朱滿員

摘要 基于“分類思想”，對“染色體畸變”一節(jié)的教學(xué)進(jìn)行改進(jìn)：從染色體類型圖引入→染色體類型的分類標(biāo)準(zhǔn)→顯帶技術(shù)→染色體結(jié)構(gòu)畸變→圖示單體、三倍體等染色體數(shù)目變異的產(chǎn)生→用分類的思想和方法幫助學(xué)生構(gòu)建染色體畸變的知識框架，以培養(yǎng)學(xué)生的條理性和邏輯性。

關(guān)鍵詞 教學(xué)改進(jìn) 分類標(biāo)準(zhǔn) 染色體變異

中圖分類號 G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

1分類是人類認(rèn)識世界的方法，也是人腦處理復(fù)雜事物的有效策略

真實的世界混沌而復(fù)雜。由于人類腦容量的有限性，使得人類的認(rèn)知能力也是有限的。這決定了人類只能以有限的視角來理解真實的世界，所以人類在進(jìn)化過程中逐漸具有了抽象與分類的能力。抽象就是對某類事物共性的描述，并尋找這些事物和現(xiàn)象之間的因果關(guān)系，以試圖解釋及預(yù)測真實世界。這個抽象的動作，其實就是分類行為，即根據(jù)對象的異同點(diǎn)，將對象區(qū)分為不同種類，并形成有一定從屬關(guān)系的階序系統(tǒng)。只有經(jīng)過分類，人們才能對世界有明確而有條理的認(rèn)識。

2分類的原則

分類的思想與方法已滲透進(jìn)人們生活的方方面面。小到衣柜、書桌、電腦文件的整理，大到圖書館、數(shù)據(jù)庫的圖書及數(shù)據(jù)的管理。只要進(jìn)行分類，就必然涉及分類標(biāo)準(zhǔn)。分類的原則是按照一定的標(biāo)準(zhǔn)對事物進(jìn)行分類，必須包含所有的子概念，但又不能重復(fù)。由此，不同的分類標(biāo)準(zhǔn)可能會出現(xiàn)兩種或兩種以上的分類結(jié)果。如，同是基因突變，若根據(jù)突變條件，可分為自發(fā)突變與誘發(fā)突變；根據(jù)堿基變化的情況，可分為堿基置換突變和移碼突變兩類；根據(jù)突變后的基因與原基因的顯隱關(guān)系，分為顯性突變與隱性突變；根據(jù)堿基突變對多肽鏈中氨基酸序列的影響，可分為錯義突變、同義突變與無義突變；還可以根據(jù)突變對表現(xiàn)型的影響，分為形態(tài)突變、生化突變、與致死突變（嚴(yán)格地說，教材上的這種分類不甚嚴(yán)謹(jǐn)，子概念間有重復(fù)）。在教學(xué)實踐中，有些學(xué)生往往會忽略分類標(biāo)準(zhǔn)而去死記些分類類型。如有一選擇題：

經(jīng)X光照射處理后，在一群紅眼果蠅中偶然突變產(chǎn)生了一只白眼雄果蠅，根據(jù)基因?qū)Ρ憩F(xiàn)型的影響，該基因突變屬于 （ ）

A.隱性突變 B.誘發(fā)突變

C.形態(tài)突變 D.致死突變

學(xué)生先入為主地選了B選項，這是學(xué)生對分類標(biāo)準(zhǔn)理解不到位造成的，也反映出老師在教學(xué)過程中的疏忽。

3基于“分類思想”，對“染色體畸變”一節(jié)的教學(xué)改進(jìn)

本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)重點(diǎn)是染色體數(shù)目的變異；學(xué)習(xí)的難點(diǎn)則是染色體組、單倍體、二倍體、多倍體的概念及其聯(lián)系。尤其是染色體組的概念，不僅難理解，還是判斷幾倍體的標(biāo)準(zhǔn)，且常與細(xì)胞分裂一起考查。再加上本節(jié)的概念特別多，如倒位、易位、單體、單倍體、三體、三倍體、一倍體、二倍體、多倍體等，這些概念似是而非，且分類標(biāo)準(zhǔn)不盡相同，學(xué)生極其“頭疼”。所以，筆者經(jīng)過多次嘗試與改進(jìn)，引入分類思想，對本節(jié)內(nèi)容重新設(shè)計。教學(xué)的邏輯順序為：染色體類型圖引入→染色體類型的分類標(biāo)準(zhǔn)→染色體組型分析→顯帶技術(shù)→染色體結(jié)構(gòu)畸變→圖示單體、三倍體等染色體數(shù)目變異的產(chǎn)生→討論分類標(biāo)準(zhǔn)，予以分類→構(gòu)建染色體畸變的知識框架。教學(xué)過程如下。

