《基因的自由組合定律》第一課時(shí)的教學(xué)設(shè)計(jì)

仲志榮

[摘 要]基因的自由組合定律是高考生物的高頻考點(diǎn)，這部分內(nèi)容教學(xué)難度大。在《基因的自由組合定律》（第一課時(shí)）的教學(xué)中，教師可結(jié)合新課程理念，應(yīng)用啟發(fā)式、合作學(xué)習(xí)等教學(xué)方法，采用多媒體、數(shù)據(jù)分析、模型模擬、互相討論等教學(xué)手段，使學(xué)生理解基因的自由組合定律的實(shí)質(zhì)，并學(xué)會應(yīng)用該定律解決有關(guān)遺傳問題。

[關(guān)鍵詞]基因的自由組合定律;教學(xué)設(shè)計(jì);模擬實(shí)驗(yàn)

[中圖分類號] ? ?G633.91 ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識碼] ? ?A ? ? ? ?[文章編號] ? ?1674-6058（2020）32-0092-02

一、教材分析

高中生物學(xué)教材必修2《遺傳與進(jìn)化》中 《基因的自由組合定律》一節(jié)的內(nèi)容，由兩對相對性狀的遺傳實(shí)驗(yàn) 、遺傳分析圖解、測交實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證、基因的自由組合定律的實(shí)質(zhì)及其實(shí)踐應(yīng)用等內(nèi)容組成。其中，重點(diǎn)是分析兩對相對性狀的遺傳現(xiàn)象。本節(jié)內(nèi)容與前后章節(jié)相關(guān)知識緊密相連，減數(shù)分裂和有性生殖是基因的自由組合定律的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)，基因分離則是基因自由組合的前提，同時(shí)，基因的自由組合是生物變異的重要來源，是生命進(jìn)化的內(nèi)因與基礎(chǔ)，故學(xué)生對基因的自由組合定律實(shí)質(zhì)的掌握與理解至關(guān)重要。

二、教學(xué)思路

在教學(xué)組織上，筆者先以遺傳學(xué)中經(jīng)典的水稻雜交育種的方法培育矮稈抗病水稻的案例導(dǎo)入新課，引發(fā)學(xué)生的想象與討論。課堂上，筆者盡量還原孟德爾豌豆實(shí)驗(yàn)中的“假說—演繹”過程：先利用兩對性狀的雜交實(shí)驗(yàn)結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行數(shù)據(jù)分析;引出孟德爾的三個(gè)假說，依次采用小組討論、模擬實(shí)驗(yàn)、總結(jié)歸納等教學(xué)方法進(jìn)行教學(xué)。

在教學(xué)設(shè)計(jì)上，針對“F1產(chǎn)生的配子種類及比例”這一難點(diǎn)，筆者事先準(zhǔn)備若干個(gè)大小不一、顏色不同的小球來模擬F1產(chǎn)生的配子情況。針對“F1配子隨機(jī)結(jié)合產(chǎn)生F2代中基因型種類與對應(yīng)表現(xiàn)型”這一難點(diǎn)，筆者采用活動單，先用棋盤法讓各小組寫出F2后代的基因型，總結(jié)歸納出F2后代的基因型種類及比例;然后用不同顏色、不同形狀的小貼紙貼在棋盤相對應(yīng)的基因型上，模擬出F2后代的表現(xiàn)型種類及比例。

三、教學(xué)目標(biāo)

根據(jù)《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》中的描述，筆者將教學(xué)目標(biāo)轉(zhuǎn)化為生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)目標(biāo)，主要體現(xiàn)在：

1.生命觀念：運(yùn)用基因自由組合的知識，解釋生活中的有關(guān)遺傳現(xiàn)象，理解生命的延續(xù)性和生物的多樣性。

2. 科學(xué)思維：通過孟德爾兩對相對性狀的遺傳實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果，學(xué)會應(yīng)用遺傳圖解分析有關(guān)的遺傳實(shí)驗(yàn)及結(jié)果，解決有關(guān)的遺傳計(jì)算，并體驗(yàn)科學(xué)家嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)方法和思維過程。

3.科學(xué)探究：學(xué)會應(yīng)用模擬實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證遺傳過程中產(chǎn)生的配子種類及比例; 學(xué)會應(yīng)用“假說—演繹”法來研究遺傳現(xiàn)象。

