“基因分离定律”第一课时教学设计

倪建英

摘 要 采用情景任务驱动，引导学生自主探究。通过创设一系列的探究任务，让学生沿着孟德尔的足迹，完成一对相对性状的杂交实验设计，并对结果进行分析、建立假设，从而达成教学目标。学生在探究活动中通过思考分析、构建模型、小组活动等建构知识，养成创新思维。

关键词 分离定律 科学探究 探究性教学

中图分类号 G633.91 文献标识码 B

1 教学分析

1.1 教材分析

“分离定律”是浙科版教材必修Ⅱ的开篇之作，也是叩开遗传学大门的第一步。本课内容以紫花白花豌豆为例讲述孟德尔一对相对性状遗传学实验，并在此基础上展开对现象的分析、假说、实验验证，最后提出了分离定律。本节教学内容是以孟德尔发现遗传因子的实验过程为主线，突出科学史的教育，注重培养学生的科学探究思维。该部分内容是自由组合定律、伴性遗传以及减数分裂的基础，并为后续学习生物变异与进化奠定基础，而且本身蕴含了重要的方法论价值。本课内容分两课时完成，本案例是第一课时的教学设计。

1.2 学情分析

通过初中科学知识的学习及已有生活经验，高二学生对遗传和变异现象有一些客观感性认识，但不知遗传现象的内在原因；学生具有强烈的科学探究欲望，但往往忽视现象背后的本质；学生了解科学探究的一般方法，但探究思维还不成熟。

2 教学目标

2.1 知识目标

说出豌豆作为遗传学材料的优点；概述“假说—演绎法”的一般过程，并能初步应用“假说—演绎法”对现象进行分析、提出合理假设、设计实验验证；概述一对相对性状杂交实验过程，杂交实验操作步骤，以及对分离现象的解释。

2.2 能力目标

通过对“融合理论”的质疑和否定，树立敢于挑战权威的批判性思维；通过再现孟德尔思维过程，提高科学思维能力及养成严谨的科学态度；通过建立假设和设计探究实验方案证明F1出现紫花豌豆及白花豌豆消失的原因，提高解决问题的能力，通过性状分离比模拟实验，提高合作交流能力。

2.3 情感、态度与价值观目标

通过分离定律学习树立生命世界可被认识的唯物主义自然观。感悟正确的科学研究方法对科学研究的重要性；通过模拟实验提高对科学的兴趣以及养成实事求是的科学态度。

3 教学过程

3.1 创设情景、导入新课

教师展示“爸爸去哪儿”中主人公Cindy（田雨橙）一家三口的图片（父：田亮，母：叶一茜），要求学生说出Cindy的相貌特征哪些与其父亲相同，哪些与母亲相同。通过较为轻松的情景导入，为本课创设了轻松的课题氛围，由此引出“性状”的概念，并介绍科学史上的“融合遗传”假说。即双亲的遗传物质会在子代体内发生融合，彼此不能再分开，故子代性状总是介于双亲之间，子代的后代中不再出现亲代的两种性状。随后，教师鼓励学生根据已有生活经验对“融合遗传”假说进行思考。学生有的举出支持该假说的观点，也有举出不符合该观点的假说。紧接着引导学生思考如何通过实验进行证明，并归纳科学探究的常用科学方法“假说—演绎法”，即现象分析→提出假说→设计实验→预期结果→实施实验→得出结论。

3.2 一对相对性状遗传学实验

3.2.1 鼓励学生，建立假说，解释现象

教师介绍孟德尔身平、豌豆特点及孟德尔的单因子杂交实验：紫花（♀）×白花（♂）→紫花。学生通过实验结果的分析，得出“融合遗传”假说是错误的。

插曲：一位学生认为实验结果虽表现出紫花，但仍符合“融合遗传”假说。其观点为：子代虽表现出紫色，但也可能是紫色中融合了白色的性状，由于融入的白色性状较少，所以其性状表现还是更接近紫色，类似于蓝墨水瓶中仅混入了少量的红墨水，最后墨水颜色还是蓝色。这时教师引导学生利用“假说—演绎法”设计实验证明该假说正确与否。最后学生设计实验如下，让F1紫花与白花进行杂交，将后代的紫花不断与白花进行杂交，若假设正确，随杂交次数增加，子代颜色趋向白色（好比是不断地将少量红墨水掺入到蓝墨水中，最后溶液成红色）。最后教师呈现F1紫花及F2紫花与白花杂交的实验结果否定该观点。

3.2.2 乘热打铁，探究现象，学以致用

教师针对一对相对性状遗传学实验结果F1全为紫花，引导学生利用“假说—演绎法”建立假说，并设计实验进行探究。

探究一：紫花出现的原因。

问题：为什么后代都为紫花？

假设（解释）： 。

实验设计： 。

预期结果与结论： 。

学生的思考的结果有：① 实验操作错误，去雄蕊时，雌蕊已完成受精。应重新进行实验，在雄蕊还未成熟时进行去雄，并严格按照去雄→套袋→人工授粉→再套袋的步骤进行杂交实验操作。② 实验是偶然因素造成，应重新进行重复实验。③ F1性状由亲本中的母本决定（因为母本为紫花），应设计反交实验证明——P白花（♀）×紫花（♂），若后代为白花，说明假说正确。

