楊秀梅
(遼寧省大連市三十六中學 116011)
“孟德爾的豌豆雜交實驗(二)”是學生在學習“孟德爾豌豆雜交實驗(一)”的基礎上,再一次沿著科學家的探究歷程,由現象到本質、由簡單到復雜,層層深入地討論生物遺傳基本規律的過程,是又一次領略科學探究方法──假說演繹法的過程。本部分內容是能力考查的主要載體,在《考試說明》知識列表中要求掌握的程度均為Ⅱ層,即“理解所列知識之間的聯系和區別,并能在較復雜的情境下綜合運用其進行分析、判斷、推理和評價?!睘榇耍_定本節的教學重點為解釋自由組合現象并與分離定律進行比較;說明自由組合定律的實質及細胞學基礎。
學生已具有對兩對相對性狀雜交實驗進行分析的經驗和能力,能書寫遺傳圖解,并有一定的分析、比較、總結、遷移等科學思維能力,但針對性的歸納解題方法對學生來說稍有難度,從細胞學角度深層次地理解自由組合定律的實質及細胞學基礎內容較抽象,對學生理性思維品質要求比較高,因此將本節的教學難點定為總結自由組合定律解題的基本方法、自由組合定律的實質及細胞學基礎。
2.1 知識目標 解釋自由組合現象并與分離定律進行比較;說明自由組合定律的實質及細胞學基礎;總結自由組合定律解題的基本方法。
2.2 能力目標 能夠歸納自由組合定律的相關知識和解題規律;能夠對總結的內容進行知識遷移。
2.3 情感態度與價值觀目標 體驗科學家的創造性思維過程;認同敢于質疑、勇于創新和實踐,以及嚴謹、求實的科學態度。
課前準備:教師編寫學案,課前下發,學生閱讀教材,完成學案;充分利用教材,通過問題引導學生對基礎知識進行梳理,了解學情,在“學生知道什么”的基礎上進行教學,使教學更有針對性。
教學設計采用以假說演繹法為復習主線,設計絲絲入扣的教學環節,達到夯實基礎和提升學生素養的教學目標。
3.1 回憶舊知,展示目標 教師指出,孟德爾采用假說-演繹法是他成功的重要原因,請同學們說說假說-演繹法的內容,教師形成板書。通過設置情景,引導學生復習假說-演繹法,導入本節內容,并以此為主線統領全課。同時,展示本節考試說明的內容和學習目標。
3.2 導讀過關,互助糾錯 鑒于學生已經完成“孟德爾豌豆雜交實驗(一)”的復習,有進行兩對相對性狀雜交實驗分析的能力,能書寫遺傳圖解,讓學生對照教材,相互合作,對預習案的錯誤進行糾正。同時,由學生在黑板的指定位置板書(圖略)。在假說演繹科學方法的基礎上以探究歷程為依托,在預習案的引導下進行閱讀、思考、觀察、討論,伴以讀圖、析圖、寫遺傳圖解等方面的訓練,培養學生獲取、運用信息的能力和規范性的養成,通過調動學生聽、說、讀、寫等多方面的活動提高學習效率。
3.3 知識點聚焦 孟德爾遺傳實驗的科學方法和兩個遺傳學基本規律是核心知識,據此確定本節“知識點聚焦”的內容:孟德爾兩對相對性狀雜交實驗的解析及延伸;自由組合定律的實質和細胞學基礎。
(1)孟德爾兩對相對性狀雜交實驗的解析及延伸:教師首先與學生一起分析所寫的遺傳圖解,并針對雜交實驗圖解設問:孟德爾觀察到兩對相對性狀雜交實驗的現象后提出了什么問題?他是怎樣分析的?提出了怎樣的假說?順利過渡到兩對相對性狀雜交實驗假說分析部分內容。提出根據兩對相對性狀雜交實驗過程及解釋圖解的研究,可以發現一些規律,讓學生進行總結。考慮到學生對圖解較熟悉,且已經閱讀教材完成了知識的梳理,能針對圖解進行總結,盡管可能不全面,但可以在交流中相互補充。同時,這也是換一種方式的復習,可激發學生的學習熱情,培養觀察、歸納能力。
由學生針對兩對相對性狀雜交實驗相關解釋充分總結在子二代中表現類型、遺傳因子組合方式、遺傳因子組成、純合子、單雜合體、雙雜合體等方面的規律,并對易錯、易混點提出問題:子一代產生的YR雌配子與YR雄配子的數量比為1∶1,對不對?子二代重組性狀中的雜合子所占的比例是多少?雜種子一代產生4個配子,比例是1∶1∶1∶1,對不對? 以幫助學生充分理解孟德爾的假說。
然后,教師引導學生在解題過程中討論歸納自由組合定律基本解題思路:運用先獨立后綜合的方法,由后代的表現型比例推親本基因型。教師指出孟德爾提出的分離定律是解決自由組合定律的基礎,在此基礎上,擴展到3對及3對以上雜交實驗產生配子、雜交后代基因型、表現型比例相關問題,由學生完成分離定律與自由組合定律的比較(表1)。

