核心素養下《孟德爾豌豆雜交實驗》教學設計

于慧敏

摘要 ：《普通高中生物學課程標準（2017年版）》的實行讓教師更加清楚地認識到了新時代的生物教學課堂應該更加注重學生核心素養的培養和提升，那核心素養是什么？我們應該怎樣在課堂教學中滲透和提升學生的核心素養呢？筆者以《孟德爾的豌豆雜交實驗》課堂教學環節設計為例，希望能夠為大家在教學過程中提供一些參考。

關鍵詞 ：雜交實驗;實驗探究;科學思維;課堂教學

中圖分類號：G633.3? 文獻標識碼：A 文章編號：1992-7711（2021）16-083

新課程標準下核心素養關注提升學生在生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任方面的發展和深入社會實際去解決一些現象，在本節課中筆者從核心素養出發通過設置學生活動，探究性實驗以及視頻資料展示帶領學生學習孟德爾發現分離定律的過程，體會孟德爾進行科學研究時嚴謹的科學探究精神。在課堂教學活動中落實提高核心素養能夠讓學生在實際生活中意識到分離定律可以解釋日常生活一些遺傳現象，統計學的方法可以應用在日常科學研究，切實提高學生生物學核心素養[1]。

一、導入新課

利用新教材人教版封面遺傳與進化標題對學生進行設問：“同學們，什么是遺傳？你能用俗語來說明哪些是遺傳現象嗎？”學生的好奇心馬上就會被調動起來，課堂氣氛也會變得比較活躍，學生1“龍生龍，鳳生鳳，老鼠生的兒子會打洞。”學生2“種瓜得瓜，種豆得豆。”教師要對學生的積極回答予以表揚，同時繼續設問“那親代到子代是如何遺傳的呢？這其中有沒有什么規律？”引起學生興趣，帶動學生積極思考。此時用多媒體播放《19世紀前人們對遺傳現象的一些看法》通過視頻使學生了解課本問題探討中融合遺傳觀點并回答相關問題。尤其第二個問題班上學生就能說出人性別的遺傳或者是人的身高這個證據。“那同學們想不想知道到底是怎樣遺傳的呢？這其中又有什么奧秘呢？這就是這節課我們所要探究的內容。”通過提問將學生學習的熱情調動起來，課堂氛圍也會變得比較活躍，有利于接下來新課的講授。

二、新課講授

1.孟德爾生平簡介

“融合遺傳觀點曾在19世紀下半葉十分盛行，然而孟德爾卻提出了完全不同的理論。那么孟德爾是誰呢？他提出的理論又是什么呢？下面請同學們根據已有的相關知識和課件所展示的孟德爾生平簡介進行小組討論，請小組代表發言《你所認識的孟德爾》”通過設置此環節培養學生合作探究精神和通過資料提取信息的能力，由于新高考特別注重學生閱讀能力的提升，所以在課堂教學中多展示資料，讓學生去總結概括提升這方面的能力。此環節的設置也可培養學生敢于質疑，講求科學實證去解釋現實生活中的現象的精神。

2.豌豆用作遺傳實驗材料的優點

“選擇正確的實驗材料是成功的一半，正如同學們所說，孟德爾其實也用過山柳菊等其他植物做實驗但是沒有成功，為什么用豌豆能夠成功？”這部分可以讓學生根據課本內容結合多媒體進行總結培養學生總結概括能力。學生很快可以總結豌豆自花傳粉，有易于區分的性狀。同時引出相對性狀概念，多媒體展示例題讓學生判斷。“那除了這些還有什么優點呢？”豌豆花的大小會不會有影響？”此時學生能聯系上：豌豆花大容易操作。同時向學生補充我們實驗種植的植物，要易于種植，防止由于植物成活率低而造成實驗數據統計不準確。這部分的引導和總結中增強了學生科學思維和實驗探究能力。