教师呈现孟德尔的真实实验数据，说明该现象不是偶然因素或操作不当引起的，然后再呈现孟德尔的豌豆反交实验结果，排除观点③。最后引导学生得出结论：子代全为紫花性状是由其内部的紫花遗传因子决定。

探究二：白花性状去哪儿了？

问题：为什么后代没有出现白花的性状？（提示：性状由遗传因子决定，引导学生从遗传因子的角度进行分析。）

假设（解释）： 。

实验设计： 。

预期结果与结论： 。

学生提出的假设有：① 白花的遗传因子消失了。实验设计：让F1紫花豌豆进行自交，看后代有无白花豌豆出现。若后代不再出现白花性状，则F1紫花豌豆中无白花的遗传因子。② 白花的遗传因子隐藏了，实验设计同上。若自交后代出现白花豌豆，则F1紫花豌豆中有白花的遗传因子，但该遗传因子与紫花遗传因子共同存在时，不能表现性状。当然，这一步涉及到的遗传因子，其概念较为抽象，且学生缺乏相关的知识体验，教师要有充分的知识铺垫及耐心引导。如在豌豆自花授粉中，教师强调紫花（白花）植株自交后代出现紫花（白花）性状，原因是其内部有紫花（白花）遗传因子。教师也可以直接呈现孟德尔的实验方案，让学生预期实验结果及结论。

3.3 对分离现象的解释

3.3.1 层层铺垫，化繁为简

通过以上分析，学生接受F1紫花豌豆中仍有白花的遗传因子的存在的事实，且在产生配子过程中，白花遗传因子能与紫花遗传因子彼此分离，说明杂交后代中两遗传因子并没有相互融合，而是独立存在，进一步证明“融合遗传”假说是错误的。在此基础上，教师介绍孟德尔采用数理统计的方法，计算出后代紫花豌豆与白花豌豆的性状分离比为3∶1，且用其他相对性状进行实验，F2的性状分离比也都为3∶1。由此引导学生思考3∶1出现的原因。

教师可以将问题分解成若干小问题：① 若显性（隐性）性状由显性（隐性）基因控制，紫花（白花）基因用C（c）表示，则F1紫花豌豆的基因型是什么？亲本中的紫花豌豆的基因型是什么？② F1紫花豌豆的基因组成中既有C基因又有c基因，两基因在产生配子时能相互分离，形成的含C与c配子的比例是什么？③受精时，雌雄配子的结合的概率如何？其中最核心的问题是F1形成两种配子比例是什么？这也是本课的重难点。

3.3.2 构建模型，建立假说

教师引导学生构建数学模型分析配子比例。假设豌豆在形成配子中，产生C与c的两种配子的比例为x∶y。若雌雄配子受精是随机结合，则该比例为1∶1。

3.3.3 模拟实验，突破难点

师生在数学模型分析的基础上，提出分离定律的核心假设：即F1可产生两种数目相等的配子，比例为1∶1。教师设问，在满足配子比例1∶1的情况下，还要满足哪些条件，后代才会出现3∶1的性状分离比？接着教师提供相应的实验材料，开展性状分离比模拟实验。

实验目的：模拟比例相等的2种雌配子和2种雄配子随机结合后代性状分离比。

实验分组：2～4人一组。

实验材料：红黑布袋各1个，每袋内有数量相等的两种颜色弹珠。袋中的弹珠分别模拟两种基因的配子，其中蓝色弹珠模拟C配子，白色弹珠模拟c配子。

实验步骤：① 从红黑布袋中各随机抓取一弹珠，模拟参与受精的配子是随机。② 记录配子基因后将弹珠放回原布袋，并将弹珠混匀。③ 分析配子组合形成的子代基因型和表现型。④ 重复实验30次。⑤ 分析并统计各配子、基因型和表现型出现次数。⑥ 将各组学生数据进行汇总分析。

教师根据实验结果记录表中的数据进行分析，同时也引导学生思考：实验中哪些因素改变会使结果偏离3：1？学生思考后回答：实验次数较少、非随机交配、某种基因型子代不能存活……

3.4 总结归纳

教师通过板书小结“假说—演绎法”科学探究的一般过程，一对相对性状杂交实验过程、结果及孟德尔对现象的解释以及相关的一些概念。

4 教学反思

新一轮课改提倡探究性学习，探究性学习的主体是学生，核心是引导学生发现问题，并建立假说。教师在课堂中要尽可能为学生创设宽松愉悦的学习氛围，鼓励学生多思考现象出现的原因，不唯书，不唯上，尽可能提出一些新的与众不同的假设。如在本课中出现的小插曲就是学生开动脑筋，思维高度解放的结果。学生的想法有时出乎意料，但只要是学生认真思考后提出的，教师都应该鼓励学生大胆发言。星星之火可以燎原，长期如此，学生的创新思维必将得到提高。