探究“花生種子大小的變異”實(shí)驗(yàn)的課后反思

王芳

在人教版生物教科書八年級(jí)下冊(cè)第七單元第二章第五節(jié)生物的變異的學(xué)習(xí)時(shí)，筆者進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究了“花生種子大小的變異”這個(gè)實(shí)驗(yàn)，此實(shí)驗(yàn)是為了說(shuō)明生物的變異是普遍存在的，利用這個(gè)實(shí)驗(yàn)過程及實(shí)驗(yàn)后的討論，讓學(xué)生說(shuō)出并認(rèn)同生物的性狀既受遺傳物質(zhì)的控制，又受環(huán)境因素的影響，并通過實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生初步體驗(yàn)調(diào)查生物變異的方法，提高其處理數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)的能力。

關(guān)于這個(gè)探究活動(dòng)，筆者注意了以下幾點(diǎn)：

（1） 課前準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)材料。實(shí)驗(yàn)材料包括大、小兩種品種的花生種子、培養(yǎng)皿、探究報(bào)告冊(cè)等。筆者用的是花生的種子，課本上用的是果實(shí)。教師準(zhǔn)備：不同品種的花生放置在不同的培養(yǎng)皿里，每個(gè)培養(yǎng)皿里放置30粒相同品種的花生，保證裝有不同品種花生的培養(yǎng)皿數(shù)量參半，隔組發(fā)放裝有大、小花生的培養(yǎng)皿。學(xué)生自備筆、尺子、計(jì)算器和探究報(bào)告冊(cè)。

（2） 課前分好小組，每4個(gè)人為一個(gè)實(shí)驗(yàn)小組，為了節(jié)省時(shí)間，探究前要求他們自行分工，要求2個(gè)測(cè)量員測(cè)量花生的長(zhǎng)度。1個(gè)記錄員把測(cè)量到的數(shù)據(jù)記錄在探究報(bào)告冊(cè)中的表格中，另外一個(gè)人拿著計(jì)算器記錄測(cè)量員的數(shù)據(jù)，并計(jì)算出本組花生種子長(zhǎng)度的平均值。

（3） 探究前教師展示大、小2個(gè)品種的花生，讓學(xué)生確定大花生的種皮顏色是粉紅的，小花生的種皮顏色是鮮紅的，避免大、小花生不分引起記錄錯(cuò)誤，從而影響實(shí)驗(yàn)的效果。

（4） 各組花生在7個(gè)班循環(huán)使用的，所以每個(gè)班在實(shí)驗(yàn)前都要讓他們自己去數(shù)一下培養(yǎng)皿中的花生數(shù)量，避免實(shí)驗(yàn)中損壞或者丟失，要保證每組都有30粒。如果有缺失，讓學(xué)生自己到備用的同種品種的花生中去隨機(jī)拿取，補(bǔ)充夠30粒。還要注意檢查同一組培養(yǎng)皿中是否裝有不同品種的花生，如果有大小花生混合在一起，要把個(gè)別不同品種的花生拿出來(lái)，并填補(bǔ)空缺。

（5） 建議測(cè)量種子的長(zhǎng)軸的長(zhǎng)度，以mm為單位，四舍五入記錄數(shù)據(jù)。

（6） 要求每組的平均值計(jì)算出來(lái)記錄在黑板上，逐一匯報(bào)各組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。然后把各組大花生匯報(bào)上來(lái)的平均值再求平均值，把各組小花生匯報(bào)上來(lái)的平均值再求平均值，最后比較大、小花生二次平均值的長(zhǎng)度，確定大、小花生種子長(zhǎng)度上的差異。

（7） 實(shí)驗(yàn)測(cè)量的時(shí)間控制在5 min以內(nèi)，以使討論的時(shí)間充足。

（8） 實(shí)驗(yàn)結(jié)束，迅速收回實(shí)驗(yàn)材料，以免在討論和繼續(xù)新課的時(shí)候部分學(xué)生玩弄花生和培養(yǎng)皿，影響上課效率。

下面是筆者對(duì)這個(gè)探究實(shí)驗(yàn)中的反思：

（1） 教材中是探究“花生果實(shí)大小的變異”，而本實(shí)驗(yàn)材料是花生的種子，外面的果皮是剝掉的，所以，就只能探究“花生種子大小的變異”。不論是花生的果實(shí)還是種子都應(yīng)該能體現(xiàn)生物的變異現(xiàn)象。教師把花生果實(shí)換成瓜子和玉米的果實(shí)，也容易在課堂上測(cè)量。

