摘要 敘述在“孟德爾豌豆雜交實驗(二)?！币还?jié)中，以演繹推理為主線，通過“自主、合作、探究式”習(xí)方式，進行“模擬探究F₁，產(chǎn)生配子的種類和比例”的實驗，強調(diào)遺傳因子在配子形成時的分離和自由組合。

關(guān)鍵詞 自由組合教學(xué)設(shè)計 生物學(xué)教學(xué)

中圖分類號G633.91

文獻標(biāo)識碼B

學(xué)習(xí)生物學(xué)史，從某種程度上說，既學(xué)習(xí)了生物科學(xué)本身，又學(xué)習(xí)了生物學(xué)家所具有的科學(xué)情感、科學(xué)思維和科學(xué)方法，從而提高了應(yīng)用科學(xué)知識解決問題的能力，也就培養(yǎng)了科學(xué)素養(yǎng)。因此生物學(xué)教師應(yīng)在生物科學(xué)史教學(xué)中，充分利用一切可以利用的時機和場所，創(chuàng)造出切實可行的提高學(xué)生生物科學(xué)素養(yǎng)的有效方式、方法。下面以“孟德爾的豌豆雜交實驗(二)”一節(jié)為例。

1 教材分析

“孟德爾的豌豆雜交實驗(二)”一節(jié)是人教版新課標(biāo)教材生物必修2《遺傳與進化》的內(nèi)容，是在前面學(xué)習(xí)了“孟德爾豌豆雜交實驗(一)”的基礎(chǔ)上，以孟德爾發(fā)現(xiàn)的遺傳因子的實驗過程為主線，由現(xiàn)象到本質(zhì)，由簡單(1對)到復(fù)雜(多對)，層層深入地展開討論，又一次領(lǐng)略科學(xué)探究方法——假說演繹法，是以“科學(xué)探究”為核心的，即在觀察和分析雜交實驗結(jié)果的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)和提出問題，通過推理和想象提出解釋問題的假設(shè)，再通過實驗對假設(shè)進行驗證，然后運用數(shù)學(xué)統(tǒng)計方法分析數(shù)據(jù)并提出結(jié)論，突出科學(xué)史和科學(xué)方法的教育，讓學(xué)生猶如親歷科學(xué)家的探索過程，從濃郁的歷史感中獲得科學(xué)知識和對科學(xué)方法的領(lǐng)悟。本節(jié)內(nèi)容也是學(xué)習(xí)第二章“減數(shù)分裂與受精作用”的重要基礎(chǔ)，并為后續(xù)學(xué)習(xí)生物變異和進化奠定基礎(chǔ)。

2 教學(xué)目標(biāo)

2.1 知識目標(biāo)

①闡明孟德爾的兩對性狀的雜交實驗過程；②運用假說演繹法，解釋和分析自由組合的現(xiàn)象；③闡明孟德爾的自由組合定律，并能應(yīng)用自由組合定律，解釋一些遺傳現(xiàn)象；④分析孟德爾遺傳實驗獲得成功的原因；⑤說出基因型、表現(xiàn)型、等位基因的含義。

2.2 能力目標(biāo) 、①運用模擬實驗，說明遺傳因子通過自由規(guī)律產(chǎn)生配子類型及比例；②進一步闡明“假說——演繹法”，提高邏輯推理能力；③嘗試用遺傳學(xué)分析的基本方法和技能。，根據(jù)實驗結(jié)果判斷性狀的顯隱關(guān)系及基因型，解決與自由組合定律相關(guān)的計算問題。

2.3 情感、態(tài)度和價值觀目標(biāo)

通過孟德爾對遺傳定律探究過程的學(xué)習(xí)，體會科學(xué)家創(chuàng)造性的思維能力和持之以恒的精神。

2.4 教學(xué)重點與教學(xué)難點

一本小節(jié)的教學(xué)重點是解釋自由組合現(xiàn)象和闡明自由組合定律，教學(xué)難點是對自由組合現(xiàn)象的解釋；分析孟德爾遺傳實驗獲得成功的原因。

