“染色体畸变”的教学设计

· 40· 生物学教学2011年(第36卷)第5期 “染色体畸变"的教学 干常春 (浙江省宁波市鄞州正始中学 315131) 摘 要 本节教学中，对染色体组、二倍体、多倍体和单倍体等重要概念，尝试进行概念同化和概念形成，帮助学生习得、理解概 念。 关键词 染色体畸变 概念教学 教学没计 l 教材分析 “染色体畸变”是浙科版高中生物学教材(必修2) 第四章第一节“生物变异的来源”第三课时的内容。 染色体畸变、基因重组、基因突变是生物可遗传的变异 三大来源，染色体畸变包括染色体结构变异和数目变 异两块内容，染色体数目的整倍体变异相关的概念是 学生学习下一节“生物变异在生产中的应用”中单倍 体育种和多倍体育种的知识基础，染色体组，单倍体、 多倍体的概念教学是本节内容的重点和难点0学生虽 然通过前面的学习对生物可遗传的变异有了一定的了 解，但对于染色体畸变的相关知识却知之甚少。本节 课的教学设计思路是：让学生在现实生活的背景中进 行学习，为学生提供足够的感性材料，从感性认识上升 到理性思维，从而形成染色体组、多倍体及单倍体等核 心概念。教学中采取让学生通过辨图、设问等方式理 解染色体组的概念；通过具体实例、概念辨析和对比， 认识单倍体、二倍体和多倍体之间的关系；在解决实际 问的过程中深入理解核心概念。 壤溶液中吸收这些无机盐。②人红细胞中K 的浓度 比血浆高30倍，Na 的浓度却只有血浆的 1／6，细胞 为什么却仍在吸收 K 并排出 Na (即“吸 K 排 Na”’)?学生很容易得出不是上面提到的物质跨膜方 式，应该存在一种新的跨膜方式。并依据②给出新的 实验材料：用人工膜进行实验时，在一般情况下，即使 膜两侧具备浓度差，K 不能通过人工的磷脂双分子 层。如果在这脂质双层膜上，加上少量的缬氨霉素(一 种蛋白类抗生素)，则 K 便可以通过，而其他离子不 能；若向细胞膜上注射氰化物(抑制能量 ATP的形 成)，细胞对 K 的吸收减缓或停止。引导学生通过分 析资料总结这种运输的特点。最后结合动画，突破本 节课的一个难点。 2．3．4 填总结 完成 3种物质的跨膜运输方式教 学后，引导学生填写完成3种物质运输的方式比较(表 1)，然后绘制曲线图，引导学生分析影响3种物质跨膜 运输方式运输速率的因素。同时思考物质进出细胞的 3种方式中，对细胞而言哪一种更为重要?为什么? 表1 3种物质运输方式的比较 H2O分子 葡萄糖进入 K 进入红 绘制示意图 进入细胞 红细胞 细胞的方式 名称 自由扩散 协助扩散 浓度 载体 能量 举例 以图表、曲线为载体，通过总结、对比、分析，通过数学 思维的探究，完成学科思维的整合。从而理解主动运 输的意义，同时联系细胞膜的功能特点——选择透过 性。 。 2．3．5 自学胞吞与胞吐 以“实践证明母乳喂养的婴 幼儿上呼吸道感染和腹泻的发生率较人工哺乳婴幼儿 的发生率明显减少，前 6个月的患病率也相对较低。” 为资料，引入大分子出入细胞的方式——胞吞与胞吐。 展示胞吞与胞吐图片，让学生通过阅读教材，描述 示意图来学习细胞的胞吞与胞吐的过程，最后通过图 表总结大分子物质进出细胞的相关内容。 2．4 概念图小结 让学生完成下面的概念图(图1)， 形成知识结构。 