例談孟德爾豌豆雜交實驗插圖對概念教學的作用

岳良舉

(貴州省習水縣第一中學 564600)

插圖是教材中的重要組成部分，插圖除了形象、生動、直觀外，更為重要的是對于學生重點和難點概念的形成有著非常重要的作用。理解插圖，在大腦中形成概念的載體，激活學生的思維，是非常有利于概念的理解和運用的。本文以人教版高中必修2《遺傳與進化》教材中的“孟德爾豌豆雜交實驗一”[1]為例，說明插圖是遺傳學家孟德爾對科學實驗的簡捷表述，科學實驗中形成的概念包含在這些插圖中，并分析這些插圖對概念教學的影響。

1 對插圖進行科學的分類

插圖的分類方法有多種多樣，按照插圖在教學中的功能(用途)來分，可以將本節教材中插圖分為形態結構圖、操作流程圖、分析結構圖等類型。

1.1 形態結構圖 重點觀察插圖1-1中，形態結構與功能的和諧統一[2]，知其結構，認識功能。豌豆花的結構圖，肉眼可見，通過觀察，達到目的是，讓學生明白孟德爾為什么選擇豌豆作實驗材料，來研究生物的遺傳現象，也為自花傳粉、閉花受精的概念形成奠定基礎；在形態上，花朵較大，既有利于觀察，又有利于實驗操作；在結構上，花瓣沒有打開，雌蕊和雄蕊緊緊包裹在一起，最有利于傳粉，還可有效避免外來花粉的干擾，在自然條件下，是純種的真正原因；實驗選材正確，是科學實驗取得成功的關鍵因素。插圖1-3是孟德爾研究的其他6對性狀，是肉眼可見的，為實驗結果的數學統計奠定了基礎，也為相對性狀概念的形成和進一步理解奠定了堅實的基礎，成功解決了科學實驗結果的偶然性，體現了實驗的科學性。

1.2 操作流程圖 由于在孟德爾豌豆雜交實驗中，觀察所用的時間較長，在現有條件下，重復做這個科學實驗無法完成，只有通過流程圖的形式再現孟德爾整個實驗的操作流程。在插圖1-2操作流程中，形成了親本(父本和母本)、自花傳粉、去雄、套袋、人工進行異花傳粉(人工傳粉)等一系列的基本概念。豌豆在自然條件下只能自花傳粉，不能進行異花傳粉，要進行異花傳粉，只能通過人工傳粉，是感性認知與理性認知結合的結果，體現實驗思路的嚴謹性。插圖1-4屬于感性認知、宏觀的實驗流程圖，顯示了顯性性狀、隱性性狀、性狀分離這三個特別重要的概念(重點概念)。

1.3 分析結構圖 插圖1-5(屬于理性認知、微觀的分析結構圖)從遺傳因子的角度出發，是對插圖1-4中出現的實驗結果作出的合理解釋。插圖1-6從現代科學的角度，實際上就是細胞中分子水平上的解釋和驗證，是對插圖1-5合理解釋的驗證。插圖1-4、1-5、1-6構成了現代科學研究中，一種重要的常用科學方法 假說演繹法(教學難點)。插圖1-5清晰、生動、形象、直觀，形成了純合子(純種)和雜合子(雜種)的概念，進一步強化了顯性性狀、隱性性狀、性狀分離這三個重點概念的本質特征，成功解決了插圖1-4中F1為什么是顯性性狀、隱性性狀為什么在F1中未表現出來，以及F2中又出現了隱性性狀的原因，也解決了F2圖中出現三高一矮的原因。插圖1-6中，科學實驗結果與預期結果一致，圖解中產生了測交的概念。

2 運用插圖幫助學生形成重要的概念

學生要提高對插圖的認識，學會識圖的技巧和方法；其次，教師注意教法，采用發現式探究教法。本節內容概念多，是一節典型的概念教學。

2.1 插圖中產生的概念 插圖影響概念教學，高度重視插圖與概念教學結合，充分利用插圖，組織好概念教學。據統計插圖中直接產生的概念，共有15個，有基本概念、重點概念、難點概念(表1)。

