染色体交互模型突破难点的效度分析
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摘 要：设计染色体交互模型，将抽象、肉眼看不到、抓不着的染色体（染色质）通过模型直观地呈现出来。学生在拼摆模型的过程中，将手、眼、脑等器官统一起来，如此便于学生理解细胞增殖过程中染色体数目和行为的变化规律、细胞增殖过程中DNA的变化规律，由此将染色体、DNA、染色单体的关系彻底厘清，达到突破难点的目的。同时设计测验试卷，对染色体交互模型突破难点的效度做定量分析。
关键词：染色体交互模型;效度;生物
中图分类号：G633.91 文献标识码：A 文章编号：1009-010X（2019）11-0043-03
模型既是自然科学又是社会科学理论体系中的重要内容，是建立在观察的基础之上，经过科学思维和高度抽象的理论成果，它反映了科学探究的过程。模型作为一种现代科学的认识手段和思维方式，所提供的观念和印象，不仅是学生获取知识的条件，还是学生认知结构的重要组成部分，并且在高中生物教学中也有着广泛的应用价值和意义。
细胞增殖、减数分裂和受精作用是高中生物学的核心知识，新课标要求学生阐明细胞的有丝分裂和减数分裂，模拟分裂过程中染色体的变化，这有助于学生理解基因分离定律和自由组合定律。
一、细胞增殖的难点及学生学习中的问题
（一）细胞增殖的难点
细胞增殖过程中DNA、染色体、染色单体的数目变化;
细胞增殖过程中染色体复制、着丝点分裂、细胞分裂三个事件中DNA、染色体、染色单体的数目变化;
细胞增殖过程中染色体的行为变化。
（二）减数分裂（以二倍体生物为例）学习中常见的问题
对同源染色体、联会、四分体、交叉互换、基因重组等名词理解不到位;有丝分裂、MⅠ、MⅡ各时期的染色体、DNA的数目变化规律混乱;对有丝分裂、MⅠ、MⅡ各时期的染色体行为变化的主要特征记忆不清，颠三倒四;对染色体复制、同源染色体联会、同源染色体分离、姐妹染色单体分离等概念认识模糊，记忆混乱。
减数分裂和受精作用是遗传的细胞基础。分离定律的细胞基础是减数分裂过程中同源染色体的分离，即同源染色体上的等位基因分离。自由组合定律的细胞基础是在减数分裂过程中非同源染色体的自由组合，即非同源染色体上非等位基因的自由组合。在学习中出现的问题还有减数分裂、受精作用与遗传规律不能有机结合在一起。
二、染色体交互模型应运而生
（一）准备材料
绒棒：内置铁丝，外包毛绒，柔软易弯曲，能根据需要折成任意形状。铁丝模拟DNA，毛绒模拟蛋白质，一根绒棒就可以模拟一条染色体（染色质）。
磁扣：模拟染色体（染色质）的着丝点，吸附在黑板上便于演示。
（二）制作演示染色体交互模型
将绒棒和磁扣用透明胶带粘在一起，模拟一条染色体;剪2厘米长的白色医用胶带若干，粘在绒棒上，并用记号笔将基因写在白色胶带上;然后绘制细胞分裂背景模式图，这样就可以随心所欲地将染色体模型在背景板上拼摆演示了。
（三）利用染色体交互模型，模拟染色体的复制、着丝点的分裂
1.模拟间期染色体的复制，将两条染色体模型用磁扣吸附在一起，磁扣合二为一，模拟一个着丝点。这时DNA数目加倍，出现染色单体，染色体数目不变。
2.模拟有丝分裂（MⅡ）后期着丝点的分裂：将两个磁扣分开，模拟着丝点分裂，染色体数目加倍，染色单体为0，DNA数目不变。
3.亲子代细胞的比较：染色体数目、DNA数目与亲代细胞相同;减数分裂：染色体数目、DNA数目是亲代细胞的一半。
（四）用染色体交互模型模拟有丝分裂过程中染色体的行为变化（以二倍体生物的两对同源染色体为例）
在背景板上拼摆有丝分裂过程中染色体的行为和数目变化。
（五）用染色体交互模型模拟减数分裂过程中染色体的行为变化
三、利用分组染色体交互模型，模拟细胞分裂过程中染色体的变化
分组染色体交互模型不再设计磁扣，其他制作同染色体交互模型，这样既便于管理模型，又降低了成本。
四、染色体交互模型突破难点的效度
效度，即有效性，它是指用测量工具或手段能够准确测出所需测量事物的程度。模型教学的效度即进行模型教学后，学生对相关知识的理解情况和掌握情况。本文采用测验法统计学生的正答率，以此来反映模型教学的效度。
（一）操作说明
试题内容为细胞的有丝分裂过程、减数分裂过程和受精作用，以及有丝分裂和减数分裂的染色体、DNA图像分析等。试题类型为客观题，共40个小题，时间为40分钟，满分100分。实验组学生上课使用染色体交互模型，共发试卷146份;对照组学生上课未使用染色体交互模型，共发试卷105份。
（二）分析实验组和对照组的正答率，说明染色体交互模型突破难点的效度
由表格可以看出使用染色體交互模型的教学能明显提高正答率，模型突破难点的效度明显（详见附表）。
五、染色体交互模型的使用建议
（一）使用染色体交互模型进行教学，建议教师在课前解读模型的使用方法，让学生了解模型，能够正确使用模型模拟染色体的行为变化。细胞分裂第一课时的模型教学效果不如第二课时，其原因是学生对细胞分裂过程中染色体的行为变化和数目变化还没有清醒的认识，模拟起来费时费力，因此建议在第二课时使用染色体交互模型，以此让学生对细胞分裂的过程有一定的认识，然后拼摆模拟，这样突破难点的效果较好。如果能在高三一轮复习时使用模型强化重点，突破难点的效果会更好。
（二）学生自制模型模拟效果好，其原因是学生通过自制模型，可以更加清楚模型的使用规则，对染色体的行为变化和数目变化的理解也会更深刻，对DNA的复制、着丝点的分裂也会更熟悉，如此学生随时随地都可以模拟，方便强化难点的学习。
染色体交互模型的优势在于其交互性和直观性，即将抽象的染色体行为、数目变化直观地呈现出来。学生在游戏中强化知识，可以提高学生的学习兴趣，学习效率也随之提高，突破难点的效度明显，如此也便于学生掌握核心知识的内涵和外延。
参考文献：
[1]王 新，张建红.从模型教学引发的对科学教育的思考[J].伊犁师范学院学报，2003，（04）：75～77.
[2]施德明.高中生物模型方法教学及策略[J].科学大众，2008，（01）：10～11.
[3]陶忠华.生物学模型教学探析[J].生物学教学，2006，（08）：17～19.
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