以“遺傳規(guī)律”例談高中生物課堂深化手段

何宇家

摘要：高中生物遺傳學(xué)內(nèi)容比較抽象、邏輯性較強(qiáng)，容易落入枯燥乏味的課堂局面。本文結(jié)合教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以自由組合定律為例，談?wù)勅绾螐纳飳W(xué)探究史的角度切入教學(xué)內(nèi)容，再通過(guò)多角度發(fā)問(wèn)、結(jié)合模型化推演等教學(xué)手段，深入理解遺傳規(guī)律的作用，并聯(lián)系生物進(jìn)化觀點(diǎn)領(lǐng)會(huì)遺傳規(guī)律的深層意義，從而達(dá)成理解運(yùn)用于對(duì)生物遺傳變異現(xiàn)象進(jìn)行解釋、并且能從自然選擇的思維角度去體會(huì)遺傳規(guī)律的生物學(xué)意義的教學(xué)目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：遺傳規(guī)律;生物學(xué)探究史;多角度發(fā)問(wèn);模型化推演

引言

高中生物遺傳學(xué)內(nèi)容抽象、邏輯性較強(qiáng)，教學(xué)過(guò)程中如果照本搬書，容易落入枯燥乏味、缺乏吸引力、難點(diǎn)突破不了的敗局。本文結(jié)合教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，談?wù)勅绾瓮ㄟ^(guò)科學(xué)探究史、多角度發(fā)問(wèn)、模型化推演等多種教學(xué)形式，從而達(dá)成對(duì)遺傳規(guī)律的深入理解并領(lǐng)會(huì)運(yùn)用的教學(xué)目的。

一、通過(guò)科學(xué)史線索，深入了解自由組合定律的發(fā)展過(guò)程

高中生物教學(xué)如果脫離了生物科學(xué)史，等于是丟掉了生物學(xué)的精粹。每一位科學(xué)家的探索過(guò)程，都是一場(chǎng)充滿勇氣和毅力的挑戰(zhàn)過(guò)程;每一位科學(xué)家的成就，都是智慧的體現(xiàn)。對(duì)科學(xué)史進(jìn)行研究和學(xué)習(xí)，能讓人更好的去理解科學(xué)家的探究過(guò)程、運(yùn)用科學(xué)家總結(jié)出來(lái)的科學(xué)理論。以下以自由組合定律為例，談?wù)勅绾瓮ㄟ^(guò)科學(xué)探究史的角度去切入和貫穿生物學(xué)遺傳規(guī)律的內(nèi)容和發(fā)展。

（一）、1866年，孟德?tīng)柾ㄟ^(guò)豌豆雜交實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)自由組合定律

孟德?tīng)栔员环Q為“遺傳學(xué)之父”，最重要的原因是他是史上第一個(gè)提出生物遺傳定律并用實(shí)驗(yàn)證明之的人。他第一個(gè)明確提出生物的性狀由“遺傳因子”決定的，在生物體產(chǎn)生配子時(shí)，“控制同一對(duì)性狀的遺傳因子彼此分離的定律”、“控制不同性狀的遺傳因子發(fā)生自由組合”的定律，并用測(cè)交實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證之。在生物遺傳學(xué)理論幾乎空白的當(dāng)時(shí)，能提出這樣的理論并且用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證之，體現(xiàn)了孟德?tīng)柍暗念Ｖ恰？烧怯捎诿系聽(tīng)柕某埃恼撐陌l(fā)表出來(lái)后并沒(méi)有在科學(xué)界激起波瀾，而是一直沉寂了三十多年。直到1900年，才得到三位科學(xué)家的重視。1909年，丹麥的生物學(xué)家約翰遜把孟德?tīng)柕摹斑z傳因子”叫做“基因”，暗示著孟德?tīng)柕倪z傳定律已不僅符合生物個(gè)體性狀水平的驗(yàn)證，而且符合細(xì)胞學(xué)水平的驗(yàn)證。讓我們了解一下這個(gè)階段另外兩位天才科學(xué)家的研究。

（二）、1903年，薩頓通過(guò)觀察研究蝗蟲(chóng)生殖細(xì)胞的形成過(guò)程

發(fā)現(xiàn)基因和染色體的行為存在明顯平行關(guān)系，提出基因在染色體上的假說(shuō)。盡管他沒(méi)有明確的實(shí)驗(yàn)證據(jù)來(lái)驗(yàn)證這個(gè)大膽的猜想，但在當(dāng)時(shí)的理論基礎(chǔ)上能提出這樣的假說(shuō)，足以說(shuō)明這是天才的智慧閃光。