图1 物质进出细胞概念图 3 小结 本节采用讲授与讨论相结合的，先复习细胞 膜的成分、结构的知识，再把教材中的“现成结论”，通 过多处“设问”、“铺路”，进行活化和优化处理，为学生 搭设适当的桥梁，使学生能够进行有效的探究。教学 中，教师提供了适宜的图片、动画等相关资料，可以激 发学生的学习兴趣，并使学生获得感性认识，化抽象为 具体，培养学生的观察、比较、分析的能力。 生物学教学2011年(第36卷)第5期 2 教学目标 2．I 知识 说出染色体结构变异和数目变异的基本 类型；举例说出染色体组的概念；辨别染色体组、单倍 体、二倍体和多倍体的具体实例。 2．2 能力 通过自学指导，提高学生的自学及信息获 取能力；通过具体实例，提高学生对概念的辨别、分析、 归纳能力。 2．3 情感态度与价值观 引导学生知道研究染色体 畸变可以为人类健康服务，培养学生关注生活、关爱生 命的社会责任感；让学生体会生命的多姿多彩，从而更 加热爱生命，珍惜生命。 3 教学过程 3．I 创设情境，实例导入 课的开始就以“猫叫综合 征”患儿的图片、症状直接引入课题。- 设计意图：中学生具有比较强烈的好奇心，实例开 门见山被提出来，一下子就紧紧吸引了学生的注意力， 激发了他们的求知欲望。 3．2 自学指导，课堂生成 “猫叫综合征”是人类第5 条染色体的部分缺失引起的，除了缺失是染色体结构 变异的方式外，还有其他方式吗?指导学生自学教材 中染色体结构变异相关的内容和阅读资料“羊膜穿刺 术与染色体变异”。在学生提问基础上，进行生生互相 解答和师生解答，然后教师联系课题引出：研究染色体 变异有什么意义，怎么研究?(让学生感受到研究染色 体畸变可以为人类健康服务，培养学生关注生活、关爱 生命的社会责任感，同时让学生感受到“观察细胞有丝 分裂”实验也可应用于生活实践)。 设计意图：这部分内容教材图文并茂 学生能自己 看懂，要求学生能真正理解相关内容，能与前面学过的 基因突变、基因重组等变异方式进行区别。 3．3 设置“问题链”，概念同化与习得 教师首先展示 雄果蝇体细胞的染色体的图片，要求学生回答下列问 题：①果蝇的体细胞里有几条染色体，几对同源染色 体?②这个雄性果蝇在产生配子时，能产生怎样的精 子?画出其精子的染色体组成；③果蝇精子中的染色 体在数量，形态、大小和功能上有什么特点?④果蝇的 精子中为什么要有这些染色体，依据是什么?⑤如果 把这些染色体看成一组，你觉得染色体组有什么特点? 通过问题的引导，并加以适当的总结，学生能理解染色 体组的定义：“细胞中的一组非同源染色体，在形态和 功能上各不相同，携带着控制生长发育的全部遗传信 息的一组染色体。”染色体组的定义确立了其概念的内 涵，即一组非同源染色体、有物种生长发育的全套遗传 信息、染色体形态和功能各不相同。由于构成染色体 组的一组非同源染色体在形态和功能上各不相同，因 · 4l· 此可以引导学生进行推理：细胞中同种形态的染色体 有几条，细胞内就含有几个染色体组。并由此引出二 倍体和多倍体的概念：由受精卵发育而来，体细胞内含 有2个染色体组的个体叫做二倍体；由受精卵发育而 来，体细胞内含有3个或3个以上的染色体组的个体 叫做三倍体。在此基础上，教师利用多媒体投影有关 例题(略)，以此帮助学生辨别、理解概念的内涵。 设计意图：染色体组是本节内容的核心概念之一， 是学习二倍体、多倍体和单倍体概念的基础，如果直接 讲述，学生很难理解其实质。