追求理解的“孟德?tīng)柕耐愣闺s交實(shí)驗(yàn)（一）”教學(xué)設(shè)計(jì)

戴丹丹

摘要 以“孟德?tīng)柕耐愣闺s交實(shí)驗(yàn)（一）”為例，基于學(xué)科內(nèi)容，依據(jù)生物學(xué)學(xué)科的課程標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建學(xué)生學(xué)科發(fā)展目標(biāo)（學(xué)什么）、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（學(xué)得如何）與系列教學(xué)活動(dòng)（如何學(xué)）相匹配的教學(xué)設(shè)計(jì)案例，實(shí)現(xiàn)理解性教學(xué)，旨在提升學(xué)習(xí)遷移能力，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)的意義建構(gòu)。

關(guān)鍵詞 預(yù)期理解 基本問(wèn)題 科學(xué)思維

中圖分類號(hào) C633. 91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

1 教材分析

“孟德?tīng)柕耐愣闺s交實(shí)驗(yàn)（一）”是人教版高中生物學(xué)教材《必修2.遺傳與進(jìn)化》第一章“遺傳因子的發(fā)現(xiàn)”第一節(jié)的內(nèi)容，是該教材的開(kāi)篇之作。本節(jié)內(nèi)容以一對(duì)相對(duì)性狀的雜交實(shí)驗(yàn)探究歷程為主線，從宏觀現(xiàn)象到微觀本質(zhì)層層深入，并用生物學(xué)特有的符號(hào)表征對(duì)遺傳過(guò)程作出圖解。該教材按科學(xué)史發(fā)展的順序編寫，學(xué)生在學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容時(shí)缺乏細(xì)胞遺傳——減數(shù)分裂相關(guān)知識(shí)作支撐，理解上存在一定的難度。如何組織學(xué)生像孟德?tīng)柲菢?，根?jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果去推理分析，從而揭示現(xiàn)象背后的規(guī)律，學(xué)習(xí)科學(xué)思維方法，是本節(jié)教學(xué)的重難點(diǎn)。

學(xué)生在初中階段已經(jīng)學(xué)習(xí)了基因的顯性和隱性、基因控制生物性狀等相關(guān)知識(shí)，但高中生物學(xué)更強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生歸納總結(jié)、邏輯推理等科學(xué)思維的培養(yǎng)，理解性狀分離現(xiàn)象背后的基因分離定律。理解是教育真正的核心目標(biāo)，能夠記住或背下某些知識(shí)，只能稱為“知道”，若能將學(xué)到的知識(shí)進(jìn)行加工并且能夠靈活地運(yùn)用于新的情境中，則說(shuō)明學(xué)生已“理解”這些知識(shí)?！白非罄斫狻北磉_(dá)的是教育價(jià)值取向的轉(zhuǎn)變，從“育分”走向“育人”模式的轉(zhuǎn)型。

2 教學(xué)目標(biāo)

①嘗試應(yīng)用歸納法概括描述孟德?tīng)柕囊粚?duì)相對(duì)性狀雜交實(shí)驗(yàn)結(jié)果;基于性狀分離的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，通過(guò)推理和想象提出假說(shuō)，再根據(jù)假說(shuō)進(jìn)行演繹推理，了解并掌握基本的科學(xué)方法。

②通過(guò)“性狀分離比的模擬實(shí)驗(yàn)”，進(jìn)一步體驗(yàn)孟德?tīng)枌?shí)驗(yàn)研究中的思維過(guò)程，提升對(duì)分離定律的理解。

③通過(guò)運(yùn)用分離定律解釋遺傳現(xiàn)象，預(yù)測(cè)種群內(nèi)某一遺傳性狀的分布及變化。

3 教學(xué)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)

