彭 飛

(陜西省商洛中學(xué) 726000)

1 性狀分離比模擬實(shí)驗(yàn)尚待優(yōu)化之處

性狀分離比模擬實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中存在的問題有：①模擬實(shí)驗(yàn)材料簡單單一，實(shí)驗(yàn)效果較差；②教材中對雌雄配子的數(shù)目處理上，容易給學(xué)生造成知識誤區(qū)；③教師重視度不高，學(xué)生缺乏思考，往往使實(shí)驗(yàn)課堂缺乏啟發(fā)性和創(chuàng)造性。

2 實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)要點(diǎn)

2.1 改進(jìn)小球數(shù)量 將教材中向模擬雌雄的容器中放代表配子的彩色小球各20個(gè)，改成向雌配子容器中放入20個(gè)，向雄配子容器中放入30個(gè)。

改進(jìn)理由：讓學(xué)生認(rèn)識到雌雄配子容器一次產(chǎn)生的配子數(shù)目是不相等的，雄配子多于雌配子。但無論雌雄配子，參與受精作用時(shí)的概率相等。

2.2 改進(jìn)模擬材料 將教材中的模擬材料進(jìn)行了改進(jìn)，打破教材局限于小桶和彩色球，讓學(xué)生主動(dòng)開發(fā)新的模擬材料。學(xué)生先后兩次開發(fā)了模擬實(shí)驗(yàn)材料(圖1、圖2)。

圖1 學(xué)生第一次開發(fā)的實(shí)驗(yàn)材料(從左向右依次是暗箱和小球、小桶和彈珠、紙袋和豆子)

圖2 學(xué)生第二次開發(fā)的實(shí)驗(yàn)材料(從左向右依次是乒乓球、彈珠盒、搖獎(jiǎng)機(jī))

改進(jìn)理由：教材中由于小桶開口較大，在實(shí)驗(yàn)中學(xué)生抓取小球時(shí)容易受到主觀干擾，導(dǎo)致隨機(jī)性不足，而且規(guī)定的材料限制了學(xué)生自主選材。

2.3 改進(jìn)數(shù)據(jù)處理 在數(shù)據(jù)處理方式上，將學(xué)生獲得的原始數(shù)據(jù)，利用Excel表格進(jìn)行全班統(tǒng)計(jì)，最后優(yōu)化成單純利用Excel中的RAND( )函數(shù)來進(jìn)行數(shù)字模擬[1]。

改進(jìn)理由：使學(xué)生認(rèn)識到統(tǒng)計(jì)方法在遺傳規(guī)律探索中具有重要的作用，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)借助計(jì)算機(jī)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的高效性和便捷性。

3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程

3.1 在課前向?qū)W生發(fā)放實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備任務(wù)單 通過個(gè)人微信公眾號向?qū)W生發(fā)布實(shí)驗(yàn)任務(wù)單。

3.2 實(shí)驗(yàn)材料用具及方案的評選和修正 各個(gè)小組展示自己準(zhǔn)備的實(shí)驗(yàn)材料及實(shí)驗(yàn)方案，展示過程中接受教師和其他小組學(xué)生的提問和建議，各個(gè)小組根據(jù)評價(jià)的意見討論修正方案，最終確定了小桶組、暗箱組和口袋組(依據(jù)容器來分)。

3.3 小組開始模擬實(shí)驗(yàn) 具體如下：

3.3.1 實(shí)驗(yàn)操作步驟 向代表雌雄生殖器的容器中放入代表配子的小球，開始抓取小球前搖動(dòng)容器混勻小球，分別從兩個(gè)容器里隨機(jī)抓取一個(gè)小球，組合在一起，記下兩個(gè)小球的字母組合。記錄完畢后，將抓取的小球放回原來的容器中搖勻，重復(fù)上述步驟50～100次。

3.3.2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)過程 把每次獲得的數(shù)據(jù)如實(shí)地記錄在設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)表格中(表1)。

表1 性狀分離比模擬實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)小組記錄樣表

3.3.3 數(shù)據(jù)的對比分析 具體如下：

(1) 將小組中50次重復(fù)實(shí)驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)與100次重復(fù)所獲得的數(shù)據(jù)對比分析，最終小組得出結(jié)論，實(shí)驗(yàn)樣本越多，比例越接近1 ∶2 ∶1。為了驗(yàn)證結(jié)論將全班的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總發(fā)現(xiàn)，樣本數(shù)量越多，性狀分離比的比值越接近固定值。從而肯定和體驗(yàn)到了孟德爾的雜交實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性。

