追求理解的“孟德爾的豌豆雜交實驗（一）”教學設計

戴丹丹

摘要 以“孟德爾的豌豆雜交實驗（一）”為例，基于學科內容，依據生物學學科的課程標準，構建學生學科發(fā)展目標（學什么）、評價標準（學得如何）與系列教學活動（如何學）相匹配的教學設計案例，實現(xiàn)理解性教學，旨在提升學習遷移能力，最終實現(xiàn)對知識的意義建構。

關鍵詞 預期理解 基本問題 科學思維

中圖分類號 C633. 91 文獻標志碼 B

1 教材分析

“孟德爾的豌豆雜交實驗（一）”是人教版高中生物學教材《必修2.遺傳與進化》第一章“遺傳因子的發(fā)現(xiàn)”第一節(jié)的內容，是該教材的開篇之作。本節(jié)內容以一對相對性狀的雜交實驗探究歷程為主線，從宏觀現(xiàn)象到微觀本質層層深入，并用生物學特有的符號表征對遺傳過程作出圖解。該教材按科學史發(fā)展的順序編寫，學生在學習本節(jié)內容時缺乏細胞遺傳——減數(shù)分裂相關知識作支撐，理解上存在一定的難度。如何組織學生像孟德爾那樣，根據實驗結果去推理分析，從而揭示現(xiàn)象背后的規(guī)律，學習科學思維方法，是本節(jié)教學的重難點。

學生在初中階段已經學習了基因的顯性和隱性、基因控制生物性狀等相關知識，但高中生物學更強調對學生歸納總結、邏輯推理等科學思維的培養(yǎng)，理解性狀分離現(xiàn)象背后的基因分離定律。理解是教育真正的核心目標，能夠記住或背下某些知識，只能稱為“知道”，若能將學到的知識進行加工并且能夠靈活地運用于新的情境中，則說明學生已“理解”這些知識?！白非罄斫狻北磉_的是教育價值取向的轉變，從“育分”走向“育人”模式的轉型。

2 教學目標

①嘗試應用歸納法概括描述孟德爾的一對相對性狀雜交實驗結果;基于性狀分離的實驗現(xiàn)象，通過推理和想象提出假說，再根據假說進行演繹推理，了解并掌握基本的科學方法。

②通過“性狀分離比的模擬實驗”，進一步體驗孟德爾實驗研究中的思維過程，提升對分離定律的理解。

③通過運用分離定律解釋遺傳現(xiàn)象，預測種群內某一遺傳性狀的分布及變化。

3 教學評價設計

3.1 預期理解

本單元的學習聚焦大概念——遺傳信息控制生物性狀，并代代相傳，圍繞大概念敘寫本節(jié)學習內容的預期理解：①學生能夠說出孟德爾雜交實驗的過程，理解雜交實驗在遺傳規(guī)律探索中的重要性;②學生能夠總結歸納科學研究的一般過程，闡明假說一演繹法的內涵;③學生能夠理解分離定律的內容，并運用分離定律解釋遺傳現(xiàn)象，解決生活或生產中的問題。

3.2 基本問題

理解是智力層面的建構，需要以問題為框架，調動學生思維，幫助學生在知識之間建立有意義的聯(lián)系，以預期理解為依據，設計了如下幾個基本問題：

①復習相關定義：性狀、相對性狀、顯性基因、隱性基因。

②孟德爾是如何設計雜交實驗的？

③孟德爾為解釋實驗結果作出了哪些假設？他又設計了什么實驗來驗證假設？

④“性狀分離比的模擬實驗“每個小桶抓取紅球和綠球的比例是多少？模擬的核心點是什么？為什么每次抓取后需把小球放回原桶？

⑤健康的父母為什么會生出苯丙酮尿癥的患兒？求算第二個孩子發(fā)病的概率。

以上基本問題的設計是圍繞預期理解進行的：問題①②針對理解①，問題③針對理解②，問題④⑤針對理解③。

4 教學過程

4.1 情境導入，喚醒記憶

教師播放改編歌曲《豌豆花》，學生觀看視頻，回憶與豌豆雜交實驗相關的人和物。

設計意圖：初中教材列舉了一系列的相對性狀，如能否卷舌、有無耳垂、單雙眼皮、拇指外翻等。如果教材再以類似的例證引入，只是教給學生己知的事實性知識，并不能很好地調動學生深度學習的熱情。歌曲是學生喜歡的藝術形式，也是容易傳播的表現(xiàn)形式，能夠迅速吸引學生的目光，快速進入課堂，視頻中的人和物可以帶領學生從記憶中“再現(xiàn)”所學。

4.2 實驗一假說一演繹推理一驗證一得出結論

教師按照孟德爾的實驗流程組織教學，有利于學生發(fā)展提出問題、分析問題的能力，將自己的思維與科學家的思維碰撞對比，從而更好地體悟科學方法。

4.2.1 觀察實驗一發(fā)現(xiàn)問題

教師呈現(xiàn)選用高莖、矮莖這一對相對性狀進行雜交的實驗結果。值得注意的是，子二代的性狀分離比不應該直接呈現(xiàn)3：1，孟德爾獲得成功的原因之一是用統(tǒng)計學的方法對實驗結果進行了數(shù)量分析，但這樣的分析不是一蹴而就的，就一對相對性狀的雜交實驗結果還不足以直接確定3：1的性狀分離比。

教師用表格呈現(xiàn)豌豆7對相對性狀的雜交實驗結果，引導學生嘗試應用歸納法概括描述孟德爾的一對相對性狀雜交實驗結果。

設計意圖：學生描述實驗結果的過程，既能鍛煉語言表達能力，又可以發(fā)展提出問題的能力。7對相對性狀的雜交實驗呈現(xiàn)出有規(guī)律的實驗現(xiàn)象，很顯然不是偶然的巧合，背后蘊含著一定的規(guī)律，很自然地從現(xiàn)象過渡到背后規(guī)律地探索學習。

