談孟德爾豌豆雜交實驗插圖中的概念教學*

黃 強 岳良舉 彭志炫 陳瑞強 孫慧玲

談孟德爾豌豆雜交實驗插圖中的概念教學*

黃 強 岳良舉 彭志炫 陳瑞強 孫慧玲

對孟德爾豌豆雜交實驗（一）插圖中的概念，在課堂教學中分別進行基本概念、重點概念、難點概念的教學，有利于學生對概念的理解，突現了插圖是記憶的載體，對學生實施了圖文轉化的教學，培養了學生的識圖能力。

插圖；概念教學；孟德爾豌豆雜交實驗

在人教版普通高中生物教材課程標準實驗教科書必修一《分子與細胞》中插圖218幅、必修二《遺傳與進化》中插圖183幅、必修三《穩態與環境》中插圖171幅［1］，都與教學內容正相關，成為課標教材編著的亮點，也成為廣大高中生物學教師教學中，關注研究的熱點。概括來說，這些插圖，都與三維目標的教學正相關，表現在對學生觀察能力與識圖能力、課程的重點與難點突破、情感態度與價值觀、核心概念的教學等各個方面，本文以必修二《遺傳與進化》典型的案例一孟德爾豌豆雜交實驗（一），以例說教，探索插圖與概念的教學模式，供讀者參考。

3個孟德爾豌豆雜交實驗（圖1高莖豌豆和矮莖豌豆的雜交實驗；圖2高莖豌豆和矮莖豌豆雜交實驗的分析圖解；圖3一對相對性狀測交實驗的分析圖解插圖［2］），這三幅圖實際上是生命產生的流程示意圖，親本到配子“→”表示RD過程，配子到F1“→”表示受精作用過程，涉及的概念有：純種和雜種、性狀與相對性狀、親本、雜交與自交、子一代、子二代、配子、顯性性狀與隱性性狀、性狀分離、測交共14個概念，實際上是特別典型的概念專題教學，這些概念中既有遞進關系，又有從屬關系，概念教學紛繁復雜，有的概念又不能一步到位，要讓學生徹底領悟這些概念，教學難度較大，按照自然科學中概念形成的邏輯體系，根據概念的形成因素、屬性、在《遺傳與進化》中的地位和作用及概念的應用程度等因素，將插圖中包含的概念分為基本概念、重點概念和難點概念，并與插圖密切配合，制作課件，依次對概念實施由淺入深的教學。

圖1　高莖和矮莖豌豆的雜交實驗

圖2　高莖和矮莖豌豆雜交實驗的分析圖解

圖3　一對相對性狀測交實驗的分析圖解

一、基本概念的教學

14個概念的教學中，需要學生認知的一般概念有以下幾個，這些基本概念及符號（在遺傳圖解中常用）的教學，教師要作簡明扼要的介紹，有利于重點和難點概念的突破。

1.親本

觀察圖1高莖和矮莖，是用于進行雜交的2個個體，用符號P表示。貓與其它動物、人與獸之間、風馬牛不及的生物不能做親本（活躍課堂氣氛，激發興趣，提高學生對概念學習的關注度）；水稻與玉米及不同植物之間也不能做親本，有生殖隔離的存在，盡管有不同的物種做親本，如馬與驢雜交成功，產生騾子，也是不育的，以相同物種為前提條件。

2.雜交與自交

相同物種中，一般情況下，把通過生殖細胞相互融合而達到一定目的的過程，也是一個品系與另一個品系在個體之間的一種交配行為的稱之雜交；在動物中稱交配，植物中稱雜交，已婚男、女稱婚配，用符號×表示。自交是同一個體或同一無性繁殖系的個體間雜交稱為自交，局限于植物中兩性花的自花傳粉，或者雌雄同株的一株植物上，雄花和雌花傳粉，用符號U表示，在植物中可以用自交的方法來鑒定純種、雜種最簡單的方法。

3.子一代和子二代

觀察圖1中，相對親本P產生的后代而言，用F1表示子一代；對子一代F1所產生的后代而言，用F2表示子二代；例：父母（P）→子女（F1）→孫子女及外孫子女（F2），親本、子一代和子二代的概念，是3個相對概念。

