【摘要】染色体组的概念是生物教学中的重难点，通过物理模型的构建，帮助学生从事实抽象出生物学概念。不仅获取概念，也培养了科学思维，有利于生命观念的形成。

【关键词】物理模型;生物学概念;染色体组

新课标提出“高度关注生物学学科素养的达成”的教学建议、“学生的生命观念、学生科学思维的发展”的评价内容 [1]。形成生命观念的基础是生物学概念的学习，而从事实中抽象出概念是新教材采用的基本形式。生物概念理解起来往往非常抽象，可借助模型与建模的过程，以此引导学生在分析和抽象后形成概念，也有助于培养学生的科学探究能力。物理模型最接近于原型，可以直观展现原型的特征、性质和功能，在高中生物学习中最常用。

一、教材与学情分析

“染色体组”是位于人教版高中生物学教材必修2《遗传与进化》第5章第2节“染色体变异”中的一个重要的生物学概念。只有在形成“染色体组”概念之后，逐步展开对“二倍体”“三倍体”“多倍体”这些概念的建构，才能更好地理解染色体数目的变异及其应用。本节为高一新授课，学生已在之前的学习中掌握果蝇的染色体组成、减数分裂的过程，有此良好的知识基础，再学习染色体组的概念较为容易。但真正掌握染色体组的判断方法、形成结构与功能观的生命观念、解决遗传与育种等实际问题，还需借助物理模型强化染色体组概念。

二、物理模型的建立

教师将全班43名同学分成11个学习小组，每组3或4人。准备红色和绿色橡胶软磁片、剪刀、白纸、马克笔、信封。课上先展示雌雄果蝇的图片，提问果蝇作为遗传实验宠儿的理由，学生回答染色体数目少后以问题串形式引发学生继续思考：有几条染色体？有没有同源染色体？有几对？雌雄果蝇的染色体组成是否相同？

然后学生拿出准备好的材料，思考用这些材料能否构建出雌雄果蝇体细胞染色体组成的物理模型，分别进行设计，进行小组讨论。小组根据讨论后的设计方案进行构建，如需用到准备外的材料可自行添加。小组将构建好的模型上台进行展示，并向大家解释。各小组间讨论彼此模型的合理性、优缺点。

图一中展示果蝇（左：雄果蝇;右：雌果蝇）的体细胞染色体的物理模型，橡胶软磁贴模拟细胞内的染色体，细胞内有8条染色体、4对同源染色体，红绿两种颜色表示来自父方或母方，雌雄果蝇染色体组成分别为“6+XX”和“6+XY”。仔细观察构建的果蝇体细胞染色体模型，总结出在果蝇体细胞中染色体两两配对。

构建雄果蝇产生的两类染色体组成的配子的物理模型，图二中展示的为两类染色体组成的雄配子物理模型。观察体细胞和配子中的染色体组成，总结出果蝇配子中只含有原来每对同源染色体中的一条，也即配子中含有的是一整套非同源染色体。

三、从物理模型中抽象出生物学概念

根据果蝇体细胞和配子中的染色体组成分析拓展可知，大多数生物的体细胞中染色体两两成对，含有两套非同源染色体。由此事实得出染色体组的概念，其中每套非同源染色体称为一个染色体组。基于染色体组的概念理解二倍体、三倍体和多倍体的概念，最后去理解单倍体的概念。

四、运用模型深化对生物学概念的理解

在借助雌雄配子染色体物理模型之后，学生们对于染色体组的概念有了初步的认识和理解。一方面基于平时学习的方便程度考虑，另一方面基于“减数分裂”和“遗传”两个模块之间的知识链接，更方便理解染色体组与“遗传与育种”之间的关系，我们选择运用其他形式的模型来进一步深化染色体组概念。要求既表现出染色体组的概念，又能够说明“基因在染色体上”，进而可以理解“遗传与育种”。

小组之间进行讨论，构建新形式的物理模型。小组将构建好的模型上讲台进行展示，并向大家解释，其他小组进行讨论是否有需要改进的地方。模型Ⅰ和Ⅱ采用图画形式，不同的形式表示细胞内不同形态的染色体，并在“染色体”上标注基因;模型Ⅲ去除染色体，直接用字母的形式表示基因型。

针对这三种类型的模型，模型Ⅰ更加直观地展现出细胞内的染色体，并将不同形态的染色体直接进行分类，有利于学生去理解“一套完整的非同源染色体称为一个染色体组”。模型Ⅱ在模型Ⅰ的基础之上，融合减数分裂，也可以较好地去分辨“一套完整的非同源染色体”。模型Ⅲ虽没有不同形态的染色体，但在模型I和Ⅱ的基础之上，可以得知不同的字母表示的基因即在非同源染色体上（不考虑连锁的情况下）。以上便可总结出染色体组及判断染色体组组数的具体方法，一个染色体组就是指细胞中一套完整的非同源染色体：染色体组数=形态相同的染色体的条数;一个染色体组中的染色体数=不同形态染色体的种类数;染色体组数=控制同一性状的基因的个数。

五、总结

生物学科虽与生活息息相关，一些生物学概念却难以理解。在教学中借助物理模型的构建可以帮助学生从事实中抽象出概念，化抽象为具体、从简入难掌握生物学的规律。构建物理模型不仅帮助学生获取生物学概念，还可以培养学生的探究能力和动手能力，提高学习兴趣，提升生物学科素养的发展。同时也提高课堂教学效率，活跃课堂氛围。

建构主义学者布鲁纳认为，学生不是被动接收知识，而是一个积极主动的信息加工体，是意义建构的主动者[3]。基于染色体组的概念抽象难懂又非常重要的前提下，学生对染色体组概念的接收，应该是以对物理模型创设的真实情境中的信息进行分析所产生的观念转变和结构重组。根据构建果蝇染色体组成的物理模型，直观分析总结出染色体组的概念，由此理解与之相关的其他生物学概念。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部制订.普通高中生物课程标准（2017年版2020年修订）[S].北京人民教育出版社，2020.

[2]祥斌.高中生物学教学中应用模型构建化解抽象问题[J].生物学教学，2012，37（12）：19-21.

[3][美]莱斯利·P·斯特弗 杰里·盖尔.教育中的建构主义[M].高文等译.上海：华东师范大学出版社，2002.