基于科學(xué)史和科學(xué)研究方法的高中生物教育

林瑞欽

一、教材與學(xué)情分析

1.教材分析

本節(jié)課主要包括四部分內(nèi)容：“孟德爾一對相對性狀的雜交實(shí)驗(yàn)”、“對分離現(xiàn)象的解釋”、“對分離現(xiàn)象解釋的驗(yàn)證”、“分離定律”，這四部分內(nèi)容間的邏輯性很強(qiáng)，層層深入.本節(jié)教材的主導(dǎo)思想是以孟德爾發(fā)現(xiàn)遺傳因子的實(shí)驗(yàn)過程為主線，突出科學(xué)史和科學(xué)研究方法的教育，而這也是必修2模塊的一個(gè)教育側(cè)重點(diǎn)，所以在模塊2中具有非常重要的作用和地位.

2.學(xué)情分析

學(xué)生在初中階段已學(xué)習(xí)與本節(jié)有關(guān)的一些基礎(chǔ)知識，對基因與性狀的關(guān)系、基因的顯性和隱性、相對性狀等概念有一定的認(rèn)知，這對于本節(jié)的學(xué)習(xí)有一定的幫助，因此教學(xué)中，教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生努力回顧舊知.但學(xué)生還不知道有關(guān)減數(shù)分裂的知識以及基因的本質(zhì)問題，因此對于孟德爾提出的四點(diǎn)假說的理解和領(lǐng)悟上有一定的難度，教師可引導(dǎo)學(xué)生通過自己動(dòng)手做模擬實(shí)驗(yàn)來體驗(yàn)孟德爾假說.另外教師可以提供一些驗(yàn)證假說的方案，讓學(xué)生在分析討論過程中，真正理解孟德爾測交實(shí)驗(yàn)的目的.

二、教學(xué)目標(biāo)

1.知識與技能目標(biāo)

能說明孟德爾選擇豌豆作實(shí)驗(yàn)材料的優(yōu)點(diǎn)；掌握孟德爾的一對相對性狀的雜交實(shí)驗(yàn)方法和對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的解釋及驗(yàn)證；區(qū)別自交、雜交、測交、相對性狀、性狀分離、純合子和雜合子等基本概念；闡明分離定律的內(nèi)容和實(shí)質(zhì).

2.過程與方法目標(biāo)

通過課前調(diào)查和課堂模擬實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)動(dòng)手能力和分析、整理歸納能力；討論孟德爾雜交實(shí)驗(yàn)的相關(guān)數(shù)據(jù)，形成科學(xué)的實(shí)驗(yàn)分析習(xí)慣；會分析孟德爾研究的步驟，形成對假說—演繹法的初步認(rèn)識；能夠運(yùn)用分離定律解釋和預(yù)測一些遺傳現(xiàn)象，鍛煉解決實(shí)際問題的能力.

3.情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)

體驗(yàn)孟德爾遺傳實(shí)驗(yàn)的科學(xué)方法和敢于質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新、以及嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神.

三、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)

1.重點(diǎn)

一對相對性狀的雜交實(shí)驗(yàn)；對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的解釋及驗(yàn)證，闡明分離定律；進(jìn)行科學(xué)方法的教育；用分離定律解釋一些遺傳現(xiàn)象.

2.難點(diǎn)

對分離現(xiàn)象的解釋；假說—演繹法.

四、課前準(zhǔn)備

1.學(xué)生分組完成兩個(gè)任務(wù)

以班級小組為單位，兩個(gè)組的學(xué)生通過書籍和網(wǎng)絡(luò)等渠道查閱資料（內(nèi)容主要包括孟德爾的生平事跡、孟德爾雜交實(shí)驗(yàn)的科學(xué)背景），其他組的學(xué)生根據(jù)教師設(shè)計(jì)的表格對本年級同學(xué)及其父母的眼瞼特征（單、雙眼皮）進(jìn)行問卷調(diào)查，并以表格的形式對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和處理.

2.設(shè)計(jì)問卷調(diào)查的兩個(gè)表格

3.性狀分離比模擬實(shí)驗(yàn)的材料用具

兩個(gè)相同的紙袋（甲和乙）、兩種不同顏色的玻璃珠各20顆（如黑色代表含D的配子、白色代表含d的配子）.

4.設(shè)計(jì)性狀分離比模擬實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄表

學(xué)生閱讀課本上“問題探討”中的資料，了解“融合遺傳”的觀點(diǎn).

