生的变异方式差异是什么？

（二）组织学生进行模型构建

以同桌2人为一个小组，给每个小组发放两张大小相同的纸条（一红一白，用E、F表示）和两张较短的纸条（一红一白，用e、f表示）以及两张备用纸条。E和F、e和f分别表示两对同源染色体。

1.活动一组织学生在每张纸条上标出几个基因，用字母表示（图1），进一步理解基因与染色体的关系，教师观察并提示学生同源染色体中等位基因的表示。

2.活动二教师提出问题，如果染色体发生变异，可以发生怎样的变化呢？请同学们利用现有的纸条，想一想这张纸条怎样处理后就与原先不一样了呢？学生思考问题，并对纸条（E）进行操作。此问题抛出后，会有学生很容易想到把纸条撕去一部分就与原来的纸条不一样了。教师便借此引入“缺失”的概念，展示学生制作的撕去一部分的纸条，即染色体缺失的纸片模型（图2）。教师继续引导学生观察该纸条，看一看基因的数目是否有变化，然后比较不同小组所制作的缺失模型的不同，理解染色体缺失的多种可能性，以及对染色体上基因数目的影响。

3.活动三请同学们拿出另一张纸条（F），想一想除了“缺失”，纸条还可以发生怎样的变化？观察学生的反应，可以给出提示“刚刚我们通过撕去一部分使纸条变短了”，此时，会有学生说出“使纸条变长”，进而引入“重复”的概念。组织学生动手制作染色体重复的纸片模型，然后小组间进行比较（图3）。

4.活动四同学们观察手中的纸条（e），通过怎么的处理可以使纸条长度不变，但却与之前的纸条有所不同？教师继续引导，基因和染色体的关系是什么？基因如何排列在染色体上？鼓励同学们积极思考并讨论，会有学生提出“改变字母（基因）顺序”，并尝试在纸条上改变基因顺序（图4），此时教师便可以引入“倒位”的概念。

5.活动五教师提出问题，人体细胞内有多少条染色体？这些染色体之间是否会相互影响，产生片段的交换？根据之前所学，学生可以想到基因重组，在减数分裂形成四分体时期，位于同源染色体上的等位基因有时会随着非姐妹染色单体的交换而发生交换，导致染色单体上的基因重组，此时可以让学生利用现有纸条来模拟基因重组（交叉互换型）。教师继续引发学生思考，两条非同源染色体之间可以发生片段的交换吗？可以如何交换？同学们开始用纸条（比如F和f）尝试（图5），进而引入“易位”的概念。并且再次让同学们观察纸条模型，比较易位与基因重组（交叉互换型）的区别。

6.活动六为了更好的帮助学生理解，可以组织学生绘出几对同源染色体的图形，标示出基因，并分别绘出几种染色体结构变异的类型以及基因突变、基因重组，以前后4人为一个小组开始相互判断其类型。通过绘制图形、辨认图形，让学生再次体会不同变异类型中基因的种类、数目及排列顺序的变化[3]。

（三）学生绘制概念图

小组内对染色体结构的变异进行小结，并制作概念图。然后请几个小组进行展示交流。

五、教学反思

在课堂教学中，应充分发挥学生的主体性，学生亲自体验纸条模型的制作，可以积极的思考问题，并且在与同学讨论比较的过程中能够激发出更多的想法，发散学生的思维。所以，学生会在教师提出问题后想到多种答案，并给出多种不同的纸条变化，教师应该鼓励学生并且积极使用头脑风暴的方法，使学生可以充分的调动思维，不能只关注与即将引入的概念有关的方法和答案。当学生提出特别的想法时，教师要积极引导学生共同思考分析，部分问题可以让学生课下查阅资料尝试探究。

在活动过程中，教师应遵循学生的心理发展规律，逐步引导，促进知识联系的发生。所以教师应不断加强对多方面知识的深入理解，增强教育机智，及时有效的解决学生问题，并且可以调整课堂节奏，完成教学目标。

参考文献

[1]陈晴.模型构建在高中生物教学中的应用与实践研究[D].苏州：苏州大学，2011：26.

[2]黄建人.“染色体变异”（第1课时）的教学设计[J].生物学通报，2013，48（11）：35-37.

[3]张阿林.“染色体变异”（第一课时）的教学设计[J].生物学教学，2013，38（6）：38-41.

作者简介：南海红（1990—），女，硕士研究生，高中生物教师