“基因分離定律”第一課時教學設計

倪建英

摘 要 采用情景任務驅動，引導學生自主探究。通過創設一系列的探究任務，讓學生沿著孟德爾的足跡，完成一對相對性狀的雜交實驗設計，并對結果進行分析、建立假設，從而達成教學目標。學生在探究活動中通過思考分析、構建模型、小組活動等建構知識，養成創新思維。

關鍵詞 分離定律 科學探究 探究性教學

中圖分類號 G633.91 文獻標識碼 B

1 教學分析

1.1 教材分析

“分離定律”是浙科版教材必修Ⅱ的開篇之作，也是叩開遺傳學大門的第一步。本課內容以紫花白花豌豆為例講述孟德爾一對相對性狀遺傳學實驗，并在此基礎上展開對現象的分析、假說、實驗驗證，最后提出了分離定律。本節教學內容是以孟德爾發現遺傳因子的實驗過程為主線，突出科學史的教育，注重培養學生的科學探究思維。該部分內容是自由組合定律、伴性遺傳以及減數分裂的基礎，并為后續學習生物變異與進化奠定基礎，而且本身蘊含了重要的方法論價值。本課內容分兩課時完成，本案例是第一課時的教學設計。

1.2 學情分析

通過初中科學知識的學習及已有生活經驗，高二學生對遺傳和變異現象有一些客觀感性認識，但不知遺傳現象的內在原因；學生具有強烈的科學探究欲望，但往往忽視現象背后的本質；學生了解科學探究的一般方法，但探究思維還不成熟。

2 教學目標

2.1 知識目標

說出豌豆作為遺傳學材料的優點；概述“假說—演繹法”的一般過程，并能初步應用“假說—演繹法”對現象進行分析、提出合理假設、設計實驗驗證；概述一對相對性狀雜交實驗過程，雜交實驗操作步驟，以及對分離現象的解釋。

2.2 能力目標

通過對“融合理論”的質疑和否定，樹立敢于挑戰權威的批判性思維；通過再現孟德爾思維過程，提高科學思維能力及養成嚴謹的科學態度；通過建立假設和設計探究實驗方案證明F1出現紫花豌豆及白花豌豆消失的原因，提高解決問題的能力，通過性狀分離比模擬實驗，提高合作交流能力。

2.3 情感、態度與價值觀目標

通過分離定律學習樹立生命世界可被認識的唯物主義自然觀。感悟正確的科學研究方法對科學研究的重要性；通過模擬實驗提高對科學的興趣以及養成實事求是的科學態度。

3 教學過程

3.1 創設情景、導入新課

教師展示“爸爸去哪兒”中主人公Cindy（田雨橙）一家三口的圖片（父：田亮，母：葉一茜），要求學生說出Cindy的相貌特征哪些與其父親相同，哪些與母親相同。通過較為輕松的情景導入，為本課創設了輕松的課題氛圍，由此引出“性狀”的概念，并介紹科學史上的“融合遺傳”假說。即雙親的遺傳物質會在子代體內發生融合，彼此不能再分開，故子代性狀總是介于雙親之間，子代的后代中不再出現親代的兩種性狀。隨后，教師鼓勵學生根據已有生活經驗對“融合遺傳”假說進行思考。學生有的舉出支持該假說的觀點，也有舉出不符合該觀點的假說。緊接著引導學生思考如何通過實驗進行證明，并歸納科學探究的常用科學方法“假說—演繹法”，即現象分析→提出假說→設計實驗→預期結果→實施實驗→得出結論。

3.2 一對相對性狀遺傳學實驗

3.2.1 鼓勵學生，建立假說，解釋現象

教師介紹孟德爾身平、豌豆特點及孟德爾的單因子雜交實驗：紫花（♀）×白花（♂）→紫花。學生通過實驗結果的分析，得出“融合遺傳”假說是錯誤的。

插曲：一位學生認為實驗結果雖表現出紫花，但仍符合“融合遺傳”假說。其觀點為：子代雖表現出紫色，但也可能是紫色中融合了白色的性狀，由于融入的白色性狀較少，所以其性狀表現還是更接近紫色，類似于藍墨水瓶中僅混入了少量的紅墨水，最后墨水顏色還是藍色。這時教師引導學生利用“假說—演繹法”設計實驗證明該假說正確與否。最后學生設計實驗如下，讓F1紫花與白花進行雜交，將后代的紫花不斷與白花進行雜交，若假設正確，隨雜交次數增加，子代顏色趨向白色（好比是不斷地將少量紅墨水摻入到藍墨水中，最后溶液成紅色）。最后教師呈現F1紫花及F2紫花與白花雜交的實驗結果否定該觀點。

3.2.2 乘熱打鐵，探究現象，學以致用

教師針對一對相對性狀遺傳學實驗結果F1全為紫花，引導學生利用“假說—演繹法”建立假說，并設計實驗進行探究。

探究一：紫花出現的原因。

問題：為什么后代都為紫花？

假設（解釋）： 。

實驗設計： 。

預期結果與結論： 。

學生的思考的結果有：① 實驗操作錯誤，去雄蕊時，雌蕊已完成受精。應重新進行實驗，在雄蕊還未成熟時進行去雄，并嚴格按照去雄→套袋→人工授粉→再套袋的步驟進行雜交實驗操作。② 實驗是偶然因素造成，應重新進行重復實驗。③ F1性狀由親本中的母本決定（因為母本為紫花），應設計反交實驗證明——P白花（♀）×紫花（♂），若后代為白花，說明假說正確。

