戴丹丹

摘要 以“孟德爾的豌豆雜交實驗（一）”為例，基于學(xué)科內(nèi)容，依據(jù)生物學(xué)學(xué)科的課程標準，構(gòu)建學(xué)生學(xué)科發(fā)展目標（學(xué)什么）、評價標準（學(xué)得如何）與系列教學(xué)活動（如何學(xué)）相匹配的教學(xué)設(shè)計案例，實現(xiàn)理解性教學(xué)，旨在提升學(xué)習(xí)遷移能力，最終實現(xiàn)對知識的意義建構(gòu)。

關(guān)鍵詞 預(yù)期理解 基本問題 科學(xué)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(xué)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(nèi)容，是該教材的開篇之作。本節(jié)內(nèi)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(zhì)層層深入，并用生物學(xué)特有的符號表征對遺傳過程作出圖解。該教材按科學(xué)史發(fā)展的順序編寫，學(xué)生在學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容時缺乏細胞遺傳——減數(shù)分裂相關(guān)知識作支撐，理解上存在一定的難度。如何組織學(xué)生像孟德爾那樣，根據(jù)實驗結(jié)果去推理分析，從而揭示現(xiàn)象背后的規(guī)律，學(xué)習(xí)科學(xué)思維方法，是本節(jié)教學(xué)的重難點。

學(xué)生在初中階段已經(jīng)學(xué)習(xí)了基因的顯性和隱性、基因控制生物性狀等相關(guān)知識，但高中生物學(xué)更強調(diào)對學(xué)生歸納總結(jié)、邏輯推理等科學(xué)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(xué)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(xué)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(zhuǎn)變，從“育分”走向“育人”模式的轉(zhuǎn)型。

2 教學(xué)目標

①嘗試應(yīng)用歸納法概括描述孟德爾的一對相對性狀雜交實驗結(jié)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(jù)假說進行演繹推理，了解并掌握基本的科學(xué)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(yù)測種群內(nèi)某一遺傳性狀的分布及變化。

3 教學(xué)評價設(shè)計

3.1 預(yù)期理解

本單元的學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)內(nèi)容的預(yù)期理解：①學(xué)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(xué)生能夠總結(jié)歸納科學(xué)研究的一般過程，闡明假說一演繹法的內(nèi)涵;③學(xué)生能夠理解分離定律的內(nèi)容，并運用分離定律解釋遺傳現(xiàn)象，解決生活或生產(chǎn)中的問題。

3.2 基本問題

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

①復(fù)習(xí)相關(guān)定義：性狀、相對性狀、顯性基因、隱性基因。

②孟德爾是如何設(shè)計雜交實驗的？

③孟德爾為解釋實驗結(jié)果作出了哪些假設(shè)？他又設(shè)計了什么實驗來驗證假設(shè)？

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(shè)計是圍繞預(yù)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(xué)過程

4.1 情境導(dǎo)入，喚醒記憶

教師播放改編歌曲《豌豆花》，學(xué)生觀看視頻，回憶與豌豆雜交實驗相關(guān)的人和物。

設(shè)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(xué)生己知的事實性知識，并不能很好地調(diào)動學(xué)生深度學(xué)習(xí)的熱情。歌曲是學(xué)生喜歡的藝術(shù)形式，也是容易傳播的表現(xiàn)形式，能夠迅速吸引學(xué)生的目光，快速進入課堂，視頻中的人和物可以帶領(lǐng)學(xué)生從記憶中“再現(xiàn)”所學(xué)。

4.2 實驗一假說一演繹推理一驗證一得出結(jié)論

教師按照孟德爾的實驗流程組織教學(xué)，有利于學(xué)生發(fā)展提出問題、分析問題的能力，將自己的思維與科學(xué)家的思維碰撞對比，從而更好地體悟科學(xué)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(jié)果。值得注意的是，子二代的性狀分離比不應(yīng)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(xué)的方法對實驗結(jié)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(jié)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(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生嘗試應(yīng)用歸納法概括描述孟德爾的一對相對性狀雜交實驗結(jié)果。

