對性狀分離比模擬實驗的改進*

李軍軍 攔生發(fā)

性狀分離比的模擬實驗是人教版《生物?必修2?遺傳與進化》第一章《遺傳因子的發(fā)現(xiàn)》第一節(jié)《孟德爾的豌豆雜交實驗(一)》中的內(nèi)容之一。旨在讓學(xué)生通過模擬實驗從感性上認識雜合子的遺傳因子在形成配子時的獨立性以及雌雄配子結(jié)合時的隨機性，進而理解孟德爾分離比產(chǎn)生的原因及條件。幫助學(xué)生經(jīng)宏觀感性認識形成微觀理性認識，突破分離定律的本質(zhì)這一教學(xué)重點和難點。本文從對課本實驗的分析和改進兩方面著手，力爭尋找更加科學(xué)、簡潔的實驗方案。

一、對人教版教材實驗的分析

(1)步驟1中甲、乙2個小桶內(nèi)放入相同數(shù)量的彩球科學(xué)嗎?

實驗中甲、乙2個小桶內(nèi)放入相等數(shù)量的彩球代表雌雄配子的種類及數(shù)量。這給學(xué)生容易造成同種生物產(chǎn)生的雌雄配子數(shù)量相等的感性認識[1]。但事實并非如此，一般來說，幾乎所有有性生殖的生物產(chǎn)生的雄配子遠遠多于雌配子。但也有例外，如水綿的異配生殖中產(chǎn)生的雌雄配子數(shù)基本相當(dāng)；翻車魚一次產(chǎn)卵多達3億粒以上，多于雄配子[2]。所以，實驗中甲、乙2個小桶內(nèi)放入相同數(shù)量的彩球模擬雌、雄配子的數(shù)目不夠嚴謹，對學(xué)生有誤導(dǎo)的嫌疑，建議改變甲、乙桶內(nèi)的彩球數(shù)量或標注說明特殊情況。

(2)步驟3中人為抓取能保證隨機性嗎？可操作性強嗎？

雌雄配子隨機結(jié)合是性狀分離比的模擬實驗成功的關(guān)鍵。為了保證抓取彩球時不受個體無意識的選擇，有些教師用黑色布條遮蓋學(xué)生眼睛，在實驗中，學(xué)生排斥心強，參與度低，影響實驗的實施和效果。

二、改進后的實驗方案

原理：雜合子經(jīng)減數(shù)分裂形成配子時，顯性遺傳因子和隱性遺傳因子具有獨立性，彼此分離分別進入不同的配子，且兩者比例相等。受精時不同的雌雄配子間隨機、均等結(jié)合。

材料：取2個塑料空瓶，分別用甲、乙標記來代表雌、雄生殖器官，瓶蓋上打出直徑為0.6 cm圓孔備用。實驗室準備足量的直徑約為0.5 cm的不同色的塑料珠子，并用D和d標記(沒有珠子可用不同色的豌豆代替)。

步驟：(1)自主設(shè)計記錄實驗結(jié)果的表格。(2)在甲瓶中裝入0.5 cm不同色的塑料珠子各20個，代表雌性生殖器官和雌配子；在乙瓶中裝入0.5 cm不同色的塑料珠子各30個，代表雄性生殖器官和雄配子。注意珠子最好不要超過瓶子容積的2/3，否則影響混勻。(3)用手指堵塞瓶蓋上的圓孔，用相同的方式、相同的頻率搖動瓶子使瓶內(nèi)的珠子充分混合。(4)倒置甲、乙瓶子，放開堵塞的圓孔，各放出一個珠子，組合在一起，記下兩個珠子的字母組合。(5)將珠子放回原來瓶內(nèi)，按步驟(2)和(3)重復(fù)做50～100。

結(jié)果與反思：(1)各組學(xué)生展示自己的實驗結(jié)果，并將其填入設(shè)計的表格。(2)引導(dǎo)學(xué)生對比每一組實驗結(jié)果，說出結(jié)果差異的原因。引導(dǎo)學(xué)生求所有組的平均值，想想說明了什么問題？(3)得出結(jié)論以及孟德爾分離比的出現(xiàn)前提條件。(4)想一想，可以用本實驗的結(jié)論解釋生活中的哪些常見的問題？

三、改進點及優(yōu)勢分析

1.實驗材料成本低、易獲取、易混勻

塑料水瓶體積小、易獲取，利于擴大實驗組數(shù)，進而提高每一位學(xué)生的參與度，也有利于在課中進行實驗。直徑約為0.5 cm的塑料珠子在實驗過程中容易混勻且雜音小，不但保證了正常的教學(xué)秩序而且有利于保證實驗結(jié)果的準確度。

2.實驗過程更加科學(xué) 充分保證實驗結(jié)果的可靠性

改進實驗方案步驟(2)甲瓶中塑料珠子比乙瓶的少，代表同種生物雌配子少于雄配子。這樣更加科學(xué)、符合實際，有利于學(xué)生獲得準確的感性認識，為理性思維的提升做好鋪墊，也利于培養(yǎng)學(xué)生嚴謹?shù)目茖W(xué)思維和完善學(xué)生的知識體系。步驟(3)可以充分保證2瓶內(nèi)珠子混勻且混勻方式相同，從而平衡無關(guān)變量對實驗結(jié)果的干擾。步驟(4)中倒置甲、乙瓶子，放開堵塞的圓孔，各放出一個珠子。珠子的放出是完全自然的、隨機的，完全避免了抓彩球時因人無意識對顏色的偏好性導(dǎo)致的選擇性，進而對實驗結(jié)果造成干擾，進一步保證實驗的精度。

3.明確實驗原理、結(jié)果、結(jié)論 利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)

改進后的實驗方案目標明確、原理清晰，且直指分離定律的本質(zhì)，有利于學(xué)生在分離定律的角度思考和分析實驗，突破難點。步驟(1)讓學(xué)生自主設(shè)計表格，強調(diào)學(xué)生重視實驗過程及現(xiàn)象的記錄，為結(jié)果分析做好基礎(chǔ)資料，有利于培養(yǎng)學(xué)生嚴謹?shù)膶嶒炈季S。結(jié)果與反思中增加了一個問題。不但對本實驗是個總結(jié)，而且將學(xué)生的思維從實驗本身引入實際生活，有利于培養(yǎng)學(xué)生知識的遷移、運用能力，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的成就感，達到學(xué)以致用的目的。

四、結(jié)語

經(jīng)過改進，除了從選擇實驗材料，完善實驗步驟等方面充分保證實驗精度，以便增加模擬實驗的真實性和可靠性之外，筆者還旨在追求讓實驗材料易取，操作過程簡單，便于在課堂中操作且不影響正常教學(xué)秩序，從而改變目前流行的大組合作實驗狀況，力求小組合作實驗，甚至個人實驗。真正的讓每一個學(xué)生在課堂上手忙起來，腦子動起來，增加學(xué)生的參與度與體驗經(jīng)歷，調(diào)動學(xué)生的思維，提高學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)。

[1] 教育部.普通高中課程標準實驗教科書:生物?必修2?遺傳與進化[M].北京:人民教育出版社,2007.

[2] 趙建均.一道題引發(fā)的“頭腦風(fēng)暴式”教學(xué)反思[J].中學(xué)生物教學(xué),2017(1-2):80-81.