孟德尔的豌豆杂交实验 [“孟德尔豌豆杂交实验(二)”的教学设计]

　　摘要　叙述在“孟德尔豌豆杂交实验(二)。”一节中，以演绎推理为主线，通过“自主、合作、探究式”习方式，进行“模拟探究F1，产生配子的种类和比例”的实验，强调遗传因子在配子形成时的分离和自由组合。
　　关键词 自由组合教学设计 生物学教学
　　中图分类号G633.91
　　文献标识码B
　　
　　学习生物学史，从某种程度上说，既学习了生物科学本身，又学习了生物学家所具有的科学情感、科学思维和科学方法，从而提高了应用科学知识解决问题的能力，也就培养了科学素养。因此生物学教师应在生物科学史教学中，充分利用一切可以利用的时机和场所，创造出切实可行的提高学生生物科学素养的有效方式、方法。下面以“孟德尔的豌豆杂交实验(二)”一节为例。
　　
　　1　教材分析
　　
　　“孟德尔的豌豆杂交实验(二)”一节是人教版新课标教材生物必修2《遗传与进化》的内容，是在前面学习了“孟德尔豌豆杂交实验(一)”的基础上，以孟德尔发现的遗传因子的实验过程为主线，由现象到本质，由简单(1对)到复杂(多对)，层层深入地展开讨论，又一次领略科学探究方法――假说演绎法，是以“科学探究”为核心的，即在观察和分析杂交实验结果的基础上发现和提出问题，通过推理和想象提出解释问题的假设，再通过实验对假设进行验证，然后运用数学统计方法分析数据并提出结论，突出科学史和科学方法的教育，让学生犹如亲历科学家的探索过程，从浓郁的历史感中获得科学知识和对科学方法的领悟。本节内容也是学习第二章“减数分裂与受精作用”的重要基础，并为后续学习生物变异和进化奠定基础。
　　
　　
　　2　教学目标
　　
　　2.1　知识目标
　　①阐明孟德尔的两对性状的杂交实验过程；②运用假说演绎法，解释和分析自由组合的现象；③阐明孟德尔的自由组合定律，并能应用自由组合定律，解释一些遗传现象；④分析孟德尔遗传实验获得成功的原因；⑤说出基因型、表现型、等位基因的含义。
　　
　　2.2　能力目标 、①运用模拟实验，说明遗传因子通过自由规律产生配子类型及比例；②进一步阐明“假说――演绎法”，提高逻辑推理能力；③尝试用遗传学分析的基本方法和技能。，根据实验结果判断性状的显隐关系及基因型，解决与自由组合定律相关的计算问题。
　　
　　2.3　情感、态度和价值观目标
　　通过孟德尔对遗传定律探究过程的学习，体会科学家创造性的思维能力和持之以恒的精神。
　　
　　2.4　教学重点与教学难点
　　一本小节的教学重点是解释自由组合现象和阐明自由组合定律，教学难点是对自由组合现象的解释；分析孟德尔遗传实验获得成功的原因。
　　
　　3　教学过程
　　
　　3.1　引入新课
　　伟大的遗传学之父孟德尔在完成了一对相对性状的研究之后，并没有停下科学探索的脚步，在继续观察花园里豌豆的过程中产生了新的疑问。他发现就子叶颜色和种子形状来说，只有两种类型：一种是黄色圆粒的，一种是绿色皱粒的。教师展示图片，引导学生发现“问题”：是不是粒色的遗传因子对决定粒形的遗传因子有影响呢?黄色的豌豆一定是饱满的、绿色的豌豆一定是皱缩的吗?提出的问题是：两对相对性状是如何遗传的?
　　
　　3.2　孟德尔豌豆杂交实验过程
　　3.2.1　观察两对相对性状的实验，发现问题
　　多媒体课件展示孟德尔两对相对性状杂交实验。教师提问：假如你就是遗传学奠基人――孟德尔，你看到这一实验现象和统计结果，你最想知道哪些问题?从而引导学生思考并发现问题：“F1的性状表现都是显性吗?F2为什么会出现新的性状表现，新性状组合的类型与亲本性状有什么关系?F2为什么会出现9:3:3:1的性状分离比例?”