3 教學(xué)過程

3.1 引入新課

偉大的遺傳學(xué)之父孟德爾在完成了一對相對性狀的研究之后，并沒有停下科學(xué)探索的腳步，在繼續(xù)觀察花園里豌豆的過程中產(chǎn)生了新的疑問。他發(fā)現(xiàn)就子葉顏色和種子形狀來說，只有兩種類型：一種是黃色圓粒的，一種是綠色皺粒的。教師展示圖片，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)“問題”：是不是粒色的遺傳因子對決定粒形的遺傳因子有影響呢?黃色的豌豆一定是飽滿的、綠色的豌豆一定是皺縮的嗎?提出的問題是：兩對相對性狀是如何遺傳的?

3.2 孟德爾豌豆雜交實驗過程

3.2.1 觀察兩對相對性狀的實驗，發(fā)現(xiàn)問題

多媒體課件展示孟德爾兩對相對性狀雜交實驗。教師提問：假如你就是遺傳學(xué)奠基人——孟德爾，你看到這一實驗現(xiàn)象和統(tǒng)計結(jié)果，你最想知道哪些問題?從而引導(dǎo)學(xué)生思考并發(fā)現(xiàn)問題：“F₁的性狀表現(xiàn)都是顯性嗎?F₂為什么會出現(xiàn)新的性狀表現(xiàn)，新性狀組合的類型與親本性狀有什么關(guān)系?F₂為什么會出現(xiàn)9:3:3:1的性狀分離比例?”

3.2.2 分析問題、提出合理假設(shè)

教師針對學(xué)生提出的問題，留給學(xué)生時間，讓其自主探究，尋找結(jié)果。學(xué)生討論結(jié)束后，師生共同總結(jié)。首先，學(xué)生對2對相對性狀分別進行分析，發(fā)現(xiàn)每一對相對性狀的遺傳都遵循分離定律，從而得出F₁的性狀表現(xiàn)都是顯性，學(xué)生可以判斷出顯隱關(guān)系：黃色對綠色顯性，圓粒對皺粒顯性。然后學(xué)生發(fā)現(xiàn)新性狀類型其實就是原有的親本性狀的重新組合。學(xué)生思考發(fā)現(xiàn)9:3:3:1=(3:1)²，也就是性狀重組的同時發(fā)生的比例重組。

新的疑問又產(chǎn)生了：F₂為什么會出現(xiàn)不同性狀自由組合的遺傳現(xiàn)象?對于這一現(xiàn)象如何解釋呢?教師及時點撥學(xué)生回憶孟德爾對１對相對性狀遺傳表現(xiàn)的研究思路和方法，不難得出性狀組合的背后也必然是控制不同性狀的遺傳因子發(fā)生自由組合。教師首先引導(dǎo)學(xué)生對性狀與遺傳因子的關(guān)系作出假設(shè)，即2對相對性狀分別受2對遺傳因子控制，用Y-y控制子葉的黃色和綠色，用R-r控制圓粒與皺粒。‘根據(jù)該假設(shè)，學(xué)生可以寫出雙親的遺傳因子組成，進而得到F₁的遺傳因子組合為YyRr。

YyRr會產(chǎn)生什么樣類型的配子呢?孟德爾的假設(shè)是在F₁代產(chǎn)生配子時，成對的遺傳因子彼此分開，不成對的遺傳因子自由組合。教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)孟德爾的假設(shè)大膽的去推測YyRr產(chǎn)生的配子種類及比例。然后通過設(shè)計模擬實驗，學(xué)生動手實驗，驗證學(xué)生的推測是否正確。

教師將事先準(zhǔn)備好的學(xué)具——元和五角的硬幣各25枚分發(fā)給學(xué)生，同桌兩個一組，一元和五元的正面分別代表Y、R，一元和五元的反面分別代表y、r。首先向空中投擲這兩枚硬幣，硬幣落在桌子上后，記錄這兩枚硬幣的字母組合方式，每一組記錄10次數(shù)據(jù)，最后總結(jié)數(shù)據(jù)，得到F₁產(chǎn)生的四種配子及比例為1:1:1:1。這樣讓學(xué)生通過模擬實驗直觀地體驗并總結(jié)出F₁產(chǎn)生的配子的種類及比例，輕松突破學(xué)生很難理解的問題。

