劉燕雅

【摘要】高中生物必修二“孟德爾的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)”這節(jié)課是以孟德爾發(fā)現(xiàn)遺傳因子的探索過程為主線，通過教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生掌握遺傳學(xué)基本知識(shí)和遺傳實(shí)驗(yàn)的基本方法。該章節(jié)的教學(xué)內(nèi)容是接下來學(xué)習(xí)伴性遺傳規(guī)律、生物變異和進(jìn)化的基礎(chǔ)，是高中生物的重點(diǎn)章節(jié)之一。

【關(guān)鍵詞】孟德爾的豌豆雜交實(shí)驗(yàn);遺傳規(guī)律;教學(xué)設(shè)計(jì)

高中生物必修二“孟德爾的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)（一）”講述的是奧地利生物學(xué)家格雷戈?duì)枴っ系聽柊l(fā)現(xiàn)遺傳因子的科學(xué)探索過程，由“—對(duì)相對(duì)性狀的雜交實(shí)驗(yàn)”“對(duì)分離現(xiàn)象解釋的驗(yàn)證”等四個(gè)部分內(nèi)容所組成。本節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容是孟德爾以豌豆為實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行—對(duì)相對(duì)性狀的遺傳學(xué)研究。

教材以科學(xué)研究的一般過程再現(xiàn)了分離定律的發(fā)現(xiàn)過程，即“觀察現(xiàn)象-發(fā)現(xiàn)問題-分析問題-提出假設(shè)-設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)-驗(yàn)證假設(shè)-歸納總結(jié)”。

在素質(zhì)教育和新高考模式的背景下，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)是本章節(jié)教學(xué)的主要目標(biāo)之一。因此，我們要根據(jù)教材的特點(diǎn)開展教學(xué)活動(dòng)，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中去思考以下問題：孟德爾在豌豆雜交實(shí)驗(yàn)中是如何發(fā)現(xiàn)遺傳規(guī)律的？孟德爾又是如何提出假說并通過豌豆雜交實(shí)驗(yàn)解釋遺傳規(guī)律的？通過課本內(nèi)容的學(xué)習(xí)和思考，去逐步培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和實(shí)踐創(chuàng)新等核心素養(yǎng)。

一、本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)

1.知識(shí)目標(biāo)

掌握雜交、自交、相對(duì)性狀、性狀分離、顯性性狀和隱性性狀等幾個(gè)重要的遺傳學(xué)概念;理解分離定律的本質(zhì);能夠運(yùn)用本節(jié)課學(xué)習(xí)內(nèi)容去分析一些遺傳現(xiàn)象。

2.能力目標(biāo)

通過“假說-演繹法”精確再現(xiàn)孟德爾發(fā)現(xiàn)遺傳因子科學(xué)研究的過程，讓學(xué)生自己嘗試進(jìn)行雜交實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，在模擬實(shí)驗(yàn)的過程中逐步培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度以及實(shí)踐創(chuàng)新的核心素養(yǎng)。

二、教學(xué)過程

1.創(chuàng)設(shè)情境

在課堂導(dǎo)入中用多媒體展示一組父子或母女的明星照片，從而引出遺傳的概念，這樣的設(shè)計(jì)意圖是從學(xué)生所喜歡的領(lǐng)域和生活現(xiàn)象入手，充分調(diào)動(dòng)高中生對(duì)生物課的好奇心和求知欲望。

2.介紹生物學(xué)家孟德爾

在課前先安排幾位認(rèn)真的學(xué)生在課前搜集有關(guān)奧地利生物學(xué)家格雷戈?duì)枴っ系聽柕纳绞论E，并在課堂上介紹，教師補(bǔ)充說明孟德爾是個(gè)熱愛大自然的人，鼓勵(lì)學(xué)生多多接觸大自然，通過觀察大自然，探索大自然，激發(fā)學(xué)生對(duì)自然科學(xué)的興趣。

接下來，教師根據(jù)文字內(nèi)容和插圖等學(xué)習(xí)材料提出一系列問題：①什么是性狀，相對(duì)性狀如何理解？②豌豆有什么特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)作為相對(duì)性狀的遺傳實(shí)驗(yàn)對(duì)象？