4.社會責(zé)任：運(yùn)用遺傳學(xué)的觀點(diǎn)，解釋生活中有關(guān)育種的過程，理解遺傳學(xué)在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境方面的重要作用。

四、教學(xué)過程

1. 創(chuàng)設(shè)遺傳情境，導(dǎo)入新課

筆者應(yīng)用擬人的手法，進(jìn)行兩株水稻（高稈抗病和矮稈不抗病）的對話，引發(fā)學(xué)生思考：假如你是育種專家，你如何應(yīng)用遺傳學(xué)知識培育既是矮稈又能抗病的水稻？學(xué)生分小組討論，大部分學(xué)生只會模糊地回答出“雜交”，教師引導(dǎo)他們做更詳細(xì)的育種描述。也有學(xué)生思維活躍，認(rèn)為可以將抗病基因“摘”下來，“嫁接”到矮稈水稻種上，讓其抗病。

設(shè)計(jì)意圖：通過水稻對話的形式引起學(xué)生的有意注意，將其思維快速地拉入課堂，促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行討論。通過討論和教師指導(dǎo)，學(xué)生建立起一個(gè)模糊的概念：不同優(yōu)良性狀之間可以組合在一起，而性狀的重新組合依賴于基因的自由組合，從而引入新課內(nèi)容。

2. 學(xué)會數(shù)據(jù)分析，完成遺傳圖解

投影兩對相對性狀（黃色圓粒和綠色皺粒）雜交實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提出問題： （1）F1后代全部是黃色圓粒，是否能夠判斷出兩種性狀的顯隱性？（2）通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，是否能夠說明每一對相對性狀滿足基因的分離定律？（3）用相關(guān)基因型解釋親代通過配子產(chǎn)生F1代的遺傳圖解（如圖1）。

設(shè)計(jì)意圖：通過親代黃色圓粒和綠色皺粒產(chǎn)生F1代全部是黃色圓粒，可以讓學(xué)生回顧和歸納出每一對性狀后代全部表現(xiàn)為親代的那種性狀為顯性性狀的方法。針對孟德爾的F2后代四種表現(xiàn)型的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：325（黃色圓粒）、108（黃色皺粒）、101（綠色圓粒）、32（綠色皺粒），指導(dǎo)學(xué)生單獨(dú)統(tǒng)計(jì)出F2后代中黃色∶綠色=3∶1，圓粒∶皺粒=3∶1，從而得出兩對性狀的遺傳均遵循一對性狀的基因分離定律。隨后，教師通過講解兩對基因位于細(xì)胞的兩對非同源染色體上，要求學(xué)生獨(dú)立完成親代到F1代的遺傳圖解并做展示。

3.創(chuàng)建小組活動，模擬配子形成

F1代產(chǎn)生配子的種類及比例是本節(jié)課的教學(xué)難點(diǎn)。孟德爾假說的核心內(nèi)容是 F1 減數(shù)分裂產(chǎn)生配子時(shí)，控制不同性狀的遺傳因子是自由組合的。那么，F(xiàn)1 （ YyRr） 究竟能產(chǎn)生幾種配子？比例如何？在教學(xué)中，筆者通過一個(gè)模擬實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生分組合作、親自動手操作并對結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、匯報(bào)。

教師以產(chǎn)生雄配子為例，先回顧減數(shù)分裂過程，而后講解 F1 形成配子種類及其比例的模擬實(shí)驗(yàn)的過程及要求。每一學(xué)習(xí)小組（ 6人） 的教具為：一個(gè)塑料小桶，內(nèi)裝 2 種顏色（紅色與綠色）的塑料球各一個(gè)，2大2小。用小桶模擬豌豆 F1 的原始生殖細(xì)胞，用紅球和綠球（大球） 代表決定粒色基因Y和y （ 體現(xiàn)同源染色體大小相同、來源不同） ，用紅球和綠球（小球） 代表決定粒形的基因 R 和 r。小組中一位學(xué)生喊口號（開始、結(jié)束），另一位學(xué)生在桶中隨機(jī)抓取一個(gè)大球和一個(gè)小球，第三個(gè)學(xué)生記錄抓取結(jié)果并轉(zhuǎn)化為配子的基因組成。前三位學(xué)生重復(fù)6次，后三位學(xué)生重復(fù)6次，共12次。最終，列表（見表1）匯總小組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并做小組匯報(bào)。教師統(tǒng)計(jì)全班數(shù)據(jù)，并與預(yù)測的結(jié)果（ 1∶1∶1∶1） 進(jìn)行比較，體驗(yàn)孟德爾假說的合理性。

