《性狀分離比的模擬》實(shí)驗(yàn)材料的優(yōu)化及實(shí)驗(yàn)拓展

廣東

生物學(xué)科教學(xué)過(guò)程中應(yīng)該注重實(shí)踐，強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程的參與度。教師在教學(xué)中可以靈活設(shè)計(jì)探究問(wèn)題，通過(guò)探究性活動(dòng)，培養(yǎng)創(chuàng)新精神。如人教版必修2第1章第1節(jié)第6頁(yè)實(shí)驗(yàn)《性狀分離比的模擬》設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，可行性強(qiáng)，其中的小球也可以用乒乓球代替。但是作為分組實(shí)驗(yàn)，在布置相關(guān)任務(wù)時(shí)，許多學(xué)生反映小球所需數(shù)量較多，實(shí)驗(yàn)室里沒(méi)有，能否用其他材料替代？

基于此，筆者布置了課外探究：在網(wǎng)絡(luò)上查找相關(guān)資料或自己思考，是否有較好的替代材料？是否可以對(duì)該實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)一步拓展？

1. 替代材料的選擇

通過(guò)對(duì)探究資料匯總，選擇了4種物品替代乒乓球作為實(shí)驗(yàn)材料。同時(shí)筆者在所教班級(jí)利用所選物品分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并分析結(jié)果。

1.1 用拋硬幣的方法模擬，正面或反面朝上代表不同配子。該方法來(lái)自于網(wǎng)絡(luò)。優(yōu)點(diǎn)：易于操作、操作快速。缺點(diǎn)：由于每組用一個(gè)硬幣模擬，與教材實(shí)驗(yàn)中每桶不同顏色的彩球各20個(gè)不相符，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可信度造成明顯的干擾。而如果一次性拋出20枚硬幣進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，又與教材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)程序不符。

1.2 用不同顏色的粉筆頭代替彩色小球，該方法由學(xué)生思考得到。優(yōu)點(diǎn)：材料易得，操作簡(jiǎn)便。缺點(diǎn)：很難讓粉筆頭大小形狀一致，且操作過(guò)程不夠衛(wèi)生。

1.3 用教室黑板上固定掛圖的彩色塑料磁塊代替小球（該材料價(jià)格便宜，一瓶50粒裝，網(wǎng)購(gòu)價(jià)格不到十元），該方法在匯總評(píng)價(jià)時(shí)由學(xué)生提出，當(dāng)時(shí)并沒(méi)有反對(duì)意見(jiàn)，所以筆者順勢(shì)布置課下分組嘗試（如表1）。

表1

結(jié)果：5個(gè)教學(xué)班30組結(jié)果中，27組均無(wú)法統(tǒng)計(jì)出1∶2∶1（3∶1）的分離比。

結(jié)果分析 ：1.磁塊數(shù)量太少，影響了抓取的隨機(jī)性；2.抓取次數(shù)較少引起的誤差偏大；3.透明袋或桶造成學(xué)生在抓取時(shí)會(huì)下意識(shí)地按自己喜好選擇性抓取導(dǎo)致較大偏差。

歸納使用彩色磁塊的主要缺點(diǎn)： 磁塊之間存在吸引或排斥作用，在抓取時(shí)對(duì)隨機(jī)性影響較大。

對(duì)個(gè)別材料（如彩色磁塊）的針對(duì)性改進(jìn)和再實(shí)驗(yàn)：用彩色磁塊（去除磁性部分）代表配子，其中綠色代表D，黃色代表d，重復(fù)模擬上述分組實(shí)驗(yàn)，結(jié)果：第1組偏差最大；第6組統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)處理后比值最接近1∶2∶1（3∶1）。

結(jié)論：通過(guò)以上針對(duì)性改進(jìn)和再實(shí)驗(yàn)，可以確定影響上述1.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果的主要干擾因素是磁塊間的作用。

通過(guò)對(duì)上述各種替代方案的比較分析和再思考，師生最終達(dá)成共識(shí)：用圍棋子作為替代材料是較為恰當(dāng)?shù)倪x擇。

2. 模擬實(shí)驗(yàn)材料的拓展應(yīng)用

雖然使用彩色磁塊模擬配子的分組實(shí)驗(yàn)未達(dá)到預(yù)期效果，但經(jīng)過(guò)學(xué)生討論發(fā)現(xiàn)，這一材料可以用于演示或模擬如下知識(shí)內(nèi)容：

2.1 用綠色磁塊代表綠色豌豆，黃色磁塊代表黃色豌豆，直觀展示孟德?tīng)栆粚?duì)相對(duì)性狀的豌豆自交、雜交、測(cè)交實(shí)驗(yàn)過(guò)程。

2.2 用大小不同的彩色磁塊代表非同源染色體，用顏色區(qū)分其來(lái)源（父方或母方），模擬有絲分裂、減數(shù)分裂過(guò)程中染色體的行為特點(diǎn)。

2.3 用綠色（或黃色）磁塊代表未標(biāo)記的個(gè)體，用黃色（或綠色）磁塊代表被標(biāo)記的個(gè)體，模擬標(biāo)志重捕法的調(diào)查過(guò)程。（注：該模擬材料選擇黑白圍棋子效果更好）

2.4 用不同顏色的彩色磁塊代表不同種類的氨基酸，模擬多肽鏈的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，說(shuō)明其結(jié)構(gòu)的多樣性的原因。

3. 《性狀分離比的模擬》的實(shí)驗(yàn)拓展

采用教材提供的實(shí)驗(yàn)材料，在孟德?tīng)柕耐愣闺s交實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，為了從不同的層面提升學(xué)生的認(rèn)識(shí)，也可以考慮在課本實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提供如下拓展實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)：

只使用一個(gè)塑料桶，內(nèi)裝20只分別標(biāo)記為D、d的小球各10個(gè)（或20只分別標(biāo)記為AB、Ab、aB、ab的小球各5個(gè)），采用教材相關(guān)步驟，可以模擬統(tǒng)計(jì)親本在受精作用時(shí)提供雌（或雄）配子D（d）的概率是否為D∶d≈1∶1或可以模擬統(tǒng)計(jì)親本在受精作用時(shí)提供不同遺傳因子組成雌（或雄）配子的概率是否為AB∶Ab∶aB∶ab≈1∶1∶1∶1。

驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)通常有明確的實(shí)驗(yàn)步驟和預(yù)期結(jié)果，教學(xué)中，師生往往按部就班地進(jìn)行操作，得到預(yù)期結(jié)果便完成任務(wù)。在處理這一實(shí)驗(yàn)時(shí)，筆者更加注重激發(fā)學(xué)生主動(dòng)思考和探究的積極性。這樣安排，在加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手技能的同時(shí)，也培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)探究能力，這也是《課程標(biāo)準(zhǔn)》及高考的關(guān)注方向。