談孟德爾豌豆雜交實(shí)驗(yàn)插圖中的概念教學(xué)*

黃 強(qiáng) 岳良舉 彭志炫 陳瑞強(qiáng) 孫慧玲

談孟德爾豌豆雜交實(shí)驗(yàn)插圖中的概念教學(xué)*

黃 強(qiáng) 岳良舉 彭志炫 陳瑞強(qiáng) 孫慧玲

對孟德爾豌豆雜交實(shí)驗(yàn)（一）插圖中的概念，在課堂教學(xué)中分別進(jìn)行基本概念、重點(diǎn)概念、難點(diǎn)概念的教學(xué)，有利于學(xué)生對概念的理解，突現(xiàn)了插圖是記憶的載體，對學(xué)生實(shí)施了圖文轉(zhuǎn)化的教學(xué)，培養(yǎng)了學(xué)生的識圖能力。

插圖；概念教學(xué)；孟德爾豌豆雜交實(shí)驗(yàn)

在人教版普通高中生物教材課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書必修一《分子與細(xì)胞》中插圖218幅、必修二《遺傳與進(jìn)化》中插圖183幅、必修三《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》中插圖171幅［1］，都與教學(xué)內(nèi)容正相關(guān)，成為課標(biāo)教材編著的亮點(diǎn)，也成為廣大高中生物學(xué)教師教學(xué)中，關(guān)注研究的熱點(diǎn)。概括來說，這些插圖，都與三維目標(biāo)的教學(xué)正相關(guān)，表現(xiàn)在對學(xué)生觀察能力與識圖能力、課程的重點(diǎn)與難點(diǎn)突破、情感態(tài)度與價值觀、核心概念的教學(xué)等各個方面，本文以必修二《遺傳與進(jìn)化》典型的案例一孟德爾豌豆雜交實(shí)驗(yàn)（一），以例說教，探索插圖與概念的教學(xué)模式，供讀者參考。

3個孟德爾豌豆雜交實(shí)驗(yàn)（圖1高莖豌豆和矮莖豌豆的雜交實(shí)驗(yàn)；圖2高莖豌豆和矮莖豌豆雜交實(shí)驗(yàn)的分析圖解；圖3一對相對性狀測交實(shí)驗(yàn)的分析圖解插圖［2］），這三幅圖實(shí)際上是生命產(chǎn)生的流程示意圖，親本到配子“→”表示RD過程，配子到F1“→”表示受精作用過程，涉及的概念有：純種和雜種、性狀與相對性狀、親本、雜交與自交、子一代、子二代、配子、顯性性狀與隱性性狀、性狀分離、測交共14個概念，實(shí)際上是特別典型的概念專題教學(xué)，這些概念中既有遞進(jìn)關(guān)系，又有從屬關(guān)系，概念教學(xué)紛繁復(fù)雜，有的概念又不能一步到位，要讓學(xué)生徹底領(lǐng)悟這些概念，教學(xué)難度較大，按照自然科學(xué)中概念形成的邏輯體系，根據(jù)概念的形成因素、屬性、在《遺傳與進(jìn)化》中的地位和作用及概念的應(yīng)用程度等因素，將插圖中包含的概念分為基本概念、重點(diǎn)概念和難點(diǎn)概念，并與插圖密切配合，制作課件，依次對概念實(shí)施由淺入深的教學(xué)。

圖1　高莖和矮莖豌豆的雜交實(shí)驗(yàn)

圖2　高莖和矮莖豌豆雜交實(shí)驗(yàn)的分析圖解

圖3　一對相對性狀測交實(shí)驗(yàn)的分析圖解

一、基本概念的教學(xué)

14個概念的教學(xué)中，需要學(xué)生認(rèn)知的一般概念有以下幾個，這些基本概念及符號（在遺傳圖解中常用）的教學(xué)，教師要作簡明扼要的介紹，有利于重點(diǎn)和難點(diǎn)概念的突破。

