《基因的自由组合定律》第一课时的教学设计

仲志荣

[摘 要]基因的自由组合定律是高考生物的高频考点，这部分内容教学难度大。在《基因的自由组合定律》（第一课时）的教学中，教师可结合新课程理念，应用启发式、合作学习等教学方法，采用多媒体、数据分析、模型模拟、互相讨论等教学手段，使学生理解基因的自由组合定律的实质，并学会应用该定律解决有关遗传问题。

[关键词]基因的自由组合定律;教学设计;模拟实验

[中图分类号]    G633.91        [文献标识码]    A        [文章编号]    1674-6058（2020）32-0092-02

一、教材分析

高中生物学教材必修2《遗传与进化》中 《基因的自由组合定律》一节的内容，由两对相对性状的遗传实验 、遗传分析图解、测交实验的验证、基因的自由组合定律的实质及其实践应用等内容组成。其中，重点是分析两对相对性状的遗传现象。本节内容与前后章节相关知识紧密相连，减数分裂和有性生殖是基因的自由组合定律的细胞学基础，基因分离则是基因自由组合的前提，同时，基因的自由组合是生物变异的重要来源，是生命进化的内因与基础，故学生对基因的自由组合定律实质的掌握与理解至关重要。

二、教学思路

在教学组织上，笔者先以遗传学中经典的水稻杂交育种的方法培育矮秆抗病水稻的案例导入新课，引发学生的想象与讨论。课堂上，笔者尽量还原孟德尔豌豆实验中的“假说—演绎”过程：先利用两对性状的杂交实验结果，引导学生进行数据分析;引出孟德尔的三个假说，依次采用小组讨论、模拟实验、总结归纳等教学方法进行教学。

在教学设计上，针对“F1产生的配子种类及比例”这一难点，笔者事先准备若干个大小不一、颜色不同的小球来模拟F1产生的配子情况。针对“F1配子随机结合产生F2代中基因型种类与對应表现型”这一难点，笔者采用活动单，先用棋盘法让各小组写出F2后代的基因型，总结归纳出F2后代的基因型种类及比例;然后用不同颜色、不同形状的小贴纸贴在棋盘相对应的基因型上，模拟出F2后代的表现型种类及比例。

三、教学目标

根据《普通高中生物学课程标准（2017年版）》中的描述，笔者将教学目标转化为生物学学科核心素养目标，主要体现在：

1.生命观念：运用基因自由组合的知识，解释生活中的有关遗传现象，理解生命的延续性和生物的多样性。

2. 科学思维：通过孟德尔两对相对性状的遗传实验过程及结果，学会应用遗传图解分析有关的遗传实验及结果，解决有关的遗传计算，并体验科学家严谨的实验方法和思维过程。

3.科学探究：学会应用模拟实验，验证遗传过程中产生的配子种类及比例; 学会应用“假说—演绎”法来研究遗传现象。

4.社会责任：运用遗传学的观点，解释生活中有关育种的过程，理解遗传学在促进经济发展和生态环境方面的重要作用。

四、教学过程

1. 创设遗传情境，导入新课

笔者应用拟人的手法，进行两株水稻（高秆抗病和矮秆不抗病）的对话，引发学生思考：假如你是育种专家，你如何应用遗传学知识培育既是矮秆又能抗病的水稻？学生分小组讨论，大部分学生只会模糊地回答出“杂交”，教师引导他们做更详细的育种描述。也有学生思维活跃，认为可以将抗病基因“摘”下来，“嫁接”到矮秆水稻种上，让其抗病。

设计意图：通过水稻对话的形式引起学生的有意注意，将其思维快速地拉入课堂，促进学生进行讨论。通过讨论和教师指导，学生建立起一个模糊的概念：不同优良性状之间可以组合在一起，而性状的重新组合依赖于基因的自由组合，从而引入新课内容。

2. 学会数据分析，完成遗传图解

投影两对相对性状（黄色圆粒和绿色皱粒）杂交实验结果，提出问题： （1）F1后代全部是黄色圆粒，是否能够判断出两种性状的显隐性？（2）通过实验数据分析，是否能够说明每一对相对性状满足基因的分离定律？（3）用相关基因型解释亲代通过配子产生F1代的遗传图解（如图1）。

