模型建构——建立减数分裂中染色体变化的模型的教学设计

模型建构——建立减数分裂中染色体变化的模型”的教学设计
一、教材分析
减数分裂和受精作用是遗传与进化的重要环节，是必修II模块的重点内容，在整个高中生物教学模块中具有承上启下的作用：减数分裂是必修I中细胞增殖的知识延续，它以学过的细胞知识、染色体知识、细胞有丝分裂知识为基础。

通过学习，使学生全面认识细胞分裂的种类、实质和意义。

同时为后面接下来学习遗传和变异、生物的进化奠定细胞学基础。

但减数分裂过程中染色体行为复杂，出现了减数分裂中特有的变化，该部分内容具有知识点分散、理解难度大、概念易混淆等特点，学生缺乏感性认识，难以抓住本质。

本教学案例就是试图通过学生亲自动手建构模型，自主观察归纳比较总结，教师巧妙设疑点拨，力求将抽象的减数分裂过程直观化，将大量的文字图像化，增强学生的感性认识，使学生真正理解染色体行为变化的特点。

为了充分调动学生自主学习的求知欲，推进学生的思维发展，教师通过多方比较思考，用彩色绳子替换了橡皮泥，精心设计的模型建构步骤以及相关的学案，力求更利于学生对知识的掌握。

二、学情分析
有了前一章认识孟德尔遗传规律的基础，学生们将在教师的带领下，继续循着科学家的研究足迹，寻找遗传因子在细胞中的位置。

教师将《减数分裂和受精作用》这一内容分为三个课时进行。

第一个课时已完成了“减数分裂”，以人和哺乳动物精子和卵细胞的形成，介绍了减数分裂的过程，学生对减数分裂过程中染色体的行为变化有初步的认识。

本节课是进行第二课时的教学：“模拟减数分裂染色体行为的变化和受精作用”。

而有关“观察细胞的减数分裂”等内容将在下个课时完成。

教师为了增强直观效果、节省学习时间，在课前设计并印制了相关的学案。

教师把整个模型建构步骤以学案形式呈现，绘出减数分裂过程的细胞轮廓图，留出细胞名称、染色体行为变化的相应位置以便学生制作和填写。

因此，在本节课中学生能在教师的引导下，通过小组合作亲自动手建模并根据已有知识对所建模型进行比较和评价，最终正确建立具有一对同源染色体的初级性母细胞通过减数分裂产生配子的染色体组合类型的行为模型和数学模型。

三、教学目标
知识目标：1、通过活动进一步理解细胞分裂过程中染色体行为和数目
的规律性变化，能识别并绘制模式图。

2、通过减数分裂与有丝分裂染色体变异的横向联系，更好地掌握有丝分裂、减数分裂的核心概念。

.能力目标：通过构建减数分裂过程的染色体变化模型，培养学生学会构建制作简单的物理模型，提高小组合作交流的能力。

情感态度与价值观目标：体验和认同科学探究需要创新、思维，合作精神和勇于探索，坚持不懈的心理素质。

教学重点及难点分析：1、学生能正确理解细胞分裂过程中、染色体行为和数量的规律变化。

2、让学生在建构物理模型和数学模型的过程中深刻理解细胞分裂的意义。

3、应用模型解释减数分裂中配子的数量变化。

任务分配：
1、本次活动由两位同学一组合作完成。

每组同学都必须完成三项活动任务。

同学把活动任务写在白纸背面以备交流、展示时矫正评价。

2、活动任务有：建构有两对等位基因分别在两对同源染色体上的二倍体真核细胞减数分裂不同时期细胞分裂模型。

四、教学过程
情境创设——引入。

指导学生观看图片“一个猫家庭”。

提出问题：几只小猫都是母猫一胎所生，为什么形态毛色各异？可能的原因是亲代传递给子代（小猫）的配子（精子和卵细胞）染色体的组合不同。

目的：使学生产生急需探究心理，学习动机由潜伏期迅速自然进入活跃状态。

新课
（一）配子中染色体组合的多样性
模型建构——建立减数分裂中染色体变化的模型。

提出模型建构的基本方法和要求：
•两人一小组合作完成；
•利用实验台上已有的材料（不同颜色的绳子、橡皮泥、剪刀等）；
提示：用绳子做染色体的臂，同色的橡皮泥做着丝点。

•注意模型的科学性；
•注意时间的控制；
1、模拟减数分裂中染色体数目及主要行为的变化。

步骤一：用彩色绳子和橡皮泥等材料，在右边的细胞轮廓里做一个具有1对同源染色体(臂长为6cm)的初级性母细胞（四分体时期），并写出细胞名称；
问题：染色体是什么时候进行复制的？
学生行为：学生操作并通过实物投影展示自己的作品，其他同学进行评价（可能会有将两个姐妹染色单体用不同颜色绳子做成的情况）。