1.親本

觀察圖1高莖和矮莖，是用于進(jìn)行雜交的2個個體，用符號P表示。貓與其它動物、人與獸之間、風(fēng)馬牛不及的生物不能做親本（活躍課堂氣氛，激發(fā)興趣，提高學(xué)生對概念學(xué)習(xí)的關(guān)注度）；水稻與玉米及不同植物之間也不能做親本，有生殖隔離的存在，盡管有不同的物種做親本，如馬與驢雜交成功，產(chǎn)生騾子，也是不育的，以相同物種為前提條件。

2.雜交與自交

相同物種中，一般情況下，把通過生殖細(xì)胞相互融合而達(dá)到一定目的的過程，也是一個品系與另一個品系在個體之間的一種交配行為的稱之雜交；在動物中稱交配，植物中稱雜交，已婚男、女稱婚配，用符號×表示。自交是同一個體或同一無性繁殖系的個體間雜交稱為自交，局限于植物中兩性花的自花傳粉，或者雌雄同株的一株植物上，雄花和雌花傳粉，用符號U表示，在植物中可以用自交的方法來鑒定純種、雜種最簡單的方法。

3.子一代和子二代

觀察圖1中，相對親本P產(chǎn)生的后代而言，用F1表示子一代；對子一代F1所產(chǎn)生的后代而言，用F2表示子二代；例：父母（P）→子女（F1）→孫子女及外孫子女（F2），親本、子一代和子二代的概念，是3個相對概念。

二、重點(diǎn)概念的教學(xué)

在插圖與重點(diǎn)概念的教學(xué)中，教師先引導(dǎo)學(xué)生識圖，組織學(xué)生根據(jù)教師提出的問題進(jìn)行分組討論，讓學(xué)生在識圖中發(fā)現(xiàn)問題，制作課件，充分運(yùn)用多媒體技術(shù)手段，采用插圖對比式教法，對正相關(guān)的圖1和圖2作比較，教師講完一個重點(diǎn)概念，引導(dǎo)學(xué)生練習(xí)一道試題，這種邊講邊練的教學(xué)模式，教學(xué)效果較好、較高效，更有利于學(xué)生對重點(diǎn)概念的理解和掌握。

1.性狀與相對性狀

觀察圖1中高莖和矮莖，就是豌豆表現(xiàn)出來的形態(tài)特征；它們就是一對相對性狀；在孟德爾的實(shí)驗(yàn)材料中，7對相對性狀都是形態(tài)特征，而這7對特征又是相對的，故相對性狀是同種生物中同一性狀的不同表現(xiàn)類型。有的生物性狀可以直接觀察出來，而有的性狀則要通過測定才能發(fā)現(xiàn)（如玉米種子含糖量高低，油菜種子含脂量的高低及人的血型等），在本概念中，同種生物為前提，同一性狀則固定，不同類型則是同一性狀的具體表現(xiàn)，如同一類生物人，同一性狀眼皮，不同表現(xiàn)類型雙眼皮、單眼皮，這3個要點(diǎn)必須清楚。而2個不同物種間的性狀，不能稱作“相對性狀”，如狗的長毛和貓的短毛。玉米高桿和小麥的短桿；同一種生物不同的形態(tài)或生理特征也不能稱“相對性狀”，如兔的白毛（毛的顏色）和短毛（毛的長短），故相對性狀只能是同一物種不同品種的同性狀之間差異進(jìn)行比較［3］。

【例一】下列屬于相對性狀的是：

A.狗的長毛和卷毛 B.兔的長毛和猴的短毛 C.豌豆的圓粒和黃粒 D.豌豆的高莖和矮莖

解析：相對性狀必須是同一種生物的同一性狀的不同表現(xiàn)類型。據(jù)此，兔和猴不是同種生物，無法比較相對性狀；狗的長毛和短毛是一對相對性狀，卷毛只能與直毛才是一對相對性狀，因此，狗的長毛和卷毛，不能是一對相對性狀；豌豆的圓粒和皺粒（粒形）、黃粒和綠粒（粒色）是二對相對性狀，因此，豌豆的粒形和粒色不是相對性狀；豌豆植株的高、矮是一對相對性狀。正確答案是D。

