基于生物学核心素养的教学设计探究

侯宏红

[摘   要]为了将生物学核心素养落实到高中生物课程中，教师以“受精作用”一课为例进行教学设计，采用模型构建、学生自主学习、合作讨论、设置问题链等教学策略，培养学生的科学思维和科学探究能力，增强学生的社会责任感。

[关键词]核心素養;受精作用;教学设计;模型构建

[中图分类号]   G633.91        [文献标识码]   A        [文章编号]   1674-6058（2021）33-0028-02

受精作用作为减数分裂与新生命形成的桥梁，对学生了解生物的整个生命过程是不可或缺的。本节课中，配子中染色体组合的多样性是学生学习的难点，教师在教学中让学生自己用彩色卡纸制作染色体模型并模拟减数分裂过程中非同源染色体的自由组合，在染色体层面分析生物多样性的成因。教师通过对受精作用过程相关知识点的分析，采用自主学习、合作讨论、设置问题链以及引导拓展等教学策略，让学生在合作讨论交流中，加深对生命的感悟，学会理智地对待生命，热爱生命，培养科学思维和科学探究的能力，增强社会责任感。

[教材分析]本节课是人教版高中生物学课本必修2《遗传与进化》第二章第1节第3课时的内容，与减数分裂的内容密切联系，又可为第五章基因重组的学习奠定基础，还对第七章进化的内容有引领作用。本节有两大部分内容，即配子中染色体组合的多样性、受精作用。编写教材的主要思路是：首先通过对减数分裂过程中染色体行为变化的模型构建，以探究配子中染色体组成具有的多样性。其次让学生归纳总结多样性的原因。再次介绍受精作用的定义、实质、结果和意义。最后技能训练部分，要求学生学会识图和作图，对减数分裂和受精作用的理解进一步升华。

[学生特征分析]学习本节内容之前，学生已经学习过减数分裂，初步理解了精子和卵细胞的形成过程，并且知道在减数第一次分裂的后期，同源染色体发生分离而非同源染色体之间自由组合，但是对于非同源染色体如何进行自由组合以及自由组合的种类有几种尚不明确。因此，本节课教师通过模拟减数分裂过程中非同源染色体的自由组合方式，让学生切身体会自由组合的类型，加强对配子中染色体组合多样性的理解。

[核心素养目标]教师通过对减数分裂过程中非同源染色体自由组合的模型构建，阐明配子多样性的原因，进一步阐述生物多样性的原因，培养学生的科学思维和科学探究精神;通过简述受精作用的过程，使学生深刻认识到生命来之不易，因而更加珍爱生命、尊重生命，培养学生的社会责任感。

[教学方法及学法指导]

教学方法：创设情景法、讲述法、PPT辅助教学法、引导拓展法等。

学法指导：模型构建法、类比法、想象法、合作讨论法、分析综合法等。

[教学工具设计]自制染色体模型、多媒体。

一、情感共鸣，导入新课

[活动设计]教师用PPT展示欧阳娜娜三姐妹的照片。引入问题：同父同母，为什么欧阳娜娜三姐妹的长相不尽相同？也就是说，同一双亲子代具有多样性的原因是什么？（教师提示：人类发育的起点是受精卵，是精子和卵细胞结合形成的。）

学生可能回答：来自父方的精子和来自母方的卵细胞有所不同，受精卵不同。

教师追问：为什么不同呢？

学生可能回答：同一个体的性原细胞，产生的精子和卵细胞的染色体组成不同。

教师：那么是否是这样呢？我们通过这节课的探究，给大家一个确切的答案。

[设计意图]创设真实情境，根据学生所熟知的公众人物照片，提高学生学习的积极性，激发学生的求知欲。

二、构建模型，培养思维——遗传多样性的原因

[活动设计]分小组构建模型，模拟减数分裂过程中非同源染色体之间自由组合的动态过程（以精原细胞中含有两对同源染色体为例）。模型构建说明：四人一小组，每组由教师提供两种颜色的卡纸、一张磁铁贴片纸、8个磁钉（模拟着丝点）、一把剪刀。先在卡纸上画出减数第一次分裂前期的两对同源染色体（来自父方和母方的用不同颜色）的形态，然后剪下来。Aa、Bb两对等位基因位于这两对同源染色体上，并用黑色粗笔标出所在染色体的位置，将磁钉作为着丝点。

[模型构建要求]

（1）用自制的染色体模型在磁铁贴纸上模拟减数分裂的动态过程，每组一名学生演示，另一名学生阐述染色体数目及主要行为的变化，其余两名学生进行补充和纠正。

（2）在不考虑同源染色体上非姐妹染色单体间的交叉互换的情况下，模拟减数分裂过程中非同源染色体的自由组合方式，演示并说出基因型为AaBb的一个精原细胞，产生配子的种类，若为一个个体，产生配子的种类有多少种？随机抽取两组作总结结论。若是一个含有两对同源染色体的卵原细胞（基因型为AaBb），减数分裂产生几种类型的卵细胞？若换做是一个雌性生物个体，又会产生几种类型的卵细胞？

