也谈有丝分裂的教学策略
2022-06-08
摘 要 从学生认知规律出发，采用动画加模型构建的方式对有丝分裂进行教学，取得了一定的教学实效。
教育期刊网http://www.jyqkw.com/
关键词 教学顺序 动画分析 模型构建
中图分类号 G633.91 文献标识码 B
中学教材所罗列的细胞分裂方式有三种，其中有丝分裂是真核生物体细胞分裂的主要方式，减数分裂是产生有性生殖细胞的方式，在这两种细胞分裂过程中，最核心的知识是染色体（质）形态及其相关结构的变化过程。理解有丝分裂分裂过程中的系列变量是理解减数分裂的基础，因此，关注有丝分裂教学的有效性是重中之重的事情，笔者结合自己开设市级公开课过程中的磨课、评课经历，谈一谈教学思考。
1 调整教学顺序，降低教学的难度
教学时，教师要遵循学生的认知规律，对教材的编排序列要进行适当的调整，才能让学生在循序渐进中同化新知识，让学习不再“痛苦”，让师生间的交流变得“平等”。对于本节教学内容，传统的教学方法往往是教师一边在黑板上画出各分裂时期图，同时引导学生思考各时期中染色体、DNA、染色单体的数量变化。随着教学手段的现代化，大多数教师采用了多媒体动画展示细胞分裂过程，引导学生思考上述变量的变化情况。这两种教学方式虽然教学手段不同，但需要学生同时接受的信息量是相同的，都包含了细胞分裂图像特征分析以及染色体、DNA、染色单体的数量变化，均大大加大了学生的学习负担，导致学生的各种学习器官很难在短时间内协调起来，因而造成了对新知识的理解困难重重。学生几乎完全是在教师的“强制之下”接受新知识，根本谈不上自主探究的过程和真正含义上的理解。检测的结果显示，学生所犯错误甚多，如无法精确判断细胞分裂的时期、细胞中染色体、DNA、染色单体数量，甚至还出现了认为某细胞内无DNA的低级错误。
依据学生的认知特点可知，学生首先关注的是细胞核内相关结构的变化，如细胞核体积、核膜、核仁、纺锤体以及染色体与染色质的形态、位置、结构的变化，其次还有细胞数目的变化，而并不是染色体、DNA、染色单体数量的变化。所以，在教学过程中，建议在放映各分裂时期动画时，教师先引导学生观察细胞内物质、结构的变化，寻找出各时期的明显特征，让学生学会判断图像所处的时期。这里需要特别说明的是，各时期的明显特征应交由学生观察、讨论、分析，而不是由教师说出，只有这样，学生才能对各分裂时期的特征印象深刻。在学生获得对各分裂时期图像整体印象之上，再引导学生深入思考较为抽象的疑难问题，如细胞内核心变量染色体的变化情况。此外，在分析分裂前期图像中染色体位置分布的特点过程中（染色体散乱分布在纺锤体中央），在观察前期动画时，教师可暂时不说明，可在学习分裂中期图像时，在学生得知染色体着丝点整齐排在赤道板上的情况下，再回到前期图像，引导学生思考前期分裂图中染色体的分布情况即可。
2 合理利用动画以及前后分裂时期的对比，引导学生理解细胞物质、结构的动态变化
有丝分裂过程中，特别是各分裂时期中物质、结构的变化，本身就是一种微观的、缓慢的动态变化，通过实验是无法观察到的，故教师可充分利用模拟动画，将微观的动态变化变得可视化，使学生观察到各时期的动态变化，让学生切身体会到生命的动态之美。为了使学生能更具有针对性地观察，建议在所要观察的动画的旁白之处，放置上一时期的静止标准模式图，以让学生在前后时期对比之中清晰地找出各时期的动态变化。为了降低问题的难度，教师可进行适当引导。如学生在观察前期与末期分裂动画过程中，教师可提示学生：与前一时期相比，有哪些结构出现，哪些结构消失了？在观察分裂间期的起始图与终点图时，教师可重点引导学生观察这两幅图中染色质的变化，思考其变化的原因，从而思考DNA、染色体、染色单体的数量变化，初步构建姐妹染色单体的概念。
