生物模型是一種簡化和概括性強的描述方式，能夠清晰地展示特定對象的本質特征。生物模型的直觀性和概括性使其成為學生從感性認知向理性思維過渡的有力工具。此外，在生物建模的過程中，“生物建模”充當了橋梁和紐帶的角色，能夠幫助學生更好地理解和掌握知識。在講解“減數分裂和受精作用”這一課時，師生需要合作，共同構建生物模型。減數分裂與配子形成是微觀、動態、聯系的過程，前后具有較強的邏輯性，在教學設計中需要綜合教師講解、合作討論，將微觀教學方式轉變為宏觀教學，幫助學生更好地理解本節課的教學內容。一、知識回顧，引發沖突在開課之前，學生已經對細胞的結構奧秘、細胞增殖的機理以及遺傳學的基本法則有所了解，這節課教師將正式帶領學生探究真核生物細胞核內遺傳信息的傳遞機制，啟迪學生領悟有性生殖在生物進化史中的重要性。本節課的教學重點是讓學生對減數分裂的概念有清晰的了解，能夠洞悉減數分裂過程中染色體數量與行為的變化規律。在正式上課前，教師請學生一同回顧有關有絲分裂的教學內容，按照座位的順序依次回答。隨后，為了幫助學生更好地理解和吸收新的內容，教師采用多種方法來引入本節課的主題，展示大自然中有關動植物生長發育和繁殖的有趣視頻，以此來吸引學生的注意力和學習興趣。教師：同學們，在我們剛才的復習中，我們提到了有絲分裂是個體生長發育的重要途徑。現在，請大家思考一個問題：如果個體繁殖也采用有絲分裂的方式，會是什么樣的情景呢？這樣做會帶來哪些后果呢？請大家發表自己的看法。學生1：如果個體繁殖采用有絲分裂，那么后代的遺傳物質將與親代完全相同，這樣可能會導致生物種群的遺傳多樣性降低，對環境的適應能力也會減弱。學生2：有絲分裂產生的后代都是相同的個體，這樣就無法實現生物的進化，因為進化需要遺傳變異來提供不同的適應策略。教師：兩位同學分析得很到位。確實，如果個體繁殖采用有絲分裂，會導致遺傳多樣性的喪失和生物進化的停滯。但實際上，生物界的繁殖方式遠比這復雜和多樣。接下來，我們將學習一種新的細胞分裂方式——減數分裂。接著，教師向學生展示與減數分裂相關的一系列引人入勝的實驗現象。這些實驗不僅揭示了減數分裂的奧秘，也激發了學生的好奇心。教師：首先，讓我們回顧一下奧地利生物學家孟德爾在19世紀50年代和60年代對豌豆的研究。他通過連續統計不同花色的子一代和子二代，得出了一系列令人驚奇的結論。（此時，屏幕上播放孟德爾的介紹視頻，學生們聚精會神地觀看。）視頻播放結束后，教師繼續道：孟德爾的實驗結果啟發了他提出遺傳因子假說，并初步驗證了基因分離和自由組合定律。這些定律為我們理解生物遺傳提供了重要的基礎。緊接著，教師又提到了其他科學家的實驗：赫特維希在1876年研究海膽卵受精過程中發現，受精后兩個親本細胞核具有合并的現象。同樣，施特斯伯格在1888年的研究中也觀察到了被子植物體中兩個親本細胞核的合并現象。這些實驗結果進一步證明了減數分裂在動植物界的普遍存在。通過這些生動的實例，學生對減數分裂的重要性和普遍性有了更深入的理解。教師趁熱打鐵，向學生提出了一個問題：為了保持染色體數目穩定不變，子代從父本和母本繼承兩者的染色體，那么生殖細胞染色體數目需要怎樣調整呢？學生思考后回答：生殖細胞染色體數目必須減半。教師點頭表示贊許，并進一步引導學生思考：那么請同學們在已經學過有絲分裂的知識基礎上，進一步思考一下減數分裂過程中染色體的數目是在什么時間、以什么的方式減半呢？此問題的提出是引導學生結合已學知識，進行應用遷移，同時激發學生對減數分裂知識學習的興趣，帶領學生進入本節課的主題。二、問題討論，動手實踐教師：同學們，現在我們一起來思考一下。在生殖細胞產生的過程中，怎樣才能實現染色體數量的減半呢？大家可以大膽想象，提出一些猜想，并在小組內進行討論。（學生開始思考并討論）學生1：老師，我想可能是細胞直接分裂，然后把染色體平均分給兩個細胞，這樣染色體的數量就減半了。學生2：我覺得可能是減數分裂過程中，染色體先復制一次，然后細胞經歷兩次分裂，這樣最終實現染色體數目減半。學生3：我猜測染色體復制兩次，細胞分裂四次（甚至染色體復制四次，細胞分裂八次），是不是也可以呢？教師：同學們的想象力很豐富，提出的猜想也很有意思。那我們就以小組的方式討論這些猜測。（學生在小組內展開討論）在討論間隙，為了讓學生更好地理解減數分裂過程，教師向學生介紹德國植物學家施特拉斯布格發現“四份孢子”和德國生物學家鮑維里馬蛔蟲的減數分裂的實驗發現。（學生認真聽講并思考）教師：現在，請同學們結合這些科學史和實驗結果，再次討論一下你們的猜想。