减数分裂教学设计袁慧

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1、 教学基本信息课名减数分裂中的染色体行为是否属于地方课程或校本课程否学科生物学段高中年级高二授课日期教材书名：普通高中课程标准实验教科书生物学 （必修2） 遗传与进化 出版社：浙江科学技术出版社 出版日期： 2013 年 5 月北京市中小学“京教杯”青年教师教学设计大赛教学设计参与人员姓名单位联系方式设计者袁慧春延庆区第五中学15910499645实施者袁慧春延庆区第五中学15910499645指导者李明娥延庆区教科研中心13522040530其他参与者以下内容、形式均只供参考，参评者可自行设计。 教学过程既可以采用表格式描述，也可以采取叙事的方式。如教学设计已经过实施，则应尽量采用写实的方式

2、将教学过程的真实情景以及某些值得注意和思考的现象和事件描述清楚；如教学设计尚未经过实施，则应着重将教学中的关键环节以及教学过程中可能出现的问题及处理办法描述清楚。表格中所列项目及格式仅供参考，应根据实际教学情况进行调整。指导思想与理论依据（一）“建模思想”在教学中的应用“模型”，就是模拟所要研究事物原型的结构形态或运动形态，具有直观、简单、易理解、可操作的优点。高中生物学是研究自然界中生命运动最基本、最普遍的规律，自然界生物种类繁多、运动错综复杂，几乎每个具体的问题都要涉及到许多因素。通过建构模型能够排除非本质因素的干扰，舍弃次要因素和无关因素，突出反映事物的本质特征，从而使生命现象或过程得到

3、简化、纯化。模型的建立过程是一个科学探究的过程，是学生在老师的引导下通过真正的“做”科学的过程，既能学到知识内容，又能掌握更深入地探究生物学知识所必需的思维方法，同时形成正确的对待科学问题的观点和态度。减数分裂是高中生物教学的重点内容，其中减数分裂过程中染色体的行为变化这一难点，就可以通过建构动态的物理模型，抽象出减数分裂过程中染色体变化的本质特征。（二）系统层次性理论张建林（2005）现代系统论揭示, 一切系统都是由一定的层次所构成，某一层既是构成上一层系统的要素, 又是下一层要素构成的系统。日本著名物理学家坂田昌一指出: 自然界是由无数个层次组成的, 各个层次在性质上都互不相同, 各自服从

4、它自身的规律。减数分裂过程本身也是一个系统，这个系统包括第一次分裂和第二次分裂两个层次，每一层次都有各自的要素，两个层次相互独立又有联系，因此帮助学生建立减数分裂系统层次，可以更好理解不同层次的结构和相应层次的功能。（三）普通高中生物课程标准和普通高中课程标准实验教科书生物学必修2遗传与进化课程标准明确提出：生物科学的性质是研究生命现象和生命活动规律的科学，基本理念之一是倡导探究式学习，探究是学生认识生命世界的有效方法之一。必修2模块的价值之一是帮助学生领悟建立模型的科学方法及其应用。研读、利用、实施新教材：只有认真研读教材才能利用好教材，这是实施教材的前提。新教材改变了传统教材的“知识本位”

5、，要求全面落实三位目标；新教材要求学生能从接受型学习向探索型学习观念的转变；因此新教材的实施也就要求教师改变传统教材的“填鸭式”教学，落实“以人为本”的开放性、自主性、合作性学习。因此在本节教学设计中，力图带领学生在探究“染色体的行为变化”过程中，建立“减数分裂”过程的物理模型。教学背景分析教学内容： 减数分裂中的染色体行为这一课是高中生物必修2第二章第一节的内容，这部分内容不仅是本章的重点内容，也是整本书的重点内容之一，这部分内容是在学生学习了必修1细胞学知识，有丝分裂知识等知识基础上进行。通过学习，学生能够全面认识细胞分裂的种类，实质和意义，并为圆满解释“基因位于染色体”的假设奠定基础，从