設(shè)計(jì)意圖：通過全員參與模擬實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究、合作學(xué)習(xí)的能力，體會模擬實(shí)驗(yàn)是科學(xué)研究的一種方法，以此突破本節(jié)課的教學(xué)難點(diǎn)，同時(shí)體驗(yàn)數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法在遺傳學(xué)中的重要應(yīng)用。實(shí)際操作中，有個(gè)別小組的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與理論值（1∶1∶1∶1）相差甚遠(yuǎn)，教師指導(dǎo)其分析數(shù)據(jù)的合理性，讓學(xué)生理解統(tǒng)計(jì)學(xué)的特點(diǎn)是：實(shí)驗(yàn)樣本數(shù)越大，統(tǒng)計(jì)結(jié)果越準(zhǔn)確。

4. 填寫與粘貼，歸納子二代

教師提出孟德爾對兩對性狀雜交實(shí)驗(yàn)結(jié)果的第三個(gè)假說：產(chǎn)生后代時(shí)，雌雄配子隨機(jī)結(jié)合;F1代產(chǎn)生的四種雄配子和雌配子隨機(jī)結(jié)合成F2代。接下來，通過活動單要求學(xué)生構(gòu)建 F1 雌配子結(jié)合產(chǎn)生 F2 的棋盤圖，并思考回答問題： （1）配子結(jié)合方式有多少種類型？（2）組合出多少種基因型？9種基因型對應(yīng)4種表現(xiàn)型，是本節(jié)課的另一難點(diǎn)。教師課前準(zhǔn)備了若干顏色不同（黃色與綠色）、性狀不同（圓與皺）的4種小貼紙（代表4種表現(xiàn)型），要求學(xué)生以小組為單位，快速將相對應(yīng)的小貼紙貼在活動單上并在其上注明相應(yīng)基因型（如圖2），并思考：（1）活動單上出現(xiàn)幾種不同的貼紙，數(shù)量比例是多少？（2）每種貼紙代表幾種基因型？

設(shè)計(jì)意圖：利用活動單，通過學(xué)生自我填寫基因型后歸納出16種組合方式共產(chǎn)生9種基因型，這一簡單的活動，使學(xué)生動手、動腦并學(xué)會遺傳學(xué)中對數(shù)據(jù)的歸納總結(jié)方法。之后，利用基因型判斷出表現(xiàn)型并進(jìn)行貼紙活動，使學(xué)生直觀地看出4種表現(xiàn)型并且知道其比例為9∶3∶3∶1。最后，總結(jié)歸納出黃色圓粒有4種基因型（YyRR、YYRR、YYRr、YyRr）、黃色皺粒有2種基因型（YYrr、Yyrr）、綠色圓粒有2種基因型（yyRR、yyRr）及綠色皺粒有1種基因型（yyrr）。

五、 教學(xué)反思

本節(jié)課的教學(xué)沒有沿用以往的講授式教學(xué)模式，而是引入多感官的學(xué)習(xí)模式，盡一切可能去調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，從而讓學(xué)生參與知識的研究和推進(jìn)。踩著孟德爾的腳印，用“假說—演繹”法推動教學(xué)。比如在課堂導(dǎo)入環(huán)節(jié)，就設(shè)置了一個(gè)生動的故事情境，通過故事激發(fā)學(xué)生對遺傳規(guī)律奧秘的探索熱情。在活動中，全班學(xué)生動手參與F2基因型的書寫、展示、解說，并相互糾錯(cuò)，充分培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和動手能力， 將抽象內(nèi)容具體化、直觀化，從而揭示遺傳規(guī)律的核心內(nèi)容，突破教學(xué)難點(diǎn)。

（責(zé)任編輯 黃春香）