2.2 重點插圖的使用方法及作用與概念形成的教學 教材中插圖1-4、1-5、1-6是教學中的重中之重，也是教學的重點和難點，幾個特別重要的概念都是在這些插圖中產生的。

2.2.1 插圖1-4的教學 運用多媒體技術手段制作課件，將教材中的插圖放大,有利于指導學生觀察,設置問題串，引導學生識圖，按順序完成問題的探討：①孟德爾是怎么做這個實驗的？你能根據插圖說出這個實驗操作過程嗎？②在實驗操作中，觀察到什么實驗現象？發現了什么問題？為什么會出現F1是高莖、沒有矮莖和F2既出現高莖、又出現矮莖這樣的實驗現象呢？(由實驗現象的觀察，在插圖中產生了三個重要的概念：顯性性狀和隱性性狀、性狀分離，用來說明F1是高莖，F2既出現高莖，又出現矮莖的原因)。③你通過實驗現象的觀察，得到什么樣的實驗結果？為什么會出現三高一矮這樣的實驗結果？④孟德爾觀察和統計實驗結果為性狀比為3∶1，是偶然的嗎？通過閱讀教材中表1-1孟德爾做的豌豆雜交實驗的結果，其他相對性狀的實驗結果仍為3∶1，這又說明了什么問題？(遺傳是有規律性的)；得到了什么樣的啟示(否定了前人提出的融合遺傳)？孟德爾產生什么樣的想法，如何讓別人相信他的實驗結果(提出假說來解釋)？ 進入插圖1-5的教學。

表1 插圖的類型、名稱及其包含的概念

2.2.2 插圖1-5的教學 同樣制作課件，將教材中的插圖放大，設置問題，引導學生觀察：①圖中體現孟德爾哪些假說？(引導學生說出四點內容)說出遺傳因子什么時候成對和成單？(學生學會看圖說話)。②圖中哪些是純種？哪些是雜種？為什么？形成純種和雜種、配子的概念并理解。③從遺傳因子的角度，怎樣區別配子、純種和雜種？(直接觀察和思考)④說出高莖(DD、Dd)和矮莖(dd)分別能產生多少種配子？(重點強調：在遺傳圖解書寫配子時，配子數量過多，不是表示數量，而是表示種類，DD→D只有一種；Dd→D、d兩種，不是一個或兩個，這是學生常見犯的錯誤)⑤圖中F2代中，純種的比例是多少？在高莖中，雜種的比例又是多少？(學生思考分析)⑥你打算再做什么樣的實驗，區別高莖的純種和雜種？能說出你的實驗設計思路？(學會初步應用)⑦圖中F1與F2及P中高莖有什么區別？(觀察、思考和理解，讓學生分組討論得出結論,教師補充完善)。⑧你能用插圖1-5的知識解釋1-4中F1為顯性性狀、無隱性性狀，F2既有顯性性狀又有隱性性狀的原因嗎？性狀分離的本質又是什么？(教師注意分析，讓學生深層次理解顯性性狀和隱性性狀、性狀分離三個教學重點難點概念)。

通過上述問題，與插圖的密切配合，明確顯、隱性存在的條件[3]，為什么會發生性狀分離，培養學生的識圖、釋圖及圖文轉化能力，學會用不同見解來描述性狀分離，加深對性狀分離的理解。

2.2.3 插圖1-6的教學 要讓學生明確現有的實驗材料中有三種組合：①F1高莖×親本高莖→高莖，不能證明F1高莖是雜種；②F1高莖×F1高莖→高莖∶矮莖=3∶1，屬于重復實驗，缺乏嚴謹性和嚴密性，也不能證明F1是雜合子；③F1高莖×矮莖→高莖∶矮莖=1∶1，能證明F1高莖是雜合子。

指導學生閱讀插圖，形成測交概念，插圖1-4、1-5、1-6構成了假說演繹法的全部內容，總結歸納分離定律的核心概念。