6、细胞学的角度重新认识孟德尔定律，为生物的进化奠定了细胞学的基础。因此，本节课内容在知识上具有承上启下的作用。学生情况：学生已经学习过有丝分裂，孟德尔定律等相关知识，这为本节课学习奠定了基础，高二学生已经具有了一定的认知能力，观察分析能力，抽象思维能力，及一定的自主及合作学习能力，但对于细胞中微观世界的物质变化缺乏感性认识，仍难以理解，较难抓住本质。大部分学生表现为基本知识能“学会”但基本技能“会学”的同学不多，主要原因是学生在逻辑推理和整体把握两个方面存在障碍，对问题探讨停留于表象认识，难于抓住事物的本质。教学方式：教师创设一定的情境，引导学生对“减数分裂过程中染色体数目的减半”进行猜测和思考

7、，学生利用手中的材料模型模拟可能的行为变化以证明自己的想法，在不断的验证和否定以及否定之否定的过程中，结合视频、图片、文字资料等提示，多次反复，最终达成认识先实现同源染色体的分离，再实现姐妹染色单体的分离，最终实现染色体数目的减半。教学手段：交流讨论、模型模拟验证、小组合作、多媒体辅助教学。技术准备：教师准备充足数量的活动材料（红色、黄色布条剪成的染色体，上面缝着按扣代表着丝点，每组白色、棕色信封各一个，里面分别装有两对未复制的同源染色体，通过按扣的扣合便于完成染色体的复制），适当的教学辅助课件，每组一张白纸代表细胞边界，将全班同学分为8个小组（四人一组课桌围坐在一起，每组桌上有两个不同颜色的

8、信封）。问题和对策：对定染色体数目减半的方式的猜想是教学中的关键环节，在不断尝试的过程中，学生的思维和操作行为容易陷入混乱，教师要及时引导和调整。 教学目标(内容框架)知识目标：1通过模拟材料辨认，教师讲解，学生能够说出同源染色体的特征，通过整节课的学习，学生能比较易混概念四分体、同源染色体、姐妹染色单体、DNA、交叉互换。 2通过探究减数分裂过程中染色体的行为变化，学生建立减数分裂的动态物理模型，能够总结减数分裂和概念和各个时期的特点。能力目标：1通过探究体验、材料模拟、视频观看，学生能够展示染色体的变化行为，学生的分析、推理、判断、研究性学习的能力在一定程度上得到训练和提高。 2通过小组合

9、作式学习，学生围绕问题展开讨论，合作学习和交流能力、质疑精神、科学猜想能力和语言表达能力得到训练。情感态度价值观：1学生通过教师提问、小组探讨、观察动画、动手模拟等活动，加深对事物自身变化规律性的认识，认同建模是科学研究的重要方法。2. 通过体验、参与、交流，学生认同生命生殖过程中的复杂和精美。问题框架(可选项)教学流程示意(可选项)探究形成认识究形成认识究探究出示资料：魏斯曼预言；萨顿的研究材料：蝗虫染色体图片思考出示学习内容及学习目标从考虑染色体的行为变化方面思考，怎样完成两次分裂？小组合作完成。设置教学情景一：先实现同源染色体分离，再实现姐妹染色单体分离搜集信息归类出示资料：证明第一种方

10、式的正确性推测生殖细胞中的染色体组成思考：确保同源染色体正确分离的染色体行为变化？完善同源染色体的特点认同生物前后代染色体数目的恒定，明确减数分裂过程的存在利用模拟材料认识同源染色体推测细胞分裂方式染色体复制一次，细胞分裂两次二：先实现姐妹染色单体分离，再实现同源染色体分离概念解析：联会、同源染色体、四分体、姐妹染色单体、交叉互换、演示减数分裂完整过程，建立染色体行为变化的物理模型，总结配子多样性的原因：非同源染色体自由组合总结减数分裂的概念回归探究形成认识究生殖细胞中染色体数目减半，必须含全套非同源染色体教学过程(文字描述)一、导入通过层层递进的问题串（子代个体发育的起点是？受精卵怎样形成？