3 让学生观察各时期静态图，引导学生构建染色体（质）的形态、位置的变化以及各变量（染色体、染色单体、DNA）的数量变化模型
细胞分裂过程中的核心变量是染色体的相关变化，这里包括染色体（质）的形态、位置以及染色体、染色单体、DNA的数量变化。特别是染色体的形态、位置是判断各分裂时期的重要依据，针对这一点，建议教师给出细胞周期中各细胞图像示意图，先引导学生对各时期图像进行排序。当学生完成排序后，可提出问题：分析判断的主要根据是什么？学生就会得出是染色体的变化。然后教师可让学生在观察各示意图的基础之上，让学生以一条染色体为例，尝试着绘制出染色体的形态变化示意图。在学生绘图的同时，教师穿梭于学生之间，可进行适当指导，更重要的是寻找学生所犯的错误，可将典型错误的图形借助于实物投影仪，将其投影到屏幕上去，引导学生一起分析错误的原因，也可引导学生仔细审视各分裂图像，进行一一纠错。在学生理解的基础之上，师生一起构建该模型，如图1所示，然后以此模型做为理解染色体、染色单体、DNA数量变化的模板。
4 巧设比喻，突破疑难问题
教学实践表明，本节教学难点大致有：染色体、DNA、染色单体的数量关系、姐妹染色单体的形成及消失、各时期染色体的变化特点，其中对于染色单体的变化是学生理解的最大障碍。这时教师可采用一系列恰当的比喻，以给学生添一把思维之火，借以打破学生理解的“坚冰”。
如在引导学生思考染色体与DNA关系时，可将染色体比作为中间是一根铜丝的漆包线，该铜丝和外面的塑料皮可分别比作为DNA和蛋白质。这样学生就很容易理解染色体与DNA的数量关系，如正常状态下的染色体（不含染色单体）与所含DNA的数量之比为1∶1，含有染色单体的染色体与所含DNA的数量之比为1∶2。这里需要提醒的是构建含有姐妹染色单体的染色体时，可将两根大小、形态相同的漆包线在某个位点用胶带纸捆绑在一起。胶带纸的附着点可喻为着丝点，这两根漆包线可喻为姐妹染色单体，二者分离之后，就成为两根独立的电线，即可比喻为两条相同的染色体，染色单体消失。利用这样的实物模型，学生就能够很容易理解上述变量的比例关系：在没有染色单体的细胞中，DNA数=染色体数；在有染色单体的细胞中，DNA数=染色单体数=1/2染色体数。
另外对于细胞分裂的前期、中期、后期、末期，可根据各时期的变化特点进行如下的类比：两现两消（纺锤体和染色体出现、核膜核仁消失）、排队（染色体的着丝点整齐排在赤道板上）、分家（着丝点分裂，姐妹染色单体分离，染色体数加倍）、两消两重现（染色体和纺锤体消失，核膜核仁重新形成）（“反前”即与前期相反）。
5 教学思考
教学设计要明确教学的起点、过程和终点，学生的知识基础就是教学的起点，需要达到的教学效果就是教学的终点。教师要依据学生的认知顺序和规律，精心设计教学过程，降低教学的难度，顾及学生情商的发展，让知识的学习具有从易到难、由简单到复杂的过程，而不是为了所传授知识的全面性，一味将所有相关知识齐头并进式的传授，短时间内将大量信息硬塞给学生。否则，学生又能真正理解多少呢？又谈何“乐学”呢？本节教学内容理应抛弃传统教法中的细胞分裂图像和染色体等变量同步分析的教学策略，根据学生观察、认识的顺序，引导学生从宏观到微观、从形态变化到数量变化的观察顺序，先观察细胞中的核膜、核仁、纺锤体、染色体（质）等宏观结构和细胞数目的变化，让学生从整体上掌握细胞分裂的过程。在此基础之上，再引导学生观察细胞微观上的变化，让学生在观察各分裂示意图的基础之上，以一条染色体为例，画出各时期中染色体的变化，进而构建出染色体、染色单体、DNA数量变化的规律，让学生在很轻松的学习状态下，完成新知识的内化过程。
