关于“减数分裂和受精作用”的教学建议

田文静 龚大洁 王 飞

(西北师范大学教育学院 兰州 730070)

“减数分裂和受精作用”是人教版高中生物学教材《遗传与进化》模块的第2章第1节内容。减数分裂是分离定律及自由组合定律的细胞学基础，它阐释了孟德尔遗传定律的本质；减数分裂是自然情况下发生基因重组的根本来源，是个体产生可遗传变异的重要原因，一定程度上为生物进化提供了可能。由于减数分裂过程抽象、复杂，涉及各时期细胞内同源(及非同源)染色体的行为变化，以及染色单体、DNA分子的数量变化，且容易与有丝分裂的相关变化相混淆，学生难以理解和把握，因此一直是教学中的难点。依据对该部分内容的分析，本文提出，从教材内容出发，充分利用教材中的插图信息，辅以实物演示法和简笔画法等直观教学手段进行教学，加深学生的感性认识，帮助他们构建清晰、完整的认知。

1 充分利用教材插图

关于精子和卵细胞的形成过程，教材中附有直观形象的图解帮助学生理解。但也会有学生对教材图解产生误读。图2-2和2-5中，初级精(卵)母细胞含4对同源染色体，经减数分裂产生的每个子细胞中貌似也存在一对形状、大小相同的“同源染色体”，这对学生理解减数分裂时同源染色体分离，非同源染色体自由组合这一过程造成困扰。可就此启发学生思考并说明原因：教材图解所示的初级精(卵)母细胞中有两对同源染色体的形状、大小十分相似，因而在次级精(卵)母细胞及子细胞中仿佛也看到了同源染色体。通过完善教材中的图解，并经过思考与讨论，笔者归纳出如下三个优化方案。

(1)调整染色体的形状大小 最直接的方法为调整这2对相似同源染色体的形状或大小，使图中4对同源染色体的形态各不相同。通过体现差异来增加区分度，可有效避免子细胞中出现“同源染色体”的假象，明确减数第一次分裂结束后同源染色体分离这一特点。

(2)调整染色体的颜色 用4种颜色填充4对同源染色体，体现非同源染色体之间的颜色的差异，如此，每个通过减数分裂形成的子细胞均含4条颜色不同的染色体，表明其中不存在同源染色体。此法的缺陷在于：每两条同源染色体颜色一致，难以区分。

(3)用成对基因表示同源染色体 利用4对等位(或相同)基因基因标记初级精(卵)母细胞的4对同源染色体，如AaBbCcDd或AabbCcDD，那么各时期细胞就有了特定的基因型。随着同源染色体的分离，子细胞中就不会出现成对基因。

方案(1)和(3)既体现了非同源染色体之间的差别(形态和基因不同)，也突出了两条同源染色体之间的差异(颜色和显隐基因的区别)，因此不仅能直观地表现减数分裂过程中同源染色体的分离，还能体现非同源染色体的自由组合。方案(2)无法区分两条同源染色体，故不能体现出非同源染色体的自由组合。

2 教学建议

理解减数分裂过程的关键在于把握于各时期染色体的行为变化，尤其是在减数第一次分裂(简称减Ⅰ)后期，伴随同源染色体分离的同时发生非同源染色体的自由组合。实际上，非同源染色体自由组合的方式在减Ⅰ中期便已确定。减Ⅰ中期，由纺锤体两极发出的动粒微管随机捕获四分体中两条同源染色体的动粒(着丝点)[1]，由此便确定了两条染色体分别移往两极的方向，故细胞的每一极中，非同源染色体的组合方式也成定数。

基于教材对该部分模糊处理的考虑，建议教师立足教材授课，适当启发学生思考，避免牵涉过多细节导致适得其反。教师可借助绘制简笔画或直观实物演示等方法，直观形象地再现非同源染色体自由组合的过程，深化学生的感性认识。

2.1 绘制简笔画来呈现非同源染色体的自由组合 根据方案(1)的调整，初级精(卵)母细胞应含4种形状、2种颜色共8条染色体，随着减数分裂结束，每个子细胞含4条不同形状的染色体，对应着5种颜色组合(4红、3红1黄、2红2黄、1红3黄、4黄)，综合考虑染色体形态，子细胞有16种染色体组合。这与方案(3)中当初级精(卵)母细胞基因型为AaBbCcDd时产生子细胞基因型种类相同，综合方案(1)和(3)，既突出染色体形状、颜色的区别，又分别用4对等位基因标记同源染色体，绘制简笔画(图1)来讨论因非同源染色体自由组合而产生多种子细胞的情况(粗线代表红色染色体，细线代表黄色染色体，分别用显性基因与隐性基因标记，为方便起见，细胞内省略染色体以基因代替)。

图1 简笔画表示减数分裂非同源染色体的自由组合

由图1看出，在减Ⅰ后期的初级精母细胞，细胞中有8种非同源染色体自由组合的方式，经过减Ⅱ过程，形成16种基因型的精细胞(或精子)；与此不同的是，由于卵细胞的形成存在胞质不均等分配现象，因此减Ⅰ后期的初级卵母细胞的两极是有区别的，所以该时期的细胞有16种非同源染色体自由组合的方式，通过减Ⅱ过程，形成16种基因型的子细胞(卵细胞和极体)。

2.2 用实物演示非同源染色体的自由组合 不少教师利用扑克牌代表染色体，模拟减数分裂过程，但是点数和花色所代表的意义常被学生弄混。笔者在教学中，借助多种常见豆粒(双子叶种子均可，用水浸泡2～3 h)、记号笔、刀片、纸和笔等物品，组织学生小组合作，一边演示一边叙述非同源染色体的自由组合，可达到较好的效果。不同种豆粒代表多对同源染色体，每种选取两粒，用记号笔标记其中一粒(两侧都标记)，以示两条同源染色体的区别，在事先画好细胞轮廓的白纸上，将同种豆粒两两一组摆在细胞中表示联会。减Ⅰ前期到中期，每组豆粒纷纷移向细胞中间，排在赤道板上；减Ⅰ后期，每组豆粒的两颗分别移向细胞两极，每一极含有不同种豆粒各一颗，但是标记与未标记豆粒的组合情况就产生有多种，这就出现了非同源染色体自由组合的问题，通过模拟多种组合得出结论：减Ⅰ结束可产生2n种子细胞(n为豆粒的种类数，即同源染色体的对数)。也可继续演示减Ⅱ过程(后期姐妹染色单体分开，可以用刀片从豆粒中间将两片子叶切开来表示)，具体操作不再赘述。

3 小结与反思

我国古代著名教育家荀子认为，人的学习始于“天官之当薄其类”，即耳、目、鼻、口、形(身)等感觉器官对事物的接触。

多媒体技术的推广使教学形式更加丰富多样，如幻灯片、录像、动画等方式不但直观便捷，还扩大了学生的感知范围，提高了他们多通道信息同时摄取和处理的能力。然而，这种教学方式有着很强的预设性，课程资源是现成的、可直接拿来用的，学生所获取知识的深度尚欠缺。授之以鱼不如授之以渔，在此基础上，辅以简笔画法和实物演示法，体现了“知识生成式”教学，通过绘制简笔画逐步演示各时期染色体的行为，增强学生的感性认识。借机趁热打铁，引导学生合作学习，用花生、蚕豆等演示并描述各时期染色体的行为及数目变化。充分调动了学生各个感觉器官参与学习，将眼观、耳听、口述、动手、动脑相统一，体现学生的主体地位。

(基金项目：甘肃省高中课程改革教学与研究基地项目，No.甘教基二2014-2号；*通讯作者)