表1 分離定律與自由組合定律的比較
走近高考:(2011年福建卷)二倍體結球甘藍的紫色葉對綠色葉為顯性,控制該相對性狀的兩對等位基因(A、a和B、b)分別位于3號和8號染色體上。表2是純合甘藍雜交實驗的統計數據,請回答: ①表中組合①的兩個親本基因型為?理論上組合①的F2紫色葉植株中,純合子所占的比例為?②表中組合②的親本中,紫色葉植株的基因型為?

表2 2012年福建卷高考題改編題表
(2)自由組合定律的實質和細胞學基礎:孟德爾遺傳雜交實驗主要是在個體和種群水平上展開的宏觀觀察和研究,針對很多學生并不理解“自由組合定律” 的實質,教師繼續還原孟德爾的思維過程,從性狀、基因型、基因三方面幫助學生從宏觀到微觀理解“自由組合”,設問:指出以上規律的總結都是建立在孟德爾對兩對相對性狀雜交實驗所做的假說是正確基礎上,那么孟德爾怎樣證明他的假說是正確的?測交實驗為什么能證明孟德爾對自由組合現象的解釋是正確的?引導學生思考孟德爾設計測交實驗的巧妙之處是從宏觀的性狀推測親本產生配子的情況。
再通過對“孟德爾豌豆雜交實驗一”課后習題介紹的“F1花粉鑒定法”添加條件:圓花粉粒(L)對長花粉粒(l)為顯性(已知W、w與L、l兩對基因獨立遺傳),請利用花粉粒作為研究對象,設計實驗驗證自由組合定律。以順利過渡到配子水平上的研究,幫助學生深入理解自由組合規律的實質,弄清實質與現象的關系。然后指出“1909年約翰遜將孟德爾所提出的‘遺傳因子’一詞改為‘基因’,摩爾根根據實驗確定基因在染色體上”。同時,出示兩對等位基因在細胞染色體中的位置,過渡到細胞學基礎的復習,即孟德爾自由組合定律的現代生物學解釋。
走近高考:(2008年江蘇高考題)某種昆蟲長翅(A)對殘翅(a)為顯性,直翅(B)對彎翅(b)為顯性,有刺剛毛(D)對無刺剛毛(d)為顯性,控制這3對性狀的基因均位于常染色體上?,F有這種昆蟲一個體的基因型如圖所示,請回答:①長翅與殘翅、直翅與彎翅這兩對相對性狀的遺傳是否遵循基因的自由組合定律,并說明理由?②該昆蟲一個初級精母細胞所產生的精細胞的基因組成為?

通過高考題,理解自由組合定律的現代細胞學解釋:位于非同源染色體上的非等位基因的分離或組合是互不干擾的;在進行減數分裂形成配子的過程中,同源染色體上的等位基因彼此分離,非同源染色體上的非等位基因表現為自由組合。
從細胞層次認識遺傳的基本規律,不僅可以相對直觀的驗證遺傳的基本規律,理解規律的本質,還可以加強知識的綜合和融通,深化理解知識,促進知識運用。并在此基礎上,聯系必修一知識,總結孟德爾遺傳規律的適用范圍。
3.4 總結提升 由學生總結驗證自由組合定律的方法,引導學生回憶歸納本節內容,從性狀、細胞、基因三個角度理解自由組合定律中“自由組合” 的含義。追問:如果子二代性狀分離比不是9:3:3:1,是不是控制性狀的兩對基因就不遵循自由組合定律呢?例如9:7,引出子二代性狀分離比比值的變形的問題。通過問題,引領學生對本節課內容進行回憶并擴展,為下節課的復習埋下伏筆。