2.純種和雜種

觀察圖2中，在一對相對性狀中，親本高莖體細(xì)胞內(nèi)二個遺傳因子都是D，矮莖體細(xì)胞內(nèi)2個遺傳因子都是d，像這樣，體細(xì)胞內(nèi)遺傳因子相同的個體，叫作純種；如果體細(xì)胞內(nèi)的遺傳因子一個是D，另一個是d，則是雜種。豌豆的高莖有純種（DD），又有雜種（Dd）。

3.配子

觀察圖2中，配子是一種能執(zhí)行生殖使命的生殖細(xì)胞，是親本產(chǎn)生的，是親代與子代生命延續(xù)的橋梁，是遺傳物質(zhì)由親代向子代傳遞的紐帶，是子代的根源，如♀和♂配子、精子和卵細(xì)胞； 觀察圖2中，一對相對性狀中，引導(dǎo)學(xué)生從插圖中注意區(qū)別純種和雜種、配子等相關(guān)知識，按順序完成下列問題的探討。

（1）在圖2中，哪些是純種？哪些是雜種？為什么？

（2）在圖2中，F(xiàn)2代中，純種的比例是多少？從插圖高莖中，雜種的比例又是多少？

（3）在圖2中，從遺傳因子的角度，怎樣區(qū)別配子、純種和雜種？

（4）在圖2中，你打算再做怎樣的實(shí)驗(yàn)，區(qū)別高莖的純種和雜種？

（5）從圖2中，說出高莖（DD、Dd）和矮莖（dd）分別能產(chǎn)生多少種配子？（教師總結(jié)時重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)：在遺傳圖解書寫配子時，配子數(shù)量過多，不是寫數(shù)量，而是寫種類，DD→D只有一種；Dd→D 、d兩種，不是一個或兩個，這是學(xué)生常犯的錯誤）

（6）在圖2中，F(xiàn)1與F2及P中高莖有什么區(qū)別？讓學(xué)生分組討論得出結(jié)論，教師補(bǔ)充完善。

【例二】科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，綿羊的純種HH都是有角的，hh都是無角的；Hh公羊有角，母羊無角；一只有角母羊生了一只無角小羊：

（1）親本公羊體細(xì)胞中有哪些遺傳因子？無角小羊是公的，還是母的？為什么？（答案：親本公羊Hh或者h(yuǎn)h；因?yàn)橛H本母羊有角，一定是純種HH，子代一定含有H的遺傳因子，生了無角小羊，小羊只能是Hh，因此，小羊?yàn)榇菩浴＃?/p>

（2）如果無角公羊作親本，要生一只有角公羊，怎么樣選擇母羊作親本？這只母羊是純種，還是雜種？（答案：母羊有角HH；純種）

（3）有角母羊能產(chǎn)生多少種配子？（答案：純種1種）

三、難點(diǎn)概念的教學(xué)

顯性性狀和隱性性狀、性狀分離是教學(xué)重點(diǎn)，又是教學(xué)難點(diǎn)，在遺傳學(xué)知識的應(yīng)用中最廣泛，是概念教學(xué)的重中之重，應(yīng)厘清這3個概念。

1.顯性性狀和隱性性狀

在圖1中，顯性性狀是指雜種子一代中顯現(xiàn)出來的性狀；隱性性狀則是子代中未顯現(xiàn)的性狀。這兩個概念實(shí)際上存在局限性，必須滿足3個條件。第一，雜交的親本雙方必須是純種。若其中一個為雜種，如：高莖（Dd）×矮莖（dd）雜交，子一代就會出現(xiàn)高莖、矮莖兩種性狀，顯、隱性無法判斷。第二，性狀必須是質(zhì)量性狀。第三，必須以相對性狀的親本雜交為前提，如果雙親的某一性狀相同［3］，如：矮莖（dd）×矮莖（dd）雜交，則子一代表現(xiàn)為矮莖，實(shí)驗(yàn)證實(shí)矮莖不是顯性性狀。因此，并非子一代能表現(xiàn)出來的性狀都是顯性性狀。學(xué)生必須明確這兩個概念的適用范圍，隱性性狀也能表現(xiàn)出來，隱性純合條件下就能表現(xiàn)，教師作說明。遺傳學(xué)中規(guī)定，在相對性狀中，顯性性狀受顯性因子控制（用大寫字母表示），隱性性狀受隱性因子控制（用小寫字母表示）。

