例談孟德爾豌豆雜交實(shí)驗(yàn)插圖對(duì)概念教學(xué)的作用

岳良舉

(貴州省習(xí)水縣第一中學(xué) 564600)

插圖是教材中的重要組成部分，插圖除了形象、生動(dòng)、直觀外，更為重要的是對(duì)于學(xué)生重點(diǎn)和難點(diǎn)概念的形成有著非常重要的作用。理解插圖，在大腦中形成概念的載體，激活學(xué)生的思維，是非常有利于概念的理解和運(yùn)用的。本文以人教版高中必修2《遺傳與進(jìn)化》教材中的“孟德爾豌豆雜交實(shí)驗(yàn)一”[1]為例，說(shuō)明插圖是遺傳學(xué)家孟德爾對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的簡(jiǎn)捷表述，科學(xué)實(shí)驗(yàn)中形成的概念包含在這些插圖中，并分析這些插圖對(duì)概念教學(xué)的影響。

1 對(duì)插圖進(jìn)行科學(xué)的分類

插圖的分類方法有多種多樣，按照插圖在教學(xué)中的功能(用途)來(lái)分，可以將本節(jié)教材中插圖分為形態(tài)結(jié)構(gòu)圖、操作流程圖、分析結(jié)構(gòu)圖等類型。

1.1 形態(tài)結(jié)構(gòu)圖 重點(diǎn)觀察插圖1-1中，形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能的和諧統(tǒng)一[2]，知其結(jié)構(gòu)，認(rèn)識(shí)功能。豌豆花的結(jié)構(gòu)圖，肉眼可見，通過(guò)觀察，達(dá)到目的是，讓學(xué)生明白孟德爾為什么選擇豌豆作實(shí)驗(yàn)材料，來(lái)研究生物的遺傳現(xiàn)象，也為自花傳粉、閉花受精的概念形成奠定基礎(chǔ)；在形態(tài)上，花朵較大，既有利于觀察，又有利于實(shí)驗(yàn)操作；在結(jié)構(gòu)上，花瓣沒有打開，雌蕊和雄蕊緊緊包裹在一起，最有利于傳粉，還可有效避免外來(lái)花粉的干擾，在自然條件下，是純種的真正原因；實(shí)驗(yàn)選材正確，是科學(xué)實(shí)驗(yàn)取得成功的關(guān)鍵因素。插圖1-3是孟德爾研究的其他6對(duì)性狀，是肉眼可見的，為實(shí)驗(yàn)結(jié)果的數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)奠定了基礎(chǔ)，也為相對(duì)性狀概念的形成和進(jìn)一步理解奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，成功解決了科學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的偶然性，體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性。

1.2 操作流程圖 由于在孟德爾豌豆雜交實(shí)驗(yàn)中，觀察所用的時(shí)間較長(zhǎng)，在現(xiàn)有條件下，重復(fù)做這個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)無(wú)法完成，只有通過(guò)流程圖的形式再現(xiàn)孟德爾整個(gè)實(shí)驗(yàn)的操作流程。在插圖1-2操作流程中，形成了親本(父本和母本)、自花傳粉、去雄、套袋、人工進(jìn)行異花傳粉(人工傳粉)等一系列的基本概念。豌豆在自然條件下只能自花傳粉，不能進(jìn)行異花傳粉，要進(jìn)行異花傳粉，只能通過(guò)人工傳粉，是感性認(rèn)知與理性認(rèn)知結(jié)合的結(jié)果，體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)思路的嚴(yán)謹(jǐn)性。插圖1-4屬于感性認(rèn)知、宏觀的實(shí)驗(yàn)流程圖，顯示了顯性性狀、隱性性狀、性狀分離這三個(gè)特別重要的概念(重點(diǎn)概念)。

1.3 分析結(jié)構(gòu)圖 插圖1-5(屬于理性認(rèn)知、微觀的分析結(jié)構(gòu)圖)從遺傳因子的角度出發(fā)，是對(duì)插圖1-4中出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果作出的合理解釋。插圖1-6從現(xiàn)代科學(xué)的角度，實(shí)際上就是細(xì)胞中分子水平上的解釋和驗(yàn)證，是對(duì)插圖1-5合理解釋的驗(yàn)證。插圖1-4、1-5、1-6構(gòu)成了現(xiàn)代科學(xué)研究中，一種重要的常用科學(xué)方法 假說(shuō)演繹法(教學(xué)難點(diǎn))。插圖1-5清晰、生動(dòng)、形象、直觀，形成了純合子(純種)和雜合子(雜種)的概念，進(jìn)一步強(qiáng)化了顯性性狀、隱性性狀、性狀分離這三個(gè)重點(diǎn)概念的本質(zhì)特征，成功解決了插圖1-4中F1為什么是顯性性狀、隱性性狀為什么在F1中未表現(xiàn)出來(lái)，以及F2中又出現(xiàn)了隱性性狀的原因，也解決了F2圖中出現(xiàn)三高一矮的原因。插圖1-6中，科學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)期結(jié)果一致，圖解中產(chǎn)生了測(cè)交的概念。

2 運(yùn)用插圖幫助學(xué)生形成重要的概念

學(xué)生要提高對(duì)插圖的認(rèn)識(shí)，學(xué)會(huì)識(shí)圖的技巧和方法；其次，教師注意教法，采用發(fā)現(xiàn)式探究教法。本節(jié)內(nèi)容概念多，是一節(jié)典型的概念教學(xué)。

