大單元模式下“孟德爾的豌豆雜交實驗（二）”教學設計

黎嬌華 胡要文

摘 要 以“孟德爾的豌豆雜交實驗（二）”第一課時為例，探討如何在大單元模式下聚焦重要概念開展教學設計。

關鍵詞 大單元模式 概念 假說演繹 自由組合定律

中圖分類號 Ｇ633. 91 文獻標志碼 B

大單元教學是以某個教學主題為核心，圍繞大概念將核心素養滲透到單元學習目標中，實現目標—教學—評價三位一體的教學模式。下文以《必修二·遺傳與進化》第一單元《遺傳因子的發現》中“孟德爾的豌豆雜交實驗（二）”第1課時為例，探討如何在大單元模式下開展教學設計。

1 教材分析及設計思路

根據《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》 （以下簡稱《課程標準》）的解讀， “遺傳因子的發現”屬于模塊2“遺傳與進化”下的大概念3“遺傳信息控制生物性狀并代代相傳”這一內容，聚焦重要概念3.2“有性生殖中基因的分離和重組導致雙親后代的基因組合有多種可能”。本課例則指向次位概念3.2.3“闡明有性生殖中基因的分離和自由組合使得子代的基因型和表現型有多種可能，并可由此預測子代的遺傳性狀”。“孟德爾的豌豆雜交實驗（二）”主要講述了控制不同性狀的遺傳因子的傳遞規律。按照從現象到本質的順序，教材先介紹了孟德爾在兩對相對性狀遺傳實驗中發現的自由組合現象，接著講述了孟德爾對自由組合現象的解釋，以及對自由組合現象解釋的驗證—測交實驗，最后歸納出自由組合定律的內容。 《必修二·遺傳與進化》這一模塊是以人類對基因的本質、功能及其現代應用的研究歷程為主線展開的。孟德爾的豌豆雜交實驗很好地體現了“假說—演繹法”這一科學研究方法，而這一科學方法正是《課程標準》模塊2科學方法教育的側重點。因此， “孟德爾的豌豆雜交實驗（二）”在模塊2“遺傳與進化”中具有重要的作用和地位，它為遺傳的細胞學基礎，即“減數分裂與受精作用”的學習埋下伏筆，為雜交育種的學習提供理論依據，為學生理解遺傳和變異在生物進化中的作用奠定了基礎。

教師以假說演繹法為主線引導學生建構出一般概念，即自由組合定律的內容，并引導他們正確理解、遷移運用此規律，從而為學生重要概念的建立打下基礎，為學生大概念3的建構提供支撐，進而幫助學生形成生命觀念。教師的教學思路是情境感知概念→假說演繹建構概念→利用實例運用概念。教師在課堂教學的不同階段采用不同的教學形式，如問題驅動、討論探究、模擬實驗、體驗假說、找茬游戲、自主歸納等方法。學生在參與中提高能力，在合作中學會學習，在體驗中尋找證據，在活動中歸納知識，進而能夠主動建構生成新的概念，并內化成更高層次的科學思維和科學探究能力，最終升華為影響學生終身的生命觀念和社會責任。

2 教學目標

教師依據單元總目標確立本節內容的核心素養目標。 “遺傳因子的發現”這一單元主要講述了遺傳學奠基人孟德爾利用豌豆為實驗材料進行雜交實驗發現控制不同性狀的遺傳因子的傳遞規律的過程。單元知識體系如圖1所示。

教師最終確立本單元的學習目標，并將單元總目標與課時學習目標進行有效對接（圖2）。

3 教學過程

3.1 創設情境感知概念

在課堂開始時，教師首先提出一則謎語，并請學生對謎語中的科學家展開猜測：有這樣一位科學家，他發表的論文三十四年后才被認可，他生前告訴他的好友， “等著瞧吧，我的時代終將來臨”。教師通過創設謎語情境激發了學生的好奇心和學習興趣。接著，教師進行復習提問環節：假說演繹法的流程有哪些？進而引導學生充分利用前概念，自然過渡到新概念。在進入新課時，教師再次創設問題情境：同樣是假說演繹法，孟德爾緊接著進行了兩對相對性狀的實驗研究，他又發現了什么現象呢？他提出哪些理論解釋實驗現象？演繹推理、驗證的結果怎樣？得出什么定律？從而引發學生思考，喚起學生的學習動機。

