學生背得出「有絲分裂製造兩個相同細胞」,但一問「點解要有減數分裂」就答「因為要生殖」,再問「染色體數目幾時減半」就講不清。問題是他們未把「DNA 複製」與「分裂次數」分開計。這一堂用一張數目表,把複製與分裂當成兩個獨立步驟。
本堂目標 學生能夠:① 順序講出有絲分裂四個階段並標明染色體數目;② 分辨減數分裂第一次與第二次分裂各減甚麼;③ 用 2n 與 n 計算子细胞數目與 DNA 含量;④ 解釋互換與獨立分配如何增加遺傳多樣性。
01 先備知識(開課前 3 分鐘快檢)
以下任何一項未過關,本堂就會卡住,先補該項:
| 技能 |
快檢題 |
過關標準 |
| 染色體結構 |
DNA 與蛋白質 |
姊妹染色分體 |
| 細胞週期 |
間期與分裂期 |
S 期複製 DNA |
| 等位基因 |
一對等位基因在 homologous chromosomes 上 |
Aa 在兩條同源染色體 |
02 課堂流程(60 分鐘)
| 時間 |
環節 |
導師做什麼 |
學生做什麼 |
| 0–8 分 |
先畫數目表 |
2n 到 4n 到 2n |
人體 2n=46 |
| 8–22 分 |
有絲分裂 |
四個階段逐個講 |
兩個子细胞各 46 |
| 22–36 分 |
減數分裂 |
兩次分裂一次複製 |
四個子细胞各 23 |
| 36–46 分 |
比較表 |
目的、位置、子细胞數 |
生長 vs 生殖 |
| 46–54 分 |
多樣性 |
互換與獨立分配 |
2²³=8,388,608 |
| 54–60 分 |
離場檢查 |
三題收回即批 |
獨立完成 |
03 講解腳本(照著說就可以)
第一幕:第一個動作:先寫數目表,再講階段名稱
間期 S 期 DNA 複製:染色體數目仍是 46,但每條有兩條姊妹染色分體,DNA 含量由 2C 變 4C。這一格學生最常錯,以為「複製」等於「染色體數目加倍」。
有絲分裂:一次分裂,兩個子细胞各 46 條,DNA 回到 2C,與母细胞相同。減數分裂:兩次分裂,四個子细胞各 23 條,DNA 為 1C。要學生講:DNA 複製之後染色體數目有無變?(無變,只是每條多了一條姊妹分體。)
要學生做:填一張四行表:階段、染色體數、DNA 含量、細胞數。
第二幕:有絲分裂與減數分裂:用「目的」而不是「過程」去分
有絲分裂的目的:生長、修補、無性繁殖,要求子细胞與母细胞基因完全相同,所以姊妹染色分體分開,同源染色體不做配對。
減數分裂的目的:製造配子,要求染色體數目減半,令受精後回復 diploid,所以第一次分裂要同源染色體分開(數目由 2n 變 n),第二次分裂才分姊妹染色分體(DNA 由 2C 變 1C)。提醒:講「減半」時要指明是「第一次分裂」,學生常以為兩次各減一半。要學生講:減數分裂第二次分裂減的是甚麼?(姊妹染色分體,不是同源染色體。)
第三幕:多樣性與常見混淆:2²³ 這個數字要自己算出
人類有 23 對同源染色體,獨立分配產生 2^23=8,388,608 種組合,還未計互換。互換發生在第一次分裂前期,同源染色體的非姊妹染色分體交換片段,令同一條染色體上的等位基因重新組合。
把「互換增加組合數」與「突變產生新等位基因」分開講:互換只是重新排列,不產生新基因。要學生計:若某生物只有 4 對染色體,獨立分配有幾種組合?(16 種。)
要學生做:比較有絲分裂與減數分裂各寫三點不同。
04 必教題型與步驟
| 題型 |
例子 |
步驟 |
答案 |
| 排序題 |
給階段圖排次序 |
先找間期與 S 期 |
間期→前期→中期→後期→末期 |
| 數目題 |
問某階段染色體數 |
複製不加數目,分裂才減 |
後期 92 條 |
| 比較題 |
有絲 vs 減數 |
目的、子细胞數、數目 |
2 個 46 vs 4 個 23 |
| 解釋題 |
問多樣性來源 |
互換+獨立分配 |
2²³=8,388,608 |
合理性檢查(一定要教):染色體數目一定是偶數(除了配子),出現 45 條要問是否指單倍體。有絲分裂子细胞數目一定是 2,減數分裂一定是 4,寫 3 就是把末期當成兩次。DNA 含量只在 S 期加倍,其他階段只會因分裂而減半。組合數用 2 的次方:23 對得 8,388,608,寫 23² 就是概念錯。2n=46 的 n 是 23,不是 23 對之外的數字。
05 獨立練習三題
| 題目 |
答案 |
想觀察什麼 |
| 人類配子的染色體數目 |
23 |
46 ÷ 2 |
| 減數分裂一個母细胞產生幾個子细胞 |
4 |
兩次分裂 |
| 23 對染色體獨立分配的組合數 |
8,388,608 |
2 的 23 次方 |
06 學生常見錯誤與糾正句
| 錯誤 |
學生通常這樣寫 |
導師這樣說 |
| 複製當成數目加倍 |
答 S 期後有 92 條染色體 |
「複製只係多一條姊妹分體,數目仍然係 46。」 |
| 減數分裂兩次各減半 |
答第一次減到 23,第二次減到 11.5 |
「第二次分裂減嘅係 DNA,唔係染色體數。」 |
| 互換當成突變 |
答互換產生新基因 |
「互換只係交換片段,新等位基因要靠突變。」 |
| 組合數用平方 |
答 23² |
「係 2 的 23 次方,因為每一對有兩個選擇。」 |
07 家課建議(直接指到練習卷題號)
08 離場檢查(最後 5 分鐘)
| 題目 |
答案 |
判定 |
| 人類配子染色體數目 |
23 |
三題全對=可進遺傳學 |
| 減數分裂第一次分裂分開甚麼 |
同源染色體 |
錯一題=下堂重講 |
| 23 對染色體的組合數 |
8,388,608 |
錯兩題以上=回到第一幕 |
09 導師常問
為甚麼有絲分裂後期染色體數目會變 92?
姊妹染色分體分開後各自算一條,所以短暫時間內數目加倍,末期分細胞後回復 46。
減數分裂第一次分裂前有互換嗎?
有,在前期 I 的 pachytene 階段,同源染色體的非姊妹染色分體交換片段。
植物有沒有減數分裂?
有,在花粉母细胞與胚囊母细胞中進行,過程與動物基本相同。
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