（2） 測(cè)量的數(shù)據(jù)單位不統(tǒng)一，有的平均值上報(bào)的是1.35 cm，有的上報(bào)的是13.5 mm，可以統(tǒng)一調(diào)整為毫米。其實(shí)即使是以毫米為單位，做到四舍五入，最后計(jì)算出的平均也有可能是帶有小數(shù)點(diǎn)的，不能再隨意舍去，這樣有利于比較出大、小花生平均值的差異。學(xué)生的尺子都是以mm為基本單位的，但是筆者發(fā)現(xiàn)在探究報(bào)告冊(cè)上也有人把測(cè)量的每一個(gè)數(shù)據(jù)記錄為12.7或者13.4等字樣，沒有做到測(cè)量的四舍五入。

（3） 告訴學(xué)生在準(zhǔn)備花生時(shí)是隨便裝的，不是在大花生中挑大的，也不是在小花生中挑小的，而是隨機(jī)取樣，包括在檢查填補(bǔ)時(shí)也要做到隨機(jī)取樣，避免個(gè)人的主觀因素影響，能使實(shí)驗(yàn)更加真實(shí)，從而減少誤差。

（4） 同一個(gè)實(shí)驗(yàn)在七個(gè)班中進(jìn)分，最后一個(gè)班實(shí)驗(yàn)誤差很大，實(shí)驗(yàn)失敗，出現(xiàn)了大花生二次平均值是13.1 mm，而小花生二次平均值13.2 mm，而在前六個(gè)班的實(shí)驗(yàn)結(jié)果中，基本保持在大花生比小花生的二次平均值約長(zhǎng)出1 mm，可以得出大、小花生表現(xiàn)出相對(duì)性狀，花生存在變異現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)后，教師立即引導(dǎo)學(xué)生分析了實(shí)驗(yàn)失敗的原因，發(fā)現(xiàn)沒有區(qū)別出大、小花生，明明是紅皮花生，卻誤認(rèn)為是大花生；在匯報(bào)平均值時(shí)，反復(fù)修改數(shù)據(jù)，造成情況紊亂；也可能是因?yàn)閷W(xué)生在測(cè)量時(shí)的方法不對(duì)，還可能是在測(cè)量時(shí)遺漏了花生或者遺漏了數(shù)據(jù)，在計(jì)算平均值時(shí)卻以30作分母，就使得數(shù)據(jù)比實(shí)際情況小很多。

（5） 為了節(jié)省時(shí)間，探究是4人為一組，每組探究一個(gè)品種的花生，基本每個(gè)班有5～7組研究大花生和5～7組研究小花生，最后把不同小組的數(shù)據(jù)整合在一起，填寫出探究報(bào)告冊(cè)上大花生和小花生的測(cè)量數(shù)據(jù)。在實(shí)驗(yàn)中，有速度快的小組把別的組的不同品種的花生拿過來(lái)也探究了。其實(shí)，如果時(shí)間充足，最好能讓每組的學(xué)生把大、小花生都測(cè)量一下，并把探究報(bào)告冊(cè)上的表格填寫完整，這樣同一組的測(cè)量方法和工具都是一樣的，就最大限度地減少了誤差，而且不用參考別人的數(shù)據(jù)，就能體現(xiàn)出花生長(zhǎng)度的差異，這是應(yīng)該改進(jìn)的地方。

（6） 在測(cè)量過程中，學(xué)生親眼看到了花生的大小不是均勻的，而是大花生和小花生中都有粒大的和粒小的，也就是說(shuō)同一品種花生個(gè)體的大小也表現(xiàn)出不同的性狀，存在差異。

（7） 在討論中，大花生的平均長(zhǎng)度比小花生的要長(zhǎng)，這種差異是由體內(nèi)的遺傳物質(zhì)控制的。把大花生品種的種子種在貧瘠的土壤中，把小花生品種種在肥沃的土壤中，它們結(jié)出的種子都會(huì)發(fā)生變化，小花生的種子會(huì)變大，大花生的種子會(huì)變小，是因?yàn)榄h(huán)境的改變影響生物性狀的表現(xiàn)。這種單純由環(huán)境引起的變異，如果沒有影響到遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)，就不會(huì)遺傳給后代。從上述討論中可以啟示學(xué)生，花生種子長(zhǎng)度的變異，主要是由體內(nèi)的遺傳物質(zhì)控制，還受環(huán)境的影響，任何性狀都是控制該性狀的基因和環(huán)境共同作用的結(jié)果，所以基因組成相同的大花生，種子的長(zhǎng)度有長(zhǎng)有短，這主要是環(huán)境引起的變異。但環(huán)境影響引起的變異程度是有限度的，所以大、小花生的種子長(zhǎng)度總在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，花生的品種是不變的，大花生仍然是大花生，小花生仍然是小花生。