3.2 假說演繹建構概念

引導學生建構概念是本節教學的重點和核心，教師以假說演繹法為主線，以導學案為載體，采用問題解決式教學策略，很好地突出重點、突破難點。

3.2.1 兩對相對性狀的雜交實驗（觀察現象，提出問題）

這部分內容較為簡單，教師設計問題鏈：① 孟德爾是怎樣設計兩對相對性狀的雜交實驗的？② 哪個性狀是顯性性狀？為什么？③ F2中出現哪些親本沒有的性狀組合？④ F2中新的性狀組合與親本的性狀有什么關系？教師引導學生結合教材圖1-6小組討論、合作探究，解決問題。

設計意圖：教師讓學生小組討論，合作探究獲得知識，提高了學生的學習效率和學習能力，符合新課程倡導自主學習的理念，培養了學生的合作能力。

小組代表答出問題后，教師及時給予鼓勵性的評價以增強學生學習的信心，激發學生學習的積極性和主動性，并進一步啟發學生思考：如果你是當年的孟德爾，你會提出哪些問題呢？教師引導學生勤于思考，有利于培養學生敢于質疑的科學精神和鍥而不舍的探索精神。在分析現象階段，教師引導學生先分析一對相對性狀，再從兩對性狀一起考慮，最后從數學角度進行分析，從而培養學生由簡單到復雜，由單因素到多因素進行研究的科學思維，并使學生形成跨學科的科學概念。

3.2.2 自由組合現象的解釋（提出假說）

這部分內容是本節的教學難點，針對學生的學習障礙，即黃色圓粒的遺傳因子組成書寫形式是YYRR還是YR，教師的解決辦法是先給出一個錯誤的答案YR，之后師生互評，學生用上節課學到的知識對教師進行糾正，從而獲得新知。

問題（1）F1是否真的產生YR、Yr、yR、yr四種類型的配子呢？

模擬實驗一：教師提前準備好紅、綠兩種顏色卡片各兩張，紅色代表Y、y，綠色代表R、r，引導學生完成模擬實驗一，驗證配子的種類。實驗由兩位學生一組，合作完成，學生各取一張紅、綠卡片，統計共有幾種組合。通過動手實踐，學生從“做”中學，加深了對知識的理解。

問題（2）這四種配子的比例是否符合YR∶Yr∶yR∶yr=1∶1∶1∶1呢？

模擬實驗二：教師再次引導學生以小組為單位，以乒乓球為實驗材料進行模擬實驗，探究四種配子的比例，并引導學生借鑒性狀分離比的模擬實驗來設計實驗方案與總結實驗注意事項。具體實驗步驟：首先，每組學生取兩個小桶，在每個小桶中分別放入黃色、白色乒乓球，用黑色記號筆標記（左桶：Y-黃色，y-黃色，右桶：R-白色，r-白色），并搖動小桶，使小球充分混合；接著，每組學生從兩桶中各隨機抓取一個乒乓球，記錄組合形式后將球放回桶內并搖勻，重復操作30次，統計實驗結果；最后，各小組在EXCEL表格匯總數據，并向教師匯報實驗結果。各小組的實驗數據見表1。

教師進一步引導學生對數據進行分析：為什么各小組的比例與1∶1∶1∶1有差距，而全班學生的數據非常接近1∶1∶1∶1呢？

設計意圖：教師通過模擬實驗化抽象為具體，直觀地幫助學生建構概念，突破教學難點，從而有利于提高學生的對比分析和實驗探究能力，培養學生的創新精神，幫助學生發展核心素養。通過數據統計與分析，教師充分利用信息技術提高課堂教學效率，實驗數據由學生合作完成填寫在Excel表格中，培養了學生統計分析、歸納能力。此外，教師通過引導學生分析實驗數據使學生進一步領會數理統計思維的核心。