教師呈現孟德爾的真實實驗數據，說明該現象不是偶然因素或操作不當引起的，然后再呈現孟德爾的豌豆反交實驗結果，排除觀點③。最后引導學生得出結論：子代全為紫花性狀是由其內部的紫花遺傳因子決定。

探究二：白花性狀去哪兒了？

問題：為什么后代沒有出現白花的性狀？（提示：性狀由遺傳因子決定，引導學生從遺傳因子的角度進行分析。）

假設（解釋）： 。

實驗設計： 。

預期結果與結論： 。

學生提出的假設有：① 白花的遺傳因子消失了。實驗設計：讓F1紫花豌豆進行自交，看后代有無白花豌豆出現。若后代不再出現白花性狀，則F1紫花豌豆中無白花的遺傳因子。② 白花的遺傳因子隱藏了，實驗設計同上。若自交后代出現白花豌豆，則F1紫花豌豆中有白花的遺傳因子，但該遺傳因子與紫花遺傳因子共同存在時，不能表現性狀。當然，這一步涉及到的遺傳因子，其概念較為抽象，且學生缺乏相關的知識體驗，教師要有充分的知識鋪墊及耐心引導。如在豌豆自花授粉中，教師強調紫花（白花）植株自交后代出現紫花（白花）性狀，原因是其內部有紫花（白花）遺傳因子。教師也可以直接呈現孟德爾的實驗方案，讓學生預期實驗結果及結論。

3.3 對分離現象的解釋

3.3.1 層層鋪墊，化繁為簡

通過以上分析，學生接受F1紫花豌豆中仍有白花的遺傳因子的存在的事實，且在產生配子過程中，白花遺傳因子能與紫花遺傳因子彼此分離，說明雜交后代中兩遺傳因子并沒有相互融合，而是獨立存在，進一步證明“融合遺傳”假說是錯誤的。在此基礎上，教師介紹孟德爾采用數理統計的方法，計算出后代紫花豌豆與白花豌豆的性狀分離比為3∶1，且用其他相對性狀進行實驗，F2的性狀分離比也都為3∶1。由此引導學生思考3∶1出現的原因。

教師可以將問題分解成若干小問題：① 若顯性（隱性）性狀由顯性（隱性）基因控制，紫花（白花）基因用C（c）表示，則F1紫花豌豆的基因型是什么？親本中的紫花豌豆的基因型是什么？② F1紫花豌豆的基因組成中既有C基因又有c基因，兩基因在產生配子時能相互分離，形成的含C與c配子的比例是什么？③受精時，雌雄配子的結合的概率如何？其中最核心的問題是F1形成兩種配子比例是什么？這也是本課的重難點。

3.3.2 構建模型，建立假說

教師引導學生構建數學模型分析配子比例。假設豌豆在形成配子中，產生C與c的兩種配子的比例為x∶y。若雌雄配子受精是隨機結合，則該比例為1∶1。

3.3.3 模擬實驗，突破難點

師生在數學模型分析的基礎上，提出分離定律的核心假設：即F1可產生兩種數目相等的配子，比例為1∶1。教師設問，在滿足配子比例1∶1的情況下，還要滿足哪些條件，后代才會出現3∶1的性狀分離比？接著教師提供相應的實驗材料，開展性狀分離比模擬實驗。

實驗目的：模擬比例相等的2種雌配子和2種雄配子隨機結合后代性狀分離比。

實驗分組：2～4人一組。

實驗材料：紅黑布袋各1個，每袋內有數量相等的兩種顏色彈珠。袋中的彈珠分別模擬兩種基因的配子，其中藍色彈珠模擬C配子，白色彈珠模擬c配子。

實驗步驟：① 從紅黑布袋中各隨機抓取一彈珠，模擬參與受精的配子是隨機。② 記錄配子基因后將彈珠放回原布袋，并將彈珠混勻。③ 分析配子組合形成的子代基因型和表現型。④ 重復實驗30次。⑤ 分析并統計各配子、基因型和表現型出現次數。⑥ 將各組學生數據進行匯總分析。

教師根據實驗結果記錄表中的數據進行分析，同時也引導學生思考：實驗中哪些因素改變會使結果偏離3：1？學生思考后回答：實驗次數較少、非隨機交配、某種基因型子代不能存活……

3.4 總結歸納

教師通過板書小結“假說—演繹法”科學探究的一般過程，一對相對性狀雜交實驗過程、結果及孟德爾對現象的解釋以及相關的一些概念。

4 教學反思

新一輪課改提倡探究性學習，探究性學習的主體是學生，核心是引導學生發現問題，并建立假說。教師在課堂中要盡可能為學生創設寬松愉悅的學習氛圍，鼓勵學生多思考現象出現的原因，不唯書，不唯上，盡可能提出一些新的與眾不同的假設。如在本課中出現的小插曲就是學生開動腦筋，思維高度解放的結果。學生的想法有時出乎意料，但只要是學生認真思考后提出的，教師都應該鼓勵學生大膽發言。星星之火可以燎原，長期如此，學生的創新思維必將得到提高。