11、精子和卵细胞的来源？子代个体体细胞的染色体数目是？受精卵的染色体数目是？父亲、母亲体细胞染色体数目均为？推测精子、卵细胞中染色体数目各为？）分析生殖过程中亲子代的体细胞和生殖细胞中染色体数目的过程导入，学生自然推测出生殖细胞中染色体数目为体细胞的一半，既贴近自身，又契合主题，同时学生对生命的过程完整性和连续性有一定理解。然后教师出示资料：其实早在1887年德国生物学家魏斯曼就有预言：必然有一个特殊的过程使染色体数目减少一半。到底是否如此？1903年美国遗传学家萨顿用蝗虫细胞做实验材料研究精子和卵细胞形成过程，确定了生殖细胞中染色数目的确为体细胞的一半。肯定了减数分裂过程的存在，引出本节课学习内

12、容：减数分裂过程中染色体的行为。二、探究过程（一）探究减数分裂过程的系统性和层次性：染色体复制一次，细胞连续分裂两次1、利用模拟材料感性认识“同源染色体”：一条来自父方，一条来自母方；形态大小相同。2、假设原始生殖细胞中有两对同源染色体，推测成熟生殖细胞中的染色体组成（如下图）？经过小组讨论，一致能排除的是A和B，但是对于染色体组成上没有太多理解和认识，教学中发现C、D、E、F、G、H学生很难判断。C、D：很多同学凭第一感觉认为C、D是正确的，成对的染色体应该在一起，因为没有“基因位于染色体”的知识做基础，所以在处理C、D时我用了不太科学的语言帮助同学们理解“相同的染色体应当分离，配子才是相同

13、和公平的”；评课时有老师提到，可以给同学们解释为：假如C、D配子正确，则两个C或两个D的配子结合为受精卵后子代染色体组成与亲代不一样，则无法保证物种染色体的稳定性。E、F：大部分同学都会认可；G、H：由于有E、F的对比，学生认为颜色相同的（即来源相同的染色体）应当到同一个配子中，实际上颜色只代表来源，细胞中无此区分，这个难点不难攻克；最后，教师出示果蝇体细胞和生殖细胞染色体模式图，帮助同学们做判断。达成共识：生殖细胞中的染色体数目减半，必须含有全套的非同源染色体。3、教师进一步提问，思考细胞的分裂方式：如何实现这个过程？是一次简单的分裂吗？推测可能一：细胞直接分裂为两个子细胞；（很多同学凭第一

14、直觉都觉得是这样的，因为这样的分裂方式即迅速又简单，最容易得到两个符合条件的子细胞，如下图。）推测可能二：借鉴有丝分裂的基础，染色体应当进行复制一次，这样细胞需要分裂两次；推测可能三：细胞先分裂一次，子细胞复制后再分裂一次（这种可能性是个别学生在可行性二提出之后得出的）。观看视频进行肯定与否定：看到细胞连续分裂两次，得到四个子细胞（教师出示了第一次分裂后的细胞照片作为证据证明细胞先复制后分裂，因为看到的是复制后的染色体；然后又从进化的角度解释为什么染色体先进行复制）。达成共识，形成减数分裂的过程体系：染色体复制一次，细胞连续分裂两次。（二）探究染色体的行为变化，以实现细胞分裂后子细胞含有全套非

15、同源染色体学生以小组为单位合作探究，利用材料模拟染色体可能的行为变化，出现下列两种可能：推测可能性一：先分离同源染色体，再分离姐妹染色单体；推测可能性二：先分离姐妹染色单体，再分离同源染色体；（实际课堂中发现，由于染色体已经完成复制，同学们想到的都是先分离同源染色体，可能性二是由教师提供的）如下图所示：可能性一 可能性二教师出示第一次分裂后形成的子细胞染色体组成的电镜照片，帮助同学达成共识：减数第一次分裂完成同源染色体的分离，减数第二次分裂完成姐妹染色单体的分离。（三）确定联会行为的存在，以实现同源染色体的平分“联会”是减数第一次分裂过程的重点，联会行为是同源染色体正确平分的基础。其实减数分裂

