“豌豆的生殖、发育与遗传”单元式复习教学

刘晓燕 李建芝

（北京师范大学附属中学 北京 100052）

核心素养是学生为了适应社会发展需求和个人成长需要所必备的能力。初中生物学教学过程中落实核心素养，就是引导学生树立生命观念，培养学生理性思维，发展科学探究能力，增强社会责任感。

单元式教学强调教学超越具体的、孤立的知识点，追求整体的、结构化的学习，是培养学生学科核心素养的重要途径。教学单元可以是教材中的一个完整章节，也可突破教材的固有设定，选择跨章节、跨模块的内容进行单元重组[1]。以“豌豆的生殖、发育与遗传”为例，展示基于核心素养的初中生物学单元式复习。

1 教学内容分析

“生物的生殖、发育和遗传”是课程标准确定的十大主题之一，三者密不可分。生命的延续和发展依托于生殖和发育，而遗传就伴随在生殖发育的过程中。该主题难度大，是中考的“重头戏”，有必要在复习课做一次完整回顾（图1）。豌豆是遗传学经典材料，以此为“抓手”不仅可复习遗传部分，还可串起植物生殖、发育部分的内容。

图1 单元概念结构

2 学情分析

学生已初步掌握花的结构、种子和果实的形成，认识到基因与性状的关系，对遗传学试题能进行简单的计算。但学生对于这些概念之间的联系缺乏系统化的认知。从解题能力的角度分析，学生对于生物学现象背后的科学原理缺乏深度理解，无法运用所学知识解决新情境中的问题。此外，由于是复习课，学生对相关知识缺乏兴趣，容易出现倦怠现象，这就要求教师重新组织教学内容和材料，以激发学生的学习热情。

3 教学目标

1）形成生命观念：说出豌豆的生殖和发育过程，初步形成结构与功能相适应等生命观念。

2）发展科学思维：能基于事实、实验或理论证据对豌豆生殖、发育与遗传中的相关问题进行分析，尝试运用科学的思维方法展开讨论和判断。

3）体验科学探究：针对育种实践的需求，对给定的育种方案能正确地评判并提出科学的方案。

4）增强社会责任感：认同作物育种在农业生产和社会发展中的重要作用，关注生物技术的发展。

4 教学过程

4.1 引入 学生对豌豆的认识停留在教材上孟德尔的豌豆杂交实验，对自己研究豌豆感到新奇。用3个问题点明本节课的学习内容，让学生快速进入学习状态。问题1：豌豆是遗传学的“小明星”，现在学校生物园中的豌豆开花了，你是否观察过豌豆花？问题2：你是否研究过豌豆果实？问题3：你是否关注过豌豆的病虫害？

4.2 豌豆的生殖、发育 教师将采摘的豌豆花和豆荚分发给学生，要求观察豌豆花的特点（图2），分析豌豆花和豆荚之间的关系，在观察实物的基础上，完成学案任务1。

图2 豌豆花和果实结构图

任务1：豌豆的有性生殖。

1）观察一朵完整的豌豆花，发现豌豆花开放时，花瓣____（打开/未打开）；轻轻去掉花瓣，观察内部结构，发现雌蕊花柱弯曲，柱头便于接触到花药，这些特征利于豌豆的 ____ （自花/异花）受粉。

2）打开一个豆荚，观察种子的数量及发育情况。请你推测发育为该果实的子房中至少有____个胚珠，推测种子未发育（或发育不好）的原因可能是 ____________。

答案：1）未打开；自花；2）7；未传粉、未受精或营养不足。

生命观念是生物学所特有的核心素养，在中考中也屡屡出现。例如，2019年北京市中考第9题和第18题分别基于人体的呼吸系统和泌尿系统相关知识，以肺内气体交换和肾单位的重吸收过程为例，考查考生应用“结构与功能观”解释生命现象。实际教学中很多教师对生命观念重视不足，习惯于用“死物（图片）”代替“活物（标本、实物）”，学生缺乏直观体验，不利于树立生命观念。

大多数学生只见过豌豆花的图片，没有观察过实物。笔者将豌豆花实物带进课堂，让学生亲身接触“活物”，学生将获得深刻的印象和感性认知。为了让学生获得全方位的体验，教师可提示学生“看”花瓣的形状和排列、雌蕊与雄蕊的位置关系、柱头与花药位置关系，“摸”雌蕊的髯毛、花粉。通过浸入式体验，学生可真切感悟生命的结构与功能相适应。

教材以桃花为例介绍植物的生殖、发育，现在换成豌豆花，材料的不同使学生对复习内容产生兴趣。此外，桃花是1个子房1个胚珠，而豌豆是1个子房多个胚珠。学生需要“温故”才能“知新”，增强了知识的迁移能力。问题“推测种子未发育（或发育不好）的原因”既贴近生活又具有开放性，学生容易想到未受精，教师可适当提示种子发育与营养有关。此问题既复习了植物的发育，又引出了后面的学习环节。

4.3 豌豆的遗传 教师分发圆粒豌豆、皱粒豌豆及由营养不良造成的“凹陷”豌豆。提问：由于营养不足可导致种子出现凹陷，有点像皱粒。如何区分是营养原因还是遗传物质导致的皱粒？完成学案任务2。

任务2：1）完成实验方案：

图3 杂交实验方案

2）分析实验结果：

根据表1第___组数据可知豌豆皱粒是___ （填“显性”或“隐性”）性状。用S、s表示控制种子形状的基因，第Ⅱ组子代皱粒的基因组成___ ，皱粒基因来自___（1个/2个）亲本，故第Ⅱ组亲本的基因型为___。

