论文部分内容阅读
摘 要：情境教学是目前所提倡的一种有效教学方式，突出体现了生物与生活、生产实践相联系的基本教学理念，促进了生物教学的改革与发展。文章以“染色体核型分析”为例，对基于情境教学的高三生物微专题复习教学进行研究，以提高生物教学效率和教学质量，提升学生学科核心素养。
关键词：高中生物;情境教学;染色体核型分析;教学效率;教学质量;核心素养
中图分类号：G633.91 文獻标志码：A 文章编号：1008-3561（2020）35-0110-03
情境教学是目前所提倡的一种有效教学方式，突出体现了生物与生活、生产实践相联系的基本教学理念，促进了生物教学的发展。但在许多生物课堂上仅仅把情境作为一个引入，或一节课有许多情境，这是不妥的。本文以唐氏筛查报告单需进一步确诊胎儿是否患三体为情境，逐步展开本节课的教学，以实现情境的最大化利用。
一、教学分析及设计思路
“染色体核型分析”是人教版高中生物必修2第5章第3节“人类遗传病”的延伸，因其涉及高中生物知识较多，如装片的制作、染色体核型分析、实验误差的分析及应对策略，细胞分裂及分裂异常原因分析、优生优育等，近几年高考试题及各地大型模考试题中出现染色体核型分析的频率也较高。因此，将其专设为一个微专题进行课堂教学非常必要。
高三复习教学应注重知识的整合、应用，思维拓展以及能力的提升，教师可结合目前提倡的情境化教学，将相关知识的传授、能力的培养等融入一个具体的真实情境中，以解决问题作为目标，充分调动学生的思维和参与课堂教学的积极性，最终实现学生生物学科核心素养的提升。
二、教学目标
（1）知识与技能。学会分析唐氏筛查报告单，熟练掌握染色体装片的制备过程及每一步的作用，掌握染色体核型分析的方法，从减数分裂和有丝分裂过程分析染色体数目异常的原因。（2）过程与方法。小组合作进行染色体核型分析，对记录的数据进行误差分析，提出相应的解决措施。（3）情感态度价值观。养成健康的生活方式，倡导优生优育，增强社会责任感。
三、教学过程
1.创设情境，激发兴趣
展示某孕妇唐氏筛查报告单（图1：筛查报告单部分内容）。
介绍唐氏筛查：通过化验孕妇的血液，检测母体血清中甲型胎儿蛋白（AFP）、绒毛促性腺激素（HCG）和游离雌三醇（uE3）的浓度，并结合孕妇的年龄、体重、孕周等方面来判断胎儿患先天愚型、神经管缺陷等的危险系数。展示先天愚型（21三体）、爱德华氏综合征（18三体）、神经管缺陷（ONTD）的特征及危害，明确唐氏筛查的意义和必要性。学生分析筛查评估结果（图1），胎儿21三体为临界风险，神经管缺陷为低风险，18三体为高风险。建议该孕妇咨询医师作进一步的筛查确认。
2.渐入情境，思维相随
（1）明确进一步确诊筛查方案。学生作为医生，4人一组会诊讨论进一步筛查确认的方案。学生通过讨论，交流确诊的方案——羊水检测，显微观察胎儿细胞中染色体数量。分析确定该方案的原因：羊水中有胎儿脱落的细胞，而18三体、21三体均为染色体数目异常遗传病，染色体异常可以在显微镜下观察到，若在显微镜下计数胎儿细胞中染色体数量为47条，则可判断为三体。明确思路：制备染色体装片→显微计数染色体数量。教师展示染色体装片的制备过程：获取细胞→秋水仙素处理→低渗处理→固定→染色→制片→显微观察。
学生讨论：秋水仙素处理、低渗处理、固定的作用分别是什么。学生讨论得出：秋水仙素可以抑制纺锤体的形成，使染色体数目加倍。低渗处理的作用为：使细胞吸水膨胀，便于染色体的分散。固定：固定和维持染色体结构的完整。
就秋水仙素的作用教师对学生加以引导：该操作的目的是什么？最好在哪一时期观察细胞中染色体。最后明确：观察染色体最好的时期为有丝分裂的中期（染色体形态稳定，数目清晰），而进行有丝分裂时绝大多数细胞都处于间期，所以通过控制秋水仙素的浓度及处理的时间，可以抑制纺锤体的形成，使细胞停留在中期，获得更多的中期分裂图。