3.1引入

教師PPT上展示染色體的形態(tài)類型圖（圖1），并設(shè)問：還記得這張圖嗎，它展示的是什么內(nèi)容？

設(shè)計意圖：教師引導(dǎo)學(xué)生回憶染色體的類型，并強(qiáng)調(diào)圖中染色體的分類依據(jù)是著絲粒的位置，從而引出人類對細(xì)胞中染色體的重要研究方法——染色體組型分析。

3.2環(huán)節(jié)一：染色體結(jié)構(gòu)變異

（1）教師展示人類染色體的組型圖，并設(shè)問：研究人員是根據(jù)什么將染色體排隊的？

學(xué)生回答：根據(jù)染色體的大小、形態(tài)和著絲粒的位置。

教師引導(dǎo)學(xué)生回歸教材（浙科版教材必修2第39頁）：根據(jù)染色體的大小、形態(tài)和著絲粒的位置等特征，將染色體配對、分組、排隊、編號。這個“等特征”最主要指的是染色體上的條帶，如G帶、Q帶、C帶和R帶等。讓這些帶紋顯示出來的特殊染色技術(shù)，就稱為染色體顯帶技術(shù)。即通過物理、化學(xué)因素處理后，再用染料對染色體進(jìn)行分別染色，就可在光鏡下直接觀察到每條染色體上出現(xiàn)了明暗相間，或深或淺帶紋的技術(shù)。帶紋的數(shù)目、部位、寬窄和著色深淺均具有相對穩(wěn)定性，所以每一條染色體都有固定的分帶模式，即稱帶型。染色體帶型是鑒別染色體的重要依據(jù)，所以染色體組型分析還要參考帶型才行。由于顯帶技術(shù)問世，使染色體疾病的診斷和預(yù)防提供了有效方法，如18號染色體短臂缺失綜合征的診斷。

設(shè)計意圖：教師利用學(xué)生已學(xué)過的染色體組型圖，讓學(xué)生意識到，僅靠染色體的形態(tài)、大小、著絲粒的位置來做染色體組型分析還遠(yuǎn)不夠，從而在教學(xué)中補(bǔ)充染色體的顯帶技術(shù)（不作深入）。顯帶技術(shù)的介紹不僅讓學(xué)生能感悟到技術(shù)推動科學(xué)的發(fā)展，還能為學(xué)生學(xué)會用染色體上的帶紋來區(qū)分染色體結(jié)構(gòu)變異類型作鋪墊。

（2）學(xué)生活動一——連連看。

教師在電子白板上展示染色體結(jié)構(gòu)變異示意圖（圖2），讓學(xué)生結(jié)合教材，完成“連連看”的活動。

活動意圖：該活動是為了落實“染色體結(jié)構(gòu)變異類型”的教學(xué)，難度不大。如此簡化處理是為了節(jié)約教學(xué)時間。教師只要幫助學(xué)生明確了該類型的分類依據(jù)——染色體的形態(tài)、大小、著絲粒的位置及帶型即可。

3.3環(huán)節(jié)二：染色體數(shù)目變異

（1）學(xué)生活動二——畫畫看。

教師在黑板上板畫某植物有性生殖過程示意圖（圖3），讓學(xué)生在圖上補(bǔ)充卵細(xì)胞、精子、受精卵及有絲分裂后期的染色體情況。

活動意圖：教師了解學(xué)生對減數(shù)分裂與有絲分裂染色體數(shù)目變化的掌握程度，掌握學(xué)生對染色體數(shù)目變異原因的理解情況，并為學(xué)生活動三作鋪墊。

（2）學(xué)生活動三——找規(guī)律。

教師在學(xué)生完成圖3的基礎(chǔ)上，逐一按順序展示染色體數(shù)目異常的卵細(xì)胞與正常的精子結(jié)合后形成的各種變異類型（圖4），并提出問題：研究人員根據(jù)不同的染色體數(shù)目變異情況，給變異植株起了單體、單倍體、三體、三倍體、二倍體、四倍體不同的名稱。試想下，研究人員是根據(jù)什么規(guī)律來區(qū)分命名這些植株的？