【例三】大麗菊的花色受遺傳因子R，r控制，紅花×白花，后代全部紅花，哪一種花色為顯性性狀？為什么？答案：因?yàn)镻.紅花（RR）×白花（rr）→F1：紅花（Rr），紅花為顯性性狀，白花為隱性性狀，符合顯性性狀的概念。

2.性狀分離

是在性狀與相對性狀、顯性性狀與隱性性狀的學(xué)習(xí)之后，前幾個概念通過插圖突破后，有利于學(xué)生對性狀分離的學(xué)習(xí)，充分利用圖2，讓學(xué)生觀察插圖，思考下列問題：

（1）親本中有矮莖，為什么F1只有高莖？矮莖消失了嗎？（因?yàn)镕1體細(xì)胞中有顯性性狀的遺傳因子存在，F(xiàn)1表現(xiàn)出顯性性狀，但F1體細(xì)胞中也有隱性性狀的遺傳因子存在，沒有表現(xiàn)出來，并沒有消失）。

（2）F1只有高莖，為什么F2矮莖又出現(xiàn)了？能解釋原因嗎？說明了什么問題？（F1高莖體細(xì)胞中有隱性遺傳因子在產(chǎn)生的配子里存在，在配子結(jié)合中形成了dd的體細(xì)胞，表現(xiàn)出矮莖；說明了隱性性狀沒有消失，在隱性遺傳因子純合時表現(xiàn)出隱性性狀，也是雜種發(fā)生性狀分離的結(jié)果）。

通過上述問題，與圖2的密切配合，明確什么是性狀分離，培養(yǎng)學(xué)生的識圖、釋圖及圖文轉(zhuǎn)化能力，學(xué)會用不同見解來描述性狀分離，加深對性狀分離的理解。除教材中，對性狀分離的描述外，教師用下列4種不同方式來描述性狀分離，通過比較，評價教師對下列的判斷，希望你選擇（修改）出你感到滿意的描述方式：

A.一對相對性狀中，親本同一性狀，子代中出現(xiàn)了新的性狀。（√）

B.一對相對性狀中，親本同一性狀，子代中出現(xiàn)了既有顯性性狀，又有隱性性狀的現(xiàn)象。（√）

C.一對相對性狀中，親本顯性性狀，子代中出現(xiàn)了隱性性狀的現(xiàn)象。（√）

D.一對相對性狀中，親本同一性狀，子代中出現(xiàn)了不同于親本的性狀。（√）

組織學(xué)生分組討論，分組發(fā)言，并與教材中性狀分離的概念對照，給4種描述方式定性評價，教師作結(jié)論。

【例四】人的耳垢（俗稱耳屎）有油耳和干耳，受遺傳因子A，a控制，如果你的爸爸為干耳，媽媽油耳，你的姐妹全部為油耳，姐姐與姐夫（油耳）結(jié)婚后，生了一個干耳的兒子，問顯性性狀是油耳，還是干耳？為什么？你的耳垢是油耳，還是干耳？試一試，你能畫出你的遺傳糸譜圖嗎？（答案：油耳為顯性性狀，因?yàn)橛投劣投啥前l(fā)生了性狀分離；最可能是油耳，也可能為干耳，本題信息中，數(shù)量少， 媽媽可能是純合子，也有可能為雜合子。因此，本題顯、隱性判斷，只能用性狀分離的概念判斷，姐妹全部為油耳屬于干擾信息，容易上當(dāng)受騙，不能用顯、隱性的概念來判斷，遺傳糸譜圖略）。

