“孟德爾豌豆雜交實驗(二)”的教學設計

摘要 敘述在“孟德爾豌豆雜交實驗(二)。”一節中，以演繹推理為主線，通過“自主、合作、探究式”習方式，進行“模擬探究F₁，產生配子的種類和比例”的實驗，強調遺傳因子在配子形成時的分離和自由組合。

關鍵詞 自由組合教學設計 生物學教學

中圖分類號G633.91

文獻標識碼B

學習生物學史，從某種程度上說，既學習了生物科學本身，又學習了生物學家所具有的科學情感、科學思維和科學方法，從而提高了應用科學知識解決問題的能力，也就培養了科學素養。因此生物學教師應在生物科學史教學中，充分利用一切可以利用的時機和場所，創造出切實可行的提高學生生物科學素養的有效方式、方法。下面以“孟德爾的豌豆雜交實驗(二)”一節為例。

1 教材分析

“孟德爾的豌豆雜交實驗(二)”一節是人教版新課標教材生物必修2《遺傳與進化》的內容，是在前面學習了“孟德爾豌豆雜交實驗(一)”的基礎上，以孟德爾發現的遺傳因子的實驗過程為主線，由現象到本質，由簡單(1對)到復雜(多對)，層層深入地展開討論，又一次領略科學探究方法——假說演繹法，是以“科學探究”為核心的，即在觀察和分析雜交實驗結果的基礎上發現和提出問題，通過推理和想象提出解釋問題的假設，再通過實驗對假設進行驗證，然后運用數學統計方法分析數據并提出結論，突出科學史和科學方法的教育，讓學生猶如親歷科學家的探索過程，從濃郁的歷史感中獲得科學知識和對科學方法的領悟。本節內容也是學習第二章“減數分裂與受精作用”的重要基礎，并為后續學習生物變異和進化奠定基礎。

2 教學目標

2.1 知識目標

①闡明孟德爾的兩對性狀的雜交實驗過程；②運用假說演繹法，解釋和分析自由組合的現象；③闡明孟德爾的自由組合定律，并能應用自由組合定律，解釋一些遺傳現象；④分析孟德爾遺傳實驗獲得成功的原因；⑤說出基因型、表現型、等位基因的含義。

2.2 能力目標 、①運用模擬實驗，說明遺傳因子通過自由規律產生配子類型及比例；②進一步闡明“假說——演繹法”，提高邏輯推理能力；③嘗試用遺傳學分析的基本方法和技能。，根據實驗結果判斷性狀的顯隱關系及基因型，解決與自由組合定律相關的計算問題。

2.3 情感、態度和價值觀目標

通過孟德爾對遺傳定律探究過程的學習，體會科學家創造性的思維能力和持之以恒的精神。

2.4 教學重點與教學難點

一本小節的教學重點是解釋自由組合現象和闡明自由組合定律，教學難點是對自由組合現象的解釋；分析孟德爾遺傳實驗獲得成功的原因。

3 教學過程

3.1 引入新課

偉大的遺傳學之父孟德爾在完成了一對相對性狀的研究之后，并沒有停下科學探索的腳步，在繼續觀察花園里豌豆的過程中產生了新的疑問。他發現就子葉顏色和種子形狀來說，只有兩種類型：一種是黃色圓粒的，一種是綠色皺粒的。教師展示圖片，引導學生發現“問題”：是不是粒色的遺傳因子對決定粒形的遺傳因子有影響呢?黃色的豌豆一定是飽滿的、綠色的豌豆一定是皺縮的嗎?提出的問題是：兩對相對性狀是如何遺傳的?

3.2 孟德爾豌豆雜交實驗過程

3.2.1 觀察兩對相對性狀的實驗，發現問題

多媒體課件展示孟德爾兩對相對性狀雜交實驗。教師提問：假如你就是遺傳學奠基人——孟德爾，你看到這一實驗現象和統計結果，你最想知道哪些問題?從而引導學生思考并發現問題：“F₁的性狀表現都是顯性嗎?F₂為什么會出現新的性狀表現，新性狀組合的類型與親本性狀有什么關系?F₂為什么會出現9:3:3:1的性狀分離比例?”