設(shè)計意圖：學(xué)生描述實驗結(jié)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(xué)習(xí)。

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(xué)生根據(jù)上面的實驗結(jié)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(shè)，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(xué)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(xué)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(xué)生某一張卡紙的顏色（模擬顆粒遺傳）。

設(shè)計意圖：假說的提出需要大膽的質(zhì)疑和豐富的想象，還需要有向權(quán)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(xué)家達爾文提出的，在證據(jù)確鑿的事實面前也是立不住腳的。教師事先不直接告訴學(xué)生兩種觀點的提出者，而是詢問學(xué)生支持哪一方，并要求學(xué)生闡述理由。這樣的處理能夠讓學(xué)生明白實驗的重要性。

學(xué)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(shè)，是因為學(xué)生學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容時，缺乏細胞學(xué)遺傳——減數(shù)分裂的相關(guān)知識作支撐，讓學(xué)生自己提出是比較困難的，會出現(xiàn)“假學(xué)習(xí)”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(xué)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(xué)過程中會將“減數(shù)分裂”一節(jié)提前學(xué)習(xí)，這樣的處理或許會讓學(xué)生更快地理解本節(jié)內(nèi)容，但也會讓學(xué)生將孟德爾的4點超時代的解釋視為“理所當(dāng)然”，也就不能理解孟德爾在當(dāng)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(jié)果匯總，登記到班級電腦事先設(shè)置好的表1中。

設(shè)計意圖：部分學(xué)生會將實驗關(guān)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(zhì)，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(nèi)紅球和綠球數(shù)量相等，這樣設(shè)計是為了讓學(xué)生明白“性狀分離比的模擬實驗”模擬的關(guān)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(chǔ)上的。弄清這些問題后，學(xué)生也在慢慢接近分離定律的本質(zhì)——看得見的性狀分離是因為看不見的遺傳因子的分離導(dǎo)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(jié)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(shè)計雜交實驗檢測F1產(chǎn)生了兩種數(shù)量相等的配子，組織學(xué)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(zhì)——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(jié)提升，學(xué)以致用

學(xué)生總結(jié)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(zhì)，基本掌握“假說一演繹”這一科學(xué)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(xué)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(shè)計意圖：整個教學(xué)過程是按照“假說一演繹法”環(huán)節(jié)設(shè)計的，學(xué)生最終的總結(jié)將各個零散的環(huán)節(jié)銜接起來。“假說一演繹法”是從精心設(shè)計、有良好支持的體驗中獲得的，有助于學(xué)生了解并掌握科學(xué)方法。苯丙酮尿癥例證的引出則讓學(xué)生明白遺傳規(guī)律的學(xué)習(xí)可以解決生產(chǎn)、生活中的問題，也為后面人類遺傳病的預(yù)防埋下伏筆。

5 教學(xué)反思

初中的學(xué)習(xí)讓學(xué)生了解了“分離定律是怎樣的”，高中的學(xué)習(xí)則是進一步理解科學(xué)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(shè)計的預(yù)期理解可以引導(dǎo)師生在有限的課堂時間內(nèi)關(guān)注真正重要的內(nèi)容，以預(yù)期理解為依據(jù)，設(shè)計相應(yīng)的基本問題，為“理解”提供多元化的指標，并據(jù)此選擇教學(xué)資源、策劃教學(xué)活動，形成“教”“學(xué)”“評”一致的教學(xué)方案，實施理解性教學(xué)，旨在提升學(xué)習(xí)遷移能力，最終實現(xiàn)對知識的意義建構(gòu)。

參考文獻：

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[3] 蔡春，用POE教學(xué)策略進行“性狀分離比的模擬”教學(xué)[J].生物學(xué)教學(xué)，2014，39（4）：13-15.