融入生命观念，提升核心素养——以“减数分裂”复习为例

江苏 冯小勇

人类的繁衍是最基本的生命现象之一，如何通过高中生物的教学，使学生能准确认识这一生命现象，准确辨析其与人类的性别决定、基因疾病的发生与遗传、染色体疾病的产生等遗传与变异现象之间的相互关系，形成理解或解释上述事件或现象的品格和能力，进而逐步树立起结构与功能观、稳态与平衡观等生命观念，为学生今后认识生命现象，探索生命规律，形成理性思维习惯打下基础，值得每位高中生物教师深入探讨与研究。

“减数分裂”是高中生物人教版必修2教材中的核心内容之一，对学生抽象思维能力要求较高，历来是高中生物教与学的重难点之一，是每年高考必考的知识点之一。该节内容是复习后续分离定律、自由组合定律、伴性遗传、生物的变异等知识的基础与根源。教授新课时，学生虽然有必修1教材中有丝分裂的相关知识作为迁移载体，但减数分裂过程中出现的新名词及独特的染色体行为，容易让学生混淆，对多数学生而言，有丝分裂的相关特征反而干扰了减数分裂相关知识的构建，导致学生在新授课的学习过程中，对减数分裂过程思路不清晰，知识掌握不牢固，不能正确分析、推理。基于此，在对该节内容进行复习时，笔者将染色体与基因结合起来引入减数分裂过程之中，通过“聚焦染色体的行为”“构建染色体及基因模型”“典型例题反馈校正”等教学策略对该节内容的复习进行了梯度化设计，凸显出该生命现象的本质。从复习课后的检测情况来看，学生对减数分裂知识的理解与运用能力均有了较大的提升，为学生生命观念的形成打下了坚实基础。

一、聚焦减数分裂过程中染色体的行为，助力稳态与平衡观的树立

减数分裂过程中染色体的行为是减数分裂最重要、最本质的特征，它是有性生殖生物不同配子发生和遗传多样性产生的基础，应是复习减数分裂的骨架和核心。与有丝分裂过程相比，减数分裂过程呈现一系列特殊的染色体行为，如同源染色体的联会、四分体中的非姐妹染色单体交叉互换、同源染色体的分离、非同源染色体的自由组合等，由于这些概念术语较为抽象，且细胞减数分裂过程又极其微观，多数学生不能认同染色体处于一定的时空关系中，不能从细胞［如精（卵）原细胞、初级精（卵）母细胞、次级精（卵）母细胞、精细胞］这一空间角度抽象出两次分裂过程中染色体特定的规律性行为，对有丝分裂和减数分裂过程中染色体行为的差异与联系不能精准辨析和描述，导致对下列生命现象：有丝分裂保证子代与亲代遗传性状的稳定性、减数分裂和受精作用维持前后代染色体数目的恒定、促进遗传物质的重新组合、保证生物遗传的稳态与平衡的作用与意义理解不透彻。

复习时，借助课件，引导学生聚焦减数分裂过程中染色体的行为，将有丝分裂与减数分裂的过程进行同步动态演示，带领学生认真观察、分析动画中两种分裂方式的染色体行为，辨析二者染色体行为上的差异与联系。启发学生用动态的思想分析分裂过程中染色体持续的、差异性的行为，让学生在对比中认知、理解，并辅以小组间的讨论，以任务驱动的形式，要求不同小组的学生分别用一个词语对有丝分裂、减数分裂不同时期染色体的行为进行归纳总结，要求该词语能言简意赅地体现出该时期染色体的具体行为特征。在观察、讨论的基础上，学生在课堂上生成了“复制→出现→排列→分裂→解旋”“复制→出现→排列→分离→解旋→出现→排列→分裂→解旋”两条完整的“思维链条”。前者分别对应于有丝分裂过程中的间期、前期、中期、后期、末期五个时期，后者分别对应于减数分裂间期、减数第一次分裂前期、减数第一次分裂中期、减数第一次分裂后期、减数第一次分裂末期、减数第二次分裂前期、减数第二次分裂中期、减数第二次分裂后期、减数第二次分裂末期九个时期。 在此基础上，再借助于课件，带领学生对同一行为在不同分裂类型、不同时期的具体细节差异进行再识别、再讨论，如“出现”行为在有丝分裂前期、减数数第一次分裂前期、减数第二次分裂前期各有哪些具体特征，同一染色体行为在不同分裂类型有哪些具体差异。如此先建构“染色体行为链条”，再对链条上的各个“行为节点”进行细化分析后，学生普遍感到思路清晰了，条理更清楚了，分析和推理染色体的行为原来有章可循（见表1）。