（8） 如果把人工選擇形成高產(chǎn)奶牛的方法應(yīng)用到花生上，在小花生中挑選粒大的，種在肥沃的土壤中，培育出大一點(diǎn)的子一代小花生，再在這一代的小花生中挑選粒大的，種在肥沃的土壤中，培育出再大一點(diǎn)的子二代的小花生，這時(shí)的子二代小花生比以前的小花生要大。如果反復(fù)這樣選擇、繁育，那么應(yīng)該可以得到更大的花生，這時(shí)花生內(nèi)部的遺傳物質(zhì)應(yīng)該也能發(fā)生變化，這種由環(huán)境改變而引起內(nèi)部遺傳物質(zhì)改變的變異可以遺傳到下一代。

用基因來(lái)解釋的話，小花生變異成大花生就講不通。假設(shè)A為顯性基因控制性狀“大”，a為隱性基因控制性狀“小”。大花生的基因型可能有AA或者Aa，小花生的基因型為aa，那么小花生不管怎么人工選擇，也不會(huì)出現(xiàn)A的基因，后代也都是aa，也就是說(shuō)，用基因解釋的話，永遠(yuǎn)解釋不了，永遠(yuǎn)小花生都長(zhǎng)不大，這種變異就遺傳不下去，和推理不吻合。

反過來(lái)，如果人工選擇形成高產(chǎn)奶牛的方法應(yīng)用到花生上，在大花生中挑選粒小的，種在貧瘠的土壤中，培育出小一點(diǎn)的子一代小花生，再在這一代的大花生中挑選粒小的，種在肥沃的土壤中，培育出再小一點(diǎn)子二代的大花生，這時(shí)的子二代大花生比以前的大花生要小。如果反復(fù)這樣選擇、繁育，那么應(yīng)該可以得到更小的花生，這時(shí)花生內(nèi)部的遺傳物質(zhì)應(yīng)該也能發(fā)生變化，這種由環(huán)境改變而引起內(nèi)部遺傳物質(zhì)改變的變異可以遺傳到下一代。

也可用基因來(lái)解釋，大花生變異成小花生就能講通。假設(shè)A為顯性基因控制性狀“大”，a為隱性基因控制性狀“小”。大花生的基因型可能有AA或者Aa，小花生的基因型為aa，那么當(dāng)大花生在人工選擇的情況下，選擇出了Aa的基因型，后代就有大有小兩種可能，可以得到大花生的AA、Aa和小花生的aa基因型的后代。再人工選擇出小一點(diǎn)的子代花生，它們的基因都應(yīng)該是aa，后代也不會(huì)出現(xiàn)A的基因了，所以遺傳物質(zhì)改變了，并且屬于可遺傳的變異，和我們的推理相吻合。

當(dāng)然，實(shí)際生活中，人類只會(huì)發(fā)展對(duì)人類有利的變異，只會(huì)研究使花生變大和提高產(chǎn)量的方法。人類利用了太空條件把普通甜椒變成了超級(jí)大的太空椒，那么用同樣的方法也能把花生的遺傳物質(zhì)改變了，產(chǎn)生超級(jí)大的花生。這種方法的效果立竿見影，不用一代又一代的選擇，能節(jié)省寶貴的時(shí)間和大量的人力資源。

（9） 實(shí)驗(yàn)結(jié)束，探究報(bào)告冊(cè)的填寫是重要環(huán)節(jié)。下面是學(xué)生完成的探究報(bào)告冊(cè)，筆者摘抄了一部分參考：

① 表1是本探究的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)量記錄：

學(xué)生還計(jì)算出了平均值，并記錄在表格的上面：小花生平均值是：12.6 min；大花生平均值：14.5 min。

② 統(tǒng)計(jì)每個(gè)長(zhǎng)度范圍內(nèi)花生果實(shí)的數(shù)目（表2）。

學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制出圖表，最后總結(jié)結(jié)論：大花生和小花生的種子的長(zhǎng)度是不同的，存在變異。

這三組圖表只是列舉出一個(gè)實(shí)驗(yàn)小組的最終結(jié)果，是學(xué)生根據(jù)自己的測(cè)量數(shù)據(jù)繪制成的，當(dāng)然，還有的學(xué)生根據(jù)數(shù)據(jù)繪制出了曲線圖。大多數(shù)教師可能不會(huì)注意到探究報(bào)告冊(cè)的填寫，只是簡(jiǎn)單地算出平均值，通過比較得出大花生比小花生的平均長(zhǎng)度，就結(jié)束了探究。殊不知探究報(bào)告冊(cè)的填寫不僅真實(shí)記錄下了實(shí)驗(yàn)過程，學(xué)生通過整理數(shù)據(jù)，提高處理數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)的能力，通過繪圖培養(yǎng)開放性的思維能力。

以上是筆者在帶著學(xué)生做探究實(shí)驗(yàn)全過程中的做法和課后反思，還有地方需要改進(jìn)，完善探究，為今后的教學(xué)提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也為同行老師建立一個(gè)交流的平臺(tái)，歡迎大家批評(píng)指導(dǎo)！