“基因的自由組合定律”教學(xué)設(shè)計

1 教學(xué)目標(biāo)

1.1 知識目標(biāo)

說出孟德爾兩對相對性狀的遺傳實驗過程及結(jié)果；解釋自由組合現(xiàn)象的原因；嘗試探究基因自由組合定律的實質(zhì)。

1.2 能力目標(biāo)

說明配子形成與減數(shù)分裂的聯(lián)系，形成知識遷移的能力；探討兩對相對性狀的遺傳規(guī)律，訓(xùn)練推理判斷的能力，培養(yǎng)探究意識和分析問題、解決問題的能力。

1.3 情感、態(tài)度與價值觀目標(biāo)

闡述從基因的分離定律到基因的自由組合定律的發(fā)現(xiàn)過程，樹立辯證唯物主義認(rèn)識論的思想；養(yǎng)成實事求是的科學(xué)態(tài)度，培養(yǎng)不斷探求新知識的精神和合作精神。

2 教學(xué)重點

解釋自由組合現(xiàn)象的原因；探究基因自由組合定律的實質(zhì)。

3 教學(xué)難點

解釋自由組合現(xiàn)象的原因。

4 內(nèi)容分析

本節(jié)內(nèi)容與前后章節(jié)的相關(guān)知識有著密切的聯(lián)系，減數(shù)分裂和有性生殖是基因自由組合的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)；基因的分離則是基因自由組合的前提；基因的自由組合是生物變異的重要來源，是生物進(jìn)化的內(nèi)因和基礎(chǔ)。因此對基因自由組合實質(zhì)的理解和掌握非常重要。

5 教學(xué)設(shè)計思路

本節(jié)內(nèi)容的教學(xué)，一般按照教材的順序，從現(xiàn)象到本質(zhì)進(jìn)行講授。本教學(xué)設(shè)計與傳統(tǒng)方法不同，先從理論上進(jìn)行推理，再利用實驗進(jìn)行驗證，最后得出結(jié)論。

教學(xué)時，教師引導(dǎo)學(xué)生開展討論，探究規(guī)律，體會孟德爾科學(xué)的研究方法，目的是使學(xué)生了解任何一項科學(xué)成果的獲得，不僅要付出艱辛的勞動，還要有正確的方法，從而有利于培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)態(tài)度和持之以恒、堅韌不拔的探索精神。

6 教學(xué)過程

6.1 課堂導(dǎo)入

教師屏幕展示孟德爾一對相對性狀的雜交實驗過程，然后提問：F₂代性狀分離的原因。

生答：F₂代性狀分離的原因是F₁產(chǎn)生配子時等位基因發(fā)生了分離。

師問：基因分離定律的實質(zhì)是什么?

生答：控制相對性狀的等位基因在減數(shù)分裂形成配子時，隨同源染色體的分離而分離。

教師在黑板上圖示等位基因A、a隨同源染色體(1和2)分離的過程(圖1)。

6.2 新知學(xué)習(xí)

(1)畫細(xì)胞圖像，觀察基因自由組合。

師：如果精原細(xì)胞中再有一對等位基因B、b位于另一對同源染色體上，那么減數(shù)分裂后會產(chǎn)生幾種類型的精子呢?請同學(xué)們應(yīng)用遺傳的細(xì)胞學(xué)原理，即減數(shù)分裂的知識，分小組討論并畫出精子形成過程。并標(biāo)出基因隨染色體活動的情況。

然后教師請一位學(xué)生在黑板上已有圖中畫出B、b基因的分離狀況。

經(jīng)學(xué)生相互補充，在黑板上呈現(xiàn)出兩種情況、四種基因型的精子(圖2)。由學(xué)生總結(jié)：從圖中看出，減數(shù)分裂形成配子時，同源染色體要分開，等位基因隨之分離，而非同源染色體在配子形成過程中可以自由組合。位于這些染色體上的非等位基因也隨之自由組合，產(chǎn)生4種類型且數(shù)量相等的配子。

(2)寫遺傳圖解，推導(dǎo)性狀自由組合。

教師：我們知道，相對性狀是受等位基因控制的，如果Aa控制一對相對性狀，Bb控制另一對相對性狀，那么這兩對非等位基因同時傳遞，在雜交后代中會出現(xiàn)怎樣的現(xiàn)象呢?

教師請學(xué)生以四人小組的形式對問題進(jìn)行討論探究，并嘗試畫出遺傳圖解。并提示：

(1)兩個親本的基因型如何表示?

(2)兩個親本產(chǎn)生配子的情況如何?F₁的基因型是什么?

(3)結(jié)合黑板上減數(shù)分裂的圖示，考慮F₁形成的配子種類和比例，用棋盤格法寫出雌雄配子隨機(jī)結(jié)合的多種方式

(4)統(tǒng)計棋盤格中的F₂代共有幾種基因型、幾種表現(xiàn)型?

學(xué)生交流并展示所寫的遺傳圖解。

教師：(屏幕展示孟德爾兩對性狀雜交實驗的結(jié)果)孟德爾統(tǒng)計出F₂的556粒種子中，有黃色圓粒的315粒、綠色圓粒的108粒、黃色皺粒的101粒、綠色皺粒32粒。這四種表現(xiàn)型的數(shù)量比接近9：3：3：1，這與同學(xué)們的推理是完全一致的。

然而在19世紀(jì)60年代，人們還沒有提出基因的概念，也不了解染色體的結(jié)構(gòu)，更不了解基因和染色體的位置關(guān)系，那么孟德爾是如何解釋這一現(xiàn)象的呢?