學(xué)生參考教材，小組討論圖4中的植株命名規(guī)律。教師可適當(dāng)?shù)貑l(fā)與引導(dǎo)。

學(xué)生經(jīng)過小組討論后，慢慢地找到圖中的一些規(guī)律，如：

①由精子或卵細(xì)胞不受精，直接發(fā)育成的植株都叫單倍體。

②示例的植株由正常的精卵受精而來，為二倍體。

③體細(xì)胞中染色體數(shù)目比二倍體少一條的叫單體，多一條的叫三體，同源染色體各多一條的叫三倍體。

（3）教師闡述染色體組的概念：

三倍體中多出的那2條染色體——即“I<”，就組成了一個染色體組。也就是說由細(xì)胞中所有的非同源染色體組成的一組染色體，就稱為一個染色體組。因染色體組是由細(xì)胞中每對同源染色體各取1條形成的，而同源染色體攜帶的遺傳信息基本相似，因而，一個染色體組上攜帶了一整套的遺傳信息。證據(jù)是：二倍體植株的卵細(xì)胞中含有一個染色體組，但仍可發(fā)育成一個完整的植株（叫單倍體）。由此便可說明，一個染色體組中的染色體形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能各不相同（即不可能存在同源染色體），但攜有該生物生長發(fā)育的全部遺傳信息。三倍體的“倍”字即是以染色體組為倍數(shù)的意思。

活動意圖：①以前在學(xué)習(xí)多倍體概念時，教師往往先提出染色體組的概念，再讓學(xué)生去數(shù)細(xì)胞中有幾個染色體組，最后再告訴學(xué)生：由受精卵發(fā)育而成的，體細(xì)胞中含有幾個染色體組的個體就稱為幾倍體；若由配子直接發(fā)育而來的則統(tǒng)稱為單倍體。在整個學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生只是被動地接受，沒有思考、沒有探究，更沒有困惑，也談不上去理解染色體組概念的內(nèi)涵。通過改進(jìn)，教師先擺出多種變異變型，再引出染色體組概念，既讓學(xué)生看到變異的普遍性，也使學(xué)生意識到對眾多變異類型予以分類的必要性。同時，學(xué)生也體悟到概念的提出是為了解決某一問題的，此時染色體組是用于描述細(xì)胞中染色體數(shù)目的一種分類單位。②圖中將變異既可發(fā)生在減數(shù)分裂過程中，也可發(fā)生在有絲分裂過程中的兩種情況整合在一起，同時又將含一個染色體組和含2個染色體組的2種單倍體也羅列進(jìn)來。這便于直觀地展現(xiàn)數(shù)目變異的來源及單倍體與一倍體的關(guān)系（一倍體是單倍體，但單倍體不都是一倍體）。③圖中還細(xì)致地添加上了植株的簡筆畫，是想說明單倍體、二倍體及單體等的“體”字是指“個體”的意思，是個體水平上的概念。故圖4幾乎涵蓋了本節(jié)內(nèi)容的重難點(diǎn)，也是本節(jié)課最重要的教學(xué)環(huán)節(jié)。

（4）學(xué)生活動四——定標(biāo)準(zhǔn)、建框架

教師在圖4的基礎(chǔ)上繼續(xù)追問：圖中已展示了多種變異類型，自然界還存在六倍體、八倍體等多倍體，染色體僅在數(shù)目的水平上就有眾多變異類型。這樣，就需要分類歸納。用什么標(biāo)準(zhǔn)來分類才比較合理？

學(xué)生討論分類標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合教材嘗試構(gòu)建概念框架圖，教師予以指導(dǎo)與完善。最終，學(xué)生建成了如下的框架圖（圖5）。

活動意圖：①學(xué)生先體驗變異的類型非常多，然后教師再引入分類思想，結(jié)合分類的方法，讓學(xué)生學(xué)會對復(fù)雜事物進(jìn)行類目化。同時，在討論分類標(biāo)準(zhǔn)的過程，學(xué)生也體驗到不同的分類標(biāo)準(zhǔn)有不同的結(jié)果，只有通過比較與權(quán)衡才能確定一個較為合理的分類標(biāo)準(zhǔn)。②本節(jié)課的難點(diǎn)之一就是名詞多，教師通過構(gòu)建知識框架，將名詞概念歸類，使知識體系化，減少學(xué)生的記憶負(fù)擔(dān)。所以，活動三和活動四“臺階式”的設(shè)計有利于學(xué)生突破學(xué)習(xí)難點(diǎn)。