課堂中教師先讓學(xué)生帶著這些問題去閱讀本節(jié)課內(nèi)容，然后師生共同分析討論問題，重點(diǎn)將“相對(duì)性狀”這—遺傳學(xué)概念做出解釋，為雜交實(shí)驗(yàn)“一對(duì)相對(duì)性狀的遺傳實(shí)驗(yàn)”作鋪墊。接下來在課堂上提問孟德爾選擇豌豆作為實(shí)驗(yàn)材料的原因，并在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候回顧初中所學(xué)植物單性花、兩性花等概念，這樣的設(shè)計(jì)意圖可以對(duì)初中所學(xué)生物知識(shí)進(jìn)行鞏固和補(bǔ)充，為新的學(xué)習(xí)內(nèi)容降低難度。

3.一對(duì)相對(duì)性狀的雜交實(shí)驗(yàn)

這部分內(nèi)容是本節(jié)課的核心內(nèi)容，教師需要在這部分內(nèi)容中著重講解顯性性狀、隱性性狀、性狀分離、自交等重要的遺傳學(xué)概念，在教學(xué)過程也安排了一系列的問題讓學(xué)生自主討論。

問題1：豌豆雜交實(shí)驗(yàn)中選擇純種高莖作為母本，純種矮莖豌為父本，它們的雜交后代將會(huì)表現(xiàn)出什么性狀呢？學(xué)生的答案是五花八門的：雜交后代全是高莖、后代全是矮莖、全是中等高度的莖稈、后代中有高莖也有矮莖等。由于19世紀(jì)主流科學(xué)家普遍認(rèn)為遺傳將會(huì)融合父本和母本的特點(diǎn)，所以孟德爾預(yù)測(cè)子—代會(huì)是中等高度即介于父本的高莖和母本的矮莖之闖，但是實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻是子—代全都是高莖。

問題2：為什么實(shí)驗(yàn)結(jié)果是子代F1都是高莖呢？是因?yàn)楦咔o作為母本導(dǎo)致的嗎？如果反過來將高莖作為父本，將矮莖作為母本，結(jié)果將會(huì)是怎么樣呢？雜交結(jié)果顯示，矮莖作為母本，子代中也全部都是高莖。

問題3：為什么矮莖性狀在子代中消失了呢？如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)？教師引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案：實(shí)驗(yàn)方案一，將F1與純種高莖雜交，由于純種高莖的影響，后代將全部是高莖，故該實(shí)驗(yàn)方案不可行;實(shí)驗(yàn)方案二，將F1與純種矮莖雜交，但如果這樣，后代出現(xiàn)矮莖則不確定矮莖是否來源于F1;實(shí)驗(yàn)方案三，將子代進(jìn)行自交，觀察后代是否出現(xiàn)矮莖以及性狀的比例情況，該實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，自交后代中既有高莖又有矮莖，統(tǒng)計(jì)高莖和矮莖的數(shù)量之比為3：1。

4.對(duì)性狀分離現(xiàn)象的分析和解釋

對(duì)于前面遺傳實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，該如何運(yùn)用理論解釋呢？課堂中，教師可以通過設(shè)置一系列的引導(dǎo)討論來逐步分析和解釋性狀分離現(xiàn)象。

討論1：在遺傳過程中，遺傳的是性狀本身嗎？教師在這里用生活中的例子引導(dǎo)討論：假如你與你母親—樣有酒窩，那你的酒窩就是你母親的酒窩嗎？答案顯然不是，遺傳的不是性狀本身，生物的性狀是由遺傳因子（在21世紀(jì)后稱為基因）決定的。

討論2：在細(xì)胞中遺傳因子有幾個(gè)呢？教師需要在這里提醒學(xué)生，子代性狀表現(xiàn)為高莖，說明子代細(xì)胞中含有控制顯性性狀的顯性遺傳因子（以G表示），而子代的后代F2出現(xiàn)了矮莖，說明細(xì)胞中也含有隱性遺傳因子（以g表示），所以孟德爾認(rèn)為遺傳因子是成對(duì)存在的，這樣子代的遺傳因子組成就是Gg，因?yàn)轱@性基因的影響表現(xiàn)型為高莖。