學(xué)生(看完本節(jié)教材內(nèi)容后回答)：孟德爾科學(xué)地設(shè)計了實驗的程序，通過觀察現(xiàn)象，統(tǒng)計結(jié)果；提出基因自由組合的假說；設(shè)計測交實驗進(jìn)行驗證最后得出結(jié)論，提出基因自由組合定律。

(3)總結(jié)提升。

教師提問：兩對相對性狀之間的自由組合產(chǎn)生了兩種新的性狀，這是基因自由組合的結(jié)果，這一過程是否符合基因分離定律呢?

提示：從一對性狀(粒色、粒形)入手。

粒色：黃色：315+101=416；綠色：108+32=140。黃色：綠色≈3：1。

粒形：圓粒：315+108=423；皺粒：101+32=133。圓粒：皺?！?：1。

師生共同得出結(jié)論：每一對等位基因的傳遞仍然遵循分離定律，分離定律是自由組合定律的基礎(chǔ)，自由組合定律是分離定律的延伸。兩對性狀在共同的遺傳過程中相對性狀的分離和不同性狀之間的自由組合是互不干擾，各自獨立的。正是由于每一對性狀的分離是隨機(jī)的、獨立的，兩對性狀在遺傳的過程中則必然會發(fā)生隨機(jī)組合。

教師補充：孟德爾在發(fā)現(xiàn)兩大定律的過程中，進(jìn)行了200多次雜交試驗，觀察植株數(shù)多達(dá)27225株，后歷時8年時間。這一過程表明任何一項成果的取得都需要有堅韌不拔、持之以恒的科學(xué)精神，以及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和正確的研究方法。

6.3 課堂反饋

觀察兩對相對性狀雜交實驗的遺傳圖解，回答以下問題：

(1)在F₂表型中親本類型所占的比例是(5／8)。

(2)在F₂表型中新類型占的比例是(3／8)。

(3)在F₂中純合體所占的比例是(1／4)。

(4)在F₂中雙顯性性狀個體所占的比例是(9／16)。

(5)在F₂雙顯性類型中純合體所占的比例是(1／9)。

(6)在F₂中雙隱性性狀個體所占的比例是(1／16)。

(7)在F₂的表現(xiàn)型中新類型的雜合所占的比例是(1／4)。

(8)在F₂的新類型中純合體所占的比例是(1／3)。

7 教學(xué)反思

對兩對相對性狀自由組合現(xiàn)象的解釋和對基因自由組合定律實質(zhì)的理解是遺傳學(xué)知識的重點和難點所在。本節(jié)課第一個環(huán)節(jié)，是在教師引導(dǎo)下，學(xué)生通過對減數(shù)分裂形成有性生殖細(xì)胞過程中染色體行為的回憶，以及對等位基因分離定律實質(zhì)的理解，嘗試畫出有關(guān)基因在減數(shù)分裂中隨同源染色體分離，隨非同源染色體自由組合的細(xì)胞圖像，呈現(xiàn)出雙雜合個體如何形成四種配子的過程，從而理解基因自由組合的原因。這一方法能有效地化解難點，突出重點，使學(xué)生印象深刻，讓難點知識的掌握變得輕松；同時前后知識緊密銜接，以舊知促新識，使前后知識融會貫通，一氣呵成，能培養(yǎng)學(xué)生知識遷移的能力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。

第二個環(huán)節(jié)，在第一環(huán)節(jié)得到的雙雜合個體形成四種配子的結(jié)論基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生相互討論，通過畫遺傳圖解的方式，從理論上探索孟德爾兩對相對性狀雜交實驗中子一代自交，所產(chǎn)生的子二代的基因型和表現(xiàn)型的種類及比例。將討論結(jié)果與孟德爾實驗現(xiàn)象作比較，判斷理論推理是否正確。這樣的教學(xué)活動充分調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，發(fā)揮了學(xué)生的主動性，能較好體現(xiàn)新課程自主、合作、探究的理念。

8 創(chuàng)新性分析

本教學(xué)設(shè)計與傳統(tǒng)方法不同，是先從理論上進(jìn)行推理，再利用實驗進(jìn)行驗證，最后得出結(jié)論。這樣設(shè)計是基于學(xué)生已有的知識儲備。借助已有的減數(shù)分裂、基因分離定律的知識，推導(dǎo)雙雜合體的兩對非同源染色體上的非等位基因自由組合，能產(chǎn)生比例相同的四種配子，進(jìn)一步推理雙雜合體自交后代的情況，然后與孟德爾兩對相對性狀雜交實驗現(xiàn)象作比較，得出結(jié)論，即基因的自由組合定律。

本節(jié)課的設(shè)計將教師的引導(dǎo)與學(xué)生的自主活動有機(jī)的結(jié)合在一起，步步為營，深入淺出，師生共同探索出基因自由組合的規(guī)律。教學(xué)中讓學(xué)生自己畫基因隨染色體活動的細(xì)胞分裂圖像、寫兩對相對性狀雜交實驗的遺傳圖解，動手，動腦，積極探索；討論，交流，相互補充，使學(xué)習(xí)過程變得更加有趣，輕松地化解了教學(xué)中的難點，學(xué)到的知識也更加牢固，理解上也更加深入。

本節(jié)課教學(xué)思路清晰，教學(xué)過程環(huán)環(huán)相扣，邏輯性強(qiáng)，啟發(fā)性強(qiáng)。在探索活動中，學(xué)生能感悟科學(xué)家嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，學(xué)習(xí)科學(xué)的研究方法，鍛煉思維能力，培養(yǎng)不斷探求新知識的精神和實踐能力，有利于形成積極的學(xué)習(xí)態(tài)度和良好的學(xué)習(xí)策略，學(xué)習(xí)過程中學(xué)生還能體驗到成功的愉悅，較好地實踐了素質(zhì)教育的三維目標(biāo)。