“模擬實驗法”在遺傳教學實踐中的應用

摘 要：遺傳學是研究遺傳基本規(guī)律的科學，理論性強。由于受時間、地點的限制，遺傳雜交試驗在課堂上不能做。筆者在多年的教學實踐中創(chuàng)建了一種模擬實驗法，在課堂上演示基因分離和重組的過程。此法可以使復雜的理論簡單化，激發(fā)學生的學習興趣，活躍課堂氣氛，收到了良好的教學效果。

關鍵詞：遺傳學；模擬實驗法；基因

遺傳學的基礎理論是分離規(guī)律、自由組合規(guī)律和連鎖交換規(guī)律。這三大遺傳規(guī)律是教學中的難點。講遺傳規(guī)律時都是先講前人做過的遺傳雜交試驗，根據(jù)實驗結(jié)果來推測遺傳機理。學生最難理解的是遺傳機理，模擬實驗法就是把難以理解的遺傳機理以游戲的方式簡單化。

1 孟德爾的豌豆雜交試驗

豌豆的子葉顏色有黃色和綠色之分，黃色對綠色是顯性；子粒的形狀有圓形和皺形之分，圓形對皺形是顯性。孟德爾用純種的黃色圓形豌豆和純種的綠色皺形豌豆雜交，雜種一代全部表現(xiàn)為黃色圓形。用雜種一代自交，得到的雜種二代出現(xiàn)了四種表現(xiàn)類型：黃色圓形、黃色皺形、綠色圓形、綠色皺形，其比例接近于9∶3∶3∶1，其中黃色圓形和綠色皺形是親本原來就有的性狀類型，稱親本型。綠色圓形和黃色皺形是親本原來沒有的性狀組合類型，稱重組型。遺傳機制解釋說，相對的性狀由相對的基因控制，基因在體細胞內(nèi)是成對存在的。設A是黃色基因，a是綠色基因，A和a是一對等位基因；B是圓形基因，b是皺形基因，B和b是一對等位基因。兩個親本黃色圓形和綠色皺形的基因型分別是AABB和aabb，親本黃色圓形產(chǎn)生的配子類型是AB，親本綠色皺形產(chǎn)生的配子類型是ab。雌雄配子結(jié)合，則雜種一代的基因型是AaBb。雜種一代在進行減數(shù)分裂產(chǎn)生配子時，等位基因分開，非等位基因自由組合。也即是雜種一代可以產(chǎn)生四種類型的配子：AB、Ab、aB、ab，雌配子有這四種，雄配子也有這四種。雌雄配子隨機結(jié)合、機會均等。雜種二代表現(xiàn)型才會出現(xiàn)9∶3∶3∶1的分離比。這個雜交實驗不可能在課堂上做，時間也不允許我們在實驗田里做。既使我們做了這個實驗，我們也不可能看到微觀世界里基因是怎么分離和重組的，這正是學生難以理解的地方。為了便于同學們理解，我在課堂上作了一個模擬雜交實驗。

2 模擬雜交實驗法

模擬雜交實驗法是在課堂上，把前人作過的雜交試驗（人們只能看到宏觀的結(jié)果），按照遺傳機理，把人們看不到的微觀世界里基因的分離和重組，以及雌雄兩性配子隨機結(jié)合過程演示一遍。并且利用生物統(tǒng)計法，直接統(tǒng)計基因型，根據(jù)基因型來判斷表現(xiàn)型，不同表現(xiàn)型之間的比例與真實的試驗結(jié)果相對照，通過X2檢驗，來驗證實驗結(jié)果的正確性，從而使難于理解的復雜的遺傳機理簡單化，使學生在實際操作中加深印象，理解記憶。

首先規(guī)定全班55位同學都參加，參與的人員越多越好。

實驗材料是：紙和筆。

實驗步驟：

第一步，假設與基因型制作：每位同學都取出一張紙，在白紙上寫上四個大字母：A、a、B、b，四個字母之間有一定間距，這是雜種一代的基因型。假設這是兩對等位基因，A代表黃色，a代表綠色，B代表圓形，b代表皺形。

第二步，減數(shù)分裂中等位基因分離：把這四個字母從a和B之間撕開，即A和a在一張紙上，B和b在一張紙上。把A和a撕開，并把撕開的A和a兩個小紙片折疊成小紙團，使A和a字跡在紙里看不見，放在右手；同樣把B和b撕開折成小紙團，放在左手。

第三步，非等位基因自由組合形成配子：從右手中的兩個小紙團里隨機拿出一個，從左手中的兩個小紙團里也隨機拿出一個，拿出的兩個小紙團放在一起組成一個配子，剩下的兩個小紙團也組成一個配子。這樣每個同學手里都有兩個配子。

第四步，雌雄配子隨機結(jié)合：同桌的兩位同學相互交換一個配子，把交換來的配子和自己的配子放在一起，即四個小紙團組成一個合子。

第五步：把每個同學手中的四個小紙團用一張大紙包起來，外面寫上自己的名字，把紙包當作作業(yè)交到講臺上。共有55份作業(yè)。

第六步：結(jié)果統(tǒng)計：請兩位同學到黑板前，一位同學打開一個個紙包，讀出每個紙包里的字母，另一個同學根據(jù)所讀結(jié)果將其作為一個基因型寫在黑板上，最后合計出每一種基因型總數(shù)量。統(tǒng)計完畢，記錄結(jié)果如下：

所以X2

實驗結(jié)束，組織學生討論：

（1）實驗過程體現(xiàn)了什么原則？

（2）實驗結(jié)果反映了什么規(guī)律？

（3）為什么會出現(xiàn)AAaa、BBbb的基因型？錯在哪里？

同學們發(fā)言都很積極，很快找出正確答案：這個實驗過程體現(xiàn)了雜種一代在產(chǎn)生配子時，等位基因必須分離，非等位基因可以自由組合；并且一對基因的分離并不影響另外一對基因的分離的原則。實驗結(jié)果黃色圓形：黃色皺形：綠色圓形：綠色皺形的實際值，經(jīng)X2檢驗，X2

3 討論

在模擬實驗的過程中，要強調(diào)兩個隨機：一是非等位基因之間的隨機組合，就是要把A、a、B、b、這四個字母折在紙里面，學生拿出的是哪一個字母，哪兩個字母組合在一起，他自己也不知道。二是兩性配子結(jié)合的隨機性，學生在交換配子時，可以不限于同桌之間，也可以和班里其他的同學交換。

遺傳學的基本規(guī)律理論性強，遺傳雜交試驗由于時間、地點的限制不能做。講遺傳機理更是空泛的理論，中職學生基礎差，理解困難，這是遺傳教學中的難點。在以往的教學中都是教師講，學生聽，學生聽不懂就想打瞌睡。這種填鴨式教學，老師累，學生困，學生是學習主體的地位沒體現(xiàn)出來。利用模擬雜交實驗法，把學生不易理解的遺傳機理部分，也即基因行為的微觀世界演示一遍，而且是每位同學都參與實驗，操作簡單，趣味性強，使學生在愉快的氣氛中掌握了知識，加深了印象。改以往沉悶的說教為有趣的游戲性教學，改學生被動的聽為積極的參與，使學生變?yōu)閷W習的主體，調(diào)動了學生學習的積極性。在實驗中發(fā)現(xiàn)問題解決問題，激發(fā)了學生的想象力和創(chuàng)造力，收到了良好的教學效果。