討論3：親代的遺傳因子是如何影響子代的性狀的呢？親代與子代之間的遺傳是通過什么媒介呢？有預(yù)習(xí)課本的同學(xué)就會(huì)知道答案是配子，配子由親代產(chǎn)生，受精后的受精卵就是子代發(fā)育的起點(diǎn)。

討論4：親代豌豆產(chǎn)生的雄配子與雌配子，它們的結(jié)合有什么內(nèi)在規(guī)律嗎？教師在這里可以適當(dāng)介紹一些課外的知識(shí)，如科學(xué)家是如何運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法計(jì)算實(shí)驗(yàn)結(jié)果的。然后再回到剛才的問題，經(jīng)過科學(xué)實(shí)驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)學(xué)計(jì)算，一個(gè)雄配子與一個(gè)雌配子的結(jié)合概率是一樣的，這樣子代才會(huì)出現(xiàn)3：1的性狀分離比。雌花授粉后雌雄配子結(jié)合成為受精卵，各自所含的遺傳因子又恢復(fù)成正常細(xì)胞的成對(duì)狀態(tài)。

三、本節(jié)課的課后活動(dòng)安排

1.布置課后作業(yè)讓學(xué)生自己繪制遺傳圖解，加強(qiáng)理解性狀分離現(xiàn)象。

2.教師準(zhǔn)備一個(gè)模擬實(shí)驗(yàn)：將學(xué)生分成幾個(gè)學(xué)習(xí)小組，用紅豆、黑豆和小桶作為道具，讓學(xué)生以小組為單位完成遺傳因子分離的模擬實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)際操作加深領(lǐng)會(huì)遺傳因子分離與隨機(jī)結(jié)合的規(guī)律，鞏固本節(jié)課的知識(shí)內(nèi)容。

3.課后閱讀

讓學(xué)生自主去學(xué)習(xí)孟德爾的生平事跡材料，總結(jié)孟德爾取得成功的原因。

孟德爾在維也納大學(xué)學(xué)習(xí)期間主修的是自然科學(xué)，他尤其對(duì)生物學(xué)感興趣，深厚的生物學(xué)知識(shí)功底使得他敏銳地意識(shí)到生物種類不是一成不變的，生物可以通過雜交進(jìn)化出新的生物類型;孟德爾進(jìn)修期間還學(xué)習(xí)了數(shù)學(xué)的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，這樣他以超越前輩科學(xué)家的理解方式，將數(shù)學(xué)和生物學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來，發(fā)現(xiàn)了被后人稱為“性狀分離定律”和“自由組合定律”的遺傳規(guī)律。

學(xué)習(xí)了孟德爾的生平事跡，我們可以發(fā)現(xiàn)孟德爾的成功不是憑空想象出來的，他具有豐富的自然科學(xué)和數(shù)學(xué)的知識(shí)儲(chǔ)備，將數(shù)十年生物雜交實(shí)驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)積累與數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)研究有機(jī)聯(lián)系起來。這就可以以孟德爾為榜樣引導(dǎo)教育學(xué)生學(xué)習(xí)不要偏科，各學(xué)科知識(shí)不應(yīng)該割裂開，而應(yīng)該是相互密切聯(lián)系的，對(duì)待科學(xué)研究，不僅要有興趣和熱情，還需要有豐富的科學(xué)知識(shí)儲(chǔ)備。

四、本節(jié)課的教學(xué)小結(jié)

本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容主要講述孟德爾以豌豆為研究對(duì)象發(fā)現(xiàn)遺傳因子的歷程，通過“問題-引導(dǎo)討論-總結(jié)”的方式引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)孟德爾的思維過程，讓高中生去遵循科學(xué)家的探索足跡，在不斷學(xué)習(xí)的過程中逐漸領(lǐng)悟科學(xué)發(fā)展的本質(zhì)。