3.一對相對性狀的雜交試驗

利用多媒體展示豌豆的相對性狀示意圖以及各種字母符號和正交、反交、顯性性狀、隱性性狀和性狀分離概念，學生回答多媒體中的關于性狀判斷的例題，當堂進行鞏固。“那這么多性狀孟德爾是如何研究呢？很好有的同學已經說出來了，孟德爾將復雜變為簡單，首先對一對相對性狀進行研究。請同學們帶著問題閱讀本部分內容。”這部分通過設置問題串（1）為什么子一代都是高莖而沒有矮莖的呢？（2）為什么子一代沒有矮莖而子二代又出現了呢？（3）子二代高莖和矮莖性狀分離比3：1是偶然？還是必然？是個別現象？還是普遍現象[2]？引領學生閱讀課本積極思考，總結回答。讓學生體會到孟德爾實驗的巧妙體會到數學統計在生物學研究的重要意義，激發學生思維。

4.對分離現象的解釋

設置學生活動，先向學生拋出問題“如果你是孟德爾你會怎么樣去解釋你的實驗現象？”這時學生會進行思考到底如何去解釋，設置認知障礙，激發學生動腦思考討論。“那孟德爾是怎么樣解釋分離現象呢？請同學們閱讀教材，小組進行討論并繪制相關遺傳圖解。”首先請一個小組代表回答孟德爾所提的假說有哪些[3]？在點評的時候講解相關概念。然后各個小組來講臺展示每個小組所畫的遺傳圖解。在展示的過程中教師對每個小組的成果予以積極評價，鼓勵學生大膽動手去做。同時提醒學生畫遺傳圖解應該注意的問題：（1）左側注明親子代關系。（2）寫清楚每一代表現型和基因型及最后一代的比例。（3）用箭頭表示基因在上下代之間傳遞關系，用棋盤或者是相交線表示形成子代的時候雌雄配子的結合情況。通過此環節設置可以提高學生的理性思維和合作探究的能力。

筆者認為關于性狀分離比模擬實驗可以指導學生明白相關的原理和要求，提供相應教具讓學生在課外活動的時候組織完成，教師需要提前設置好記錄實驗結果的表格，分發給各組小組長，最后由班長進行全班匯總并且展示相關實驗結果。這個環節可以提高學生興趣，增強學生合作交流和實驗整理記錄的能力，體會到數學統計廣泛應用于生物學實驗，培養學生的科學思維和科學探究能力。

5.對分離現象的驗證

（1）《假說——演繹法》的介紹

利用多媒體播放介紹《假說——演繹法》使學生明白《假說——演繹法》和傳統歸納法的內容區別，引領學生進行總結歸納。筆者認為在學生觀看之前先提出兩個問題：①《假說——演繹法》的過程是什么？②《假說——演繹法》和傳統歸納法有什么不同？引領學生帶著問題去觀看，去思考，這樣可以使學生在觀看的同時積極思考，總結。多媒體視頻的播放會調動學生興趣，讓學生換一種方式去學習，去思考。