二、重點概念的教學

在插圖與重點概念的教學中，教師先引導學生識圖，組織學生根據教師提出的問題進行分組討論，讓學生在識圖中發現問題，制作課件，充分運用多媒體技術手段，采用插圖對比式教法，對正相關的圖1和圖2作比較，教師講完一個重點概念，引導學生練習一道試題，這種邊講邊練的教學模式，教學效果較好、較高效，更有利于學生對重點概念的理解和掌握。

1.性狀與相對性狀

觀察圖1中高莖和矮莖，就是豌豆表現出來的形態特征；它們就是一對相對性狀；在孟德爾的實驗材料中，7對相對性狀都是形態特征，而這7對特征又是相對的，故相對性狀是同種生物中同一性狀的不同表現類型。有的生物性狀可以直接觀察出來，而有的性狀則要通過測定才能發現（如玉米種子含糖量高低，油菜種子含脂量的高低及人的血型等），在本概念中，同種生物為前提，同一性狀則固定，不同類型則是同一性狀的具體表現，如同一類生物人，同一性狀眼皮，不同表現類型雙眼皮、單眼皮，這3個要點必須清楚。而2個不同物種間的性狀，不能稱作“相對性狀”，如狗的長毛和貓的短毛。玉米高桿和小麥的短桿；同一種生物不同的形態或生理特征也不能稱“相對性狀”，如兔的白毛（毛的顏色）和短毛（毛的長短），故相對性狀只能是同一物種不同品種的同性狀之間差異進行比較［3］。

【例一】下列屬于相對性狀的是：

A.狗的長毛和卷毛 B.兔的長毛和猴的短毛 C.豌豆的圓粒和黃粒 D.豌豆的高莖和矮莖

解析：相對性狀必須是同一種生物的同一性狀的不同表現類型。據此，兔和猴不是同種生物，無法比較相對性狀；狗的長毛和短毛是一對相對性狀，卷毛只能與直毛才是一對相對性狀，因此，狗的長毛和卷毛，不能是一對相對性狀；豌豆的圓粒和皺粒（粒形）、黃粒和綠粒（粒色）是二對相對性狀，因此，豌豆的粒形和粒色不是相對性狀；豌豆植株的高、矮是一對相對性狀。正確答案是D。

2.純種和雜種

觀察圖2中，在一對相對性狀中，親本高莖體細胞內二個遺傳因子都是D，矮莖體細胞內2個遺傳因子都是d，像這樣，體細胞內遺傳因子相同的個體，叫作純種；如果體細胞內的遺傳因子一個是D，另一個是d，則是雜種。豌豆的高莖有純種（DD），又有雜種（Dd）。

3.配子

觀察圖2中，配子是一種能執行生殖使命的生殖細胞，是親本產生的，是親代與子代生命延續的橋梁，是遺傳物質由親代向子代傳遞的紐帶，是子代的根源，如♀和♂配子、精子和卵細胞； 觀察圖2中，一對相對性狀中，引導學生從插圖中注意區別純種和雜種、配子等相關知識，按順序完成下列問題的探討。

（1）在圖2中，哪些是純種？哪些是雜種？為什么？

（2）在圖2中，F2代中，純種的比例是多少？從插圖高莖中，雜種的比例又是多少？

（3）在圖2中，從遺傳因子的角度，怎樣區別配子、純種和雜種？

（4）在圖2中，你打算再做怎樣的實驗，區別高莖的純種和雜種？

（5）從圖2中，說出高莖（DD、Dd）和矮莖（dd）分別能產生多少種配子？（教師總結時重點強調：在遺傳圖解書寫配子時，配子數量過多，不是寫數量，而是寫種類，DD→D只有一種；Dd→D 、d兩種，不是一個或兩個，這是學生常犯的錯誤）