針對棋盤法統計F2的遺傳因子組成及性狀的教學，教師布置任務：結合教材圖1-8統計遺傳因子組成類型及每種類型占幾個組合？并在導學案上填寫“手槍型模式” （圖3）。

設計意圖：通過填寫“手槍型模式”，教師幫助學生加深理解和記憶，使學生在統計分析、歸納的過程中，形成嚴謹務實的求知態度。

3.2.3 自由組合現象解釋的驗證—測交（演繹推理）

在驗證自由組合現象的解釋時，首先由學生協作探究：繪出測交實驗遺傳圖解。教師設計了找茬游戲，通過游戲法提高學生的學習興趣。生生互評的方式使學生鞏固了繪制遺傳圖解的基本方法。

3.2.4 自由組合定律（實驗驗證，總結規律）

教師引導學生基于孟德爾的測交實驗結果，自主歸納概括出自由組合定律，從而培養學生基于事實和證據進行歸納概括的能力，并幫助學生建立自由組合定律是遺傳的基本定律的生命觀念。

3.3 利用實例，運用概念

為訓練學生遷移運用知識的能力，教師精心選擇了一個與生產實踐相關的例題：假如水稻高桿（D）對矮桿（d）為顯性，抗稻瘟病（R）對（r）為顯性，控制兩對性狀的基因獨立遺傳。現用一個純合易感病的矮桿品種與一個純合抗病的高桿品種雜交，F2中出現既抗倒伏又抗病的類型的比例是？

設計意圖：教師通過實例，幫助學生進一步理解自由組合定律的內涵，落實教學目標，使學生感受生物學原理在生產實踐中的應用，進而引導學生遷移運用概念，培養學生的社會責任感。

在作業布置方面，教師要求學生課后搜集有關孟德爾研究成果的文章或視頻資料，在下節課之前進行分享和交流，從而利用多媒體技術將課堂進行拓展延伸。最后，教師與學生一起分享了孟德爾的名言： “人是一種擁有特殊能力的動物，他能利用別人的經驗；天才意味著一生辛勤的勞動”，使學生感受偉大科學家的精神魅力，使教學滲透立德樹人的價值觀念。

4 總結與反思

教師緊緊圍繞大概念和重要概念，在大單元教學模式下進行課時教學設計，緊扣《課程標準》理念，重視核心素養的發展，采用問題解決式教學策略使學生在不斷提出問題和嘗試解決問題的過程中深度學習。此外，多元化的教學評價貫穿于教學過程，評價目標包括：① 在觀察兩對相對性狀的雜交實驗現象時教師要求學生能夠結合教材第九頁內容及圖1-6，小組合作討論，獲取信息解答教師提出的問題。這既是對學生思維成果的評價也是對學生與人合作能力的考量。② 對于黃色圓粒遺傳因子組成的書寫方式，教師先給出錯誤答案YR，之后引導學生評價教師的對錯，進而使學生建構出正確的書寫方式。③ 通過兩個模擬實驗體驗假說內容時，教師不僅要求學生動手操作，還要求學生自己設計實驗方案，總結實驗注意事項，并對實驗數據進行分析，學生需要具備科學思維、科學探究的三級水平。④ 教師利用找茬游戲引導學生進行生生互評，幫助學生鞏固測交遺傳圖解的書寫。⑤ 課堂檢測要求學生運用自由組合定律解決一個與生產實踐相關的例題，考量了學生遷移運用知識的能力，學生需要具備生命觀念、社會責任的四級水平。總之，大單元模式下的課時教學不僅促進學生的全面發展，也有利于提升教師的站位，加深教師對學科育人本質的理解，值得教師大力實踐。

參考文獻：

［1］ 鐘啟泉. 單元設計：撬動課堂轉型的一個支點［J］. 教育發展研究，2015，35 （24）：1-5.

［2］ 中華人民共和國教育部. 普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂） ［S］. 北京：人民教育出版社，2020：16.