4.2.2 提出假說

教師提供融合遺傳和顆粒遺傳兩種孟德爾所處時代存在的觀點，讓學生根據上面的實驗結果，選擇支持的觀點并闡述理由。并呈現(xiàn)孟德爾為解釋實驗作出的4點假設，從對宏觀現(xiàn)象的描述深入到細胞、分子等微觀水平，并用特有的生物學符號進行表征，對實驗過程作出遺傳圖解。

教師將事先準備好的牛奶和葡萄汁混合（模擬融合遺傳），讓學生觀察顏色;將白色和紅色卡紙混合，像洗撲克牌一樣打亂，詢問學生某一張卡紙的顏色（模擬顆粒遺傳）。

設計意圖：假說的提出需要大膽的質疑和豐富的想象，還需要有向權威觀點提出挑戰(zhàn)的勇氣，融合遺傳不能解釋為何子二代會出現(xiàn)性狀分離，所以即使他是偉大的生物學家達爾文提出的，在證據確鑿的事實面前也是立不住腳的。教師事先不直接告訴學生兩種觀點的提出者，而是詢問學生支持哪一方，并要求學生闡述理由。這樣的處理能夠讓學生明白實驗的重要性。

學生無法解釋3：1的性狀分離比，教師此時直接呈現(xiàn)孟德爾的4點假設，是因為學生學習本節(jié)內容時，缺乏細胞學遺傳——減數(shù)分裂的相關知識作支撐，讓學生自己提出是比較困難的，會出現(xiàn)“假學習”現(xiàn)象。第一點解釋將看得見的性狀與看不見的遺傳因子聯(lián)系起來了。那么，這個遺傳因子在細胞中又是怎么存在的呢？教師邊講述邊寫遺傳圖解，用生物學特有的符號表征解釋宏觀事件，從對實驗現(xiàn)象的感性認識逐步上升到理性思維。

部分教師在教學過程中會將“減數(shù)分裂”一節(jié)提前學習，這樣的處理或許會讓學生更快地理解本節(jié)內容，但也會讓學生將孟德爾的4點超時代的解釋視為“理所當然”，也就不能理解孟德爾在當時對減數(shù)分裂和基因一無所知的情況下提出這4點解釋有多么偉大。

4.2.3 性狀分離比模擬實驗

按照教材上的實驗步驟操作，每一小組的組長將本組的實驗結果匯總，登記到班級電腦事先設置好的表1中。

設計意圖：部分學生會將實驗關注點集中在不同彩球組合的比例是否符合1：2：1，誤認為（DD+Dd）：dd=3：1即為孟德爾雜交實驗的本質，實際上分離比只是實驗現(xiàn)象。這樣的誤解則是對知識沒有真正理解的表現(xiàn)，為消除這樣的誤解，表格中增添了每個小桶抓取D（紅球）和d（綠球）的比例統(tǒng)計。實驗中每組給的小球數(shù)量不盡相同，但都滿足每個小桶內紅球和綠球數(shù)量相等，這樣設計是為了讓學生明白“性狀分離比的模擬實驗”模擬的關鍵是什么，為何每次抓取的小球還需要放回原桶，DD：Dd：dd=1：2：1是建立在什么基礎上的。弄清這些問題后，學生也在慢慢接近分離定律的本質——看得見的性狀分離是因為看不見的遺傳因子的分離導致的，這才是本實驗的核心。

4.2.4 演繹推理一實驗驗證一得出結論

看不見的遺傳因子分離是否可以通過實驗證明呢？有了前面的鋪墊，教師可以拋出問題：嘗試設計雜交實驗檢測F1產生了兩種數(shù)量相等的配子，組織學生討論交流，用符號表征進行演繹推理，隨后講述測交實驗，揭示分離定律的本質——性狀分離是因為控制相對性狀的遺傳因子發(fā)生了分離。

4.3 總結提升，學以致用

學生總結孟德爾的實驗方法，從看得見的宏觀現(xiàn)象逐步深入到看不見的微觀本質，基本掌握“假說一演繹”這一科學方法。教師播放“走近‘不食人間煙火的孩子”視頻，介紹苯丙酮尿癥患者，拋出問題：①父母均正常，孩子患病，嘗試用今天所學的知識做出解釋;②現(xiàn)患兒的母親再次懷孕，她非常焦慮，腹中胎兒會患病嗎？

設計意圖：整個教學過程是按照“假說一演繹法”環(huán)節(jié)設計的，學生最終的總結將各個零散的環(huán)節(jié)銜接起來?！凹僬f一演繹法”是從精心設計、有良好支持的體驗中獲得的，有助于學生了解并掌握科學方法。苯丙酮尿癥例證的引出則讓學生明白遺傳規(guī)律的學習可以解決生產、生活中的問題，也為后面人類遺傳病的預防埋下伏筆。

5 教學反思

初中的學習讓學生了解了“分離定律是怎樣的”，高中的學習則是進一步理解科學家“怎樣發(fā)現(xiàn)分離定律的”歷程。理解是教育真正的核心目標，圍繞大概念設計的預期理解可以引導師生在有限的課堂時間內關注真正重要的內容，以預期理解為依據，設計相應的基本問題，為“理解”提供多元化的指標，并據此選擇教學資源、策劃教學活動，形成“教”“學”“評”一致的教學方案，實施理解性教學，旨在提升學習遷移能力，最終實現(xiàn)對知識的意義建構。

參考文獻：

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