（6）在圖2中，F1與F2及P中高莖有什么區別？讓學生分組討論得出結論，教師補充完善。

【例二】科學家研究發現，綿羊的純種HH都是有角的，hh都是無角的；Hh公羊有角，母羊無角；一只有角母羊生了一只無角小羊：

（1）親本公羊體細胞中有哪些遺傳因子？無角小羊是公的，還是母的？為什么？（答案：親本公羊Hh或者hh；因為親本母羊有角，一定是純種HH，子代一定含有H的遺傳因子，生了無角小羊，小羊只能是Hh，因此，小羊為雌性。）

（2）如果無角公羊作親本，要生一只有角公羊，怎么樣選擇母羊作親本？這只母羊是純種，還是雜種？（答案：母羊有角HH；純種）

（3）有角母羊能產生多少種配子？（答案：純種1種）

三、難點概念的教學

顯性性狀和隱性性狀、性狀分離是教學重點，又是教學難點，在遺傳學知識的應用中最廣泛，是概念教學的重中之重，應厘清這3個概念。

1.顯性性狀和隱性性狀

在圖1中，顯性性狀是指雜種子一代中顯現出來的性狀；隱性性狀則是子代中未顯現的性狀。這兩個概念實際上存在局限性，必須滿足3個條件。第一，雜交的親本雙方必須是純種。若其中一個為雜種，如：高莖（Dd）×矮莖（dd）雜交，子一代就會出現高莖、矮莖兩種性狀，顯、隱性無法判斷。第二，性狀必須是質量性狀。第三，必須以相對性狀的親本雜交為前提，如果雙親的某一性狀相同［3］，如：矮莖（dd）×矮莖（dd）雜交，則子一代表現為矮莖，實驗證實矮莖不是顯性性狀。因此，并非子一代能表現出來的性狀都是顯性性狀。學生必須明確這兩個概念的適用范圍，隱性性狀也能表現出來，隱性純合條件下就能表現，教師作說明。遺傳學中規定，在相對性狀中，顯性性狀受顯性因子控制（用大寫字母表示），隱性性狀受隱性因子控制（用小寫字母表示）。

【例三】大麗菊的花色受遺傳因子R，r控制，紅花×白花，后代全部紅花，哪一種花色為顯性性狀？為什么？答案：因為P.紅花（RR）×白花（rr）→F1：紅花（Rr），紅花為顯性性狀，白花為隱性性狀，符合顯性性狀的概念。

2.性狀分離

是在性狀與相對性狀、顯性性狀與隱性性狀的學習之后，前幾個概念通過插圖突破后，有利于學生對性狀分離的學習，充分利用圖2，讓學生觀察插圖，思考下列問題：

（1）親本中有矮莖，為什么F1只有高莖？矮莖消失了嗎？（因為F1體細胞中有顯性性狀的遺傳因子存在，F1表現出顯性性狀，但F1體細胞中也有隱性性狀的遺傳因子存在，沒有表現出來，并沒有消失）。

（2）F1只有高莖，為什么F2矮莖又出現了？能解釋原因嗎？說明了什么問題？（F1高莖體細胞中有隱性遺傳因子在產生的配子里存在，在配子結合中形成了dd的體細胞，表現出矮莖；說明了隱性性狀沒有消失，在隱性遺傳因子純合時表現出隱性性狀，也是雜種發生性狀分離的結果）。

通過上述問題，與圖2的密切配合，明確什么是性狀分離，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。除教材中，對性狀分離的描述外，教師用下列4種不同方式來描述性狀分離，通過比較，評價教師對下列的判斷，希望你選擇（修改）出你感到滿意的描述方式：

