资源简介

“减数分裂”教学设计
1. 课标与教材分析
《普通高中生物学课程标准(2017年版)》(以下简称“课程标准”)中与本章内容有关的要求主要有4个方面，对应4个次位概念，它们与重要概念和核心概念的关系如图1所示。
从课程标准要求看，图1中②和③两个概念已经通过第1章的教学完成，①和④是本章的教学重点，而①则对应于本节教学内容。这些次位概念之间并不是孤立的，次位概念①看似简单，却是②和③两个概念的基础，又为概念④做铺垫。因此对于概念①的教学，要时刻联系概念②和③。
从教材内容看，“减数分裂”是人教版《生物学·必修2·遗传与进化》第2章“基因和染色体的关系”第1节的内容，具有承上启下的作用：既是孟德尔定律的细胞学基础，又是探索基因和染色体的关系的铺垫。从教学内容分析，本节内容主要涉及两个方面：减数分裂和受精作用。在“减数分裂”中，有“精子的形成过程”“卵细胞的形成过程”以及“观察蝗虫精母细胞”实验3部分内容。可见，模型建构是本节的重点教学活动，也是学习配子中染色体组合多样性的难点。在第一节的教学中，可通过建构模型的策略帮助学生理解染色体变化的规律，这样既可以为探索“配子中染色体组合的多样性”的建模活动打下基础，也有利于学生在活动环节中归纳、概括减数分裂的概念。
2.学情分析与教学目标的确立
对于细胞分裂，学生并不陌生。有丝分裂的学习已经让学生掌握了染色体、染色单体、DNA等概念，还明确了它们之间的关系和在有丝分裂中的数量变化规律。在减数分裂的学习中，需要注意引导学生关注同源染色体、联会、四分体等概念，因此减数分裂I是本节的重点。减数分裂Ⅱ的过程与有丝分裂接近，学生容易理解，但教师应注意引导学生分析减数分裂Ⅱ与有丝分裂的异同。通过第1章的学习，学生已经了解分离定律和自由组合定律的内容，知道成对的遗传因子会在配子形成时分离，而不同对的遗传因子可以自由组合。第2课时
可以引导学生对减数分裂的本质进行思考。
基于以上分析，本节内容的教学目标设计如下：
(1)通过对果蝇体细胞和配子中染色体组成进行对比，描述同源染色体的特点；
(2)通过建构精子形成的模型，阐明减数分裂的过程及本质；
(3)通过建构减数分裂的模型，归纳减数分裂的概念及特点；
(4)通过建构减数分裂的模型，初步认识非同源染色体的自由组合带来配子类型的多样化。
3.教学过程
3．1反复建构物理模型，将减数分裂概念具象化
3．1．1建构模型，初探染色体减半时期
教师展示资料1：1875年，德国动物学家赫特维希观察了海胆的受精过程，发现精细胞进入卵细胞后两种细胞核融合形成受精卵，受精卵分裂产生的后代细胞与亲代细胞中的染色体数量相同。教师设疑：从染色体数目的角度考虑，你认为精细胞和卵细胞中的染色体数目与体细胞相比有什么特点 精细胞和卵细胞产生的过程中染色体可能发
生了什么变化
教师随后请学生阅读教材中魏斯曼的推测，并继续设疑：生殖细胞中的染色体数目是如何减半的
教师展示资料2：玉米花粉母细胞分裂的显微图(图2甲)、玉米花粉母细胞某一分裂过程中存在姐妹染色单体(图2乙)。
在展示资料的过程中，教师引导学生特别关注图2乙中细胞的数目变化，并阐述图2甲的两个子细胞中染色体是含有姐妹染色单体的。 学生经过小组讨论后，以1种颜色的扭扭棒为材料，以4条染色体为例，初次建构模型。学生以小组为单位完成模型建构(图3)后，在全班分享。
设计意图:学生由假设入手进行推测，经过和科学家魏斯曼的推测相比较，获得肯定，激发了学习的兴趣。通过资料分析帮助学生初步建构染色体减半的模型，使学生自然而然地认识到减数分裂I时姐妹染色单体不分离，同时也为同源染色体的学习做铺垫。另外，假如学生一开始便拿到两种颜色的扭扭棒，可能会感到迷茫，不知道不同颜色的扭扭棒有什么含义，导致建模时思路不顺畅。因此，在本次模型建构中，教师提供的扭扭棒只有1种颜色，这遵从了对问题的研究要从简单到复杂、逐步深人的思想。
3．1．2评价模型，分析染色体减半原因
从各小组构建的模型可以看出，学生基本能确定细胞要经过两次分裂才能变成4个子细胞，并且第一次分裂过程中姐妹染色单体并没有分离，但对第一次分裂过程中染色体是如何分离的，学生有不同的观点(图3中的两种情况)。教师请学生阅读教材“问题探讨”中的内容，仔细观察果蝇体细胞与配子中的染色体形态，并设疑引导学生关注细节：配子中的4条染色体并不是从体细胞中8条染色体随机分配的，这种分离有什么规律 在学生发现总是大小和形态相同的染色体会出现分离时，请学生讨论：图3中两种模型哪种更合理 学生在讨论后确定乙图的模型更为合理。
