高中生物必修二“孟德尔的豌豆杂交实验”第一课时教学设计浅谈

刘燕雅

【摘要】高中生物必修二“孟德尔的豌豆杂交实验”这节课是以孟德尔发现遗传因子的探索过程为主线，通过教学内容和实验引导学生掌握遗传学基本知识和遗传实验的基本方法。该章节的教学内容是接下来学习伴性遗传规律、生物变异和进化的基础，是高中生物的重点章节之一。

【关键词】孟德尔的豌豆杂交实验;遗传规律;教学设计

高中生物必修二“孟德尔的豌豆杂交实验（一）”讲述的是奥地利生物学家格雷戈尔·孟德尔发现遗传因子的科学探索过程，由“—对相对性状的杂交实验”“对分离现象解释的验证”等四个部分内容所组成。本节课的重点内容是孟德尔以豌豆为实验对象进行—对相对性状的遗传学研究。

教材以科学研究的一般过程再现了分离定律的发现过程，即“观察现象-发现问题-分析问题-提出假设-设计实验-验证假设-归纳总结”。

在素质教育和新高考模式的背景下，提高学生的科学素养是本章节教学的主要目标之一。因此，我们要根据教材的特点开展教学活动，让学生在学习中去思考以下问题：孟德尔在豌豆杂交实验中是如何发现遗传规律的？孟德尔又是如何提出假说并通过豌豆杂交实验解释遗传规律的？通过课本内容的学习和思考，去逐步培养学生严谨的科学态度和实践创新等核心素养。

一、本节课的教学目标

1.知识目标

掌握杂交、自交、相对性状、性状分离、显性性状和隐性性状等几个重要的遗传学概念;理解分离定律的本质;能够运用本节课学习内容去分析一些遗传现象。

2.能力目标

通过“假说-演绎法”精确再现孟德尔发现遗传因子科学研究的过程，让学生自己尝试进行杂交实验的设计，在模拟实验的过程中逐步培养学生严谨的科学态度以及实践创新的核心素养。

二、教学过程

1.创设情境

在课堂导入中用多媒体展示一组父子或母女的明星照片，从而引出遗传的概念，这样的设计意图是从学生所喜欢的领域和生活现象入手，充分调动高中生对生物课的好奇心和求知欲望。

2.介绍生物学家孟德尔

在课前先安排几位认真的学生在课前搜集有关奥地利生物学家格雷戈尔·孟德尔的生平事迹，并在课堂上介绍，教师补充说明孟德尔是个热爱大自然的人，鼓励学生多多接触大自然，通过观察大自然，探索大自然，激发学生对自然科学的兴趣。

接下来，教师根据文字内容和插图等学习材料提出一系列问题：①什么是性状，相对性状如何理解？②豌豆有什么特点和优势作为相对性状的遗传实验对象？

课堂中教师先让学生带着这些问题去阅读本节课内容，然后师生共同分析讨论问题，重点将“相对性状”这—遗传学概念做出解释，为杂交实验“一对相对性状的遗传实验”作铺垫。接下来在课堂上提问孟德尔选择豌豆作为实验材料的原因，并在适当的时候回顾初中所学植物单性花、两性花等概念，这样的设计意图可以对初中所学生物知识进行巩固和补充，为新的学习内容降低难度。

3.一对相对性状的杂交实验

这部分内容是本节课的核心内容，教师需要在这部分内容中着重讲解显性性状、隐性性状、性状分离、自交等重要的遗传学概念，在教学过程也安排了一系列的问题让学生自主讨论。

问题1：豌豆杂交实验中选择纯种高茎作为母本，纯种矮茎豌为父本，它们的杂交后代将会表现出什么性状呢？学生的答案是五花八门的：杂交后代全是高茎、后代全是矮茎、全是中等高度的茎秆、后代中有高茎也有矮茎等。由于19世纪主流科学家普遍认为遗传将会融合父本和母本的特点，所以孟德尔预测子—代会是中等高度即介于父本的高茎和母本的矮茎之闯，但是实验结果却是子—代全都是高茎。

