基于探究实验思路进行孟德尔豌豆杂交实验（一）的教学设计

熊 佳 殷俊才

（江苏省泰兴中学 江苏泰州 225400）

1 教材分析

“孟德尔的豌豆杂交实验（一）”是人教版高中生物学教材《必修2·遗传与进化》第一章第一节的内容，包括遗传材料选择原因的分析、假说-演绎法实验步骤的归纳、核心概念（自交、杂交、性状分离、纯合子、杂合子、遗传因子组成、测交）的突破等内容。其中，对假说-演绎法各步骤进行研究的具体内容是教学的重点，测交实验的设计、相关概率的计算是教学难点，如何引导学生利用探究思维思考问题的实质，是提升学生学科核心素养的手段之一。学生对假说-演绎法的研究步骤尚未接触过，但已学习过探究实验，对其研究步骤较为熟知。教师可以此作为教学线索，借以引导学生展开探究，在教学探究过程中对相关概念进行分散式教学，以助于学生形成知识的系统性，为孟德尔豌豆杂交实验（二）的教学打下基础。

2 教学目标

①通过对孟德尔杂交实验结果的分析，培养基于生物学事实和证据，运用归纳与概括，发展科学思维能力。

②通过对假说-演绎法逻辑性较强步骤的分析，逐步增强科学探究能力。

③通过对验证性实验——测交实验的分析与设计，提升演绎与推理能力，培养批判性思维能力。

3 教学过程

3.1 从谚语、孟德尔故事导入

教师展示孟德尔照片及其生平和研究成果，创设情境：俗话说“龙生龙，凤生凤，老鼠生儿打地洞”，这是几千年来人们对遗传现象的总结。遗传定律是由一个叫孟德尔的科学家发现的。他利用豌豆、山柳菊、玉米等多种植物进行杂交实验，并以此发现了生物的遗传规律。在此之前，有些科学家也进行了多种植物的杂交实验，但却未成功，是什么原因导致孟德尔获得了成功？遗传规律的具体内容是什么呢？

设计意图：教师提供孟德尔生平以及其他科学家失败的情景，激发学生对孟德尔成功的原因展开思考。

3.2 呈现图片，问题导学

学生对豌豆、玉米较为熟悉，教材中该章节标题也明确了豌豆作为实验材料的关键词，教师可利用多媒体呈现出豌豆植株并呈现出其花的结构以及各种区分明显的相对性状。为了引导学生分析出孟德尔研究的对象——一对相对性状，教师可设计问题：请结合孟德尔研究历程，思考孟德尔实验研究的对象是什么？学生阅读教材，即可得出研究高茎与矮茎这对相对性状。此时，教师介绍相对性状的概念，举例让学生展开判断。教师追问：豌豆作为孟德尔实验成功的遗传材料具有什么优点？学生归纳出豌豆作为遗传学实验材料的优点：具有自花、闭花授粉；自然状态下为纯种，具有区分明显的相对性状。

设计意图：教师展示相关图片，促进学生形成感官认知，以问题导学，引导学生明确孟德尔研究的对象，进而归纳出豌豆作为遗传材料的优点。

3.3 回顾探究实验步骤，引导学生分析孟德尔研究步骤

孟德尔在探究遗传规律的过程中，是一种向未知知识摸索的过程，其探究步骤与其所学的探究实验思路基本一致。教师首先引导学生回顾探究实验步骤；接着，指出孟德尔的研究思路与其相似；然后，师生一起追寻孟德尔的研究踪迹。

3.3.1 问题导学，引导学生明确孟德尔提出的问题

学生阅读人教版必修二教材，思考以下问题：孟德尔杂交实验中包含哪几步，得出哪些意外结果？这些意外是不是具有一定的偶然性？孟德尔是如何进行判定的？对实验结果的分析利用了什么方法？学生带着问题，阅读教材，最终明确：孟德尔先杂交得到F1，后自交得到F2；通过对实验结果的统计分析，得到性状分离比为3∶1；对其他相对性状逐个进行分析，也得到了3∶1的性状分离比，说明该数值是科学数据。在此教学过程中，教师向学生介绍杂交与自交、性状分离、显隐性的概念。