制片过程，教师介绍并模拟高空滴片过程：取冰冻、洁净的载玻片，在距离玻片10 cm～15 cm处进行滴片。学生分析高空低片的目的：便于细胞和染色体的分散。
最后呈现观察到的胎儿细胞中期分裂相的染色体图（图2），学生计数分析，发现胎儿细胞中有47条染色体，确定为三体，但无法确定是18三体还是21三体。
（2）对胎儿染色体进行核型分析。一是教师以医院染色体核型分析报告（图3）为例介绍染色体核型分析的方法：以分裂中期染色体为研究对象，根据染色体的长度、着丝点位置、长短臂比例、随体的有无等对染色体进行分析、比较、配对、排序。由观察到的中期图进行分析、比较、逐一配对形成23对同源染色体，进而形成完整的核型图，依据核型图判断哪一对多了一条，则为相应的三体。同时让学生关注分析报告未呈现部分的原因。二是小组合作、动手操作。教师为学生提供核型分析用具：胎儿染色体中期图（图2）、剪刀、镊子、胶棒、直尺、线、核型分析报告单等。由于课堂时间关系，学生分析前6条较大的染色体，通过测量、记录、分析、配对、剪贴配成3对并粘贴在核型分析报告单上。
配对完成后，投影展示不同小组测量数据及配对结果，分析每组测量数据产生误差的原因及应对策略。学生分析产生误差的原因：测量方法不准确，未用线进行测量，对于弯曲的染色体测量数据偏小;着丝点的位置不够明确，导致各组同一条染色体测得的长短臂不同;测量仪器不够精确等。改进策略：采用更精确的测量仪器;在显微镜下寻找更清晰的分裂中期图进行拍照;多组测量取平均值等。三是教师投影展示自己做的所有染色体的测量结果（表1）及剪贴的完整的核型图（图4），并提出该核型图也可能存在误差，再进一步介绍医院借助显带技术得到准确的核型图，以吉姆萨染色形成的G带为例（图5）。学生分析得出结论：确诊胎儿患18三体综合征。
（3）分析胎儿患18三体的可能原因。学生经过分析，认为可能男方或女方的减数第一次分裂或第二次分裂时染色体未分离，形成了含2条18号染色体的异常生殖细胞，与正常生殖细胞结合形成异常的受精卵，也有可能胎儿在有丝分裂过程出现异常得到18三体的细胞。教师归纳学生分析的形成18三体的原因，形成图6。同时，教师提出“如何区分是男方还是女方的减数分裂异常，还是胎儿有丝分裂异常”的问题。学生分析后得出，若父母减数分裂异常，则胎儿所有细胞均为18三体，若有丝分裂异常则有18三体也有18单体。教师可告知学生女方减数分裂异常占95%左右，特别40岁以后女性孕有21三体、18三体胎儿的概率大大增加。
3.首尾呼应，思维回归
通过胎儿染色体核型分析、原因分析等给予该孕妇及家庭以建议：及早采取措施，终止妊娠。
4.优生优育，情境升华
建议终止妊娠，很遗憾的一个的结果。同学们从优生优育的角度为备孕和已孕家庭提出一些建议，避免该类遗传病胎儿的出生。学生依据自己所知给出建议：适龄生育，提倡孕前体检，做好孕前准备工作，进行遗传咨询和产前诊断，定期检查等。
四、教学反思
本节课以一个情境贯穿始终，实现了“情境”的最大化利用，通过一步步的分析判断，改变了高三课堂的教学模式。学生除复习相关知识外，还获得了解决问题的成就感，在生物学科核心素养的理性思维、社会责任等方面得到一定提升。
参考文献：
[1]徐玉送.情境教学与核心素养培养探讨——以桂林市高中生物年度主题教研活动为例[J].广西教育，2019（30）.
[2]唐培华.高中生物情境教学的反思与重构[J].教书育人，2019（22）.
[3]李林.问题情境教学模式在高中教学中的应用——以高中生物教学为例[J].中学教学参考，2019（21）.
