“孟德尔分离定律”探究性目标设计课例

《分离定律》是高中生物学必修2《遗传与进化》第一章第一节的内容。本节课的内容是按科学发现史的发展线索来编写的，学生在学习时缺乏有关减数分裂的知识，认知有一定的难度，但从中可以使学生学会从现象到本质的认识论方法，还可以使学生能深刻体会到孟德尔在当时的情况下，敢于质疑、勇于创新、勇于实践以及严谨、求实的科学态度和科学精神。在教学过程中要注意引导学生根据现象去分析、去推论、去揭示本质，通过相关背景材料，熟悉科学研究的一般过程（观察实验、发现问题――分析问题、提出假设――设计实验、验证假说――归纳总结、总结规律）。通过广泛讨论，使学生明白高茎豌豆与矮茎豌豆杂交实验的分析图解及相关概念，进而理解生物在有性生殖时，由于遗传因子分离以及受精作用，导致一对相对性状的遗传现象及其结果。关于显性相对性这一难点，可以通过具体事例的分析、讨论来突破。

知识目标：概述一对相对性状的杂交实验、对分离现象的解释和分离假设的验证。举例说明有关的遗传学术语和显性相对性。分析表现型与基因型的关系。因此本节在知识方面的教学目标可定为“对一对相对性状的杂交实验和分离现象的解释，以及分离定律的运用”。

能力目标：本节内容以孟德尔豌豆杂交试验的完整探究过程为主线，学生能依据研究目的选择合适的实验材料，能运用推理的方法对观察到的现象进行解释，能依据实验结果作出支持或否定假设的判断；能应用分离定律解释一些遗传现象并尝试进行杂交实验的设计。因此本节在能力方面的教学目标可定为“尝试进行杂交实验的设计”。

情感态度与价值观：本节内容在教学过程中要引导学生根据现象去分析、去推论、去揭示本质，通过相关背景材料，熟悉科学研究的一般过程。需要分析孟德尔遗传实验的过程与结果，讨论孟德尔遗传实验中的科学思想、科学方法和科学思维方式，感悟孟德尔遗传实验的巧妙设计，初步学会用数理统计方法处理、归纳、比较、分析实验数据，逐步养成科学探究的思维习惯。因此本节在情感态度与价值观方面的教学目标可定为：“实践是检验真理的惟一标准”的唯物主义认识论。“内因是变化的根据，外因是变化的条件，外因通过内因起作用”的唯物辩证思想的认识。

教学重点：一是以孟德尔的杂交实验为素材进行科学方法教育；二是对分离现象的解释，阐明分离定律；三是运用分离定律解释一些遗传现象；

教学难点：一是对分离现象的解释；二是显性相对性。

《分离定律》一节，再现了孟德尔豌豆杂交试验的完整探究过程，有大量的事实资料。因此采用问题式探究教学。这种问题式探究教学，不但可以使学生深刻理解遗传学的基础知识，而且可以依据孟德尔的经典试验建立探究试验的模型，培养学生的探究能力，提高学生的科学素养。

1、创设教学情境，导入主题

通过学生熟知的生物现象，引导学生回忆遗传和变异是生物的特征，引出遗传和变异的概念。

“种瓜得瓜，种豆得豆；龙生龙，凤生凤，老鼠生仔会打洞。” （遗传）

“龙生九子各不相同；一母生九子，连母十个样。”（变异）

      遗传是生物的普遍现象，也遵循一定的规律。引出课题——第一章孟德尔定律第一节分离定律。

设计意图：温故知新，激发兴趣，帮助理解概念。

2、利用科学史料，教师预设问题引导学生进行探究学习

教师在准确把握教材内容和教学目标的前提下，结合教学经验，精心巧妙设计预设问题。教师设置的问题是联系教师讲授和学生能动思考的桥梁，将教师要讲授的内容转化为学生思考的内容。

（1）遗传学之父——孟德尔及杂交试验介绍（视频）

在140多年前孟德尔通过杂交实验揭示了生物遗传的基本规律。孟德尔为什么能揭示这一科学奥秘？简介孟德尔生平：

①孟德尔自幼酷爱自然科学，通过对自然科学和数学的学习，孟德尔具有了杂交可使生物产生变异的进化思想，以及应用数学方法分析遗传学问题的意识。

②在实践中孟德尔选用豌豆、玉米、紫茉莉等植物和家鼠等动物，连续进行了多年的杂交实验研究，其中最成功的是豌豆实验。

③当时科学界开展对多种动植物的杂交实验，孟德尔总结了前人的经验，创新研究方法，如从单一性状入手观察分析遗传结果；用前人从未在生物学研究领域用过的数学统计方法进行分析研究；敢于挑战传统的观点，提出了颗粒遗传的思想等。

现在的科学界对孟德尔有这样一个新的评价:八年耕耘源于对科学的痴迷,一畦畦豌豆蕴藏遗传的秘密,实验设计开辟了研究的新路,科学统计揭示了遗传的规律。

设计意图：通过对科学家生平的介绍，激发学生学习兴趣，同时使学生能深刻体会到作为科学家应具备的敢于质疑、勇于创新、勇于实践以及严谨、求实的科学态度和科学精神。

（2）一对相对性状的杂交实验

教学中，教师要求学生按照预先设置的问题串，引领学生观看课件并阅读教材内容。

①选择合适的试验材料是试验成功的关键之一， 孟德尔选择什么材料进行遗传试验? 为什么选择这样的材料?