3.3.2 引导学生分析出假说步骤

学生根据探究性实验思路，阅读教材，根据孟德尔假说内容，利用遗传因子尝试着写出孟德尔遗传实验整个过程，即写出杂交与自交的遗传图解。该过程是本节教学的核心，也是今后求解遗传试题的工具。教师可设计问题：①控制一对相对性状的两个遗传因子有何特征？控制高茎与矮茎的遗传因子是什么？②纯合子与杂合子的遗传因子组成有何不同？③纯合子与杂合子产生的配子分别具有什么特点？④雌雄配子随机结合之后，形成子代的各种遗传因子组成的比例如何计算？在分析上述问题的基础之上，学生即可写出亲代高茎与矮茎的遗传因子组成，并求出F1的遗传因子组成，进而求出F2的遗传因子组成及比例。为了完善遗传图解，教师可引导学生对照教材第5页图1-5，完善自己所写的遗传图解，从而进一步理解孟德尔的假说，并可解释其杂交实验中所出现的问题。在F1自交过程中，学生容易出现雌雄配子数比例为1∶1的理解误区。鉴于此，教师可设计问题：能否认为遗传因子组成为D（或d）的雌雄配子数量相同呢？

设计意图：对这些问题的分析能有效降低学生理解的难度。因为从文字叙述到流程图的形成需要文图转化的过程，该部分教学内容的关键是辅助学生构建出完整的遗传图解。该内容是命题考查的一个方向，同时也是学生今后求解遗传类试题常用的简化手段。教师可借助于系列问题，引导学生分析，使学生最终构建出正确的遗传图解。

3.3.3 引导学生分析出验证步骤

首先，教师要引导学生分析出验证的方向，可设计问题：①孟德尔提出的三个问题主要与哪些个体有关？②这些个体之间联系的纽带是什么细胞？③要验证解释是否正确，验证的关键是什么？学生可得出：F1与F2联系的纽带是F1所产生的配子，要验证针对这两个问题的解释是否正确，验证的关键是F1产生的配子是否是假说中的D∶d为1∶1。

教师提出进一步探究的问题：有哪些方法可验证F1产生配子的种类和比例呢？水稻非糯性和糯性花粉中所含淀粉类型以及遇碘液后分别被染为蓝黑色和橙红色。现在用纯种的非糯性水稻和糯性水稻杂交，如何证明F1产生的花粉为1∶1的两种类型？学生通过分析，可得出：取F1的花粉加碘染色，在显微镜下观察，可观察到半数花粉呈蓝黑色，半数呈橙红色，从而得出F1产生的花粉为1∶1的两种类型。

为了引导学生分析出测交实验，教师需要继续创设问题情境：上述方法针对的是特殊花粉的显色反应，而对于大多数植物的花粉而言，却没有这种特点，如豌豆。那么，如何检测呢？学生对此可能难以明晰，教师可进一步启发学生：可通过观察子代的性状分离比，推测出亲本所产生配子的种类和比例。教学实践表明，学生很难直接分析出与F1杂交个体的基因型，教师可提供Dd×Dd、Dd×DD、Dd×dd3种杂交方式，以供学生展开判断、说明缘由，从而最终确定测交实验。

要证明孟德尔的解释是正确的，需要将理论与实验结果进行比较，教师可追问：理论和实验的结果分别是什么？学生通过演绎推理，可知，测交实验结果理论上应该是高茎∶矮茎为1∶1，实验结果实际值为高茎∶矮茎为30∶34，约为1∶1，说明理论与实践相吻合，从而证明孟德尔的假说是正确的。

设计意图：通过孟德尔所提出的问题与相关个体的关联，教师引导学生明确实验验证的方向，进而组织学生设计出测交实验。

3.3.4 在演绎推理和实验验证的基础上，引导学生得出结论

教师提出问题：请阅读分离定律的内容，该定律是研究什么分离的规律？根据孟德尔的杂交实验，该定律发生于什么过程中？学生经过思考，可明确是控制一对相对性状的一对遗传因子分离的规律，发生在杂合子F1产生配子的过程中。

设计意图：该问题的解决有利于消除学生误认为分离定律即为性状分离的规律，为进行分离定律的适用范围及本质的教学奠定了基础。

3.4 假说—演绎法的各步骤所包含的内容的归纳

最终，教师引导学生归纳出假说-演绎法的步骤——观察实验、提出问题，提出解释问题的假说，演绎推理、实验验证，得出结论，并要求学生归纳出每个步骤包含的具体内容。

设计意图：该环节有助于学生从整体上把握假说-演绎法的完整步骤，提升学生逻辑思维能力。

4 教学反思

本节教学内容逻辑性较强，特别对于假说-演绎法的理论推理和实验验证，学生理解起来具有一定的难度。教师借助于学生已有的知识储备，引导学生展开分析，根据假说-演绎法的研究思路，借助于学生已掌握的探究实验的研究过程，开展教学。在完成教学流程之后，教师再引导学生分析假说-演绎法研究步骤及相关内容的归纳，从而有利于学生形成完整的知识链。