2.1 插圖中產(chǎn)生的概念 插圖影響概念教學(xué)，高度重視插圖與概念教學(xué)結(jié)合，充分利用插圖，組織好概念教學(xué)。據(jù)統(tǒng)計(jì)插圖中直接產(chǎn)生的概念，共有15個(gè)，有基本概念、重點(diǎn)概念、難點(diǎn)概念(表1)。

2.2 重點(diǎn)插圖的使用方法及作用與概念形成的教學(xué) 教材中插圖1-4、1-5、1-6是教學(xué)中的重中之重，也是教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，幾個(gè)特別重要的概念都是在這些插圖中產(chǎn)生的。

2.2.1 插圖1-4的教學(xué) 運(yùn)用多媒體技術(shù)手段制作課件，將教材中的插圖放大,有利于指導(dǎo)學(xué)生觀察,設(shè)置問(wèn)題串，引導(dǎo)學(xué)生識(shí)圖，按順序完成問(wèn)題的探討：①孟德爾是怎么做這個(gè)實(shí)驗(yàn)的？你能根據(jù)插圖說(shuō)出這個(gè)實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程嗎？②在實(shí)驗(yàn)操作中，觀察到什么實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？發(fā)現(xiàn)了什么問(wèn)題？為什么會(huì)出現(xiàn)F1是高莖、沒有矮莖和F2既出現(xiàn)高莖、又出現(xiàn)矮莖這樣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象呢？(由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察，在插圖中產(chǎn)生了三個(gè)重要的概念：顯性性狀和隱性性狀、性狀分離，用來(lái)說(shuō)明F1是高莖，F(xiàn)2既出現(xiàn)高莖，又出現(xiàn)矮莖的原因)。③你通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察，得到什么樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果？為什么會(huì)出現(xiàn)三高一矮這樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果？④孟德爾觀察和統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果為性狀比為3∶1，是偶然的嗎？通過(guò)閱讀教材中表1-1孟德爾做的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，其他相對(duì)性狀的實(shí)驗(yàn)結(jié)果仍為3∶1，這又說(shuō)明了什么問(wèn)題？(遺傳是有規(guī)律性的)；得到了什么樣的啟示(否定了前人提出的融合遺傳)？孟德爾產(chǎn)生什么樣的想法，如何讓別人相信他的實(shí)驗(yàn)結(jié)果(提出假說(shuō)來(lái)解釋)？ 進(jìn)入插圖1-5的教學(xué)。

表1 插圖的類型、名稱及其包含的概念

2.2.2 插圖1-5的教學(xué) 同樣制作課件，將教材中的插圖放大，設(shè)置問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生觀察：①圖中體現(xiàn)孟德爾哪些假說(shuō)？(引導(dǎo)學(xué)生說(shuō)出四點(diǎn)內(nèi)容)說(shuō)出遺傳因子什么時(shí)候成對(duì)和成單？(學(xué)生學(xué)會(huì)看圖說(shuō)話)。②圖中哪些是純種？哪些是雜種？為什么？形成純種和雜種、配子的概念并理解。③從遺傳因子的角度，怎樣區(qū)別配子、純種和雜種？(直接觀察和思考)④說(shuō)出高莖(DD、Dd)和矮莖(dd)分別能產(chǎn)生多少種配子？(重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)：在遺傳圖解書寫配子時(shí)，配子數(shù)量過(guò)多，不是表示數(shù)量，而是表示種類，DD→D只有一種；Dd→D、d兩種，不是一個(gè)或兩個(gè)，這是學(xué)生常見犯的錯(cuò)誤)⑤圖中F2代中，純種的比例是多少？在高莖中，雜種的比例又是多少？(學(xué)生思考分析)⑥你打算再做什么樣的實(shí)驗(yàn)，區(qū)別高莖的純種和雜種？能說(shuō)出你的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路？(學(xué)會(huì)初步應(yīng)用)⑦圖中F1與F2及P中高莖有什么區(qū)別？(觀察、思考和理解，讓學(xué)生分組討論得出結(jié)論,教師補(bǔ)充完善)。⑧你能用插圖1-5的知識(shí)解釋1-4中F1為顯性性狀、無(wú)隱性性狀，F(xiàn)2既有顯性性狀又有隱性性狀的原因嗎？性狀分離的本質(zhì)又是什么？(教師注意分析，讓學(xué)生深層次理解顯性性狀和隱性性狀、性狀分離三個(gè)教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)概念)。

通過(guò)上述問(wèn)題，與插圖的密切配合，明確顯、隱性存在的條件[3]，為什么會(huì)發(fā)生性狀分離，培養(yǎng)學(xué)生的識(shí)圖、釋圖及圖文轉(zhuǎn)化能力，學(xué)會(huì)用不同見解來(lái)描述性狀分離，加深對(duì)性狀分離的理解。

2.2.3 插圖1-6的教學(xué) 要讓學(xué)生明確現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)材料中有三種組合：①F1高莖×親本高莖→高莖，不能證明F1高莖是雜種；②F1高莖×F1高莖→高莖∶矮莖=3∶1，屬于重復(fù)實(shí)驗(yàn)，缺乏嚴(yán)謹(jǐn)性和嚴(yán)密性，也不能證明F1是雜合子；③F1高莖×矮莖→高莖∶矮莖=1∶1，能證明F1高莖是雜合子。

指導(dǎo)學(xué)生閱讀插圖，形成測(cè)交概念，插圖1-4、1-5、1-6構(gòu)成了假說(shuō)演繹法的全部?jī)?nèi)容，總結(jié)歸納分離定律的核心概念。