[4]叶翠.基于核心素养的高中生物课堂教学中情境创设的实践性研究[D].河南师范大学，2019.
关键词：高中生物;情境教学;染色体核型分析;教学效率;教学质量;核心素养
中图分类号：G633.91 文獻标志码：A 文章编号：1008-3561（2020）35-0110-03
情境教学是目前所提倡的一种有效教学方式，突出体现了生物与生活、生产实践相联系的基本教学理念，促进了生物教学的发展。但在许多生物课堂上仅仅把情境作为一个引入，或一节课有许多情境，这是不妥的。本文以唐氏筛查报告单需进一步确诊胎儿是否患三体为情境，逐步展开本节课的教学，以实现情境的最大化利用。
一、教学分析及设计思路
“染色体核型分析”是人教版高中生物必修2第5章第3节“人类遗传病”的延伸，因其涉及高中生物知识较多，如装片的制作、染色体核型分析、实验误差的分析及应对策略，细胞分裂及分裂异常原因分析、优生优育等，近几年高考试题及各地大型模考试题中出现染色体核型分析的频率也较高。因此，将其专设为一个微专题进行课堂教学非常必要。
高三复习教学应注重知识的整合、应用，思维拓展以及能力的提升，教师可结合目前提倡的情境化教学，将相关知识的传授、能力的培养等融入一个具体的真实情境中，以解决问题作为目标，充分调动学生的思维和参与课堂教学的积极性，最终实现学生生物学科核心素养的提升。
二、教学目标
（1）知识与技能。学会分析唐氏筛查报告单，熟练掌握染色体装片的制备过程及每一步的作用，掌握染色体核型分析的方法，从减数分裂和有丝分裂过程分析染色体数目异常的原因。（2）过程与方法。小组合作进行染色体核型分析，对记录的数据进行误差分析，提出相应的解决措施。（3）情感态度价值观。养成健康的生活方式，倡导优生优育，增强社会责任感。
三、教学过程
1.创设情境，激发兴趣
展示某孕妇唐氏筛查报告单（图1：筛查报告单部分内容）。
介绍唐氏筛查：通过化验孕妇的血液，检测母体血清中甲型胎儿蛋白（AFP）、绒毛促性腺激素（HCG）和游离雌三醇（uE3）的浓度，并结合孕妇的年龄、体重、孕周等方面来判断胎儿患先天愚型、神经管缺陷等的危险系数。展示先天愚型（21三体）、爱德华氏综合征（18三体）、神经管缺陷（ONTD）的特征及危害，明确唐氏筛查的意义和必要性。学生分析筛查评估结果（图1），胎儿21三体为临界风险，神经管缺陷为低风险，18三体为高风险。建议该孕妇咨询医师作进一步的筛查确认。
2.渐入情境，思维相随
（1）明确进一步确诊筛查方案。学生作为医生，4人一组会诊讨论进一步筛查确认的方案。学生通过讨论，交流确诊的方案——羊水检测，显微观察胎儿细胞中染色体数量。分析确定该方案的原因：羊水中有胎儿脱落的细胞，而18三体、21三体均为染色体数目异常遗传病，染色体异常可以在显微镜下观察到，若在显微镜下计数胎儿细胞中染色体数量为47条，则可判断为三体。明确思路：制备染色体装片→显微计数染色体数量。教师展示染色体装片的制备过程：获取细胞→秋水仙素处理→低渗处理→固定→染色→制片→显微观察。
学生讨论：秋水仙素处理、低渗处理、固定的作用分别是什么。学生讨论得出：秋水仙素可以抑制纺锤体的形成，使染色体数目加倍。低渗处理的作用为：使细胞吸水膨胀，便于染色体的分散。固定：固定和维持染色体结构的完整。
就秋水仙素的作用教师对学生加以引导：该操作的目的是什么？最好在哪一时期观察细胞中染色体。最后明确：观察染色体最好的时期为有丝分裂的中期（染色体形态稳定，数目清晰），而进行有丝分裂时绝大多数细胞都处于间期，所以通过控制秋水仙素的浓度及处理的时间，可以抑制纺锤体的形成，使细胞停留在中期，获得更多的中期分裂图。