设计意图:学生讨论图3中模型的合理性就是在对模型进行评价。评价模型是模型建构中重要的一环，学生通过对果蝇配子中染色体组成均不相同这一事实进行分析，得出在减数分裂中形态与大小相同的染色体会分离这一结论。这个过程可以培养学生基于事实证据分析问题的能力，也为同源染色体的概念引入做好了铺垫。
3．1．3修正模型，明确染色体减半的本质
在学生明确减数分裂I中总是形态与大小相同的染色体分离时，教师介绍：这种相同大小和形态的染色体被称为同源染色体，它们总是一条来自父方，一条来自母方。我们经常用不同颜色表示它们的来源，如可以用红色表示来自母方，用蓝色表示来自父方。同源染色体在分离前有什么特殊事件发生吗 教师提供资料：科学家在显微镜下发现，同源染色体在分离前会与核膜紧密相连，随后会形成两两配对的“二价体”，这有利于同源染色体的分离。教师随后提供给学生两种颜色的扭扭棒，让其修正模型(图4)。
设计意图:学生在了解同源染色体形态与大小相同之后，其实并不是很理解同源染色体的概念，通过用不同颜色的扭扭棒让学生进行模型建构，可以加深学生对同源染色体概念的理解。在本次模型建构中，当同源染色体分离时，非同源染色体会如何组合很可能会引发学生的思考，使其在图4所示的两种模型建构中纠结。此时教师可以请
学生分别阐述图4甲、乙产生的原因，这是对模型的又一次评价，也能帮学生在深入思考中建构概念“同源染色体分离的同时，非同源染色体自由组合”。
3．1．4细化模型，归纳染色体变化规律
教师引导学生回忆：有丝分裂的完整过程可以人为地分成前期、中期、后期和末期。科学家在显微镜下观察时，发现减数分裂中也有纺锤丝和染色体的变化，说明减数分裂是一种特殊的有丝分裂。若是把减数分裂I和减数分裂Ⅱ也人为分成这4个阶段，你能用扭扭棒模拟完整的减数分裂过程吗 学生通过小组合作完成以下模型(图5)。
教师继续引导：你能根据自己建构的模型阐述精子的形成过程吗
设计意图:学生若要清楚地描述减数分裂过程，就需要较为准确地理解各个过程的特点。教师先引导学生回忆有丝分裂的各个时期，并总结每个时期的特点：前期染色体散乱排布，中期染色体排列整齐，后期姐妹染色单体分离，末期细胞分裂(即一分为二)。然后，教师引导学生用一个关键词描述以上每个时期的特点。学生总结出前期“散
乱”、中期“整齐”、后期“分离”、末期“分裂”等特点，并通过类比推理，细化减数分裂各个时期的模型。这个环节中教师要注意引导学生关注减数分裂I中期，明确排列整齐的应该是同源染色体。
3．2巧妙建构概念模型，将减数分裂概念抽象化
教师请学生再次观察自己建构的模型，回忆减数分裂中精子的形成过程，将减数分裂中的重要变化填写在概念图(图6)中，然后尝试用自己的语言表述减数分裂的概念。
设计意图:减数分裂的概念建构是本节课的教学目标之一。教师通过引导学生分析物理模型，再借助概念模型帮助学生自主建立减数分裂的概念，有利于学生对这个概念的深人理解。其中有学生将减数分裂描述为：“生物在产生配子时进行减数分裂，这是一种特殊的有丝分裂方式，在分裂前会进行一次复制，经过两次减数分裂。其中，减数分裂I发生同源染色体分离和非同源染色体自由组合，其结果是染色体数目会减半，减数分裂Ⅱ再通过将姐妹染色单体分离，实现DNA减半。分裂完全结束时，配子中染色体和DNA都实现了减半”。
这个描述已经非常详细，还有学生补充道：“同源染色体分离、非同源染色体自由组合对减数分裂很重要，能实现配子种类多样化。”可见，通过模型建构，学生对减数分裂的概念有了深入的了解。
3．3尝试运用物理模型，解释生活现象
教师总结拓展：减数分裂使得精子和卵细胞中的染色体数目变为体细胞的一半，通过受精，子代染色体数目再次恢复。有一种疾病叫21三体综合征，患者第21号染色体有3条，请推测这是怎么形成的 请利用手中的模型尝试解释。
设计意图:运用建构的模型解释生活中的现象也是模型建构的重要内容。学生通过对运用模型，不仅巩固了知识，同时也关注了健康生活等社会问题，有利于建立社会责任意识。
减数分裂的概念相对比较抽象，本节课通过建构物理模型先将抽象的概念形象化，再从形象的物理模型中抽象出减数分裂的概念，从而在培养学生科学思维的同时培养其生命观念。

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