教师行为：引导学生比较分析评价作品。

目的：加深学生对同源染色体、联会、四分体等概念的认识。

步骤二：讨论该细胞分裂（减I）过程染色体行为的变化，在右边的细胞轮廓中做出相应的染色体，并写出细胞名称和所处时期；
问题：减数第一次分裂染色体有哪些行为？同源染色体什么时候分开？精子和卵细胞在减数第一次分裂后期有什么不同？
学生行为：讨论减数第一次分裂过程染色体行为的变化，并两人小组合作完成学案要求，通过实物投影展示自己的作品，其他同学进行评价。

教师行为：引导学生比较分析评价作品。

目的：加深对减数第一次分裂染色体行为变化的认识，明确同源染色体的分离发生在减数第一次分裂后期。

步骤三：在右边细胞轮廓中做出该细胞经减I分裂而成的2个子细胞中的染色体，并写出细胞名称；
问题：染色体数目减半发生在什么时期？经过减数第一次分裂的子细胞有无姐妹染色单体？
学生行为：两人小组合作完成学案要求，通过实物投影展示自己的作品，其他同学进行评价、比较。

教师行为：引导学生比较分析评价作品。

目的：加深对减数第一次分裂染色体行为变化的认识。

步骤四：在右边细胞轮廓中做出经减II分裂而成的4个子细胞中的染色体，并写出细胞名称；
问题：减II过程中染色体有哪些行为？形成的子细胞的名称是什么？有无姐妹染色单体？有多少种类型？精子和卵细胞的形成过程有什么区别？
学生行为：两人小组合作完成学案要求，通过实物投影展示自己的作品，其他同学进行评价、比较。

教师行为：引导学生比较分析评价作品。

目的：加深对减数第二次分裂染色体行为变化的认识，比较精子和卵细胞形成过程的异同点，建立具有一对同源染色体的初级性母细胞通过减数分裂产生配子的染色体组合类型的行为模型和数学模型。

2、模拟减数分裂过程中非同源染色体的自由组合
步骤五：在步骤一的细胞中加做1对同源染色体（臂长为3cm），并完成后面7个细胞因此而发生的变化；
问题：减I的后期中同源染色体分离的同时，非同源染色体有什么行为？经过减II形成的四个子细胞有多少种类型？
学生行为：两人小组合作完成学案要求，通过实物投影展示自己的作品，其他同学进行评价、比较。

教师行为：引导学生比较分析评价作品。

目的：加深对减数分裂过程中同源染色体分离的同时非同源染色体自由组合行为变化的认识，建立具有两对或n对同源染色体的初级性母细胞通过减数分裂产生配子的染色体组合类型的行为模型和数学模型。

通过动手操作，极大调动学生学习的积极性、主动性，课堂气氛活跃。

建立的数学模型：
减数分裂过程中由于同源染色体的分离和非同源染色体的自由组合，形成的子细胞的类型如下：
最后用课件展示精子形成过程的动画过程，指导学生观察各阶段细胞的名称及数目和染色体动态变化。

目的：让学生明确物质是运动、变化、发展的唯物主义观点。

（二）受精作用
1.概念受精作用是卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程。

2.过程通过课件动画展示受精作用的过程。

问题：卵细胞和精子依靠什么物质相互识别？通过受精作用，染色体数目出现什么变化？受精卵的分裂方式是哪一种？
教师行为：通过动画展示，引导学生观看，分析解决问题。

学生行为：观察精子和卵细胞的结合过程，交流讨论自己的观点。

目的：使学生认识减数分裂和受精作用的意义。

五、作业
通过反馈练习，查漏补缺，构建完整的知识网络；同时加强与其它章节有关知识间的联系，重视思维的横向与纵向发展；并且注重生物学观点的渗透，真正达到总结扩展的目的。

六、教学反思
1. 教学过程是学生主体建构与发展的过程。

本教学设计中有大量学生活动，充分给予学生表现的空间、活动的空间、思维的空间，充分体现教师为主导，以学生为主体的新课程标准理念。

教师创设情境，激发情感，学生主动发现、主动发展。

2. 在教学中注重生物教学的直观性原则。

本课教学过程中，运用模型建构的方法，通过学生模拟比较减数分裂各时期的染色体行为特点，引导学生发现通过减数分裂所形成配子的染色体组合的多样性的规律，顺利完成了减数分裂产生配子的染色体组合类型的行为模型和数学模型，培养学生的动手能力、发现能力、逻辑归纳能力。

同时还运用现代多媒体教学等直观手段，动静结合，宏观与微观结合，化抽象为具体，形象生动，突出重点，化难为易。

3．本课教师通过分析对比研究，放弃教材中使用的材料，大胆创新，选用彩色绳子作为染色体的臂、橡皮泥作为着丝点等建模材料，使建模的的可操作性大大增强。

但如果能够让课前自主选择建模材料，开放建模步骤，可能会大大增强学生的参与意识，激发学生变被动为主动。