问题2：为什么实验结果是子代F1都是高茎呢？是因为高茎作为母本导致的吗？如果反过来将高茎作为父本，将矮茎作为母本，结果将会是怎么样呢？杂交结果显示，矮茎作为母本，子代中也全部都是高茎。

问题3：为什么矮茎性状在子代中消失了呢？如何设计实验检验？教师引导学生设计实验方案：实验方案一，将F1与纯种高茎杂交，由于纯种高茎的影响，后代将全部是高茎，故该实验方案不可行;实验方案二，将F1与纯种矮茎杂交，但如果这样，后代出现矮茎则不确定矮茎是否来源于F1;实验方案三，将子代进行自交，观察后代是否出现矮茎以及性状的比例情况，该实验结果显示，自交后代中既有高茎又有矮茎，统计高茎和矮茎的数量之比为3：1。

4.对性状分离现象的分析和解释

对于前面遗传实验的结果，该如何运用理论解释呢？课堂中，教师可以通过设置一系列的引导讨论来逐步分析和解释性状分离现象。

讨论1：在遗传过程中，遗传的是性状本身吗？教师在这里用生活中的例子引导讨论：假如你与你母亲—样有酒窝，那你的酒窝就是你母亲的酒窝吗？答案显然不是，遗传的不是性状本身，生物的性状是由遗传因子（在21世纪后称为基因）决定的。

讨论2：在细胞中遗传因子有几个呢？教师需要在这里提醒学生，子代性状表现为高茎，说明子代细胞中含有控制显性性状的显性遗传因子（以G表示），而子代的后代F2出现了矮茎，说明细胞中也含有隐性遗传因子（以g表示），所以孟德尔认为遗传因子是成对存在的，这样子代的遗传因子组成就是Gg，因为显性基因的影响表现型为高茎。

讨论3：亲代的遗传因子是如何影响子代的性状的呢？亲代与子代之间的遗传是通过什么媒介呢？有预习课本的同学就会知道答案是配子，配子由亲代产生，受精后的受精卵就是子代发育的起点。

讨论4：亲代豌豆产生的雄配子与雌配子，它们的结合有什么内在规律吗？教师在这里可以适当介绍一些课外的知识，如科学家是如何运用统计学的方法计算实验结果的。然后再回到刚才的问题，经过科学实验和统计学计算，一个雄配子与一个雌配子的结合概率是一样的，这样子代才会出现3：1的性状分离比。雌花授粉后雌雄配子结合成为受精卵，各自所含的遗传因子又恢复成正常细胞的成对状态。

三、本节课的课后活动安排

1.布置课后作业让学生自己绘制遗传图解，加强理解性狀分离现象。

2.教师准备一个模拟实验：将学生分成几个学习小组，用红豆、黑豆和小桶作为道具，让学生以小组为单位完成遗传因子分离的模拟实验，通过实际操作加深领会遗传因子分离与随机结合的规律，巩固本节课的知识内容。

3.课后阅读

让学生自主去学习孟德尔的生平事迹材料，总结孟德尔取得成功的原因。

孟德尔在维也纳大学学习期间主修的是自然科学，他尤其对生物学感兴趣，深厚的生物学知识功底使得他敏锐地意识到生物种类不是一成不变的，生物可以通过杂交进化出新的生物类型;孟德尔进修期间还学习了数学的统计学方法，这样他以超越前辈科学家的理解方式，将数学和生物学实验结合起来，发现了被后人称为“性状分离定律”和“自由组合定律”的遗传规律。

学习了孟德尔的生平事迹，我们可以发现孟德尔的成功不是凭空想象出来的，他具有丰富的自然科学和数学的知识储备，将数十年生物杂交实验的经验积累与数学统计研究有机联系起来。这就可以以孟德尔为榜样引导教育学生学习不要偏科，各学科知识不应该割裂开，而应该是相互密切联系的，对待科学研究，不仅要有兴趣和热情，还需要有丰富的科学知识储备。

四、本节课的教学小结

本节课的教学内容主要讲述孟德尔以豌豆为研究对象发现遗传因子的历程，通过“问题-引导讨论-总结”的方式引导学生学习孟德尔的思维过程，让高中生去遵循科学家的探索足迹，在不断学习的过程中逐渐领悟科学发展的本质。