《基因的自由組合定律》第一課時的教學設計

仲志榮

[摘 要]基因的自由組合定律是高考生物的高頻考點，這部分內容教學難度大。在《基因的自由組合定律》（第一課時）的教學中，教師可結合新課程理念，應用啟發式、合作學習等教學方法，采用多媒體、數據分析、模型模擬、互相討論等教學手段，使學生理解基因的自由組合定律的實質，并學會應用該定律解決有關遺傳問題。

[關鍵詞]基因的自由組合定律;教學設計;模擬實驗

[中圖分類號] ? ?G633.91 ? ? ? ?[文獻標識碼] ? ?A ? ? ? ?[文章編號] ? ?1674-6058（2020）32-0092-02

一、教材分析

高中生物學教材必修2《遺傳與進化》中 《基因的自由組合定律》一節的內容，由兩對相對性狀的遺傳實驗 、遺傳分析圖解、測交實驗的驗證、基因的自由組合定律的實質及其實踐應用等內容組成。其中，重點是分析兩對相對性狀的遺傳現象。本節內容與前后章節相關知識緊密相連，減數分裂和有性生殖是基因的自由組合定律的細胞學基礎，基因分離則是基因自由組合的前提，同時，基因的自由組合是生物變異的重要來源，是生命進化的內因與基礎，故學生對基因的自由組合定律實質的掌握與理解至關重要。

二、教學思路

在教學組織上，筆者先以遺傳學中經典的水稻雜交育種的方法培育矮稈抗病水稻的案例導入新課，引發學生的想象與討論。課堂上，筆者盡量還原孟德爾豌豆實驗中的“假說—演繹”過程：先利用兩對性狀的雜交實驗結果，引導學生進行數據分析;引出孟德爾的三個假說，依次采用小組討論、模擬實驗、總結歸納等教學方法進行教學。

在教學設計上，針對“F1產生的配子種類及比例”這一難點，筆者事先準備若干個大小不一、顏色不同的小球來模擬F1產生的配子情況。針對“F1配子隨機結合產生F2代中基因型種類與對應表現型”這一難點，筆者采用活動單，先用棋盤法讓各小組寫出F2后代的基因型，總結歸納出F2后代的基因型種類及比例;然后用不同顏色、不同形狀的小貼紙貼在棋盤相對應的基因型上，模擬出F2后代的表現型種類及比例。

三、教學目標

根據《普通高中生物學課程標準（2017年版）》中的描述，筆者將教學目標轉化為生物學學科核心素養目標，主要體現在：

1.生命觀念：運用基因自由組合的知識，解釋生活中的有關遺傳現象，理解生命的延續性和生物的多樣性。

2. 科學思維：通過孟德爾兩對相對性狀的遺傳實驗過程及結果，學會應用遺傳圖解分析有關的遺傳實驗及結果，解決有關的遺傳計算，并體驗科學家嚴謹的實驗方法和思維過程。

3.科學探究：學會應用模擬實驗，驗證遺傳過程中產生的配子種類及比例; 學會應用“假說—演繹”法來研究遺傳現象。

4.社會責任：運用遺傳學的觀點，解釋生活中有關育種的過程，理解遺傳學在促進經濟發展和生態環境方面的重要作用。

四、教學過程

1. 創設遺傳情境，導入新課

筆者應用擬人的手法，進行兩株水稻（高稈抗病和矮稈不抗?。┑膶υ挘l學生思考：假如你是育種專家，你如何應用遺傳學知識培育既是矮稈又能抗病的水稻？學生分小組討論，大部分學生只會模糊地回答出“雜交”，教師引導他們做更詳細的育種描述。也有學生思維活躍，認為可以將抗病基因“摘”下來，“嫁接”到矮稈水稻種上，讓其抗病。

設計意圖：通過水稻對話的形式引起學生的有意注意，將其思維快速地拉入課堂，促進學生進行討論。通過討論和教師指導，學生建立起一個模糊的概念：不同優良性狀之間可以組合在一起，而性狀的重新組合依賴于基因的自由組合，從而引入新課內容。

2. 學會數據分析，完成遺傳圖解

投影兩對相對性狀（黃色圓粒和綠色皺粒）雜交實驗結果，提出問題： （1）F1后代全部是黃色圓粒，是否能夠判斷出兩種性狀的顯隱性？（2）通過實驗數據分析，是否能夠說明每一對相對性狀滿足基因的分離定律？（3）用相關基因型解釋親代通過配子產生F1代的遺傳圖解（如圖1）。