3.測交

觀察圖3孟德爾實(shí)驗(yàn)中，測交是對分離現(xiàn)象解釋的驗(yàn)證，這是實(shí)驗(yàn)設(shè)計最巧妙的地方，這是體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)設(shè)計的科學(xué)性和嚴(yán)謹(jǐn)性，大多數(shù)往往通過測交的分析結(jié)構(gòu)圖講解，就可以給測交下一個概念，都認(rèn)為這一概念非常簡單，其實(shí)不然，并非簡單，對分析結(jié)構(gòu)圖未講透，學(xué)生就不能真正掌握測交的概念，在教學(xué)研究中發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)教師沒有講到位，胡亂認(rèn)為測交就是F1雜種與隱性純種雜交，那大錯特錯了，豌豆很特殊，自花傳粉，如果讓許多F1雜種與隱性親本1：1雜交，在自然條件下，本雜交實(shí)驗(yàn)結(jié)果為高莖：矮莖為3：5，而不是1：1，因?yàn)樗鼈內(nèi)匀皇窃谶M(jìn)行自交，Dd子代為1/2（1/4DD+2/4Dd+1/4dd），dd仍為1/2dd，數(shù)學(xué)統(tǒng)計結(jié)果為3：5，錯在沒有講清本實(shí)驗(yàn)的前提條件為要做去雄、人工傳粉、套袋，本概念在插圖中是狹義的，要拓展為廣義概念。

【例五】豌豆的果實(shí)園粒（R）對皺粒（r）為顯性，將園粒（Rr）和皺粒（rr）按1：1進(jìn)行雜交。

在自然條件下，子代園粒和皺粒的果實(shí)比例是多少？（園粒：皺粒=3：5）

對園粒植株去雄處理，授予皺粒植株花粉，子代園粒和皺粒的果實(shí)比例又是多少？（園粒：皺粒=1：1）

總結(jié)：顯性性狀一定至少有一個顯性遺傳因子存在；隱性性狀一定隱性遺傳因子處于純合狀態(tài)；

性狀分離一定是雜種才能發(fā)生；遺傳因子在體細(xì)胞中成對，配子中成單；顯性、隱性性狀的判斷，在教師引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)中要高度重視。

四、結(jié)束語

為了鞏固插圖與概念教學(xué)，加深學(xué)生對概念的理解，教師引導(dǎo)學(xué)生通過習(xí)題講述，給學(xué)生充電，讓學(xué)生學(xué)會并正確運(yùn)用插圖理解概念。習(xí)題均為原創(chuàng)，難易度適中，通過教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，插圖與概念教學(xué)的有機(jī)結(jié)合，邊講邊練的教學(xué)模式，有助于概念的高效性教學(xué)，點(diǎn)燃了學(xué)生初學(xué)遺傳知識的熱情，調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，收到較好的教學(xué)效果，本節(jié)內(nèi)容中，插圖是概念的載體，構(gòu)成概念的框架結(jié)構(gòu)，學(xué)生理解概念的過程，本質(zhì)上就是一個記憶的過程，記憶以插圖為載體，本內(nèi)容完成后，將重點(diǎn)概念形成概念圖結(jié)束。

［1］ 岳良舉.感悟生命之生 體驗(yàn)生命之美：高中生物圖片的教學(xué)研究［J］.中國現(xiàn)代教育裝備，2012（6）：71-72.

［2］ 朱正威，趙占良.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書：生物必修2遺傳與進(jìn)化［M］.北京：人民教育出版社，2007.

［3］ 岳良舉.解讀遺傳的基本規(guī)律［J］.生物學(xué)教學(xué)，2005，30（1）：16-19.

作者信息

黃強(qiáng)，本科，一級教師。岳良舉，本科，高級教師。貴州省習(xí)水縣第一中學(xué)，564600

彭志炫，本科，高級教師，主任。貴州省遵義市教育局教師培訓(xùn)中心，563000

陳瑞強(qiáng)，本科，高級教師。貴州省鳳岡縣第二中學(xué)，564200

孫慧玲，本科，高級教師。貴州省遵義市第十七中學(xué)，563000

貴州省教育科學(xué)規(guī)劃重點(diǎn)課題《高中生物插圖高效性教學(xué)的實(shí)踐研究》（編號：2015A019）系列成果之一，本文第一作者為本課題核心成員之一，第二作者為本重點(diǎn)課題負(fù)責(zé)人。