基于生物核心素養(yǎng)發(fā)展—孟德爾第一定律教學創(chuàng)新

劉歡

摘要：人教版高中生物教材中必須而第一章第一節(jié)《孟德爾的豌豆雜交實驗（一）》，根據教學過程產生的問題，將傳統(tǒng)講授改變成探究實驗，自主設計實驗方案，通過社團活動帶領學生進行研究學習，提高學生的生物核心素養(yǎng)發(fā)展。

關鍵詞：核心素養(yǎng);第一定律;教學創(chuàng)新

《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》指出，生物教學中，“重實踐”強調學生學習的過程是主動參與的過程，教師既要讓學生參與動手活動，又要讓學生積極地融入涉及動腦的環(huán)節(jié);通過探究類學習活動或完成工程學任務，加深學生對生物學概念的理解，提升應用知識的能力。在這樣過程中形成生物學核心素養(yǎng)。對此，筆者通過對《孟德爾的豌豆雜交實驗（一）》進行教學創(chuàng)新，在實驗過程完成對孟德爾第一定律的講授，僅供大家參考。

1.實驗教學目標

1.1利用“課堂---社團---研學”的模式，滲透生物核心素養(yǎng)。

1.2將孟德爾第一定律由傳統(tǒng)教學轉化為實驗教學，深化學生對孟德爾第一定律知識的理解。

1.3通過實驗教學，讓學生親身經歷雜交過程，培養(yǎng)學生質疑精神和尋找證據精神。

1.4加強對生物技術原理和目的理解，培養(yǎng)學生利用生物技術解決現(xiàn)實問題的能力。

2.實驗儀器

雜交鑷、離心機、PCR儀、電泳儀。

3.實驗過程

3.1傳統(tǒng)講解孟德爾一對相對性狀的豌豆雜交實驗

孟德爾利用純合的高莖豌豆和純合的矮莖豌豆做親本雜交，得到F1植株全為高莖，F(xiàn)1植株自交得到F2植株，運用統(tǒng)計學發(fā)現(xiàn)后代既有高莖又有矮莖，并且性狀分離比為3：1。

3.2提出問題

通過傳統(tǒng)授課方式講解孟德爾第一定律，由于高中生沒有親身經歷豌豆雜交實驗，他們對孟德爾豌豆雜交實驗現(xiàn)象存在疑問：F2性狀分離比一定約為3：1？通過中國知網上查詢，并未發(fā)現(xiàn)，在高中階段沒有教師帶領學生進行雜交實驗，讓學生親身體驗雜交過程，進行孟德爾分離定律的教學。能否在高中階段再現(xiàn)孟德爾豌豆雜交，得出F2性狀分離比為3：1？

3.3論證雜交可能性

3.3.1豌豆雜交實驗不可能

高中階段再現(xiàn)孟德爾豌豆雜交實驗的困難：第一、豌豆生長周期較長，約為3-6個月不等;第二、豌豆植株較大，株高為0.5-2m，種植空間需求大。

3.3.2尋找新材料---擬南芥

第一、擬南芥生長周期短為1-2月;第二、植株較小，種植面積要求不大，可在室內種植;第三、擬南芥為自花傳粉，自然狀態(tài)下為純合子，具有明顯的性狀。

擬南芥野生型和擬南芥突變體bri1-301（油菜素內酯受體突變體），野生型植株較高，突變體植株較矮。同時，它們還有其他不同性狀，例如：野生型的蓮座葉比較松散，突變體蓮座葉比較緊湊。

3.4實驗步驟

3.4.1 F2代顯隱比例驗證

播種，將野生型和突變體播種到土壤中培養(yǎng)至開花。雜交，按照去雄、套袋、人工授粉、套袋，四步法進行雜交。收集種子，收集雜交種子并種植得到F1代。種植F2代，

現(xiàn)象：F2植株既有高莖又有矮莖，且運用數學統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)高莖有237株，矮莖有79株，性狀分離比約為3：1。

F2植株數量

3.4.2繼續(xù)探究

按照孟德爾分離定律的解釋，F(xiàn)2植株中顯性純合子、雜合子及隱性純合子的比例為1：2：1，即BB：Bb：bb=1：2：1。能否運用生物學分子知識，如何在不經過連續(xù)自交的情況下得出F2中BB：Bb：bb之間的比例為1：2：1？

3.4.3資料收集

野生型油菜素內酯受體BRI1，989位點應為甘氨酸（G），對應基因的脫氧核苷酸序列為2961--CGCATAGGATCA--2970。突變體bir1-301中油菜素內酯受體BRI1，989位點突變成異亮氨酸（I），基因對應的脫氧核苷酸序列為2961--CGCATAATATCA--2970。限制性內切酶MboI的專一切割位點為GATC。

3.4.4問題解決方法

通過體外擴增植株的油菜素內酯受體基因，然后，用內切酶MboI進行切割擴增的基因，用瓊脂糖凝膠電泳分離后，最終結果就是野生型為二條帶，雜合子為三條帶，突變體bri1-301為一條帶。從而完成了F2高莖中純合子和雜合子的鑒定，得出BB：Bb：bb之間的比例為1：2：1。

3.4.5 BRI1基因引物設計

BRI1基因引物

在Tair網站，下載正常激素受體BRI1的堿基序列，按照堿基互補配對原則設計引物。

3.4.6實驗鑒定步驟

首先，提取植株的DNA;然后，利用PCR技術擴增目的基因;再后，加入酶切體系進行酶切處理;最后通過瓊脂糖凝膠電泳分離，得出植株是雜合子或者是純合子。

4.實驗創(chuàng)新點

利用“課堂---社團---研學”的模式開展教學，指導學生自主設計實驗，進行實驗探究，培育學生生物核心素養(yǎng)。利用擬南芥代替豌豆，在短時間內完成雜交實驗，讓學生親身體驗孟德爾分離定律，培養(yǎng)學生質疑精神和證據意識實踐運用DNA提取技術、PCR技術、酶切技術，對接高考中關于分子方面的情景設置，增加學生理解能力和應試能力。

5.教學反思

遺傳學內容是高中生物教學的重難點，同時，也是高考的高頻考點。教材中知識框架是通過文字描述，將孟德爾豌豆雜交實驗告知學生，從而得出孟德爾分離定律。對于大多數高中生來說，本部分內容是難以理解的。由于沒有親身經歷過雜交實驗來研究遺傳學，甚至有些學生會對F2出現(xiàn)性狀分離比為3：1產生質疑，而不認同孟德爾分離定律。未解決教學過程中出現(xiàn)的問題，本人利用“課堂---社團---研學”的模式，設計雜交實驗教學，讓高中生可以接觸和完成遺傳學實驗，學生對遺傳學分離定律的理解和認同。

擬南芥具有生長周期短，自花傳粉，具有易于區(qū)分的性狀等等優(yōu)點，為目前植物研究實驗室中做遺傳學相關研究的常用模式生物。所以，擬南芥是作為高中生完成遺傳學雜交實驗的理想材料。讓學生親身參與雜交實驗，深刻體會孟德爾分離定律，更好的學習遺傳定律。同時，在完成雜交實驗后，引導學生利用所學生物學技術如何來鑒定純合子和雜合子植株，讓學生學習如何查詢資料，篩選資料，提高學生解決問題的能力，滲透生物核心素養(yǎng)。

但教學過程存在一些不足。本實驗教學過程，涉及到一些分子實驗，藥品和儀器要求高，加大了實驗成本，目前部分高中還無法承擔相應費用，只能和大學溝通帶領學生去做相關分子實驗。