結(jié)合學(xué)生的匯報(bào)，教師適當(dāng)補(bǔ)充，并作以下幾點(diǎn)總結(jié)：①孟德爾自幼酷愛自然科學(xué)，通過對自然科學(xué)和數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)，孟德爾具有了雜交可使生物產(chǎn)生變異的進(jìn)化思想，以及應(yīng)用數(shù)學(xué)方法分析遺傳學(xué)問題的意識.②在實(shí)踐中孟德爾選用豌豆、玉米、山柳菊等植物，連續(xù)進(jìn)行了多年的雜交實(shí)驗(yàn)研究，其中最成功的是豌豆實(shí)驗(yàn).③當(dāng)時(shí)科學(xué)界開展對多種動(dòng)植物的雜交實(shí)驗(yàn)，孟德爾總結(jié)了前人的經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)新研究方法，如從單一性狀入手觀察分析遺傳結(jié)果；用前人從未在生物學(xué)研究領(lǐng)域用過的數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行分析研究；敢于挑戰(zhàn)傳統(tǒng)的觀點(diǎn)——融合遺傳，提出了顆粒遺傳的思想等.

教師設(shè)疑：豌豆具有哪些特點(diǎn)？為什么說孟德爾最成功的雜交實(shí)驗(yàn)是豌豆雜交實(shí)驗(yàn)？

讓學(xué)生走近“遺傳學(xué)之父”這一科學(xué)偉人，產(chǎn)生對孟德爾的欽佩和感動(dòng)之情，體驗(yàn)孟德爾敢于質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新、堅(jiān)持不懈的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神.

結(jié)合圖片和課本上的示意圖以及注解，嘗試概括豌豆作為理想實(shí)驗(yàn)材料的一些優(yōu)點(diǎn)，并思考兩個(gè)問題：.雜交實(shí)驗(yàn)的含義是什么？如何通過純種間的雜交獲得雜種后代？人工傳粉時(shí)要注意哪些事項(xiàng)？

請大家閱讀課本“一對相對性狀的雜交實(shí)驗(yàn)”，并思考討論：

1.為什么子一代表現(xiàn)高莖？矮莖性狀消失了沒有？如何來證實(shí)這一點(diǎn)？2.為什么子二代又出現(xiàn)了矮莖？

3. F2出現(xiàn)3∶1的性狀分離比是必然還是偶然？是個(gè)別還是普遍現(xiàn)象？如何證明？

4.如果不用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)的方法分析遺傳結(jié)果，會發(fā)現(xiàn)F2呈現(xiàn)3∶1的數(shù)量比嗎？

教師通過幻燈片展示豌豆植株及花的結(jié)構(gòu)圖，師生共同總結(jié)優(yōu)點(diǎn)：①自然狀態(tài)下豌豆自花傳粉（且閉花受粉），產(chǎn)生純種；②具有穩(wěn)定遺傳的、易于區(qū)分的性狀，如課本上列出的7對相對性狀，通過觀察很容易區(qū)分；③豌豆花大，易于進(jìn)行人工雜交，獲得真正的雜種.

結(jié)合以上內(nèi)容，教師引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系初中的知識，介紹兩性花、單性花、自花傳粉、異花傳粉，并給出相對性狀、父本、母本、自交、雜交、正交和反交等基本概念.

找到了理想的實(shí)驗(yàn)材料，接下來我們一起來學(xué)習(xí)孟德爾到底是如何進(jìn)行雜交實(shí)驗(yàn)并揭示遺傳奧秘的.

通過前面我們對孟德爾的了解，大家已經(jīng)知道了，孟德爾獲得成功的原因還歸功于其研究方法的創(chuàng)新，他在研究雜交實(shí)驗(yàn)的過程中，采用由簡到繁的觀察方法，即先觀察一對相對性狀的遺傳再研究兩對相對性狀的遺傳.

那么，如果選擇豌豆的高莖和矮莖這對相對性狀來研究的話，雜交實(shí)驗(yàn)該怎么做？雜交后代的莖高度可能是怎樣的呢？

大家的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和預(yù)測結(jié)果跟孟德爾的一樣嗎？

教師介紹孟德爾的正交和反交實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)調(diào)孟德爾實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性.關(guān)于矮莖性狀是否消失、如何證實(shí)的問題教師提出兩個(gè)方案讓學(xué)生討論：1.用F1和矮莖豌豆雜交，看后代是否出現(xiàn)矮莖豌豆；2.讓F1自交，看后代是否出現(xiàn)矮莖豌豆.

并給出性狀分離的概念.

設(shè)疑：孟德爾是如何解釋子一代只出現(xiàn)顯性性狀的？為什么子二代會出現(xiàn)性狀分離，且分離比為3∶1的呢？

為闡明“一對相對性狀的遺傳實(shí)驗(yàn)”做鋪墊，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和語言組織能力.