豌豆是自花传粉和闭花授粉植物。豌豆在自然状态下都是纯种，豌豆花大，易于做人工去雄和人工授粉等杂交实验，成熟的籽粒（种子）都留在豆荚内，便于观察和计数。具有多个稳定的可区分的性状。

结合上述内容，给出性状、相对性状、自交、杂交、正交和反交等概念。

设计意图：依教材内容设置的基础性问题，目的是引领学生自主学习教材内容。通过对问题的自行解决激发进一步求知的欲望。

②孟德尔采用什么方法进行一对相对性状的遗传试验? 得出怎样的试验结果? 他用什么方法分析试验结果?

孟德尔用植物杂交的方法进行单因子杂交实验——以花色为例：纯种的亲本杂交和杂种一代自交实验。给出显性性状、隐性性状、性状分离的概念。

孟德尔8年一共做了很多种性状，其中非常有成就的是7对相对性状，（课件展示他做的豌豆杂交实验的结果）发现显性和隐性不是偶然的，它带有相当的必然性，带有普遍性，而且F2代还带有特定的比例，大致都在3：1左右。F2中出现3：1的性状分离比。

设计意图：让学生能够主动地多层次地参与问题的解决。学生可参考教材中的插图，结合教材相应内容，解决预设的问题。对部分学生考虑不周的问题，可通过组织学生一起讨论，经过不同学生的回答补充得到圆满解决。

③对他的发现他提出了什么问题? 他对自己提出的问题作出了怎样的假设性解释? 作出解释的依据是什么?

孟德尔的假设：性状是由遗传因子（后称基因）控制的。基因在生物的体细胞中成对存在。生物体在形成生殖细胞——配子时，成对的基因分离，分别进入到不同的配子中。细胞内不同的基因，各自独立，互不混杂。F1可产生两种不同类型的配子，数量相等，比例为1:1。受精时雌雄配子的结合是随机的。

设计意图：通过解决“孟德尔作出假设的依据是什么?”这个问题，可引导学生讨论进行实验设计时，如何作出科学的假设。

④他用什么方法验证自己的解释? 如果你是孟德尔，你会如何设计并验证自己的假设？

学生设计实验

① 我们实验的目的是什么？

      （验证Fl产生配子时等位基因C和c是否分离了；）

② 要验证F1(Cc)的C和c是否分离了，我们不能直接看到，如何才能知道细胞内C与c分离了?

③ 即使我们获得F1产生的配子，也看不到配子含有什么基因。配子也不能直接表现出紫花或白花的性状，怎么办?

④ 如何才能得到这种配子?

（白花豌豆均为隐性纯合子(cc)，产生的所有配子的基因型都是c型）

⑤ 你如何设计实验?

测交实验：让F1植株与隐性纯合子杂交的实验。

预期结果及实验分析

问题1：实验会有哪几种可能的结果?

     一般能预测两种结果：

    ① 后代有紫花和白花两种表现型，并且比例为1：1(假设成立)。

    ② 后代只有一种表现型，全是紫花(假设不成立)。

问题2：如果后代有紫花、白花两种表现型，并且比例为1：1，如何由此分析假设是成立的?

设计意图：让学生尝试进行实验设计，体验孟德尔遗传实验中的科学思想、科学方法和科学思维方式，感悟孟德尔遗传实验的巧妙设计，逐步养成科学探究的思维习惯。

⑤进行科学探究的程序有哪些?

总结孟德尔碗豆杂交试验的全过程，教师可引导学生总结出进行科学探究的程序：观察实验、发现问题――分析问题、提出假设――设计实验、验证假说――归纳总结、总结规律。给出孟德尔分离定律。

设计意图：在课堂教学中，以问题带动学生探究的热情，激发学生探究的兴趣，引导学生主动参与思考。不但能大大提高教学效率，而且能诱发学生进一步提出问题，扩展思维。教师提出的问题应有的放矢，体现出知识的结构框架，兼顾知识之间的联系，有助于学生构建知识结构，帮助学生进行逻辑思维。

1、在课堂教学中，时间合理分配与学生问题的讨论是个两难的问题。学生单独和集体讨论解决问题能让学生充分发挥主观能动性，使其主动进行合作学习和探究学习，把学习过程变成一种再次发现人类以往积累知识的参与式活动。而为实现40分钟的有效教学，必然要控制时间，这让有些讨论无法进一步深入，所以在进行教学设计时还要多多考虑这种问题。

2、探究学习极大地考验了教师个人素养，如何机智应对课堂动态生成的问题是值得深入研究的课题。在学生完成教师精心设置问题过程中，学生表现得非常活跃，课堂效果很好。学生通过积极思考也提出了几个问题：①孟德尔依据什么推出生物体细胞内的基因成对存在? ②生物体内所有基因都成对存在吗?③孟德尔为什么设计测交试验来验证他的假设? ④基因和基因型、性状和表现型是同一概念吗?⑤孟德尔测交试验的试验预期是什么? 设计试验时如何作出实验预期呢? 其中如“孟德尔为什么设计测交试验来验证他的假说? ”是较深层的问题，可引导学生思考以下问题：孟德尔假设的核心内容是什么？孟德尔研究的是性状遗传，直观的性状表现与内在的基因有什么关系？提示学生若换F1与显性亲本回交结果如何?用迂回的思路，对比启发学生认识到测交试验设计的独到巧妙之处，使学生在惊叹科学家天才思维的同时，极大地激发其进行科学探究的兴趣。而对于“生物体内的基因都是成对存在吗?”可让学生课下查找有关细胞质遗传的材料，自己寻求答案。可以培养学生搜集信息处理信息的能力。