設計意圖：通過親代黃色圓粒和綠色皺粒產生F1代全部是黃色圓粒，可以讓學生回顧和歸納出每一對性狀后代全部表現為親代的那種性狀為顯性性狀的方法。針對孟德爾的F2后代四種表現型的實驗數據：325（黃色圓粒）、108（黃色皺粒）、101（綠色圓粒）、32（綠色皺粒），指導學生單獨統計出F2后代中黃色∶綠色=3∶1，圓粒∶皺粒=3∶1，從而得出兩對性狀的遺傳均遵循一對性狀的基因分離定律。隨后，教師通過講解兩對基因位于細胞的兩對非同源染色體上，要求學生獨立完成親代到F1代的遺傳圖解并做展示。

3.創建小組活動，模擬配子形成

F1代產生配子的種類及比例是本節課的教學難點。孟德爾假說的核心內容是 F1 減數分裂產生配子時，控制不同性狀的遺傳因子是自由組合的。那么，F1 （ YyRr） 究竟能產生幾種配子？比例如何？在教學中，筆者通過一個模擬實驗，讓學生分組合作、親自動手操作并對結果進行統計、匯報。

教師以產生雄配子為例，先回顧減數分裂過程，而后講解 F1 形成配子種類及其比例的模擬實驗的過程及要求。每一學習小組（ 6人） 的教具為：一個塑料小桶，內裝 2 種顏色（紅色與綠色）的塑料球各一個，2大2小。用小桶模擬豌豆 F1 的原始生殖細胞，用紅球和綠球（大球） 代表決定粒色基因Y和y （ 體現同源染色體大小相同、來源不同） ，用紅球和綠球（小球） 代表決定粒形的基因 R 和 r。小組中一位學生喊口號（開始、結束），另一位學生在桶中隨機抓取一個大球和一個小球，第三個學生記錄抓取結果并轉化為配子的基因組成。前三位學生重復6次，后三位學生重復6次，共12次。最終，列表（見表1）匯總小組的實驗結果，并做小組匯報。教師統計全班數據，并與預測的結果（ 1∶1∶1∶1） 進行比較，體驗孟德爾假說的合理性。

設計意圖：通過全員參與模擬實驗，培養學生科學探究、合作學習的能力，體會模擬實驗是科學研究的一種方法，以此突破本節課的教學難點，同時體驗數學統計方法在遺傳學中的重要應用。實際操作中，有個別小組的數據統計與理論值（1∶1∶1∶1）相差甚遠，教師指導其分析數據的合理性，讓學生理解統計學的特點是：實驗樣本數越大，統計結果越準確。

4. 填寫與粘貼，歸納子二代

教師提出孟德爾對兩對性狀雜交實驗結果的第三個假說：產生后代時，雌雄配子隨機結合;F1代產生的四種雄配子和雌配子隨機結合成F2代。接下來，通過活動單要求學生構建 F1 雌配子結合產生 F2 的棋盤圖，并思考回答問題： （1）配子結合方式有多少種類型？（2）組合出多少種基因型？9種基因型對應4種表現型，是本節課的另一難點。教師課前準備了若干顏色不同（黃色與綠色）、性狀不同（圓與皺）的4種小貼紙（代表4種表現型），要求學生以小組為單位，快速將相對應的小貼紙貼在活動單上并在其上注明相應基因型（如圖2），并思考：（1）活動單上出現幾種不同的貼紙，數量比例是多少？（2）每種貼紙代表幾種基因型？

設計意圖：利用活動單，通過學生自我填寫基因型后歸納出16種組合方式共產生9種基因型，這一簡單的活動，使學生動手、動腦并學會遺傳學中對數據的歸納總結方法。之后，利用基因型判斷出表現型并進行貼紙活動，使學生直觀地看出4種表現型并且知道其比例為9∶3∶3∶1。最后，總結歸納出黃色圓粒有4種基因型（YyRR、YYRR、YYRr、YyRr）、黃色皺粒有2種基因型（YYrr、Yyrr）、綠色圓粒有2種基因型（yyRR、yyRr）及綠色皺粒有1種基因型（yyrr）。

五、 教學反思

本節課的教學沒有沿用以往的講授式教學模式，而是引入多感官的學習模式，盡一切可能去調動學生的學習積極性，從而讓學生參與知識的研究和推進。踩著孟德爾的腳印，用“假說—演繹”法推動教學。比如在課堂導入環節，就設置了一個生動的故事情境，通過故事激發學生對遺傳規律奧秘的探索熱情。在活動中，全班學生動手參與F2基因型的書寫、展示、解說，并相互糾錯，充分培養學生的思維能力和動手能力， 將抽象內容具體化、直觀化，從而揭示遺傳規律的核心內容，突破教學難點。

（責任編輯 黃春香）