3.1 預(yù)期理解

本單元的學(xué)習(xí)聚焦大概念——遺傳信息控制生物性狀，并代代相傳，圍繞大概念敘寫本節(jié)學(xué)習(xí)內(nèi)容的預(yù)期理解：①學(xué)生能夠說(shuō)出孟德?tīng)栯s交實(shí)驗(yàn)的過(guò)程，理解雜交實(shí)驗(yàn)在遺傳規(guī)律探索中的重要性;②學(xué)生能夠總結(jié)歸納科學(xué)研究的一般過(guò)程，闡明假說(shuō)一演繹法的內(nèi)涵;③學(xué)生能夠理解分離定律的內(nèi)容，并運(yùn)用分離定律解釋遺傳現(xiàn)象，解決生活或生產(chǎn)中的問(wèn)題。

3.2 基本問(wèn)題

理解是智力層面的建構(gòu)，需要以問(wèn)題為框架，調(diào)動(dòng)學(xué)生思維，幫助學(xué)生在知識(shí)之間建立有意義的聯(lián)系，以預(yù)期理解為依據(jù)，設(shè)計(jì)了如下幾個(gè)基本問(wèn)題：

①?gòu)?fù)習(xí)相關(guān)定義：性狀、相對(duì)性狀、顯性基因、隱性基因。

②孟德?tīng)柺侨绾卧O(shè)計(jì)雜交實(shí)驗(yàn)的？

③孟德?tīng)枮榻忉寣?shí)驗(yàn)結(jié)果作出了哪些假設(shè)？他又設(shè)計(jì)了什么實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證假設(shè)？

④“性狀分離比的模擬實(shí)驗(yàn)“每個(gè)小桶抓取紅球和綠球的比例是多少？模擬的核心點(diǎn)是什么？為什么每次抓取后需把小球放回原桶？

⑤健康的父母為什么會(huì)生出苯丙酮尿癥的患兒？求算第二個(gè)孩子發(fā)病的概率。

以上基本問(wèn)題的設(shè)計(jì)是圍繞預(yù)期理解進(jìn)行的：?jiǎn)栴}①②針對(duì)理解①，問(wèn)題③針對(duì)理解②，問(wèn)題④⑤針對(duì)理解③。

4 教學(xué)過(guò)程

4.1 情境導(dǎo)入，喚醒記憶

教師播放改編歌曲《豌豆花》，學(xué)生觀看視頻，回憶與豌豆雜交實(shí)驗(yàn)相關(guān)的人和物。

設(shè)計(jì)意圖：初中教材列舉了一系列的相對(duì)性狀，如能否卷舌、有無(wú)耳垂、單雙眼皮、拇指外翻等。如果教材再以類似的例證引入，只是教給學(xué)生己知的事實(shí)性知識(shí)，并不能很好地調(diào)動(dòng)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的熱情。歌曲是學(xué)生喜歡的藝術(shù)形式，也是容易傳播的表現(xiàn)形式，能夠迅速吸引學(xué)生的目光，快速進(jìn)入課堂，視頻中的人和物可以帶領(lǐng)學(xué)生從記憶中“再現(xiàn)”所學(xué)。

4.2 實(shí)驗(yàn)一假說(shuō)一演繹推理一驗(yàn)證一得出結(jié)論

教師按照孟德?tīng)柕膶?shí)驗(yàn)流程組織教學(xué)，有利于學(xué)生發(fā)展提出問(wèn)題、分析問(wèn)題的能力，將自己的思維與科學(xué)家的思維碰撞對(duì)比，從而更好地體悟科學(xué)方法。

4.2.1 觀察實(shí)驗(yàn)一發(fā)現(xiàn)問(wèn)題

教師呈現(xiàn)選用高莖、矮莖這一對(duì)相對(duì)性狀進(jìn)行雜交的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。值得注意的是，子二代的性狀分離比不應(yīng)該直接呈現(xiàn)3：1，孟德?tīng)柅@得成功的原因之一是用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了數(shù)量分析，但這樣的分析不是一蹴而就的，就一對(duì)相對(duì)性狀的雜交實(shí)驗(yàn)結(jié)果還不足以直接確定3：1的性狀分離比。