制片过程，教师介绍并模拟高空滴片过程：取冰冻、洁净的载玻片，在距离玻片10 cm～15 cm处进行滴片。学生分析高空低片的目的：便于细胞和染色体的分散。
最后呈现观察到的胎儿细胞中期分裂相的染色体图（图2），学生计数分析，发现胎儿细胞中有47条染色体，确定为三体，但无法确定是18三体还是21三体。
（2）对胎儿染色体进行核型分析。一是教师以医院染色体核型分析报告（图3）为例介绍染色体核型分析的方法：以分裂中期染色体为研究对象，根据染色体的长度、着丝点位置、长短臂比例、随体的有无等对染色体进行分析、比较、配对、排序。由观察到的中期图进行分析、比较、逐一配对形成23对同源染色体，进而形成完整的核型图，依据核型图判断哪一对多了一条，则为相应的三体。同时让学生关注分析报告未呈现部分的原因。二是小组合作、动手操作。教师为学生提供核型分析用具：胎儿染色体中期图（图2）、剪刀、镊子、胶棒、直尺、线、核型分析报告单等。由于课堂时间关系，学生分析前6条较大的染色体，通过测量、记录、分析、配对、剪贴配成3对并粘贴在核型分析报告单上。
配对完成后，投影展示不同小组测量数据及配对结果，分析每组测量数据产生误差的原因及应对策略。学生分析产生误差的原因：测量方法不准确，未用线进行测量，对于弯曲的染色体测量数据偏小;着丝点的位置不够明确，导致各组同一条染色体测得的长短臂不同;测量仪器不够精确等。改进策略：采用更精确的测量仪器;在显微镜下寻找更清晰的分裂中期图进行拍照;多组测量取平均值等。三是教师投影展示自己做的所有染色体的测量结果（表1）及剪贴的完整的核型图（图4），并提出该核型图也可能存在误差，再进一步介绍医院借助显带技术得到准确的核型图，以吉姆萨染色形成的G带为例（图5）。学生分析得出结论：确诊胎儿患18三体综合征。
（3）分析胎儿患18三体的可能原因。学生经过分析，认为可能男方或女方的减数第一次分裂或第二次分裂时染色体未分离，形成了含2条18号染色体的异常生殖细胞，与正常生殖细胞结合形成异常的受精卵，也有可能胎儿在有丝分裂过程出现异常得到18三体的细胞。教师归纳学生分析的形成18三体的原因，形成图6。同时，教师提出“如何区分是男方还是女方的减数分裂异常，还是胎儿有丝分裂异常”的问题。学生分析后得出，若父母减数分裂异常，则胎儿所有细胞均为18三体，若有丝分裂异常则有18三体也有18单体。教师可告知学生女方减数分裂异常占95%左右，特别40岁以后女性孕有21三体、18三体胎儿的概率大大增加。
3.首尾呼应，思维回归
通过胎儿染色体核型分析、原因分析等给予该孕妇及家庭以建议：及早采取措施，终止妊娠。
4.优生优育，情境升华
建议终止妊娠，很遗憾的一个的结果。同学们从优生优育的角度为备孕和已孕家庭提出一些建议，避免该类遗传病胎儿的出生。学生依据自己所知给出建议：适龄生育，提倡孕前体检，做好孕前准备工作，进行遗传咨询和产前诊断，定期检查等。
四、教学反思
本节课以一个情境贯穿始终，实现了“情境”的最大化利用，通过一步步的分析判断，改变了高三课堂的教学模式。学生除复习相关知识外，还获得了解决问题的成就感，在生物学科核心素养的理性思维、社会责任等方面得到一定提升。
参考文献：
[1]徐玉送.情境教学与核心素养培养探讨——以桂林市高中生物年度主题教研活动为例[J].广西教育，2019（30）.
[2]唐培华.高中生物情境教学的反思与重构[J].教书育人，2019（22）.
[3]李林.问题情境教学模式在高中教学中的应用——以高中生物教学为例[J].中学教学参考，2019（21）.
[4]叶翠.基于核心素养的高中生物课堂教学中情境创设的实践性研究[D].河南师范大学，2019.