3.4環(huán)節(jié)三：小結(jié)與提升

（1）教師再布置任務(wù)：在染色體數(shù)目變異的框架圖上，如何添上染色體的缺失、重復(fù)、倒位與易位這些變異類型？

學(xué)生繼續(xù)在框架圖上構(gòu)建更大的知識結(jié)構(gòu)，如圖6所示。

活動意圖：通過此活動，教師引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容，有助于學(xué)生展現(xiàn)學(xué)習(xí)成果，形成清晰的學(xué)科邏輯，以便更長久地保留學(xué)習(xí)成果。

（2）教師鼓勵學(xué)生自己提出問題。如，三體、單體、三倍體及四倍體的育性怎么樣？這些染色體畸變對生物的影響程度如何？圖中為什么是卵細(xì)胞發(fā)生變異，精子可不可以發(fā)生類似的變異？圖中展現(xiàn)的是卵細(xì)胞多1條或少1條染色體，那多或少2條、3條可不可以？產(chǎn)生的又是“什么體”？

設(shè)計意圖：教師鼓勵學(xué)生將心中的疑問表達(dá)出來，讓學(xué)生明白“解決問題”與“產(chǎn)生問題”的辯證關(guān)系。4教學(xué)反思

本節(jié)課最大的改進(jìn)是將三體、單體、三倍體、四倍體及2種單倍體都同時呈現(xiàn)在一張圖中。這不僅有助于學(xué)生直觀地理解染色體組的概念及眾多“體”的產(chǎn)生和它們之間的關(guān)系。同時，還能讓學(xué)生感受到變異的普遍性與多樣性，一旦涉及多樣性問題就必須分類，分類的思想就“應(yīng)運(yùn)而生”了。分類的首要原則是確定分類標(biāo)準(zhǔn)。學(xué)生在討論確定分類標(biāo)準(zhǔn)的過程中，不僅學(xué)會了分類的常用方法，如二分法，以及在不同分類層級設(shè)置不同分類標(biāo)準(zhǔn)；還體驗到了確定一個合理的分類標(biāo)準(zhǔn)的重要性，使得下級概念“不重復(fù)、不遺漏”。縱觀生物學(xué)發(fā)展史，沒有分類學(xué)就沒有“進(jìn)化論”，而生物分類學(xué)的歷史絕大部分就是對分類標(biāo)準(zhǔn)爭議的歷史。

分類思想有助于學(xué)生構(gòu)建知識框架。雖說“知識就是力量”，但零碎的知識除了增加大腦記憶負(fù)擔(dān)外毫無力量，只有將知識或經(jīng)驗進(jìn)行類目化、體系化，才能顯現(xiàn)出驚人的力量。體系化的知識具有“雪球效應(yīng)”（越滾越大），不僅能幫助學(xué)生更快更好更多地吸納整合新知識、新經(jīng)驗，還能培養(yǎng)學(xué)生的條理性和邏輯性，這也是科學(xué)思維的前提與基礎(chǔ)。

在高中生物教學(xué)中，不是每節(jié)課都有這么多的概念名詞需要學(xué)生分類歸納。但幾乎一半的高中生物試題可以改成判斷題，要能正確判斷事物的屬性，就得知道該事物的范疇與邊界。對復(fù)雜事物進(jìn)行分類的過程也是一個范疇化的過程，所以從某種意義上來說，定義即標(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)即區(qū)別。如判斷某細(xì)胞是否屬于原核細(xì)胞，有無核膜是細(xì)胞的分類標(biāo)準(zhǔn)之一，也是真原核細(xì)胞的主要區(qū)別。又如，“特納氏綜合征”患者無生育能力，該病屬不屬于遺傳病？學(xué)生常會誤認(rèn)為“不是遺傳病”。究其原因，是學(xué)生“望文生義”，而沒有用遺傳病的定義來作為判斷標(biāo)準(zhǔn)。

總之，每個人的學(xué)習(xí)都是以其原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的。學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中主要進(jìn)行的信息加工活動就是一種類目化活動。學(xué)習(xí)的結(jié)果就是將類目化的新知識整合入原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中，使認(rèn)知結(jié)構(gòu)得以發(fā)展。分類思想與分類方法就是一種很好的學(xué)習(xí)方法和策略。