教師用表格呈現(xiàn)豌豆7對(duì)相對(duì)性狀的雜交實(shí)驗(yàn)結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生嘗試應(yīng)用歸納法概括描述孟德?tīng)柕囊粚?duì)相對(duì)性狀雜交實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生描述實(shí)驗(yàn)結(jié)果的過(guò)程，既能鍛煉語(yǔ)言表達(dá)能力，又可以發(fā)展提出問(wèn)題的能力。7對(duì)相對(duì)性狀的雜交實(shí)驗(yàn)呈現(xiàn)出有規(guī)律的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，很顯然不是偶然的巧合，背后蘊(yùn)含著一定的規(guī)律，很自然地從現(xiàn)象過(guò)渡到背后規(guī)律地探索學(xué)習(xí)。

4.2.2 提出假說(shuō)

教師提供融合遺傳和顆粒遺傳兩種孟德?tīng)査帟r(shí)代存在的觀點(diǎn)，讓學(xué)生根據(jù)上面的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選擇支持的觀點(diǎn)并闡述理由。并呈現(xiàn)孟德?tīng)枮榻忉寣?shí)驗(yàn)作出的4點(diǎn)假設(shè)，從對(duì)宏觀現(xiàn)象的描述深入到細(xì)胞、分子等微觀水平，并用特有的生物學(xué)符號(hào)進(jìn)行表征，對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程作出遺傳圖解。

教師將事先準(zhǔn)備好的牛奶和葡萄汁混合（模擬融合遺傳），讓學(xué)生觀察顏色;將白色和紅色卡紙混合，像洗撲克牌一樣打亂，詢問(wèn)學(xué)生某一張卡紙的顏色（模擬顆粒遺傳）。

設(shè)計(jì)意圖：假說(shuō)的提出需要大膽的質(zhì)疑和豐富的想象，還需要有向權(quán)威觀點(diǎn)提出挑戰(zhàn)的勇氣，融合遺傳不能解釋為何子二代會(huì)出現(xiàn)性狀分離，所以即使他是偉大的生物學(xué)家達(dá)爾文提出的，在證據(jù)確鑿的事實(shí)面前也是立不住腳的。教師事先不直接告訴學(xué)生兩種觀點(diǎn)的提出者，而是詢問(wèn)學(xué)生支持哪一方，并要求學(xué)生闡述理由。這樣的處理能夠讓學(xué)生明白實(shí)驗(yàn)的重要性。

學(xué)生無(wú)法解釋3：1的性狀分離比，教師此時(shí)直接呈現(xiàn)孟德?tīng)柕?點(diǎn)假設(shè)，是因?yàn)閷W(xué)生學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容時(shí)，缺乏細(xì)胞學(xué)遺傳——減數(shù)分裂的相關(guān)知識(shí)作支撐，讓學(xué)生自己提出是比較困難的，會(huì)出現(xiàn)“假學(xué)習(xí)”現(xiàn)象。第一點(diǎn)解釋將看得見(jiàn)的性狀與看不見(jiàn)的遺傳因子聯(lián)系起來(lái)了。那么，這個(gè)遺傳因子在細(xì)胞中又是怎么存在的呢？教師邊講述邊寫遺傳圖解，用生物學(xué)特有的符號(hào)表征解釋宏觀事件，從對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的感性認(rèn)識(shí)逐步上升到理性思維。

部分教師在教學(xué)過(guò)程中會(huì)將“減數(shù)分裂”一節(jié)提前學(xué)習(xí)，這樣的處理或許會(huì)讓學(xué)生更快地理解本節(jié)內(nèi)容，但也會(huì)讓學(xué)生將孟德?tīng)柕?點(diǎn)超時(shí)代的解釋視為“理所當(dāng)然”，也就不能理解孟德?tīng)栐诋?dāng)時(shí)對(duì)減數(shù)分裂和基因一無(wú)所知的情況下提出這4點(diǎn)解釋有多么偉大。

4.2.3 性狀分離比模擬實(shí)驗(yàn)

按照教材上的實(shí)驗(yàn)步驟操作，每一小組的組長(zhǎng)將本組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果匯總，登記到班級(jí)電腦事先設(shè)置好的表1中。