16、过程的重点和难点是减数第一次分裂，而第一次分裂的关键我认为是“联会”过程，认识了联会，才能理解同源染色体的平分。第二次分裂过程类似于有丝分裂，对于姐妹染色单体的分离对学生而言应该不是难点。（四）完善同源染色体的定义特征：减数分裂过程中能配对的一对同源染色体辨析概念：联会、四分体、同源染色体、姐妹染色单体、DNA明确：X染色体与Y染色体虽然大小形态不同，但是能联会，是一对同源染色体。扩展：联会时同源染色体的非姐妹染色单体间的交叉互换现象三、建立减数分裂过程的动态物理模型学生利用材料，模拟减数分裂过程中各时期染色体的行为变化，建立动态物理模型，体会非同源染色体自由组合的多种可能性，从而理解：配子多

17、样性。应用：利用建好的模型认识镜下的细胞图像四、总结减数分裂的概念 以板书的形式进行总结。五、小测、总结、思考 在思考环节，我课堂中的提问仅是“你有什么收获？”专家评课时建议说如果加一个问题“你还有什么疑问？”就更好了。心中不得由衷敬佩专家的高度，虽说只是一个问题，可是也真切体会到了什么叫做“以人为本，心中有学生”，关注的不仅是知识，更是学生的需求。教学过程(表格描述)教学阶段教师活动学生活动设置意图技术应用时间安排创设情境出示亲代、子代、受精卵、生殖细胞图以及各代细胞的染色体数目，引导学生分析染色体数目一致的原因，并引出减数分裂。思考作答，在认同同种生物染色体数目恒定的基础上，认识减数分裂和

18、受精作用的意义。创设教学情境，引起思考。PPT展示3分钟温故知新出示魏斯曼的语言及萨顿的研究及常见生物染色体数目表，肯定推测。通过对生物体细胞和生殖细胞染色体的认识，确定生殖细胞经过减数分裂而来。肯定推测PPT1分钟新课讲解利用问题引出本节课的学习内容，出示学习目标；利用手中材料引导学生初步认识同源染色体，推测生殖细胞中染色体的组成类型。每组学生利用手中的两对模拟材料，思考并讨论生殖细胞中的染色体组成类型。推测配子中染色体组成模拟材料，PPT7分钟实践操作教师指导学生利用手中材料探究、模拟染色体减半的可能性，播放视频肯定减数分裂的过程特征；然后学生分组活动，探究两次分裂过程中染色体的具体行为变

19、化，第一次什么分开，第二次什么分开。学生依据视频提示，利用材料推断两次减数分裂过程中，染色体究竟发生了怎样的变化，究竟是怎样分离的。学生在操作中体会染色体的行为变化视频，模拟材料16分钟分享交流核心概念辨析：同源染色体、四分体、染色体、染色单体、DNA、交叉互换。通过已有知识和已学知识，学生利用材料认识相关重要概念。概念理解PPT，模拟材料3分钟效果评价教师模拟演示减数分裂整体过程，建立染色体行为变化的物理模型；学生重复染色体的行为变化，构建减数分裂染色体行为变化的物理模型。构建模型模拟材料2分钟拓展提高在同源染色体分离过程中，非同源染色体自由组合的多种可能性探究及分析。积极思考、讨论，发言作

20、答。为变异做铺垫PPT3分钟归纳总结教师带着学生，通过板书总结减数分裂过程，并回顾减数分裂的两个重要过程，最终强化减数分裂这个重要概念。最后通过几个问题回顾整节课学习内容。思考、作答、记笔记。构建学习框架，形成体系板书5分钟学习效果评价设计（一）学生思维力度的评价本节课的探究主要不在于对实验的设计过程上，而是体现在思维的宽度和广度上，表现在学生是否能够对教师提出的层层问题能够进行有效的思考，通过小组交流来表达个人观点等方面，回顾几个主要环节，选取本次探究活动的关键也是学生之间差异较大的项目作如下评价。思维度水平1水平2水平3可能性的提出没有任何思考稍加指点，能想出一点能够独立全面地思考可能性的