设计意图：通过亲代黄色圆粒和绿色皱粒产生F1代全部是黄色圆粒，可以让学生回顾和归纳出每一对性状后代全部表现为亲代的那种性状为显性性状的方法。针对孟德尔的F2后代四种表现型的实验数据：325（黄色圆粒）、108（黄色皱粒）、101（绿色圆粒）、32（绿色皱粒），指导学生单独统计出F2后代中黄色∶绿色=3∶1，圆粒∶皱粒=3∶1，从而得出两对性状的遗传均遵循一对性状的基因分离定律。随后，教师通过讲解两对基因位于细胞的两对非同源染色体上，要求学生独立完成亲代到F1代的遗传图解并做展示。

3.创建小组活动，模拟配子形成

F1代产生配子的种类及比例是本节课的教学难点。孟德尔假说的核心内容是 F1 减数分裂产生配子时，控制不同性状的遗传因子是自由组合的。那么，F1 （ YyRr） 究竟能产生几种配子？比例如何？在教学中，笔者通过一个模拟实验，让学生分组合作、亲自动手操作并对结果进行统计、汇报。

教师以产生雄配子为例，先回顾减数分裂过程，而后讲解 F1 形成配子种类及其比例的模拟实验的过程及要求。每一学习小组（ 6人） 的教具为：一个塑料小桶，内装 2 种颜色（红色与绿色）的塑料球各一个，2大2小。用小桶模拟豌豆 F1 的原始生殖细胞，用红球和绿球（大球） 代表决定粒色基因Y和y （ 体现同源染色体大小相同、来源不同） ，用红球和绿球（小球） 代表决定粒形的基因 R 和 r。小组中一位学生喊口号（开始、结束），另一位学生在桶中随机抓取一个大球和一个小球，第三个学生记录抓取结果并转化为配子的基因组成。前三位学生重复6次，后三位学生重复6次，共12次。最终，列表（见表1）汇总小组的实验结果，并做小组汇报。教师统计全班数据，并与预测的结果（ 1∶1∶1∶1） 进行比较，体验孟德尔假说的合理性。

设计意图：通过全员参与模拟实验，培养学生科学探究、合作学习的能力，体会模拟实验是科学研究的一种方法，以此突破本节课的教学难点，同时体验数学统计方法在遗传学中的重要应用。实际操作中，有个别小组的数据统计与理论值（1∶1∶1∶1）相差甚远，教师指导其分析数据的合理性，让学生理解统计学的特点是：实验样本数越大，统计结果越准确。

4. 填写与粘贴，归纳子二代

教师提出孟德尔对两对性状杂交实验结果的第三个假说：产生后代时，雌雄配子随机结合;F1代产生的四种雄配子和雌配子随机结合成F2代。接下来，通过活动单要求学生构建 F1 雌配子结合产生 F2 的棋盘图，并思考回答问题： （1）配子结合方式有多少种类型？（2）组合出多少种基因型？9种基因型对应4种表现型，是本节课的另一难点。教师课前准备了若干颜色不同（黄色与绿色）、性状不同（圆与皱）的4种小贴纸（代表4种表现型），要求学生以小组为单位，快速将相对应的小贴纸贴在活动单上并在其上注明相应基因型（如图2），并思考：（1）活动单上出现几种不同的贴纸，数量比例是多少？（2）每种贴纸代表几种基因型？

设计意图：利用活动单，通过学生自我填写基因型后归纳出16种组合方式共产生9种基因型，这一简单的活动，使学生动手、动脑并学会遗传学中对数据的归纳总结方法。之后，利用基因型判断出表现型并进行贴纸活动，使学生直观地看出4种表现型并且知道其比例为9∶3∶3∶1。最后，总结归纳出黄色圆粒有4种基因型（YyRR、YYRR、YYRr、YyRr）、黄色皱粒有2种基因型（YYrr、Yyrr）、绿色圆粒有2种基因型（yyRR、yyRr）及绿色皱粒有1种基因型（yyrr）。

五、 教学反思

本节课的教学没有沿用以往的讲授式教学模式，而是引入多感官的学习模式，尽一切可能去调动学生的学习积极性，从而让学生参与知识的研究和推进。踩着孟德尔的脚印，用“假说—演绎”法推动教学。比如在课堂导入环节，就设置了一个生动的故事情境，通过故事激发学生对遗传规律奥秘的探索热情。在活动中，全班学生动手参与F2基因型的书写、展示、解说，并相互纠错，充分培养学生的思维能力和动手能力， 将抽象内容具体化、直观化，从而揭示遗传规律的核心内容，突破教学难点。

（责任编辑 黄春香）