表1 不同分裂类型、不同时期染色体的行为

二、建构减数分裂染色体及基因模型，促成结构与功能观的树立

在教学过程中，有相当多的学生对相关术语（如同源染色体、非同源染色体、等位基因、相同基因、非等位基因等），以及染色体与基因的平行行为认知模糊，导致对减数分裂过程中等位基因的分离及非同源染色体上非等位基因的自由组合这一本质特征理解不充分，从而对配子产生的类型、配子产生概率不能正确分析与预测，在解答这类试题时速度慢、正确率低，对于难度稍大的试题，更是无从下手。此类试题看似属于后续遗传规律部分的复习内容，但其实质是染色体与基因的行为，因此在复习减数分裂时，恰是讨论此类问题的最佳时机。基于此，笔者设计了“建构模型”的教学环节，通过带领学生建构减数分裂过程中染色体及基因模型，为学生提供固化的直观模型，以模型作为认知、理解的思维载体，帮助学生突破此难点。使学生理清了基因与染色体的结构关系、基因与染色体的平行行为，进而对配子的产生规律，分离定律、自由组合定律的细胞学基础有了深层次的理解。

为了能让学生领会不同分裂类型中常染色体与性染色体的行为、基因与染色体的平行关系、等位基因分离、非同源染色体上非等位基因的自由组合等现象，也为后续伴性遗传等内容的复习做好铺垫，在复习过程中，笔者根据学生的认知学情与上述具体复习内容，设计了以AaXBY基因型的细胞为蓝本构建不同分裂类型、不同时期的染色体及基因模型，并结合构建后的模型设计了系列化的讨论问题，以期促进学生有效地学习核心概念，通过学生动笔、动脑实践后，绝大多数学生对相关知识的掌握情况有了明显的进步，解答试题的正确率也有了很大提高，对生物学结构决定功能、结构与功能相适应的基本观点也有了新的认识，这无疑对学生生物学学科素养的提高大有裨益，也促成了学生生命观念的形成（见表2）。

表2 有丝分裂、减数分裂染色体及基因模型

三、创设问题情境，选择典型例题，锻实学科核心素养

依据普通高中《生物学课程标准》，该节内容的学业要求：学生应能使用细胞减数分裂的模型，阐明 DNA 与染色体的关系，即能运用结构与功能观、稳态与平衡观，阐释生物体组成结构和功能之间的关系、遗传与变异的物质和结构基础；在新的问题情境中，能以生命观念为指导，解释生命现象，探究生命活动规律，能熟练运用理性思维方法展开探讨、审视或论证。

【例1】某男性的基因型为AaXbY，他体内经正常减数分裂产生的一个次级精母细胞中（不考虑交叉互换），含有的基因和性染色体不可能是 （ ）

A.两个基因A、两个基因b，一条X染色体

B.两个基因a，两个基因b，两条Y染色体

C.两个基因A，两条Y染色体

D.两个基因a，两个基因b，两条X染色体

【试题分析】该题侧重评价学生对减数分裂过程中染色体行为及染色体与基因平行关系抽象模型的理解和运用情况，学生在回忆染色体规律性行为“复制→出现→排列→分离→解旋→出现→排列→分裂→解旋”后，能较迅速地写出初级精母细胞的基因型——AAaaXbXbYY；次级精母细胞可能的基因型为AAXbXb、aaXbXb、AAYY 、aaYY；在此基础上，构建出不同基因型的次级精母细胞处于前期、中期、后期的染色体和基因模型。通过学生亲手构建与评价，领会b基因位于X染色体上，Y染色体上没有其等位基因，次级精母细胞中X、Y染色体不可能共存，自然而然地得出正确答案。

【答案】B

【例2】某男子表现型正常，但其一条14号染色体和一条21号染色体相互连接形成一条异常染色体，如图1。减数分裂时异常染色体的联会，如图2，配对的三条染色体中，若任意配对的两条染色体一定分离时，另一条染色体随机移向细胞任一极。下列叙述正确的是 （ ）

图1

图2

A.图1所示的变异属于基因重组

B.观察异常染色体应选择有丝分裂中期的细胞，不能选择减数第一次分裂期的细胞

C.如不考虑其他染色体，理论上该男子产生的精子类型有3种

D.该男子与正常女子婚配后，可能生育染色体组成正常的后代

【试题分析】该题侧重评价学生核心素养中的理性思维，即能基于生物学事实和证据，运用演绎与推理、模型与建模、批判性思维等方法，对“该男子产生的精子类型及能否生出染色体组成正常的后代”进行探究、论证。如图所示，14号与21号两条非同源染色体连接成一条染色体，与四分体时期同源染色体的两条非姐妹染色单体交叉互换明显不同，应属于染色体变异，A选项错误；在分裂的中期（有丝分裂中期、减数第一次分裂中期、减数第二次分裂中期）染色体螺旋化程度均达到了最大化，染色体形态在显微镜下均为最清晰状态，B选项错误；根据题意，不考虑其他染色体时，a、b、c三条常染色体经减数分裂产生的精子中有ab、c、ac、b、bc、a 6种，C选项错误；该男子与正常女子婚配后，如果是ac这类型的精子参与了受精，其后代染色体组成应是正常的，D选项正确。

【答案】D

《普通高中生物学课程标准》指出，高中生物课程要以学科素养为核心，评价理念要从内容本位、学科本位向素养本位、学生发展本位转变。这在近几年全国及各省的生物学科高考试题中已逐渐显现，这就要求教师围绕学科素养这一核心，转变教学理念，克服传统教学惯性，紧扣《普通高中生物学课程标准》，充分发挥教学智慧，与时俱进地开展好学科的教学工作。