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关键词 教学顺序 动画分析 模型构建
中图分类号 G633.91 文献标识码 B
中学教材所罗列的细胞分裂方式有三种，其中有丝分裂是真核生物体细胞分裂的主要方式，减数分裂是产生有性生殖细胞的方式，在这两种细胞分裂过程中，最核心的知识是染色体（质）形态及其相关结构的变化过程。理解有丝分裂分裂过程中的系列变量是理解减数分裂的基础，因此，关注有丝分裂教学的有效性是重中之重的事情，笔者结合自己开设市级公开课过程中的磨课、评课经历，谈一谈教学思考。
1 调整教学顺序，降低教学的难度
教学时，教师要遵循学生的认知规律，对教材的编排序列要进行适当的调整，才能让学生在循序渐进中同化新知识，让学习不再“痛苦”，让师生间的交流变得“平等”。对于本节教学内容，传统的教学方法往往是教师一边在黑板上画出各分裂时期图，同时引导学生思考各时期中染色体、DNA、染色单体的数量变化。随着教学手段的现代化，大多数教师采用了多媒体动画展示细胞分裂过程，引导学生思考上述变量的变化情况。这两种教学方式虽然教学手段不同，但需要学生同时接受的信息量是相同的，都包含了细胞分裂图像特征分析以及染色体、DNA、染色单体的数量变化，均大大加大了学生的学习负担，导致学生的各种学习器官很难在短时间内协调起来，因而造成了对新知识的理解困难重重。学生几乎完全是在教师的“强制之下”接受新知识，根本谈不上自主探究的过程和真正含义上的理解。检测的结果显示，学生所犯错误甚多，如无法精确判断细胞分裂的时期、细胞中染色体、DNA、染色单体数量，甚至还出现了认为某细胞内无DNA的低级错误。
依据学生的认知特点可知，学生首先关注的是细胞核内相关结构的变化，如细胞核体积、核膜、核仁、纺锤体以及染色体与染色质的形态、位置、结构的变化，其次还有细胞数目的变化，而并不是染色体、DNA、染色单体数量的变化。所以，在教学过程中，建议在放映各分裂时期动画时，教师先引导学生观察细胞内物质、结构的变化，寻找出各时期的明显特征，让学生学会判断图像所处的时期。这里需要特别说明的是，各时期的明显特征应交由学生观察、讨论、分析，而不是由教师说出，只有这样，学生才能对各分裂时期的特征印象深刻。在学生获得对各分裂时期图像整体印象之上，再引导学生深入思考较为抽象的疑难问题，如细胞内核心变量染色体的变化情况。此外，在分析分裂前期图像中染色体位置分布的特点过程中（染色体散乱分布在纺锤体中央），在观察前期动画时，教师可暂时不说明，可在学习分裂中期图像时，在学生得知染色体着丝点整齐排在赤道板上的情况下，再回到前期图像，引导学生思考前期分裂图中染色体的分布情况即可。
2 合理利用动画以及前后分裂时期的对比，引导学生理解细胞物质、结构的动态变化
有丝分裂过程中，特别是各分裂时期中物质、结构的变化，本身就是一种微观的、缓慢的动态变化，通过实验是无法观察到的，故教师可充分利用模拟动画，将微观的动态变化变得可视化，使学生观察到各时期的动态变化，让学生切身体会到生命的动态之美。为了使学生能更具有针对性地观察，建议在所要观察的动画的旁白之处，放置上一时期的静止标准模式图，以让学生在前后时期对比之中清晰地找出各时期的动态变化。为了降低问题的难度，教师可进行适当引导。如学生在观察前期与末期分裂动画过程中，教师可提示学生：与前一时期相比，有哪些结构出现，哪些结构消失了？在观察分裂间期的起始图与终点图时，教师可重点引导学生观察这两幅图中染色质的变化，思考其变化的原因，从而思考DNA、染色体、染色单体的数量变化，初步构建姐妹染色单体的概念。