A.一對相對性狀中，親本同一性狀，子代中出現了新的性狀。（√）

B.一對相對性狀中，親本同一性狀，子代中出現了既有顯性性狀，又有隱性性狀的現象。（√）

C.一對相對性狀中，親本顯性性狀，子代中出現了隱性性狀的現象。（√）

D.一對相對性狀中，親本同一性狀，子代中出現了不同于親本的性狀。（√）

組織學生分組討論，分組發言，并與教材中性狀分離的概念對照，給4種描述方式定性評價，教師作結論。

【例四】人的耳垢（俗稱耳屎）有油耳和干耳，受遺傳因子A，a控制，如果你的爸爸為干耳，媽媽油耳，你的姐妹全部為油耳，姐姐與姐夫（油耳）結婚后，生了一個干耳的兒子，問顯性性狀是油耳，還是干耳？為什么？你的耳垢是油耳，還是干耳？試一試，你能畫出你的遺傳糸譜圖嗎？（答案：油耳為顯性性狀，因為油耳×油耳→干耳，是發生了性狀分離；最可能是油耳，也可能為干耳，本題信息中，數量少， 媽媽可能是純合子，也有可能為雜合子。因此，本題顯、隱性判斷，只能用性狀分離的概念判斷，姐妹全部為油耳屬于干擾信息，容易上當受騙，不能用顯、隱性的概念來判斷，遺傳糸譜圖略）。

3.測交

觀察圖3孟德爾實驗中，測交是對分離現象解釋的驗證，這是實驗設計最巧妙的地方，這是體現了實驗設計的科學性和嚴謹性，大多數往往通過測交的分析結構圖講解，就可以給測交下一個概念，都認為這一概念非常簡單，其實不然，并非簡單，對分析結構圖未講透，學生就不能真正掌握測交的概念，在教學研究中發現，絕大多數教師沒有講到位，胡亂認為測交就是F1雜種與隱性純種雜交，那大錯特錯了，豌豆很特殊，自花傳粉，如果讓許多F1雜種與隱性親本1：1雜交，在自然條件下，本雜交實驗結果為高莖：矮莖為3：5，而不是1：1，因為它們仍然是在進行自交，Dd子代為1/2（1/4DD+2/4Dd+1/4dd），dd仍為1/2dd，數學統計結果為3：5，錯在沒有講清本實驗的前提條件為要做去雄、人工傳粉、套袋，本概念在插圖中是狹義的，要拓展為廣義概念。

【例五】豌豆的果實園粒（R）對皺粒（r）為顯性，將園粒（Rr）和皺粒（rr）按1：1進行雜交。

在自然條件下，子代園粒和皺粒的果實比例是多少？（園粒：皺粒=3：5）

對園粒植株去雄處理，授予皺粒植株花粉，子代園粒和皺粒的果實比例又是多少？（園粒：皺粒=1：1）

總結：顯性性狀一定至少有一個顯性遺傳因子存在；隱性性狀一定隱性遺傳因子處于純合狀態；

性狀分離一定是雜種才能發生；遺傳因子在體細胞中成對，配子中成單；顯性、隱性性狀的判斷，在教師引導學生學習中要高度重視。

四、結束語

為了鞏固插圖與概念教學，加深學生對概念的理解，教師引導學生通過習題講述，給學生充電，讓學生學會并正確運用插圖理解概念。習題均為原創，難易度適中，通過教學實踐發現，插圖與概念教學的有機結合，邊講邊練的教學模式，有助于概念的高效性教學，點燃了學生初學遺傳知識的熱情，調動了學生的學習積極性，收到較好的教學效果，本節內容中，插圖是概念的載體，構成概念的框架結構，學生理解概念的過程，本質上就是一個記憶的過程，記憶以插圖為載體，本內容完成后，將重點概念形成概念圖結束。

［1］ 岳良舉.感悟生命之生 體驗生命之美：高中生物圖片的教學研究［J］.中國現代教育裝備，2012（6）：71-72.

［2］ 朱正威，趙占良.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.

［3］ 岳良舉.解讀遺傳的基本規律［J］.生物學教學，2005，30（1）：16-19.

作者信息

黃強，本科，一級教師。岳良舉，本科，高級教師。貴州省習水縣第一中學，564600

彭志炫，本科，高級教師，主任。貴州省遵義市教育局教師培訓中心，563000

陳瑞強，本科，高級教師。貴州省鳳岡縣第二中學，564200

孫慧玲，本科，高級教師。貴州省遵義市第十七中學，563000

貴州省教育科學規劃重點課題《高中生物插圖高效性教學的實踐研究》（編號：2015A019）系列成果之一，本文第一作者為本課題核心成員之一，第二作者為本重點課題負責人。