（2）對分離現象解釋的驗證

孟德爾的假說能夠合理地解釋了雜交試驗中出現性狀分離的現象，但是一個正確假說不光能解釋實驗現象，還應該可以預測一些實驗的結果。如果實驗的結果和所預期的結果一致，則假說得到了驗證[3]。在這個問題上筆者認為首先帶領學生思考：“要驗證分離現象最關鍵問題是驗證什么呢？”在這個問題上學生可能沒有那么快想到最關鍵的是驗證F1（Dd）是否產生了兩種配子（D：d≈1：1），這個問題的解決可以從假說的內容入手，假說中第三條：形成配子時成對的遺傳因子分離。在這個時候問學生“如果F1（Dd）產生配子時不發生分離，則會出現什么情況？”此時學生就能回答出形成的配子中一定會含有顯性基因，則后代一定不會有矮莖dd這種表型。此時學生就會明白關鍵問題是形成配子時候F1（Dd）成對的遺傳因子要分離。“那怎樣去驗證遺傳因子D和d分離了呢？”這有學生就會說直接去觀察看看，提示學生直接去觀察配子方便么？這是學生就會想到，是不方便的。“通過配子直接觀察不方便，那怎樣看起來方便呢？”學生此時就能回答出“看看配子結合后的后代長得什么樣子。”這時學生思維就會很活躍，“要讓F1（Dd）做雜交試驗，與其結合的異性個體（DD、Dd和dd）該怎么選擇呢？下面同學們分三組分別代表DD、Dd和dd，組內進行討論，分析所代表遺傳因子組成適不適合與F1雜交，組內統一意見之后，由小組代表發言。”此處讓學生進行角色扮演分別代表三個角色能夠讓學生更快地開動腦筋，小組合作交流意見，提高學生合作探究能力，學生交流完后請學生扮演。DD組：“我是DD，由于我只能產生一種類型配子D，所以F1（Dd）不管產生配子有幾種，與我相結合，由于我產生的是顯性遺傳因子，后代都會表現高莖。所以我不適合。”Dd組：“我是Dd，我與待測個體遺傳因子組成是相同的，也就是和孟德爾一對相對性狀實驗F1自交的結果相同，沒辦法去檢測。所以我也不適合。”dd組：“我是dd，這個任務非我莫屬了，由于我只能產生一種類型配子d，它是一種隱性遺傳因子，當F1代產生的配子與我結合后，如果子一代含顯性遺傳因子則表現為顯性性狀，如果是隱性遺傳因子則表現為隱性性狀。所以通過觀察我與F1的后代就能看出遺傳因子有沒有發生分離了。”這時給出測交試驗的概念，告訴學生測交如何選擇親本。指導學生通過畫遺傳圖解預測測交試驗，此時教師巡視學生遺傳圖解的繪制情況。通過多媒體展示規范的測交試驗圖解，并且對學生出現的錯誤及時糾正。通過此環節的設置使學生鞏固遺傳圖解的畫法。“那實驗的結果如何呢？課件展示孟德爾測交試驗結果，高莖與矮莖形狀比例確實是接近1：1[4]。”筆者認為此時就可以詢問學生“孟德爾的假說正確嗎？為什么？”在學習過《假說——演繹法》之后，學生就能回答“假說是正確的，因為預測的結果和實驗的結果一致！”

6.分離定律

“孟德爾關于一對相對性狀實驗的結果及解釋，后人將其整理成規律，你們能總結出來嗎？”引起學生思考，讓學生發言，學生大部分能對孟德爾的假說進行總結但可能會有所欠缺，多媒體展示分離定律的內容。同時展示一些相關圖片和資料，向學生說明分離定律在自然界中是廣泛分布的，能夠解釋很多現象，例如說父母正常而其子女會患白化病，小麥的抗倒伏和易倒伏等相對性狀的遺傳[3]。這個環節的設置可以提高學生的歸納能力，增強學生探索生物遺傳奧秘的興趣。

三、課堂總結

在課堂總結上，筆者認為可以讓學生進行總結，這樣可以帶動學生思考本節課自己收獲了哪些？教師進行遺漏知識補充。同時多媒體展示本節課堂小結，讓學生形成一個整體的框架。

四、教學反思

本節課是新教材高中生物必修二遺傳與進化第一章第一節，是引起學生學習遺傳與進化興趣很關鍵的一節。在本節課的實際教學中，一定要提起學生的學習興趣，利用多媒體視頻播放，小組討論，角色扮演，實驗探究等多種方式提高學生的學習熱情，當然也要在潛移默化中提高學生的閱讀獲取信息能力，歸納能力，設計實驗能力。引導學生注意觀察生活的現象并用自己所學知識去解釋，將新課標核心素養“生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任”滲透到課堂教學和生活實際的方方面面。

參考文獻：

[1] 中華人民共和國教育部.普通高中生物學課程標準：2017年版[M].北京：人民教育出版社，2018.

[2]朱正威，趙占良.普通高中教科書教師教學用書.生物學.必修2：遺傳與進化/人民教育出版社.課程教材研究所.生物課程教材研究開發中心編著.北京：人民教育出版社，2019：21-49.

[3]朱正威，趙占良，普通高中教科書.生物學.必修2：遺傳與進化/人民教育出版社.課程教材研究所.生物課程教材研究開發中心編著.北京：人民教育出版社，2019.

[4]唐益才，林清武，錢志東.鼎尖教案[M].生物學.必修2：遺傳與進化：人教版/延吉：延邊教育出版社，2019（12）.

（作者單位：山東省平度第一中學，山東 青島 266700）