“孟德尔的豌豆杂交实验（一）”一节的教学建议

方自超

［摘 要］在分析学生的学习情况的基础上剖析“孟德尔的豌豆杂交实验（一）”一节中概念间的逻辑关系，建构概念模型来指导教师用好教材、教好教材，走出概念教学的误区，助力学生深度理解和应用生物学概念，发展生物学学科核心素养。

［关键词］孟德尔；豌豆杂交实验；教学建议；概念模型；核心素养

［中图分类号］    G633.91        ［文献标识码］    A        ［文章编号］    1674-6058（2023）23-0082-04

一、教材分析

“孟德尔的豌豆杂交实验（一）”是人教版（2019）高中生物学教材必修2第1章第1节的内容，本节涉及了大量的遗传学基本概念，若教师教学中没有剖析好这些概念间的逻辑关系，学生很容易混淆，以及对所学内容的主次把握不准，从而对遗传学知识的学习产生畏难情绪。

二、内容剖析

本节共包含五部分内容，不同内容之间既相对独立又环环相扣。下面笔者对各部分内容的学习误区、教学建议和概念模型进行分析。

（一）豌豆用作遗传实验材料的优点

1.学习情况

在学习该部分内容时，学生容易认为豌豆用作遗传实验材料的优点只是它具有自花传粉的特点，既没有结合闭花受粉的特点深度思考豌豆在自然状态下一般是纯种的原因，也没有理解纯种的意义在于用其进行杂交实验时结果既可靠又容易分析，还弱化了“豌豆具有易于区分的性状，有利于实验结果的观察和分析”这一优点。学生的学习重点常偏向对自花传粉、闭花受粉、相对性状等概念的理解与记忆，不会应用这些概念解释豌豆适宜用作遗传实验材料的原因。另外，分析人工异花传粉的图解时只注重操作过程、父本、母本、正交、反交等的学习，忽略了对“杂交”一词的深度理解。

2.教学建议

本节开篇讲述了孟德尔利用豌豆、山柳菊、玉米等多种植物进行杂交实验，其中豌豆的杂交实验非常成功，孟德尔通过分析豌豆杂交实验的结果发现了生物遗传的规律，意在引导学生思考为何山柳菊、玉米等多种植物的杂交实验不易成功，豌豆与这些植物相比有何优点。教材旁栏相关信息中已提示玉米为雌雄同株的单性花植物，也能进行自花传粉。因此，可通过比较玉米和豌豆的花的结构及两者的受粉情况，让学生理解豌豆因具有自花传粉且闭花受粉的特点而能有效避免外来花粉的干扰，使得豌豆在自然状态下一般都是纯种（这是豌豆用作遗传实验材料的优点之一）。在此基础上，再适当结合材料拓展两性花、单性花、雌雄同株、雌雄异株等内容，为本模块后续的学习打下基础。

教材图1-2“豌豆的7对相对性状示意图”展示了豌豆的7对相对性状，正文还列举了豌豆高茎植株的高度数据（高度1.5～2.0 m）和矮茎植株的高度数据（高度0.3 m左右），使学生能直观感受豌豆植株具有易于区分的性状，并体会到用豌豆做杂交实验时很容易统计子代的性状表现（这是豌豆用作遗传实验材料的优点之二）。

此外，教材图1-1“人工异花传粉示意图”是对正文中“用豌豆做人工雜交实验”的图注，此处应着重解释“杂交”的含义，再结合豌豆受粉的特点解释人工异花传粉的过程以及父本、母本、正交、反交等概念，同时联系本模块“科学家访谈”栏目中介绍的“野败”的优点，适当拓展豌豆花大、子代数量多等其他优点，从而构建完整的“豌豆用作遗传实验材料的优点”的概念模型（见图1）。

（二）一对相对性状的杂交实验

1.学习情况

该部分内容涉及了大量的概念和符号，如显性性状、隐性性状、性状分离、性状分离比、P、F、×等，学生在学习过程中能够注重对这些概念和符号的理解，但不会利用这些概念和符号来描述一对相对性状的杂交实验过程和结果，同时也不能正确认识在分析实验结果的基础上提出问题的重要性，导致假说演绎法的学习脱节。

2.教学建议

教材表1-1“孟德尔豌豆杂交实验的结果”展示了孟德尔分别利用豌豆的7对相对性状进行杂交实验的结果，教材图1-3“高茎豌豆和矮茎豌豆的杂交实验示意图”及正文部分以豌豆的高茎和矮茎性状为例，详细介绍了一对相对性状的杂交实验的过程及结果。值得注意的是，在对实验现象进行分析的过程中，孟德尔引入了“显性性状”“隐性性状”“性状分离”“性状分离比”等概念，这些概念都是为了描述杂交实验过程及结果而产生的。因此，如图2所示，在该部分的教学中，教师不仅要让学生理解上述概念的含义，还要让学生能够利用这些概念描述某一对相对性状的杂交实验过程及结果，而不是仅仅会描述高茎豌豆和矮茎豌豆的杂交实验现象。另外，教师要启发学生在分析实验结果的基础上提出问题，如一对相对性状的杂交实验中为什么F1都表现为显性性状，而F2则出现了3∶1的性状分离比？