而学生前面已经学习了 减数分裂相关的知识，通过上述问题的引导也容易同 化染色体组的概念。 3．4 认知冲突，概念形成 接下来是学习单倍体的概 念。教师提出问题：还有一个概念要学习，那就是单倍 体，请同学们按照自己的理解，想想怎么给单倍体下定 义?大多数学生由于思维定势的影响，会参照二倍体 和多倍体的概念来理解单倍体。此时教师可提出，单 倍体内的染色体组数不一定都是单数，然后以蜜蜂为 例，蜜蜂受精卵发育成为蜂王和工蜂，它们的体细胞中 有32条染色体，两个染色体组，它们是二倍体；蜜蜂的 卵细胞不经过受精作用也能直接发育成雄蜂，它们的 体细胞中只有 16条染色体，一个染色体组，是单倍体。 再让学生给单倍体下定义，并通过学生和教师的不断 修正，最后引出单倍体的概念：体细胞中含有本物种配 子染色体数目的个体，称为单倍体。教师用图片例举 自然界中的二倍体、多倍体和单倍体生物(略)，让学 生在感知这些生物的同时，享受生物之美，自然之美。 学生经过具体问题的解决过程，对本课时内习得 的概念有了更加深刻的理解，教师再引导学生自己总 结判断单倍体、多倍体和二倍体的方法：首先确定个体 发育的起点，然后再分析细胞中染色体组数．o个体发 育的起点有两种类型：一是受精卵或者细胞融合形成 的杂种细胞；另一种是卵细胞或者花药。 设计意图：教师根据知识学习过程容易产生的负 迁移现象，故意设置陷阱，使学生产生认知冲突，激发 探究欲望，在此基础上利用适当的材料，让学生逐渐认 识概念的本质并尝试构建概念。最后通过实例，让学 生通过对概念的应用，达到掌握概念的目的。 4 教学反思 在概念教学方面，染色体组是一个难点，也是本节 课的核心。学生的认知结构中已有减数分裂的 知识，具备认知结构同化的基础，因此就让学生通过分 析果蝇产生配子中的染色体情况去感知，获得表象，再 从形象思维层次去联想，最后从逻辑思维层次去归纳、 概括染色体组的本质特征，生成概念。从教学效果看， · 42· 生物学教学2011年(第36卷)第5 实验室制作葡萄酒的几点改进 孔祥伟 晁丽云 (山东省 庄市第一中学 277300) 摘 要 根据葡萄酒酵母的营养特点，利用乳酸马铃薯葡萄糖培养液从葡萄园内土壤中培养出菌种；检验后稀释，在马铃薯固体 培养基上进行培养分离，得到的菌种扩大培养后，用于实验室制作葡萄酒。 ． 关键词 葡萄酒酵母 分离培养 乳酸马铃薯葡萄糖培养液 马铃薯固体培养基 葡萄酒 葡萄酒酵母能将葡萄汁的葡萄糖和果糖发酵为酒 精，其种的纯度及强壮与否直接影响到葡萄酒的口感、 风味、产量和效率。传统的葡萄酒酿造，是葡萄破碎后 本身携带的自然界的酵母菌，在葡萄浆或分离后的葡 萄汁中自然地繁殖，最终发酵成葡萄酒，称 自然发酵。 而现代葡萄酒的生产是无菌条件下，将优质酵母菌菌 种直接接种在葡萄浆中，让其繁殖，这样不仅可以避免 其他微生物的污染，还可以提高产品质量和产量，生产 出符合人们口味的葡萄酒。 根据人教版高中生物学选修教材介绍的方法，利 用野生酵母菌进行葡萄酒制作成功率较低，制作出的 葡萄酒中含有乳酸菌、产气荚膜酵母等嗜酸性微生物。 怎样才能避免这些问题呢?下面介绍笔者在教学实践 中的几点做法。 自然发酵过程中的酵母菌有三类。第一类是起主 要作用的是葡萄酒酵母。