　　
　　3.2.2　分析问题、提出合理假设
　　教师针对学生提出的问题，留给学生时间，让其自主探究，寻找结果。学生讨论结束后，师生共同总结。首先，学生对2对相对性状分别进行分析，发现每一对相对性状的遗传都遵循分离定律，从而得出F1的性状表现都是显性，学生可以判断出显隐关系：黄色对绿色显性，圆粒对皱粒显性。然后学生发现新性状类型其实就是原有的亲本性状的重新组合。学生思考发现9:3:3:1=(3:1)2，也就是性状重组的同时发生的比例重组。
　　新的疑问又产生了：F2为什么会出现不同性状自由组合的遗传现象?对于这一现象如何解释呢?教师及时点拨学生回忆孟德尔对１对相对性状遗传表现的研究思路和方法，不难得出性状组合的背后也必然是控制不同性状的遗传因子发生自由组合。教师首先引导学生对性状与遗传因子的关系作出假设，即2对相对性状分别受2对遗传因子控制，用Y-y控制子叶的黄色和绿色，用R-r控制圆粒与皱粒。‘根据该假设，学生可以写出双亲的遗传因子组成，进而得到F1的遗传因子组合为YyRr。
　　YyRr会产生什么样类型的配子呢?孟德尔的假设是在F1代产生配子时，成对的遗传因子彼此分开，不成对的遗传因子自由组合。教师引导学生根据孟德尔的假设大胆的去推测YyRr产生的配子种类及比例。然后通过设计模拟实验，学生动手实验，验证学生的推测是否正确。
　　教师将事先准备好的学具――元和五角的硬币各25枚分发给学生，同桌两个一组，一元和五元的正面分别代表Y、R，一元和五元的反面分别代表y、r。首先向空中投掷这两枚硬币，硬币落在桌子上后，记录这两枚硬币的字母组合方式，每一组记录10次数据，最后总结数据，得到F1产生的四种配子及比例为1:1:1:1。这样让学生通过模拟实验直观地体验并总结出F1产生的配子的种类及比例，轻松突破学生很难理解的问题。
　　杂种F1形成配子后，受精时雌雄配子是如何随机组合的?思考F2的配子结合的方式的种类2给学生充分的时间，自主合作探究产生F2的情况。让小组其中一位学生展示本组结果并回答，其他学生做出评价、补充，并对学生的展示结果及回答及时做出肯定，使学生体验到合作探究学习的乐趣。教师再让学生用棋盘法，通过学生互评纠正，尝试完善遗传图解b通过学生所写的棋盘，教师和学生一起挖掘里面的内容(图1)。
　　3.2.3　验证假设，得出结论
　　进一步引导学生思考：盂德尔又是怎样自圆“解释”的呢?是否可以效仿豌豆杂交实验(一)用测交法进行检验?师生共同讨论分析YyRrxyyrr的F1表现型类型及其数量比。通过分析，间接验证了父本与母本YyRr产生的配子类型及其数量比相同，完成了“对自由组合现象解释的验证”教学内容。教师归纳孟德尔自由组合定律的内容。
　　
　　　3.3　孟德尔成功的原因
　　孟德尔进行了长达8年的豌豆杂交实验，总结出了分离定律和自由组合定律。但是，在孟德尔之前，有许多科学家，持续了近百年的植物杂交实验，都没有取得大的进展。那么孟德尔为什么能成功呢?他获得成功的原因有哪些呢?他的成功对我们有什么启示呢?这部分内容将以小组讨论的方式来进行学习。教师要求学生结合课本第11页中“思考与讨论”中的几个问题，结合自己课前查询的资料，然后分组进行讨论。讨论完毕后，由每个小组的交流代表汇报本小组讨论的情况，其他小组的学生给其作堂上评价，教师作好组织引导工作，掌握交流情况，最后由教师总结出孟德尔获得成功的原因及对我们的启示。
　　
　　3.4　孟德尔遗传规律的再发现
　　孟德尔定律一直沉寂了30多年，直到1900年，三位科学家分别重新发现了孟德尔定律，才渐渐地引起学术界的重视，遗传学由此开始发展起来。1909年，丹麦生物生物学家约翰逊给“遗传因子”重新起名为“基因”，并且提出了表现型和基因型的概念。什么是表现型和基因型?两者之间有什么关系?教师讲解相关知识。
　　
　　4　教学反思
　　
　　本节课教学设计依据课程标准的基本理念，深入挖掘了教学内容中科学探究的内涵，让学生在感受、理解知识的产生和发展的过程中，掌握科学探究的基本方法，体验科学家在研究过程中的创造性思维过程。本节课中教师采用创设自主合作的学习情境，积极为学生提供提出质疑的优质资源，让学生充分发散思维，提出自己与众不同的见解，再通过全体学生的分组讨论达到共识。这样真正激发了学生学习的主动性，调动了学生学习的积极性，加强师生互动、生生互动的机会，使课堂充满生机和活力，让学生真正成为课堂的主人，同时也加强了教师和学生之间的情感交流。