学生通过模拟演示，得出的结论为：一个含有两对同源染色体的精原细胞，经减数分裂产生两种类型的精细胞（Ab、aB/AB、ab）;一个含有两对同源染色体的雄性生物个体（有许许多多的精原细胞），经减数分裂产生四种类型的精子（Ab/aB/AB/ab）。一个含有两对同源染色体的卵原细胞，减数分裂后产生一种卵细胞（Ab/aB/AB/ab）;若是雌性生物个体，减数分裂后产生四种卵细胞（Ab/aB/AB/ab）。

教师用PPT展示有三对同源染色体（基因型为Aa/Bb/Cc）的一个性原细胞和一个生物个体减数分裂形成配子的过程，引导学生观察并说出产生配子的种类（若是性原细胞，产生一种卵细胞，两种精子，若是生物个体，则产生8种配子）。

学生思考并回答：一个含n对同源染色体的精原细胞，经减数分裂实际产生了多少种精子？（两种）一个含n对同源染色体的卵原细胞，经减数分裂实际产生了多少种卵细胞？（一种）一个含n对同源染色体的生物体可以产生多少种类型的配子？（总结：一个个体有许多精原细胞或卵原细胞，可以产生2n 种精细胞或卵细胞。）

[问题升华]根据自己构建模型的过程，性原细胞经减数分裂产生多种染色体组成不同配子的原因是什么？（由于减数分裂过程中发生了非同源染色体的自由組合。）若再考虑交叉互换，配子的种类是否会更多？

教师总结：综上所述，遗传多样性的原因有以下两个。

第一，配子中染色体组合具有多样性 （也是基因重组的两种类型）。

（1）减数第一次分裂后期，非同源染色体之间的自由组合。

（2）四分体时期，同源染色体上的非姐妹染色单体之间发生了交叉互换。

第二，受精作用过程中，卵细胞和精子是随机结合的。

[设计意图]锻炼学生的画图能力、动手操作能力和空间想象能力，并能将抽象的问题具体化、简单化、直观化。教师通过模型演示及过程讲解，提升学生的观察能力和语言表达能力;通过探索、分析和总结，培养学生的科学思维和科学探究能力。

三、自主学习，合作交流——受精作用的过程

[活动设计]教师用PPT展示受精作用过程的视频，引导学生发现在这个过程中，卵细胞和精子的结合是随机的，是产生生物多样性的另一个原因。结合视频内容，学生自学课本知识，归纳总结受精作用的定义、实质、结果。

[问题设置]受精卵中的DNA分子，一半来自父方，一半来自母方吗？引导学生复习细胞质基因。

结合课本内容，四人一小组讨论减数分裂和受精作用的意义，并总结归纳，得出成果后进行汇报。

[设计意图]学生通过自学课本，培养自主学习、独立思考的能力。进行小组讨论并分享结果，培养学生的小组合作、探究能力，认同结构与功能相适应的观点，体会核心素养之生命观念。

四、情感升华，培养责任——探究思考

[活动设计]趣味探究：人的体细胞中有23对染色体，那么你的父母在形成精子或卵细胞时，可能产生多少种类型的配子？在不考虑非姐妹染色单体间的交叉互换和基因突变的情况下，你的染色体组成占你父母所有可能生出的孩子的染色体组成概率的多少？

教师总结：生命原本就是一个奇迹，你的出现更是奇迹，你就是唯一，你就是最优秀的，所以要珍爱生命，快乐学习，健康成长！

[设计意图]引导学生用生物学的知识和方法解决生活中的问题，加深学生对遗传多样性的认识，培养学生的科学思维能力及社会责任意识。

五、技能训练，提升能力——课后作业

[课后作业布置]完成课本第25页至26页的技能训练，对某种精原细胞（含四对同源染色体）的有丝分裂和减数分裂染色体数目变化进行填表和画图。

总而言之，教师根据本节课的教学目标和内容，可将课本知识进行重新整合，分两大模块进行教学。第一模块讲解遗传多样性的原因，创设情境导入新课，通过构建模型的方法，从基因水平和细胞水平去分析遗传多样性的原因，培养学生的科学思维能力和科学探究精神。第二模块学习受精作用的定义、实质、结果和意义，采用了自主学习、合作交流等方法，引导学生更加重视对课本知识的自学。最后学生通过探究思考，能够运用所学生物学知识解决实际生活中的问题，同时培养社会责任意识，切实将生物核心素养渗透到教学中。

（责任编辑    黄诺依）