雜種F₁形成配子后，受精時雌雄配子是如何隨機組合的?思考F₂的配子結(jié)合的方式的種類2給學(xué)生充分的時間，自主合作探究產(chǎn)生F₂的情況。讓小組其中一位學(xué)生展示本組結(jié)果并回答，其他學(xué)生做出評價、補充，并對學(xué)生的展示結(jié)果及回答及時做出肯定，使學(xué)生體驗到合作探究學(xué)習(xí)的樂趣。教師再讓學(xué)生用棋盤法，通過學(xué)生互評糾正，嘗試完善遺傳圖解b通過學(xué)生所寫的棋盤，教師和學(xué)生一起挖掘里面的內(nèi)容(圖1)。

3.2.3 驗證假設(shè)，得出結(jié)論

進一步引導(dǎo)學(xué)生思考：盂德爾又是怎樣自圓“解釋”的呢?是否可以效仿豌豆雜交實驗(一)用測交法進行檢驗?師生共同討論分析YyRrxyyrr的F₁表現(xiàn)型類型及其數(shù)量比。通過分析，間接驗證了父本與母本YyRr產(chǎn)生的配子類型及其數(shù)量比相同，完成了“對自由組合現(xiàn)象解釋的驗證”教學(xué)內(nèi)容。教師歸納孟德爾自由組合定律的內(nèi)容。

3.3 孟德爾成功的原因

孟德爾進行了長達8年的豌豆雜交實驗，總結(jié)出了分離定律和自由組合定律。但是，在孟德爾之前，有許多科學(xué)家，持續(xù)了近百年的植物雜交實驗，都沒有取得大的進展。那么孟德爾為什么能成功呢?他獲得成功的原因有哪些呢?他的成功對我們有什么啟示呢?這部分內(nèi)容將以小組討論的方式來進行學(xué)習(xí)。教師要求學(xué)生結(jié)合課本第11頁中“思考與討論”中的幾個問題，結(jié)合自己課前查詢的資料，然后分組進行討論。討論完畢后，由每個小組的交流代表匯報本小組討論的情況，其他小組的學(xué)生給其作堂上評價，教師作好組織引導(dǎo)工作，掌握交流情況，最后由教師總結(jié)出孟德爾獲得成功的原因及對我們的啟示。

3.4 孟德爾遺傳規(guī)律的再發(fā)現(xiàn)

孟德爾定律一直沉寂了30多年，直到1900年，三位科學(xué)家分別重新發(fā)現(xiàn)了孟德爾定律，才漸漸地引起學(xué)術(shù)界的重視，遺傳學(xué)由此開始發(fā)展起來。1909年，丹麥生物生物學(xué)家約翰遜給“遺傳因子”重新起名為“基因”，并且提出了表現(xiàn)型和基因型的概念。什么是表現(xiàn)型和基因型?兩者之間有什么關(guān)系?教師講解相關(guān)知識。

4 教學(xué)反思

本節(jié)課教學(xué)設(shè)計依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)的基本理念，深入挖掘了教學(xué)內(nèi)容中科學(xué)探究的內(nèi)涵，讓學(xué)生在感受、理解知識的產(chǎn)生和發(fā)展的過程中，掌握科學(xué)探究的基本方法，體驗科學(xué)家在研究過程中的創(chuàng)造性思維過程。本節(jié)課中教師采用創(chuàng)設(shè)自主合作的學(xué)習(xí)情境，積極為學(xué)生提供提出質(zhì)疑的優(yōu)質(zhì)資源，讓學(xué)生充分發(fā)散思維，提出自己與眾不同的見解，再通過全體學(xué)生的分組討論達到共識。這樣真正激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，加強師生互動、生生互動的機會，使課堂充滿生機和活力，讓學(xué)生真正成為課堂的主人，同時也加強了教師和學(xué)生之間的情感交流。