摘要：染色体组、二倍体、单倍体等概念是“染色体变异”一节的教学重难点。通过展示模型、创设问题串，引导学生构建模型，帮助学生理解抽象的生物学概念以及由此衍生出的单倍体育种技术和多倍体育种技术，提高学生认识模型、构建模型和应用模型的能力。

关键词：模型；模型建构；问题串；染色体数目变异

中图分类号：G4 文献标识码：A

1、教材分析及设计思路

“高中生物学必修 2《遗传与进化》教材中，“染色体变异”既承接前面所学细胞分裂、受精作用等知识，又为学习生物育种技术以及生物进化等知识做准备。教学过程中教师可以展示模型，设计问题串，或应用模型解决问题[1]。

2、教学目标

（1） 通过思考问题串或者模型建模，能够概述染色体组、二倍体、多倍体、单倍体的概念生成染色体组的概念；说出多倍体育种和单倍体育种的原理及应用。

（2）基于生物学模型，通过比较分类或分析综合来解答问题串，通过动手构建模型来形成新概念。

（3） 通过衔接“STS”，培养应用知识解决实际问题能力。

3、教学过程

3.1 展示物理模型，设置“比较分类”问题串，构建新概念[2]

展示21三体综合症患者和性腺发育不良患者的染色体图解，提问1-1：对比正常人，患者的染色体组成发生什么变化？继续提问1-2：对比男性体细胞和精子细胞，它们染色体条数分别是多少？1-3：男性体细胞中1号的两条染色体是什么关系？1-4：精子中每条染色体之间的形态和功能相同吗？1-5：如果把精子中的染色体看作一组，体细胞中有几组染色体？学生总结染色体的本质和形态特点。教师展示蜂王和雄蜂的染色体图解，提问1-6：对比蜂王和雄蜂的染色体组可知，雄蜂是由未受精的卵细胞发育而来的单倍体，这说明染色体组有什么功能特点？教师总结染色体组的概念和染色体数目变异的第二种类型：细胞内染色体数目以一套完整的非同源染色体为基数成倍地增加或成套地减少。

设计意图：首先教师以染色体数目异常患者的染色体图解作为物理模型，帮助学生构建染色体数目变异的概念。提供男性体细胞和精子的染色体图解，使学生对抽象概念“染色体组”产生直观感受。通过设置“比较分类”问题串，激发学生比较分类，归纳总结出染色体组的本质特征和形态特点。最后教师展示蜂王和雄蜂的染色体图解，学生补充染色体组的功能特点，生成完整的生物学概念，同时主动构建出单倍体和染色体数目变异的概念，提升学生认识模型的能力。

3.2 设置“分析综合”问题串，构建物理模型，生成概念

教师指导学生完成教材P87“问题探讨的表格”。从野生香蕉（2n = 22）到栽培香蕉（3n= 33），从野生马铃薯（2n = 24）到栽培马铃薯（4n = 48）。教师提问2-1：字母“n”代表什么？数字“2”“3”“4”又代表什么？教师提出疑问：人类是如何将含有2个染色体组的野生种培育成含有3个或者4个染色体组栽培种的？继续提问2-2：如果二倍体产生含有2套染色体组的配子，可能是哪个阶段出错了？继续提问，2-3：若2个正常配子（n）经过受精作用形成几倍体？2-4：若1个正常配子（n）和1个异常配子（2n）经过受精作用形成几倍体？2-5：若2个异常配子（2n）经过受精作用形成几倍体？根据上述思考，要求学生构建模拟雌雄配子结合产生的受精卵染色体组成模型[3]。要求同桌互评、修改、完善模型。

设计意图：设置“分析综合”问题串，把二倍体，三倍体和四倍体的形成过程当成一个整体，从形成染色体数目异常的配子和配子以不同方式组合成含不同染色体数目的受精卵两个角度进行拆分。引导学生回顾减数分裂和受精作用的知识，解答配子染色体数目异常的原因。建构配子和受精卵的染色体组成模型，探究二倍体，三倍体，四倍体的产生过程。提升了学生建模能力。

3.3 设置“分析综合”问题串，将物理模型转换为概念模型，巩固新知

教师引导学生阅读教材P88关于人工诱导多倍体的方法，教师设疑：如何利用多倍体育种技术培育三倍体无籽西瓜。引导学生阅读教材P91“拓展应用”中三倍体无籽西瓜的培育过程图解，思考并回答以下问题：3-1：为什么正常西瓜有子，三倍体无子西瓜无子呢？3-2：秋水仙素处理后的植株，各个部位染色体数目是否都为4N？3-3：无籽西瓜培育过程中两次传粉的目的是什么？3-4：四倍体植株上结四倍体西瓜，四倍体西瓜内的种子和果肉含有几个染色体组？3-5：为什么要用四倍体植株做母本而不用二倍体？逐步分析完培育过程后，要求学生按照自己的理解，独立构建无籽西瓜培育过程的概念图[4]。

设计意图：无籽西瓜培育流程图蕴含多个知识点，所以设置一系列的问题引导学生步步深入地思考。要求同学根据思考，独立构建无籽西瓜的培育概念图，有效地梳理多倍体育种知识。

4、教学反思

在教学过程中，教学围绕着科学思维设计问题串，注重引导学生建模，目的是为了提高学生认识模型和建模能力。染色体数目变异比较抽象，采用展示物理模型，并设置“比较分类”问题串，让学生自主构建染色体组、染色体数目变异、单倍体概念，也提升了学生对模型的认识。设置“分析综合”问题串，让学生构建配子和受精卵染色体组成模型，生成二倍体和多倍体的概念；并将染色体变异和多倍体育种结合，学生构建育种流程图，培养建模能力。

参考文献

[1] 中华人民共和国教育部. 普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订版）[S]. 北京：人民社，2018：4-19.

[2] 史亚绒.基于核心素养的物理模型建构教学——以“染色体变异”为例[J].中学生物教学，2021（30）：12-13.

[3]周荷静.“染色体变异”（第1课时）的“双向思维”教学设计[J].生物学教学，2022，47（04）：43-45.

[4]赵广宇，崔连新，白玲，张洋平.指向生命观念培养的“染色体变异”概念教学设计[J].生物学教学，2021，46（06）：26-29.

[5]江钐.深度对比，发展学生推理思维——以“染色体变异”教学为例[J].中学生物学，2019，35（08）：8-10.