（三）、1909年，摩爾根開(kāi)始通過(guò)果蠅雜交，首次找到了基因在染色體上的實(shí)驗(yàn)證據(jù)

摩爾根抓住了一條微妙的線索從而將基因與染色體聯(lián)系起來(lái)——果蠅的白眼性狀為什么與性別相關(guān)？當(dāng)時(shí)科學(xué)界已知的是生物的性狀由基因控制、生物的性別由性染色體控制。莫不是控制白眼的基因就在性染色體上？于是，摩爾根設(shè)法通過(guò)測(cè)交實(shí)驗(yàn)，證明了基因就在染色體上。人們常常稱道，摩爾根日日夜夜養(yǎng)育果蠅，終于這只偶然間基因突變出現(xiàn)的白眼果蠅，成就了摩爾根，讓他發(fā)現(xiàn)了基因的連鎖定律。于是，接下來(lái)就有了孟德?tīng)栠z傳規(guī)律的現(xiàn)代解釋。

（四）、基因自由組合定律的實(shí)質(zhì)

經(jīng)過(guò)科學(xué)界幾十年的探索研究，人們終于認(rèn)可了孟德?tīng)柕倪z傳定律，明白了孟德?tīng)柼岢龅摹斑z傳因子”實(shí)際上就是“基因”，并且基因就在染色體上。減數(shù)分裂時(shí)，同源染色體會(huì)發(fā)生分離，同源染色體上的等位基因必然隨之分離;非同源染色體會(huì)發(fā)生自由組合，非同源染色體上的非等位基因也必然隨之自由組合，這就是基因自由組合定律的實(shí)質(zhì)。

二、多角度發(fā)問(wèn)結(jié)合模型化推演，從原理到意義，逐步升華對(duì)遺傳規(guī)律的理解。

（一）多角度發(fā)問(wèn)

為什么減數(shù)分裂必須是同源染色體分離，非同源染色體自由組合？同源染色體分離，與非同源染色體自由組合之間，存在邏輯關(guān)系嗎？假如反過(guò)來(lái)，同源染色體不分離，非同源染色體不組合的話會(huì)有什么后果？

（二）模型化推演

由模型圖推演可知：只有同源染色體分離，非同源染色體才得以自由組合;只有非同源染色體自由組合，所產(chǎn)生的配子細(xì)胞中，才具備一套完整的非同源染色體，也就是一套完整的遺傳信息、一套完整的基因。因?yàn)椋蚓驮谌旧w上。如果同源染色體不分離，非同源染色體不自由組合，后果就是所產(chǎn)生配子細(xì)胞中的基因組成是不完整的。比如，若A、a存在控制頭部一些性狀基因的染色體，B、b存在控制軀干一些性狀基因的染色體，則上圖中錯(cuò)誤的染色體分配走向的結(jié)果是產(chǎn)生的配子是只有頭部基因而缺乏軀干基因、或者只有軀干基因而缺乏頭部基因。如此的產(chǎn)生配子即使能受精作用稱為受精卵，其發(fā)育形成的個(gè)體也是畸形的，這樣的個(gè)體無(wú)法生存下去，就無(wú)法在自然選擇中保存下來(lái)。如此，生物通過(guò)有性生殖進(jìn)行繁衍，遺傳和變異使得性狀在親子代之間延續(xù)和變化，自然負(fù)責(zé)進(jìn)行選擇，有利的性狀得以保存下來(lái)，不利的性狀會(huì)被淘汰。

結(jié)束語(yǔ)

先從科學(xué)發(fā)展史的角度了解遺傳規(guī)律的發(fā)展，再通過(guò)舉一反三推演遺傳規(guī)律的內(nèi)在緣由，然后結(jié)合生物進(jìn)化的作用分析遺傳規(guī)律的意義，如此達(dá)成了逐步升華對(duì)遺傳規(guī)律的理解過(guò)程，個(gè)人認(rèn)為這樣的教學(xué)過(guò)程也有一番獨(dú)特的收獲。

參考文獻(xiàn)：

[1]上官士棟.高中生物學(xué)遺傳規(guī)律內(nèi)容的教學(xué)模型建構(gòu)[J].生物學(xué)教學(xué)，2014，39（12）：26-28.

[2]顧勇.基于探究性學(xué)習(xí)的生物學(xué)史翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)——以人教版高中生物必修二《DNA分子的結(jié)構(gòu)》為例[J].湖北師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2021，41（01）：105-109.