“探究低温诱导染色体数目加倍”论文.docx

探究低温诱导植物染色体数目变化摘要：生物是一门一实验探究为主的学科，科学而有效的实验操作是获取实验价值和意义的关键。低温诱导植物染色体数目变化的实验在人教版必修二遗传与进化模块中，本实验是课程标准中“活动建议”部分所列入的活动，旨在锻炼学生的动手能力。但是教材中没有定性本实验是验证性实验还是探究性实验。从课程新标准来看，本实验作为探究性实验更能体现新课标基本理念，提高学生的生物科学素养，促进学生学习方式变革，引导学生主动参与探究过程，培养创新精神和实践能力。关键词：低温诱导 染色体数目 变量1.“低温诱导植物染色体数目的变化”实验要求1.1 实验分析“低温诱导植物染色体数目的变化”实验与必修一“观察植物细胞的有丝分裂”相比。在对实验材料处理上有不同，前者在进行固定细胞形态之前，待实验材料长出约1cm的不定根时，需讲整个装置放入冰箱的低温室内诱导培养36h。除此项处理外，具体的操作方法两者相同。1.2学生学情分析 学生在必修一结束后已经具备一定的实验操作能力，本实验与“观察植物细胞的有丝分裂”大致操作过程相同。因此，学生对实验的动手操作流程已经熟悉，不需要教师再进行演示实验。学生对生物的实验课兴趣很浓厚，本实验设计为探究性实验是以任务驱动的原则，创设情境，促进学生自主学习。1.3探究性实验目的探究是学生认识生命世界、学习生物课程的有效方法之一。学生学会生物科学探究的一般方法，具有较强的生物学实验的基本操作技能、搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、批判性思维的能力、分析和解决实际问题的能力，以及交流与合作的能力。因此，本案例设置为探究性实验，旨在反映如何在教学实践中培养学生实验设计，实验操作等科学探究能力以及发现式学习的过程。2.探究“低温诱导植物染色体数目的变化”实验设计 2.1教师引导研究课题教师创设情境：帕米尔高原，位于天山山脉和昆仑山山脉等多个山脉交汇处，海拔4000-7000米，终年积雪，气温常年在零下1050，昼夜温差大，这里生活着很多的多倍体植物。请分析帕米尔高原为多倍体植物的产生提供了什么条件？ 学生分组讨论：在教师指导下提出研究课题低温是否会诱导植物染色体数目发生变化？2.2教师设置问题引导学生设计实验方案选取什么样的材料能观察到染色体数目的变化？染色体数目在什么时期能较清晰地在光学显微镜下观察到？如何制作装片？如何记录观察的实验结果？什么样的低温能诱导染色体数目发生变化，如何设置温度？低温对不同材料的染色体数目变化的影响是相同的吗？实验中，怎样设置自变量，描述因变量，如何控制无关变量？引导问题中，前四小问的目的是使学生回忆“观察植物细胞有丝分裂”的实验原理及操作过程，为本实验的顺利进行做铺垫。第问加深学生对生物科学实验一般程序的认识，是探究实验中非常关键的第一步“提出问题”环节，学生根据提出的问题，给出合理的假说。第问是实验操作步骤中应当遵循的基本原则之一对照实验，单一变量原则，培养学生严谨仔细的科学精神。2.3学生小组制定探究实验方案2.3.1实验假设：I低温能诱导植物细胞染色体数目变化II相同低温对不同材料的染色体数目变化的影响不相同实验材料：洋葱（二倍体，体细胞染色体数为16）和蚕豆（二倍体，体细胞染色体数为12）种子实验试剂：卡诺氏液，改良苯酚品红染液，体积分数为15% 的盐酸溶液，体积分数为95% 的酒精溶液实验步骤：（1）培养根尖 （2）低温诱导处理 待实验材料长出约1 cm左右根时，将实验材料各平均分为三组，第一组放在室温下继续培养，第二组放入4冰箱中诱导培养，第三组放在10冰箱中诱导培养。第二组第三组低温诱导培养36小时后，于室温中培养1012小时（小于实验材料一个细胞周期的时间）；第一组在是室温中进行培养。（3）取材、固定、解离、漂洗、染色、制片 常规“植物细胞有丝分裂”制片方法。（4）观察 在低倍显微镜下找到处于分裂中期的细胞，找出发生染色体数目变化的细胞，再换高倍镜观察。（5）设计表格记录实验结果实验材料室温410洋葱染色体数目蚕豆染色体数目2.3.2实验说明 本探究实验与教材中有几点不同之处：一、探究实验中选择了洋葱（2n=16）和蚕豆（2n=12）做实验材料。选取两种常见的植物做实验材料，符合课程标准关于“注重与现实生活的联系”的课程理念；蚕豆、洋葱的染色体数目较少，染色体形态明显，易在显微镜下观察。同时，在相同低温下处理不同的材料染色体数目变化可能不一样，这样引导设计实验满足了学生的好奇心和求知欲。二、本实验方案在低温诱导培养后恢复室温培养一个周期内的时间，视野中能看到染色体数目变化的细胞数目大大增多。2.4 学生分组进行实验 为了节约时间教师将已处理、固定好的洋葱和蚕豆根尖，学生按实验步骤进行实验，教师进行指导。3.实验结果与分析讨论3.1各小组汇报实验结果，总结实验成功或失败的原因。在对照实验中，大多数实验失败的原因是没有控制好无关变量对实验的干扰。比如，本实验中解离、染色的时间等等问题。由此学生进一步加深生物科学实验操作步骤中一定要遵循单一变量的原则，控制好无关变量是实验成与否的关键。小组成员之间、小组与小组之间积极交流讨论，听取他人意见。利用证据和逻辑对自己的结论进行辩护及作必要的反思和修改。3.2实验结论教师总结性的提问：低温可以诱导植物染色体数目加倍的原因是什么？ 高温、温度骤变、辐射、某些化学药剂都可以抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞两极，从而引起染色体数目加倍。这就是多倍体育种的原理。目前人工诱导多倍体的方法中，最常用最有效的方法就是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。4.教学评价（1）以下关于低温诱导洋葱染色体数目变化的实验的描述中，错误的是（）A处于分裂间期的细胞最多B在显微镜视野内可以观察到二倍体细胞和四倍体细胞C在高倍显微镜下可以观察到细胞从二倍体变为四倍体的过程D在诱导染色体数目变化方面，低温与秋水仙素诱导的原理相似（2）下列关于低温诱导染色体加倍实验的叙述，正确的是 （）A原理：低温抑制染色体着丝点分裂，使子染色体不能分别移向两极B解离：盐酸酒精混合液和卡诺氏液都可以使洋葱根尖解离C染色：改良苯酚品红溶液和醋酸洋红溶液都可以使染色体着色D观察：显微镜下可以看到大多数细胞的染色体数目发生改变（3）.为了观察到低温诱导植物染色体数目变化，制作洋葱根尖细胞分裂临时装片的制作程序是（      ）A. 选材固定解离漂洗染色制片B. 选材解离固定漂洗染色制片C. 选材解离漂洗固定染色制片D. 选材固定解离染色漂洗制片参考文献1张兴莲，潘宁.“低温诱导植物染色体数目变化”的实验探究.中学生物教学2 杨洁，姜翠萍，戴群.“低温诱导植物染色体数目变化”实验的改进.生物学教学，2012:83 张铭请，林荔，肖义军.对“低温诱导植物染色体数目变化”实验细节上的补充.生物学通报，46（9）：5657