看看能否得出一個更直觀的結論來解釋減數分裂過程中染色體數量減半的現象。（學生再次展開討論）學生4：經過討論，我們認為在減數分裂過程中，染色體首先復制一次，然后細胞經歷兩次分裂。這樣，在最終形成的生殖細胞中，染色體的數量就會減半。這個結論與剛才老師介紹的實驗結果也是一致的。教師：確實，在減數分裂過程中，染色體復制一次后，細胞會經歷兩次分裂，從而實現染色體數目的減半。這個過程是生物繁殖中非常重要的一環，也是我們接下來要深入學習的內容。在得出這一結論后，同學們提出了一個非常有趣的問題：在減數分裂過程中，染色體會復制一次，而細胞會發生兩次分裂，那么染色體中的DNA復制會發生在細胞分裂的哪個時間呢？為了解答這個問題，我們一起進行猜想：猜想一是染色體的復制出現在第一次細胞分裂的期間，也就是細胞準備進入第一次分裂之前的階段。這樣假設下，染色體的復制將先于細胞的第一次分裂，確保每個子細胞都獲得完整的染色體數量。猜想二是染色體的復制出現在第二次細胞分裂的間期，也就是細胞完成第一次分裂之后的階段。這樣假設下，染色體的復制將發生在細胞已經分裂了一次后，確保每個子細胞都能夠獲得完整的染色體副本。（減數分裂模擬實驗操作與討論）教師：同學們，現在我們要進行一個有趣的模擬實驗。請大家以同桌為單位，利用我提前準備好的硬紙板、彩色筆、剪刀和塑料釘等材料，按照我接下來展示的步驟來操作。（教師展示實驗步驟和注意事項）教師：請大家制作一對較大的染色體模型，涂上紅色和黑色，制作一對較小的染色體模型，同樣涂上紅色和黑色。（學生開始制作染色體模型）教師：制作好模型后，請大家以兩人一組的方式展開探究活動。每位同學從自制的染色體模型中隨機抽取兩個染色體。在這里，我要特別強調一下同源染色體的概念。同源染色體是指形態和大小相同，但一個來自父方，另一個來自母方的染色體。請大家根據顏色和大小來區分你們手中的同源染色體。（學生互相協作，區分同源染色體）教師：現在，我們再次回到之前的問題：同源染色體分開發生在什么時候？姐妹染色單體分離又是在哪個時期發生的？請大家結合你們的猜想和實驗結果來討論一下。（學生展開討論）學生1：我認為如果姐妹染色單體在第一次分裂時就分開，這會導致基因分配的混亂，而且這種調控方式似乎不符合遺傳調控機制。學生2：通過比較和觀察，我發現減數分裂過程中染色體會先進行一次復制，然后細胞會經歷兩次分裂。具體的順序應該是染色體復制→第一次細胞分裂（同源染色體分開）→第二次細胞分裂（姐妹染色體分開）。教師：確實，在減數分裂過程中，染色體首先會復制一次，然后細胞會經歷兩次分裂，最終實現染色體數目減半。這個過程對于生物體的遺傳穩定性和多樣性都至關重要。（教師結合動植物減數分裂過程的顯微圖片進行詳細講解和展示，進一步加深學生的理解）三、研究減數分裂過程，歸納總結為了進一步加深學生對減數分裂的理解，我們進行了一系列的活動和討論。我們利用扭扭棒和磁體等構建染色體模型，用于表示減數分裂的過程。在實驗過程中，學生提出了自己的構想，并通過補充和完善的方式共同完善減數分裂模型。接著，我與學生一起比較教材中展示的精子形成過程圖示和他們自己構建的減數分裂模型，發現了兩者之間的差異，并找到了問題的根源。通過思考和討論，我們最終成功構建了一個完整的減數分裂模型。四、采集動植物材料，制作減數分裂裝片實驗操作課，不僅可以讓學生驗證學者的發現，推導理論知識，還能讓學生在參與中培養觀察能力和動手能力，實驗的過程是相對枯燥的，需要學生根據實驗目標，小心操作各種實驗設備，為此在教學過程中引入了各種學者發現實驗現象得出結論的小故事，發現學者身上不畏艱辛、嚴謹求實的態度與科學品質及敢于質疑的科學精神。為了讓學生更好地參與實踐，我們選擇了校區的花壇、草坪，采集各種動植物的材料，讓學生通過固定—染色—壓片等，制作屬于自己的減數分類裝片，觀察其中的一個或者是多個時期的分裂圖片，并將其記錄下來，完成實驗報告。五、課后延伸為了讓學生將今天的知識點牢牢地掌握，在課堂結束之前，我想給大家布置一個思考題，希望大家能夠在課后進行深入的探討和研究。在不考慮變異的情況下，一個原始生殖細胞可以產生多少個配子？這些配子又會呈現出多少種不同的類型呢？六、教學反思根據新課標要求，為了創建高效生物課堂，我引導學生積極參與到課堂實踐中，并采用歸納概括、演繹推理等多種思維方式，為減數分裂實驗的結果提供依據。同時，我認同論證與建模是認識科學本質的思維方法，在設計中讓學生通過猜想和實驗與教材結果進行論證，有效拓展了學生的思維深度和廣度。為了打造高效生物學課堂，我創設了真實的問題場