这种酵母发酵力强，产酒的 风味好，生成有益的副产物多，在葡萄汁还没发酵之 前，所占的比例很小；在发酵的过程中，快速地繁殖起 来，完成主要的发酵任务。第二类是发酵力较弱，在发 酵开始时，这种发酵力弱的酵母先引起发酵。在以后 的发酵过程中，它的作用逐渐被葡萄酒酵母所代替。 第三类是能将乙醇氧化成乙醛的好氧性产膜酵母，当 发酵容器未灌满时，产膜酵母便会在葡萄汁液面生长 繁殖，使葡萄汁变质。所以要想解决上述问题，必须从 纯化葡萄酒酵母菌人手。 大多数酵母菌生活最适 pH为4．5—6．0，常见于 含糖分较高的环境中，例如果园土、菜地土和果皮等植 物表面。酵母菌生长迅速，易于分离培养，在液体培养 基中，酵母菌生长更快。利用酵母菌喜欢酸性环境的 特点，常用酸性液体培养基获得酵母菌的培养液(酸性 培养条件下可抑制细菌的生长)，后在固体培养基上用 划线法分离得到纯种，经扩大培养后再让学生做实验， 问题就能得到解决。 1 配制培养基 将马铃薯洗净去皮，切成碎片，称200 g并加蒸馏 水 lO00mL，煮沸30 min，用力搅拌后纱布过滤，取滤液 一 分为二倒人编号 A、B两个 lO00mL的烧杯中，各补 足蒸馏水至50OraL，制成20％的马铃薯汁。A杯中加 入 lOg琼脂，煮沸溶化，再加入 lOg葡萄糖，补足水分 搅拌，制成马铃薯葡萄糖琼脂培养液。取 lO只洁净培 养皿，每只倒入 1O～15mL培养液，制成平板培养基扎 好。B杯加入2．5mL乳酸和 lOg葡萄糖，搅拌制成乳 酸马铃薯葡萄糖培养液，分装到20只洁净试管中，按 每管装 lOmL，塞紧扎好。一起放人高压蒸汽灭菌锅内 在 l0oKpa 121℃下高压灭菌20 rain备用。 2 选择分离培养葡萄酒酵母 葡萄酒酵母在固体培养基上培养，其菌落呈乳黄 色，不透明，有光泽，表面光滑湿润，边缘整齐。随时间 延长有碎片出现，且菌落逐渐颜色变暗，根据这一特征 进行选择培养。 2．1 取土样 在葡萄园内选定取样点，按对角交叉 (五点法)取样。先除去表层约2cm的土壤，将铲子插 入土中数次，然后取 2一lOcm处的土壤。将五点样品 约1kg充分混匀，除去碎石、植物残根等杂物，装入已 灭过菌的牛皮纸袋内 ，封好袋口，并记录取样地点、环 境及日期。同时取10—15g土样，称重后经 105~C烘干 8h，置干燥器中冷却后再次称重，计算含水量。土样采 集后应及时分离，凡不能立即分离的样品，应保存在低 温、干燥条件下，尽量减少其中菌种的变化。 2．2 制备土壤稀释液 称土样 1g于盛有 lOOmL无菌 水的三角瓶中，充分振荡，此即为lOI2浓度的菌悬液。 2．3 检验菌种 用无菌移液管分别吸取悬液0．5 mL 接入5支10 mL乳酸马铃薯葡萄糖培养液的试管中， 置于恒温箱调节温度 25℃，培养24h，可见培养液变混 通过这样的知识同化和迁移较好地解决了以往学生普 遍感到难以理解的染色体组的概念。对单倍体的概念 教学，不直接给出定义，而是让学生根据已有的知识经 验判断，从而引起学生的认知冲突，激发学生的求知欲 、 望，在此基础上再利用蜜蜂的例子，使学生逐渐认识概 念的本质。 在这个过程中，教师只是一个引导者的角色，学生 通过反思、发现，最后获得对概念的理解。这样的设 一 计，体现了新课程的教学理念，也有较多的课堂动态生 成，学生的思维得到了锻炼。