3.2.2 分析問題、提出合理假設

教師針對學生提出的問題，留給學生時間，讓其自主探究，尋找結果。學生討論結束后，師生共同總結。首先，學生對2對相對性狀分別進行分析，發現每一對相對性狀的遺傳都遵循分離定律，從而得出F₁的性狀表現都是顯性，學生可以判斷出顯隱關系：黃色對綠色顯性，圓粒對皺粒顯性。然后學生發現新性狀類型其實就是原有的親本性狀的重新組合。學生思考發現9:3:3:1=(3:1)²，也就是性狀重組的同時發生的比例重組。

新的疑問又產生了：F₂為什么會出現不同性狀自由組合的遺傳現象?對于這一現象如何解釋呢?教師及時點撥學生回憶孟德爾對１對相對性狀遺傳表現的研究思路和方法，不難得出性狀組合的背后也必然是控制不同性狀的遺傳因子發生自由組合。教師首先引導學生對性狀與遺傳因子的關系作出假設，即2對相對性狀分別受2對遺傳因子控制，用Y-y控制子葉的黃色和綠色，用R-r控制圓粒與皺粒?！鶕摷僭O，學生可以寫出雙親的遺傳因子組成，進而得到F₁的遺傳因子組合為YyRr。

YyRr會產生什么樣類型的配子呢?孟德爾的假設是在F₁代產生配子時，成對的遺傳因子彼此分開，不成對的遺傳因子自由組合。教師引導學生根據孟德爾的假設大膽的去推測YyRr產生的配子種類及比例。然后通過設計模擬實驗，學生動手實驗，驗證學生的推測是否正確。

教師將事先準備好的學具——元和五角的硬幣各25枚分發給學生，同桌兩個一組，一元和五元的正面分別代表Y、R，一元和五元的反面分別代表y、r。首先向空中投擲這兩枚硬幣，硬幣落在桌子上后，記錄這兩枚硬幣的字母組合方式，每一組記錄10次數據，最后總結數據，得到F₁產生的四種配子及比例為1:1:1:1。這樣讓學生通過模擬實驗直觀地體驗并總結出F₁產生的配子的種類及比例，輕松突破學生很難理解的問題。

雜種F₁形成配子后，受精時雌雄配子是如何隨機組合的?思考F₂的配子結合的方式的種類2給學生充分的時間，自主合作探究產生F₂的情況。讓小組其中一位學生展示本組結果并回答，其他學生做出評價、補充，并對學生的展示結果及回答及時做出肯定，使學生體驗到合作探究學習的樂趣。教師再讓學生用棋盤法，通過學生互評糾正，嘗試完善遺傳圖解b通過學生所寫的棋盤，教師和學生一起挖掘里面的內容(圖1)。

3.2.3 驗證假設，得出結論

進一步引導學生思考：盂德爾又是怎樣自圓“解釋”的呢?是否可以效仿豌豆雜交實驗(一)用測交法進行檢驗?師生共同討論分析YyRrxyyrr的F₁表現型類型及其數量比。通過分析，間接驗證了父本與母本YyRr產生的配子類型及其數量比相同，完成了“對自由組合現象解釋的驗證”教學內容。教師歸納孟德爾自由組合定律的內容。

3.3 孟德爾成功的原因

孟德爾進行了長達8年的豌豆雜交實驗，總結出了分離定律和自由組合定律。但是，在孟德爾之前，有許多科學家，持續了近百年的植物雜交實驗，都沒有取得大的進展。那么孟德爾為什么能成功呢?他獲得成功的原因有哪些呢?他的成功對我們有什么啟示呢?這部分內容將以小組討論的方式來進行學習。教師要求學生結合課本第11頁中“思考與討論”中的幾個問題，結合自己課前查詢的資料，然后分組進行討論。討論完畢后，由每個小組的交流代表匯報本小組討論的情況，其他小組的學生給其作堂上評價，教師作好組織引導工作，掌握交流情況，最后由教師總結出孟德爾獲得成功的原因及對我們的啟示。

3.4 孟德爾遺傳規律的再發現

孟德爾定律一直沉寂了30多年，直到1900年，三位科學家分別重新發現了孟德爾定律，才漸漸地引起學術界的重視，遺傳學由此開始發展起來。1909年，丹麥生物生物學家約翰遜給“遺傳因子”重新起名為“基因”，并且提出了表現型和基因型的概念。什么是表現型和基因型?兩者之間有什么關系?教師講解相關知識。

4 教學反思

本節課教學設計依據課程標準的基本理念，深入挖掘了教學內容中科學探究的內涵，讓學生在感受、理解知識的產生和發展的過程中，掌握科學探究的基本方法，體驗科學家在研究過程中的創造性思維過程。本節課中教師采用創設自主合作的學習情境，積極為學生提供提出質疑的優質資源，讓學生充分發散思維，提出自己與眾不同的見解，再通過全體學生的分組討論達到共識。這樣真正激發了學生學習的主動性，調動了學生學習的積極性，加強師生互動、生生互動的機會，使課堂充滿生機和活力，讓學生真正成為課堂的主人，同時也加強了教師和學生之間的情感交流。