“孟德尔基因分离假说”的探究式教学设计

“孟德尔基因分离假说”的探究式教学设计

摘要：选取“分离定律”一节中孟德尔的实验过程及孟德尔对实验现象的解释进行探究式教学展示，以问题引导的方式推选教学过程的进行，突出核心概念的教学。

关键词：基因分离、问题引导、探究式教学、教学设计

1 教学分析

浙科版高中生物学教材《遗传与进化》模块第一章第一节“分离定律”的核心内容是孟德尔的基因分离假说。该假说是理解分离定律的关键，同时也是学习自由组合定律和伴性遗传的基础，是高中生物学教学的重点内容和难点内容。此外，该假说的提出过程也是高中生物学课程中重要的科学史，体现了孟德尔的科学方法、科学精神和科学思维，是进行探究式教学的良好材料。

2 教学目标

2.1 知识目标 概述一对相对性状杂交实验的过程、现象及解释；说出性状和基因的关系；阐述孟德尔假说的核心内容。

2.2 能力目标 在探究学习的过程中增强思维和推理能力；在小组活动中提高分工合作能力；在生生评价过程中提升表达及评价能力。

2.3 情感态度与价值观目标 树立生命世界可被认识的唯物主义自然观；体会科学家的科学方法与创新思维；体验共同学习的快乐。

3 教学过程

3.1一对相对性状杂交实验的过程

课件展示亲代到F₁代的杂交现象（紫花豌豆作母本和白花豌豆作父本杂交得到的F₁全部为紫花豌豆），并介绍显性性状和隐性性状的概念（性状的概念在之前的教学过程中已有介绍）。首先，要求学生提出合理的假设来解释心中的疑问（即为什么F₁全部为紫花豌豆），教师适时对学生提出的假设进行补充与修正；接着教师选取其中的两点假设（F₁只有紫花豌豆是偶然现象及F₁的花色只取决于亲本中的母本），要求学生设计方案来对这些假设进行验证，并展示正反交的结果。紧接着，教师继续提问：关于此实验现象，可能还会产生白花豌豆是否就此消失不见的疑问，那么又可以做出什么假设？如何验证假设？在学生回答后展示F₁自交的结果，同时介绍性状分离的概念。

设计意图：让学生初步体验科学研究的四环节：现象-疑问-假设-验证。

3.2 一对相对性状杂交实验现象的解释

孟德尔提出了什么样的假设来解释F₁代及F₂代的实验现象呢？课件直接展示孟德尔的第一点解释：性状由遗传因子（后人称为基因）控制，控制显性性状的是显性基因（大写字母表示），控制隐性性状的是隐性基因（小写字母表示）。接着要求学生对如下几个问题以小组合作的方式进行讨论交流，并将交流的结果写在学案的相应位置：①F₂的基因都是来自于F₁，根据F₁及F₂的花色表现，F₁中存在控制什么花色的基因？②F₁向F₂的白花植株提供了何种基因？由此推测F₁在形成配子的过程中，控制花色的基因之间可能有何行为？③F₁中控制花色的基因至少有几个？在学生讨论的过程中，教师注意观察各小组的填写结果。

小组汇报讨论的结果，在汇报的过程中可以让不同组的学生之间进行相互评价，尤其可以让不同答案的小组之间进行辩论。其中第二题第二问的答案可能比较多，如果在实际的教学过程发现学生提出了如下可能：基因分离、基因变异、基因交换等，此时可采用假设法对不合理的推测进行否定，比如可让学生思考：若F₁豌豆中的紫花基因变异成白花基因进入配子或F₁豌豆形成配子的过程中紫花基因和白花基因之间发生交换，F₁的配子中含有什么基因？F₂豌豆又应该开何种颜色的花？进而引导学生得出：若紫花基因变成白花基因，F₂中不可能出现紫花豌豆；若紫花基因和白花基因相互交换，形成配子的时候依旧要分离才能在F₂中既出现紫花豌豆又出现白花豌豆。所以，最可能的答案还是控制花色的基因彼此分离。

同时，在第二个问题解决之后再进行如下追问：假如F，中控制紫花的基因和控制白花的基因是可以相互分离的，那么你觉得F，中同时存在的紫花基因和白花基因是像紫色顏料和白色颜料放在一起，还是像紫色小球和白色小球放在一起呢？通过此问题的分析可得出基因在细胞中是独立存在的。在第三个问题解决之后进行如下追问：根据上述几点分析，若F₁中控制花色的基因确实是两个，那么F₁的配子中有几个控制花色的基因呢？通过此问题的分析得出配子中的基因是成单存在的。最后，课件展示前述分析所得的所有假设。

设计意图：以问题引导的方式和小组合作的形式，推导得出基因的数量、行为及存在形式，培养学生的思维能力及合作能力。同时，在生生评价的过程中培养学生的表达能力及评价能力。

3.3 填写杂交实验中各个体及配子的基因组成

要求学生根据前述分析得出的假设在学案遗传图解的相应位置上填写亲代、F₁代、F₂代的基因组成及亲代和F₁代配子中的基因组成。教师在巡查的过程中搜集学生的典型错误，最后投影某位学生的答案并让出现不同错误的生生之间进行相互评价，共同纠正错误。

在错误纠正后再进行如下追问：根据上述假设，F₁产生的雌配子和雄配子各有几种类型？在遗传图解中，F₁的雌雄配子结合时具有什么特性？进而对前述的假设进行两点补充：F₁产生两种不同类型但数量相等的配子；雌雄配子在受精时随机结合。在此基础上还可以继续要求学生进行如下思考：根据孟德尔的假设，雌配子C、雌配子c、雄配子C和雄配子c中数量相等的有哪些？在满足孟德尔假设的基础上，F₂代出现3：1的性状分离比还需要满足哪些条件？

设计意图：通过让学生填写基因组成，考查对孟德尔假说的理解程度，并通过观察进一步完善假说的内容。

3.4 总结提升，深化理解

提问：根据孟德尔的假设，性状是由什么控制？显性性状和隐性性状又分别由什么控制？F₂代中出现性状分离跟F₁代形成配子的过程中显性基因和隐性基因的何种行为有密切关系？

设计意图：通过以上三个问题总结基因和性状的关系，总结性状分离现象和基因分离行为的关系，深化对孟德尔假说核心内容的理解。

4 教学反思

本教学设计中只突出基因、性状、基因分离和性状分离等几个核心概念，未提及基因型、表现型等概念（可在以后的教学中逐步渗透），能分散难点，益于提高课堂效率及学生的学习兴趣。在教学的过程中对科学史进行充分利用，通过层层设疑的方式引导学生进行自主、探究、合作学习，但是基于高中生的心理发展年龄，要求学生像孟德尔一样去思维并不可能，因此问题设计的时候特别注重了层次性和提示性。在探究的过程中注重发挥教师的引导性和学生的主体性，并通过生生之间的相互评价，让更多的学生参与到课堂中来，学生思维活跃，课堂总体气氛较为热烈。

作者单位：浙江省黄岩中学台州

发表于《生物学教学》2016年（第41卷）第8期P₃₅