基于生物学学科核心素养下的教学难点突破

檀莲莲

摘要：以减数分裂一节中同源染色体概念和染色体行为变化两个教学难点的处理为例，基于生物学学科核心素养的理念，采用模型建构的方法引导学生从真实现象出发，在实践和观察中经过思考，修正、完善模型，从而掌握染色体的行为变化，突破难点，同时培养学生基于证据进行推理，最终得到答案的科学思维。

关键词：核心素养;模型建构;难点突破

在《普通高中生物学课程标准（2017年版）》正式实施后，如何将生物学学科核心素养与课堂教学合理地结合起来，并能有效地突破教学难点，这是多数中学教师目前所面临的困难。如果教学难点处理得好，能激发学习兴趣，学生就学得愉悦;反之，则会造成学习困难，挫伤其积极性。因此，尝试采用有效的措施突破教学难点，增强学习兴趣，培养学生的学科素养，显得尤其重要。

减数分裂一节是人教版《遗传与进化》的教学难点。原因是同源染色体概念对学生而言较为抽象，与联会、四分体等集中在一起，容易混淆，理解起来较为困难。并且染色体的行为微观抽象，在细胞分裂的不同时期有不同变化，学生在脑海中难以勾勒出其连续的动态过程，从而成为教学难点。《普通高中生物学课程标准（2017年版）》强调学生能运用模型，说明遗传信息在有性生殖中如何传递？有哪些规律？从而达到培养科学思维的要求[1]。因此要化解这两个难点，并能达到培养学生生物学学科核心素养的目标，需将知识点具体化、直观化。吉尔伯特（J.K.Gilbert）认为模型建构可以简化复杂的现象;可以为现象进行科学的解释和预测提供依据[2]。在教学中进行模型构建能帮助学生模拟科学家的思维对事物的发展进行推理，感知微观的事物变化，从而加深印象[3]。

在以往的课堂中，关于同源染色体概念和染色体行为变化两大难点的处理，教师常常以讲述、板书以及借助多媒体设备等形式进行授课，学生无法深刻地理解这些内容，并且容易忘记。教材提供图文描述，建议采用橡皮泥构建染色体变化的物理模型突破教学难点。由于橡皮泥使用过程较为耗时，容易折断。笔者认为可将橡皮泥改为纸条代替染色体，操作起来更方便、有效。因此，可采用两种颜色、形态大小一致的纸条代表同源染色体，小磁铁代表着丝点进行模型構建。尝试让学生从观察到的蝗虫进行减数分裂的实验装片出发，在观察中经过推理、修正，最后构建出染色体行为变化的物理模型，从而加深对难点知识的理解，最终突破难点。

1 巧用模型，突破同源染色体概念

1.1 熟悉模型

课前给每位学生准备绿色和红色的纸条长短各两条，小磁铁若干。演示染色体复制的结果，即两条相同颜色、长短一致的纸条由磁铁共同相连。由此可见，磁铁表示着丝点，磁铁上连接两条相同颜色、大小一致的纸条表示姐妹染色单体。

1.2 利用模型对染色体进行归类

将细胞的染色体数简化成 4 条，请将手中的染色体进行归类，要求归类后的染色体能够发育成为正常的个体。结果出现两种情况：形态大小不同、颜色相同为一类;或者形态大小相同、颜色不同为一类。教师进行引导：如果形态大小相同的两条染色体同时来自父方，意味体内控制同一性状的染色体全部来自父方，母方没有提供，此种情况不合理。因此父方和母方应各得到相同的一大一小染色体，用不同的颜色区分不同来源。

其次，找出成对的染色体，结果出现颜色相同为一对或者大小相同为一对。教师提问成对的染色体由谁提供？顺势抛出同源染色体的概念，修正归类结果，大小相同，颜色不同的纸条为一对，表示一对同源染色体。这个过程旨在引导学生理解受精作用时染色体的分配，通过模型的颜色和形状深刻感知同源染色体的概念。

2 突破染色体行为变化，提升科学思维

2.1 引导学生猜想、验证，认识减数分裂的过程

父亲、母亲各有 46 条染色体，他们分别提供给我们的染色体是23 条。提问体细胞中的染色体如何实现减半？猜想染色体数目减半的可能性。学生提出猜想：染色体不复制，细胞一分为二;或者染色体进行一次复制，细胞进行两次分裂。呈现显微镜下蝗虫减数分裂全过程的实验装片细胞图，通过观察得出细胞分裂两次，意味在细胞分裂前染色体进行复制。顺势推出精子形成的大致过程图，构建精子形成的基本框架。

2.2 对实物进行抽象化，利用模型呈现细胞染色体数目减半的过程

将蝗虫减数第一次分裂前期、后期，减数第二次分裂后期细胞图用红色方框标记。小组合作根据蝗虫减数分裂过程细胞图和精子形成大致过程图，利用模型构建出第一次分裂前期、后期，减数第二次分裂后期三个细胞图的染色体行为，演示 4 条染色体如何变成 2条。从真实现象出发，经过思考、推理、否定、再重新进行建构，此过程旨在培养学生探究能力和逻辑推理能力。引导学生通过观察真实现象，留下符合的模型：第一个模型形状大小相似的染色体亲密地在一起，第二个模型一大一小染色体向细胞两极移动，有姐妹染色单体，颜色同或不同，第三个模型一大一小染色体向细胞两极移动，无染色单体，颜色同或不同。

2.3 将构建的模型与模式图进行对比

多媒体放映精子减数分裂过程各个时期染色体行为变化模式图，将显微镜下观察到的真实现象和模式图进行对比，最后归纳总结根据细胞分裂次数和染色体的行为特点，将减数分裂的不同时期进行划分，总结减数分裂全过程。

教师针对“减数分裂”一节中的教学难点，通过模型构建将染色体的行为变化从抽象变得直观，通过猜想、操作、验证的过程，培养学生的科学思维和科学探究能力，从而瓦解学习过程的“绊脚石”，有效突破难点。

参考文献：

[1]教育部.普通高中生物学课程标准（2017年版），[M].北京：人民教育出版社，2018：18.

[2]Gilbert J K.Models and modeling：Routes to more authentic science education [J].International Journal of Science and Mathematics Education，2004，（2）：115-130.

[3]Kenyon L，Davis E A，Hug B .Design Approaches to Support Preservice Teachers in Scientific Modeling [J] .Journal of Science Teacher Education，2011，（22）：1-2