表1 多组杂交实验及结果

3）皱粒形成的原因：

①由图4可知，豌豆体细胞中共有___条染色体，基因位于染色体上，基因是有遗传效应的___片段。

图4 皱粒形成原因示意图

②S基因的改变使种子内___减少。种子皱缩，这一事实说明___控制生物的性状。

答案：1）①圆粒；皱粒；③全是圆粒；圆粒；全是皱粒；皱粒；2）Ⅱ、Ⅲ组；隐性；ss；2；Ss；3）①14；DNA；②支链淀粉含量；基因。

此环节通过讨论皱粒形成的原因，复习生物的遗传及基因控制性状，培养学生的实验设计能力及科学思维。教学设计遵循人类认识事物的一般规律，即由种子表面凹凸不平现象逐步深入到本质，什么原因导致皱粒的产生？由环境因素引起还是由遗传物质控制？学生提出通过观察后代判断皱粒产生原因，这是因为环境原因引起的“皱”大概率不会遗传给后代，而遗传物质改变引起的“皱”则可通过基因传递给后代，因此，可通过种植、观察后代表现判断“皱”产生的原因。若是由基因控制，通过杂交实验及实验结果还可判断性状的显、隐性，分析皱粒基因如何发挥作用，层层推进，使学生形成一个完整的认知结构。

第1小题着重考查学生设计实验、依据基因的传递规律预测结果的能力。第2小题从杂交实验结果分析的角度考查学生的逻辑推理能力。第3小题从“染色体、DNA、基因、性状的关系”角度考查获取图文信息的能力及对概念内涵的理解，通过此小题可深化学生对基因与性状表达之间关系的理解。

4.4 豌豆的育种 在栽培豌豆的过程中，学生遇到了各种困难，其中之一就是虫害。出示豌豆象（Bruchus pisorum）及其在世界范围内的分布图片。完成学案任务3。

任务3：阅读资料，回答问题。

豌豆象是一种世界范围内的豌豆害虫。成虫将卵产在豌豆叶或豆荚里，危害表现为幼虫时期蛀食豌豆子叶，成虫时期食用叶片、豆荚,危害时间长，防治十分困难。

目前，豌豆象在世界范围内唯一有效的防治方法是在田间喷施杀虫剂和储藏期用化学药剂熏蒸，且需多次施药，因此，对环境的污染严重。能否培育抗豌豆象的品种？

科研人员研究了分布在不同区域的野生豌豆。野生豌豆虽与栽培豌豆是同一种生物，但性状差别很大，例如，叶片、种子更小，豆荚更厚且成熟后易开裂。人们经过观察发现豌豆象在某些野生豌豆豆荚上产卵后，会刺激该豌豆荚在产卵位置生长出瘤状突起，对豌豆象卵进行包裹，从而导致产在瘤状物上的豌豆象卵无法侵入豆荚，并在一定时间后随瘤状物的脱落而一同离开豆荚，结果使得豌豆象对豌豆侵染率明显下降。这一发现让研究者雀跃。遗传研究表明该性状是由NP基因控制的，该基因为显性，能控制豆荚形成瘤，从而使野生豌豆具有一定的抗虫能力。

怎样利用野生豌豆培育抗虫的栽培豌豆？科研人员进行了大量实验，目前，仍在不断摸索和改进中[2]。

1）野生豌豆具有“豆荚成熟后易开裂”的特征，利于_________ 。

2）野生豌豆之所以比栽培豌豆更能适应豌豆象危害严重的环境，是因为含有___ 。这种抗虫能力的差异体现了生物多样性的___ 多样性，由此可见，保护生物多样性尤为重要。

3）为培育出抗病的栽培豌豆，有人提出将野生豌豆和栽培豌豆杂交1代，从中筛选出抗病的个体即是所需要的。这一方案是否合理？如果不合理，请说明理由并提出一个新的育种方案。

答案：1）种子传播；2）NP基因；基因；3）不合理，杂交1代F1个体含有双亲的遗传物质，虽然有抗病基因，但也包含了野生豌豆“种子更小”“豆荚成熟后易开裂”等不利基因。育种方案：将野生型豌豆中的抗性基因转入栽培豌豆，通过组织培养大量繁殖抗病豌豆。

本题涉及生物多样性、生物对环境的适应、育种等内容。题目形式兼有封闭式和开放式特点，难度有梯度，为不同水平的考生搭建展示平台。

生命观点中的“生物与环境相适应”常出现在试题中。例如，2020年北京市学考题：“每种生物在与自然相处的过程中，都有自己适应环境的方式，请你试举一例”。问题1就是引导学生从生物对环境的适应角度思考问题。问题2第1个空属于考查检索能力的封闭式问题，同时暗含了自然选择的思想。第2个空学生需将题目信息（抗虫能力的差异）与头脑中已有的知识（生物多样性3个层次）建立联系。一般情况下，学生只知道杂交和转基因都是育种的方式，对于二者的区别没有考虑，是思维的盲点。问题3促使学生深入思考2种育种方式的使用场景，具有一定难度，学生需要抓住题干“1代”、文中“种子小”等，联系学过的知识——子代的遗传物质来自双亲，进而抽象概括出F1代会混有“不好”的基因，综合分析以上信息才能正确评价。此题充分考查了学生的科学思维和科学探究能力，并有助于培养学生的社会责任感，让学生体会所学知识在实践中的应用。

单元式复习以“整体性原理”为依据，引导学生将分散于各章节、各单元中的知识与方法根据相关原则进行纵横联系，构建知识网络。借助问题驱动，帮助学生加深知识理解，提升思维品质。单元式复习为在课堂教学中培养生物学学科核心素养提供了一种思路。

致谢：感谢西城教育学院潘青老师，北京市教研中心乔文军老师对本单元设计的指导。