21、判断没有任何判断根据提示能做出一定判断能做出合理、全面的判断可能性的验证没有任何验证方法根据提示能有一定验证方法能做出正确可靠的验证方法语言表达没有任何观点可以表达能在提示下表达出自己的部分想法能合理、全面表达自己的想法（二）学生操作能力及建模作品评价在本节课中，学生的操作主要是用材料模拟染色体的行为变化，通过能否模拟出完整的染色体行为变化过程衡量学生的操作能力，以及判断学生对染色体行为变化是否有完整的模型体系，据此，做出以下四方面的评价标准。水平一水平二水平三水平四操作能力没有任何操作在一步一步提示下能完成操作稍稍经过提示能独立操作完成不经过提示能独立完成所有操作建模作品没有模型构建模型构建

22、缺乏系统性模型构建较完善具有完整体系的模型框架（三）教师教学效果评价分析1、高中生物课标的理念之一是倡导探究性学习，必修2模块的价值之一是认同建模方法是科学研究的重要方法之一。因此，本节课所涉及的探究活动是使用布质材料的染色体进行，可重复操作使用，也避免了浪费。探究过程体现在层层深入递进地问题引导与思考，在不断重复模拟染色体的行为变化过程中体会减数分裂的内涵美；在不断重复、肯定与否定的过程中，直到减数分裂中染色体行为全部被揭示后，学生通过完整模拟这一过程，建立染色体行为变化的动态物理模型。2、普通高中生物课程标准还指出要“注重学生在现实生活的背景中学习生物学，倡导学生在解决实际问题的过程中深入

23、理解生物学的核心概念”；普通高中生物课程标准在课程目标的知识目标中要求学生“获得生物学基本事实、概念、原理、规律和模型等方面的基础知识”。生物学科知识体系中存在着大量专业性概念,生物的概念是生物学科知识结构的基础，是学习生物知识的基石。对于生物概念的正确理解和运用，不仅有助于学生掌握基础知识，提高解题技能，而且能够提高学生的生物学素养。本节课的重要概念如“减数分裂、同源染色体、联会、四分体、交叉互换”等都不是由教师主动提供，而是在学习过程中和学生一起总结得出，因此，是学生认知逐渐深入理解获得的，这样学生印象深刻、理解到位，应用更灵活。评价量规统计表格：项目组别思维度操作及建模课堂检测课后作业可

24、能性的提出可能性的判断可能性的验证语言表达能力操作能力建模作品一组二组三组四组五组六组七组八组本教学设计与以往或其他教学设计相比的特点(300-500字数)我认为本教学设计突出的亮点主要有三个：一、该教学设计体现了探究的思想，从减数分裂的概念到减数分裂过程中染色体每一时期的行为变化，都不是教师主动给出，学生被动记忆，而都是在教师的引导下一步步思考、分析、猜测、经过验证而得出的，学生是在一个主动求知过程中不断认知的过程，体现了新课程理念；二、该教学设计在染色体材料的选择上是一个亮点：以往教师习惯于橡皮泥、线绳或纸质材料，大量使用橡皮泥造成了浪费，可能还有部分学生会因此在课堂上捏些其他造型而分神，

25、让课堂陷于混乱，线绳模拟染色体效果不好，纸质材料易碎，着丝点设计有难度；一些硬件条件较好的学校可能会有磁力棒等专用材料，但是我们学校实验室缺少这样的配备，因此，我使用剪好的布质材料，着丝点是缝在上面的按扣，复制的染色体就用按扣将同色同大小的两条染色体相扣，分离的姐妹染色单体将按扣分开即可，环保耐用，且可重复使用，可谓一劳永逸，只是在模拟染色质时效果差些。另外每个小组是用一张白纸来模拟细胞边界，但是没有注意细节，如果是动物细胞的分裂过程，则细胞边界用有棱有角的白纸不是很恰当，这个细节并没有注意到。三、本节课中涉及一些重要概念，比如同源染色体、联会、四分体、交叉互换、减数分裂，这些概念都是在学习过程随着认识的不断深入而不断提及、不断补充完善的，尤其最后减数分裂概念是在整个探究过程结束后由学生自己总结，教师加以补充修订，这样的教学更符合学生的认知过程。10