(2) 運(yùn)用不同實(shí)驗(yàn)材料實(shí)驗(yàn)的結(jié)果對比出現(xiàn)了比較顯著的差異，通過差異分析，各小組講出了自己在實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的問題。小桶組的學(xué)生提出了小桶中容易看到小球，容易產(chǎn)生主觀干擾；口袋組的學(xué)生，取豆子時(shí)發(fā)現(xiàn)豆子大小不一樣，取得時(shí)候容易產(chǎn)生干擾，同時(shí)由于在口袋中看不見，當(dāng)連續(xù)取到相同的豆子時(shí)，總擔(dān)心是因?yàn)闆]有搖勻引起的；暗箱組的學(xué)生說用的玻璃珠太光滑，容易掉落，撿的時(shí)候很費(fèi)時(shí)間，效率比較低。

3.4 問題啟發(fā)學(xué)生優(yōu)化實(shí)驗(yàn) 通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對比和分析，學(xué)生達(dá)成了重要的共識，一個(gè)好的模擬實(shí)驗(yàn)需要做到三點(diǎn)：首先模擬用具應(yīng)形象；其次獲得數(shù)據(jù)快而可靠；最后數(shù)據(jù)處理應(yīng)方便簡單。圍繞著這樣的共識，教師提出問題：“你能否有更好的模擬實(shí)驗(yàn)用具來進(jìn)行模擬呢？你能運(yùn)用更好的手段來進(jìn)行數(shù)據(jù)處理嗎？”帶著這樣的問題，學(xué)生進(jìn)行積極的資料查閱和討論，不久便制作和找到了更加便攜的實(shí)驗(yàn)材料用具，也設(shè)計(jì)出了利用計(jì)算機(jī)輔助Excel統(tǒng)計(jì)和模擬的數(shù)據(jù)處理工具。

利用第二次開發(fā)實(shí)驗(yàn)材料模擬兩對相對性狀雜交實(shí)驗(yàn)，在圖2中三組實(shí)驗(yàn)材料的特點(diǎn)是：①在乒乓球上打一小孔，上面插上一根細(xì)管，細(xì)管的空間每次只能進(jìn)入一個(gè)小珠，把代表配子的彩色小珠裝入乒乓球中，每次搖動(dòng)會(huì)有一個(gè)小珠掉入細(xì)管中，記錄后再倒回，省去了抓取的步驟，隨機(jī)性強(qiáng)；②用裝玩具彈珠的盒子，原理與乒乓球材料一樣，每次只需要按壓瓶蓋開關(guān)，便會(huì)收集到隨機(jī)倒出的小彈珠；③選用兩個(gè)相同型號的搖獎(jiǎng)機(jī)，分別代表雌雄器官，用紅色小球代表雌配子，棕色小球代表雄配子，將這兩種顏色的小球放入雌雄器官(搖獎(jiǎng)機(jī))中，轉(zhuǎn)動(dòng)搖把，小球便會(huì)混勻并隨機(jī)搖出滾入機(jī)槽，將滾出的小球進(jìn)行記錄，記錄完成后將小球放回，并重復(fù)搖取，在多個(gè)班的實(shí)踐過程中發(fā)現(xiàn)，每分鐘可以搖取9～12次。兩對相對性狀雜交實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格(表2)。

表2 性狀分離比模擬實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)小組記錄表

3.5 由課內(nèi)模擬向課外模擬延伸 無論模擬實(shí)驗(yàn)材料的選擇如何精致，都無法代替真實(shí)實(shí)驗(yàn)材料帶給學(xué)生的生命本真觀念。

因此，在多次課內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)后，帶領(lǐng)學(xué)生走向課外，去利用真實(shí)的實(shí)驗(yàn)材料，去體驗(yàn)和模擬雜交實(shí)驗(yàn)的過程。

(基金項(xiàng)目：陜西省教育廳“基于微信公眾平臺的微型學(xué)習(xí)資源設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究”，No.20170306)