設(shè)計(jì)意圖：部分學(xué)生會(huì)將實(shí)驗(yàn)關(guān)注點(diǎn)集中在不同彩球組合的比例是否符合1：2：1，誤認(rèn)為（DD+Dd）：dd=3：1即為孟德?tīng)栯s交實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)，實(shí)際上分離比只是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。這樣的誤解則是對(duì)知識(shí)沒(méi)有真正理解的表現(xiàn)，為消除這樣的誤解，表格中增添了每個(gè)小桶抓取D（紅球）和d（綠球）的比例統(tǒng)計(jì)。實(shí)驗(yàn)中每組給的小球數(shù)量不盡相同，但都滿足每個(gè)小桶內(nèi)紅球和綠球數(shù)量相等，這樣設(shè)計(jì)是為了讓學(xué)生明白“性狀分離比的模擬實(shí)驗(yàn)”模擬的關(guān)鍵是什么，為何每次抓取的小球還需要放回原桶，DD：Dd：dd=1：2：1是建立在什么基礎(chǔ)上的。弄清這些問(wèn)題后，學(xué)生也在慢慢接近分離定律的本質(zhì)——看得見(jiàn)的性狀分離是因?yàn)榭床灰?jiàn)的遺傳因子的分離導(dǎo)致的，這才是本實(shí)驗(yàn)的核心。

4.2.4 演繹推理一實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證一得出結(jié)論

看不見(jiàn)的遺傳因子分離是否可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明呢？有了前面的鋪墊，教師可以拋出問(wèn)題：嘗試設(shè)計(jì)雜交實(shí)驗(yàn)檢測(cè)F1產(chǎn)生了兩種數(shù)量相等的配子，組織學(xué)生討論交流，用符號(hào)表征進(jìn)行演繹推理，隨后講述測(cè)交實(shí)驗(yàn)，揭示分離定律的本質(zhì)——性狀分離是因?yàn)榭刂葡鄬?duì)性狀的遺傳因子發(fā)生了分離。

4.3 總結(jié)提升，學(xué)以致用

學(xué)生總結(jié)孟德?tīng)柕膶?shí)驗(yàn)方法，從看得見(jiàn)的宏觀現(xiàn)象逐步深入到看不見(jiàn)的微觀本質(zhì)，基本掌握“假說(shuō)一演繹”這一科學(xué)方法。教師播放“走近‘不食人間煙火的孩子”視頻，介紹苯丙酮尿癥患者，拋出問(wèn)題：①父母均正常，孩子患病，嘗試用今天所學(xué)的知識(shí)做出解釋;②現(xiàn)患兒的母親再次懷孕，她非常焦慮，腹中胎兒會(huì)患病嗎？

設(shè)計(jì)意圖：整個(gè)教學(xué)過(guò)程是按照“假說(shuō)一演繹法”環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)的，學(xué)生最終的總結(jié)將各個(gè)零散的環(huán)節(jié)銜接起來(lái)。“假說(shuō)一演繹法”是從精心設(shè)計(jì)、有良好支持的體驗(yàn)中獲得的，有助于學(xué)生了解并掌握科學(xué)方法。苯丙酮尿癥例證的引出則讓學(xué)生明白遺傳規(guī)律的學(xué)習(xí)可以解決生產(chǎn)、生活中的問(wèn)題，也為后面人類遺傳病的預(yù)防埋下伏筆。

5 教學(xué)反思

初中的學(xué)習(xí)讓學(xué)生了解了“分離定律是怎樣的”，高中的學(xué)習(xí)則是進(jìn)一步理解科學(xué)家“怎樣發(fā)現(xiàn)分離定律的”歷程。理解是教育真正的核心目標(biāo)，圍繞大概念設(shè)計(jì)的預(yù)期理解可以引導(dǎo)師生在有限的課堂時(shí)間內(nèi)關(guān)注真正重要的內(nèi)容，以預(yù)期理解為依據(jù)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的基本問(wèn)題，為“理解”提供多元化的指標(biāo)，并據(jù)此選擇教學(xué)資源、策劃教學(xué)活動(dòng)，形成“教”“學(xué)”“評(píng)”一致的教學(xué)方案，實(shí)施理解性教學(xué)，旨在提升學(xué)習(xí)遷移能力，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)的意義建構(gòu)。

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