（三）对分离现象的解释

1.学习情况

在学习该部分内容时，学生不能很好地将假说的文字介绍、分析图解和性状分离比的模拟实验三块内容有机结合起来进行分析，甚至把三块内容剥离开来单独学习，导致不能准确理解假说是如何解释一对相对性状的杂交实验结果的，更不能深入体会该假说是孟德尔超越自己所处时代的一种非凡的设想。另外，在性状分离比的模拟实验中，学生容易误认为出现性状分离比的本质原因是雌雄配子的随机结合。

2.教学建议

教材图1-4“高茎豌豆与矮茎豌豆杂交实验的分析图解”是对正文中“假说”内容的图注，也是我们通常所说的遗传图解。因此，在教学中教师应同时明确将4个假说的文字介绍逐一转化为遗传图解，分步呈现出遗传图解的生成过程，完成假说和遗传图解的文图转换（见图3），让学生准确理解4个假说是如何解释一对相对性状的杂交实验的结果的，这对学生后续学习遗传图解的书写有很大帮助。

在4个假说中，最核心的假说是“生物体在形成生殖细胞——配子时，成对的遗传因子彼此分离，分别进入不同的配子。配子中只含有每对遗传因子中的一个”。在教学中教师不仅要依据假说和遗传图解解释配子形成过程中遗传因子的分离，还要利用好性状分离比的模拟实验，通过改变每个小桶中两种小球的数量，让学生理解在形成配子时遗传因子的分离是导致出现性状分离比的本质原因，即F1（Dd）产生的比例相同的两种配子（D∶d=1∶1）决定了F2出现3∶1的性状分离比，同时也让学生理解配子的随机结合与性状之间的数量关系，从而理解孟德尔的假说。

（四）对分离现象解释的验证

1.学习情况

对分离现象解释的验证就是要测试F1（Dd）是否产生了两种配子（D∶d=1∶1），包括演绎推理和实验验证两个步骤，其中演绎推理还包括设计测交实验和对测交实验结果的预测。学生在学习时不易理解为何把Dd×dd叫“测交”，也不知道测的是什么，是如何设计出来的，容易混淆假说演绎法中“演绎推理”和“实验验证”这两个步骤。

2.教学建议

在解释F2为何出现3∶1的性状分离比时，假说的核心是F1（Dd）产生了两种配子（D∶d=1∶1），如果这个假说正确，还应能够利用这个假说预测另外一些实验的结果，从而证实F1确实产生了两种配子且比例为1∶1。因此，教师可先通过问题串引导学生思考测交实验的设计由路，即让F1与隐性纯合子杂交，从而测试F1是否产生了两种配子且比例为1∶1；再根据设计的测交实验及孟德尔的假说，写出Dd×dd的分析图解，推测出测交后代中高茎植株与矮茎植株的数量比是1∶1，让学生体验演绎推理的过程；最后利用性状分离比的模拟实验得出测交实验的实际结果（见图4），让学生体验实验验证的过程，同时明确演绎推理包括设计测交实验和预测实验结果，而实验验证是进行测交实验并将得到的结果与演绎推理的结果进行比较。

（五）分离定律

1.  学习情况

在学习该部分内容时，学生易把分离定律和性状分离两个概念相混淆，不会联系假说和遗传图解理解分离定律的实质，不能很好地運用分离定律解释或解决生产生活中的实际问题。

2.教学建议

在解释分离定律内容时，教师应将其与教材的假说内容进行比较，让学生明白“一种假说最终被接受或否定，取决于它是否能与以后不断得到的观察和实验结果相吻合”。同时，教师可将分离定律与教材中的三个遗传图解进行比较，找到图解中分离的是什么，什么时候分离，让学生进一步理解分离定律发生在生物体形成配子的过程中，明确分离定律与性状分离的区别。最后，利用教材“思维训练”中的实验设计方案，引导学生运用分离定律解决生产生活中的实际问题。“分离定律”的概念模型如图5所示。

三、本节课主要概念的逻辑结构

在进行本节课的教学时，教师应以高茎豌豆和矮茎豌豆的杂交实验为基础，以假说演绎法的基本步骤为主线贯穿整节课的教学，同时利用教材的插图及资料建构好各部分内容的概念逻辑关系，设计出符合学生认知规律的概念进阶路径，让学生能够明确学习的重点和主线，厘清概念间的逻辑关系，从而更好地发展生物学学科核心素养。本节课内容的概念模型如图6所示。

综上可知，在教学中教师都应准确剖析大概念、重要概念、次位概念，梳理生物学事实之间的逻辑结构，并依据生物学事实之间的逻辑结构和学生的学情，设计符合概念进阶要求的教学过程，从而促进学生发展生物学学科核心素养。

［   参   考   文   献   ］

［1］  人民教育出版社，课程教材研究所，生物课程教材研究开发中心.普通高中教科书 生物学 必修2 遗传与进化［M］.北京：人民教育出版社，2019.

（责任编辑 黄春香）