融会贯通推理探究,他山之石可以攻玉

第三节 融会贯通推理探究,他山之石可以攻玉

多边形是指由3条或3条以上的线段连接成的平面图形。在生物学教学中,构建多边形模型可以直观地解决多倍体生物复杂的减数分裂、受精作用、基因型及比例等生物学问题。这一方面提供了一种避免大量假设与讨论的解决问题的模式,另一方面也实现了将多维、复杂的问题在推理上的可视化。

【教学案例3】“多倍体减数分裂产生配子的基因型及比例”的教学

新教材高中生物必修2中,在介绍低温和一定浓度的秋水仙素处理萌发的种子或幼苗能够引起细胞内染色体数目加倍的应用时,用常规教学方法来分析二倍体生物产生配子的基因型及比例,学生是可以理解的。但如果将二倍体生物拓展为多倍体生物时,常规方法就显得非常杂乱和烦琐。如何解决“多倍体减数分裂产生配子的基因型及比例”的教学难题,可以通过构建多边形模型进行诠释。

其教学过程如下。

首先,展现特殊案例,思考问题,即先呈现“基因型为Aa的番茄幼苗,经适宜浓度的秋水仙素处理后形成四倍体”的案例,再引导学生思考,其在减数分裂时,形成配子的基因型及比例为多少?

其次,根据已有知识体系,进行推理,即基因型为Aa的番茄二倍体,经适宜浓度的秋水仙素处理后,变成四倍体AAaa,这四个基因位于4条同源染色体上,在减数分裂形成配子的过程中,两两随机分向一极。(注:此阶段若按照常规教学法,应分三种情况进行讨论、分析、综合,最后筛选出结果。常规教学方法虽能解决问题,但过程烦琐、逻辑推理要求高,思维过程不直观)。

最后,尝试构建四边形模型,解决问题,即以基因型AAaa中的4个字母A、A、a、a为长方形的4个顶点。减数分裂的实质是同源染色体的分离,这样就可以直观地表现为字母的两两结合,就顺利且直观地在四边形模型上完成了3组连线(2条长边1组,2条短边1组,2条对角线1组),展示四倍体减数分裂产生配子的基因型及比例的教学,如图3-2-4所示。

图3-2-4 “四倍体减数分裂产生配子的基因型及比例”的四边形模型

如果是类似于基因型为AAa的三倍体,在构建四边形模型时,另一顶点可以用0替代。

通过多边形模型构建实施教学的优点主要体现在:第一,其具备融会贯通、推理探究的特点,即能够运用学生掌握的多边形相关知识、证据和逻辑,对生物学议题进行构建、思考并展开论证,培养学生创新学习和创新思维的能力;第二,其具备“他山之石、可以攻玉”的特点,即依托多边形的几何知识(如案例3中四边形的2条长边、2条短边、2条对角线)为载体,引导学生将抽象、复杂的生物学行为问题,转化为形象、可演示的模型行为,体现了新教材的学科间联系的思想,培养了学生进阶认知的品质。