3 让学生观察各时期静态图，引导学生构建染色体（质）的形态、位置的变化以及各变量（染色体、染色单体、DNA）的数量变化模型
细胞分裂过程中的核心变量是染色体的相关变化，这里包括染色体（质）的形态、位置以及染色体、染色单体、DNA的数量变化。特别是染色体的形态、位置是判断各分裂时期的重要依据，针对这一点，建议教师给出细胞周期中各细胞图像示意图，先引导学生对各时期图像进行排序。当学生完成排序后，可提出问题：分析判断的主要根据是什么？学生就会得出是染色体的变化。然后教师可让学生在观察各示意图的基础之上，让学生以一条染色体为例，尝试着绘制出染色体的形态变化示意图。在学生绘图的同时，教师穿梭于学生之间，可进行适当指导，更重要的是寻找学生所犯的错误，可将典型错误的图形借助于实物投影仪，将其投影到屏幕上去，引导学生一起分析错误的原因，也可引导学生仔细审视各分裂图像，进行一一纠错。在学生理解的基础之上，师生一起构建该模型，如图1所示，然后以此模型做为理解染色体、染色单体、DNA数量变化的模板。
4 巧设比喻，突破疑难问题
教学实践表明，本节教学难点大致有：染色体、DNA、染色单体的数量关系、姐妹染色单体的形成及消失、各时期染色体的变化特点，其中对于染色单体的变化是学生理解的最大障碍。这时教师可采用一系列恰当的比喻，以给学生添一把思维之火，借以打破学生理解的“坚冰”。
如在引导学生思考染色体与DNA关系时，可将染色体比作为中间是一根铜丝的漆包线，该铜丝和外面的塑料皮可分别比作为DNA和蛋白质。这样学生就很容易理解染色体与DNA的数量关系，如正常状态下的染色体（不含染色单体）与所含DNA的数量之比为1∶1，含有染色单体的染色体与所含DNA的数量之比为1∶2。这里需要提醒的是构建含有姐妹染色单体的染色体时，可将两根大小、形态相同的漆包线在某个位点用胶带纸捆绑在一起。胶带纸的附着点可喻为着丝点，这两根漆包线可喻为姐妹染色单体，二者分离之后，就成为两根独立的电线，即可比喻为两条相同的染色体，染色单体消失。利用这样的实物模型，学生就能够很容易理解上述变量的比例关系：在没有染色单体的细胞中，DNA数=染色体数；在有染色单体的细胞中，DNA数=染色单体数=1/2染色体数。
另外对于细胞分裂的前期、中期、后期、末期，可根据各时期的变化特点进行如下的类比：两现两消（纺锤体和染色体出现、核膜核仁消失）、排队（染色体的着丝点整齐排在赤道板上）、分家（着丝点分裂，姐妹染色单体分离，染色体数加倍）、两消两重现（染色体和纺锤体消失，核膜核仁重新形成）（“反前”即与前期相反）。
5 教学思考
教学设计要明确教学的起点、过程和终点，学生的知识基础就是教学的起点，需要达到的教学效果就是教学的终点。教师要依据学生的认知顺序和规律，精心设计教学过程，降低教学的难度，顾及学生情商的发展，让知识的学习具有从易到难、由简单到复杂的过程，而不是为了所传授知识的全面性，一味将所有相关知识齐头并进式的传授，短时间内将大量信息硬塞给学生。否则，学生又能真正理解多少呢？又谈何“乐学”呢？本节教学内容理应抛弃传统教法中的细胞分裂图像和染色体等变量同步分析的教学策略，根据学生观察、认识的顺序，引导学生从宏观到微观、从形态变化到数量变化的观察顺序，先观察细胞中的核膜、核仁、纺锤体、染色体（质）等宏观结构和细胞数目的变化，让学生从整体上掌握细胞分裂的过程。在此基础之上，再引导学生观察细胞微观上的变化，让学生在观察各分裂示意图的基础之上，以一条染色体为例，画出各时期中染色体的变化，进而构建出染色体、染色单体、DNA数量变化的规律，让学生在很轻松的学习状态下，完成新知识的内化过程。