孟德尔的豌豆杂交实验（一）教学设计

一、设计理念

孟德尔的豌豆杂交实验（一）这节课中的经典实验及验证过程无法在课堂上重现，传统的教学都是以讲授为主线进行的教学活动，很少有学生的参与，这样就限制了学生思维的积极性，使知识传授和能力培养相互脱节。而提高生物科学素养，面向全体学生，倡导自主、合作、探究学习和注重与现实生活的联系是高中生物课程改革的基本理念。所以我根据《课程标准》对本节课的要求，在教学中采用“假说—演绎法”开展孟德尔遗传定律的教学，在对生物性状遗传的探索过程中设置一系列环环相扣的问题，让学生主动参与问题的分析，在分析和解决问题的过程中建构知识结构，同时也体验了孟德尔的科学研究方法，使学生成为学习的主体，从知识的被动接受者变成研究者、探索者，在学习基础知识的同时培养他们的思维能力、分析能力，并同时对学生进行了科学方法教育。

二、教材分析

本节内容，由“一对相对性状的杂交实验”，“对分离现象的解释”，“性状分离比的模拟实验”，“对分离现象的解释的验证”和总结“分离定律”五部分内容构成。本节的教学内容是以孟德尔发现遗传因子的实验过程为主线，突出科学史和科学研究方法的教育。教材中以问题为线索，引导学生思考、分析孟德尔遗传实验的科学方法，达到阐明分离定律，最终能够运用分离定律解释一些遗传现象的教学目标。教材用科学方法教育统领了教学全过程，学生在分析实验的过程中，体验“假说—演绎法”这一科学研究的过程，体验孟德尔敢于质疑、敢于创新、勇于实践以及严谨、求实的科学态度和科学精神。本节可分为2课时进行教学。

必修2这一模块是以人类对基因的本质、功能及其现代应用的研究历程为主线展开的，而本节课是拉开这一历程的序幕，认识到基因（遗传因子）的存在，才能使人类进一步去探究基因的位置、实质和功能等一系列的问题，这样的编排向学生真实展现了科学发现史的历程。孟德尔的杂交实验很好的体现了“假说—演绎法”这一科学研究方法的过程，而这一科学方法正是模块2科学方法教育的侧重点。所以这节课在模块2的作用和地位是非常重要的。

考虑到让学生更好理解、接受孟德尔“对分离现象的解释”及“分离定律”的内容，在学习本章之前先学习了第2章第1节 《减数分裂和受精作用》

三、学情分析

学生在初中已经学习了“基因控制生物性状”和“基因的显性和隐性”等知识，初步了解了基因与生物个体性状的关系、控制相对性状的成对基因之间的关系以及为什么具有相对性状差异的双亲，后代会有复杂的表现等问题，对本节课的学习有一定的帮助。但高中这部分的教学对学生的生物素养要求较高，学生在学习“对分离现象的解释”中对于孟德尔提出的四点假说的理解和领悟有一定的难度，教师应该引导学生从分析杂交实验的过程中尝试自己提出几点假说，并通过亲自动手做“性状分离比模拟实验”来体验孟德尔假说。在演绎推理假说的正确性过程中，教师也不能主观臆断的直接告诉学生孟德尔的测交实验，而没有进行必要的分析为什么要这样做。课堂中教师可以给学生提供一些实验的方案，让学生分析讨论确定检验假说的合适的实验方案，这样学生才能真正理解测交的目的，最终能够灵活运用。

四、教学目标

1．知识目标

（1）理解孟德尔一对相对性状的杂交实验及其解释和验证。（理解）

（2）区别性状分离、显性性状、隐性性状、杂合子和纯合子等基本概念。（理解）

（3）阐明分离定律并能运用分离定律解释和预测一些遗传现象，并尝试杂交实验的设计。（理解）

2．能力目标

（1）通过学习孟德尔一对相对性状的杂交实验过程，体验科学研究的一般过程。

（2）通过课前的调查实验和课堂模拟实验培养学生的动手能力和观察、分析、整理归纳能力，学会科学的思维方法。

3．情感态度和价值观目标

（1）通过科学家的事迹，对学生进行热爱科学、献身科学的教育。

（2）体验孟德尔遗传实验的科学方法和创新思维，逐渐养成敢于质疑、勇于创新、勇于实践，以及严谨求实的科学态度和科学精神。

五、教学重点和难点

1．教学重点

（1）对分离现象的解释，阐明分离定律。

（2）以孟德尔的遗传实验为素材进行科学方法教育。

（3）运用分离定律解释一些遗传现象。

2．教学难点

（1）对分离现象的解释。

（2）假说—演绎法。

六、教学策略与手段

为提高学生的生物科学素养，在整个教学过程中始终遵循以学生为主体，教师为主导的教学原则。课前通过完成小组任务激发学生的学习兴趣，培养了动手能力；课堂中首先以孟德尔的生平事迹引导学生参与到孟德尔的遗传实验中去，结合教材提出环环相扣的问题，采用“问题渐进探究”的教学模式引导学生对实验现象展开思考和讨论，尝试自己设计实验、自己提出假说，并演绎推理实验验证假说的正确性，在体验科学研究方法的同时也成功分析了孟德尔的科学研究方法（假说—演绎法）。如何充分理解和领悟对分离现象的解释中孟德尔所提出的四点假说，教学中采取了将模拟实验和杂交实验有机结合的方式，从而突破教学的难点。通过学生对杂交实验的分析和讨论以及实验小组的课外实验汇报，使学生确立了严谨的科学态度和勇于创新的科学精神。教学的过程中适时地进行技能训练和课堂练习，加强了学生对概念的理解，同时结合生活和生产中的生物遗传实例，训练学生运用分离定律解决问题的能力。最终实现教学目标。

七、课前准备

1．学生的学习准备

提前一个星期布置学生完成查阅资料、问卷调查及相关实验任务。将学生按要求进行分组，每8人一组并指定一个为组长。

具体任务及要求：

（1）带着教师提出的问题（孟德尔的生平；孟德尔杂交实验所选材料与实验的成功是否有关；在孟德尔之前也有许多人做过杂交实验，为什么他们没有揭示出遗传规律）通过书籍和网络等渠道查阅收集相关资料。要求做一简单的汇报资料。

（2）研究菊花的红花和黄花这一对相对性状。咨询学校前面的花圃的师傅，了解这两种颜色的菊花杂交的子代花色情况。

（3）对全年级同学及其父母的眼睑性状遗传做问卷调查。对数据进行统计和处理，并列成表格。

2．教师的教学准备

(1)对资料查阅小组提出问题，让他们的查阅有针对性；指导和协助问卷调查小组的问卷设计、收集和数据的统计和处理；

 (2)制作本节内容的教学课件。

3．教学环境的设计与布置

多媒体课室

八、教学过程

附：教学流程图

第一课时：

（一）、创设情景，设疑引入

展示问卷调查小组的结果。提问：双亲均是双眼皮，为什么后代会出现单眼皮？当双亲均是单眼皮时，为什么后代只有单眼皮，而没有出现双眼皮？生物性状的遗传有没有规律呢？

学生讨论（略），分组回答。

▲ 眼睑性状是学生非常熟悉和感兴趣的话题，讨论这一性状的遗传既激发学生的浓厚的学习兴趣又能自然地引入新课。教师对讨论结果不做过多的评价，只是引导学生能认真思索、，积极探讨，投入学习状态即可。

（二）走近孟德尔

请几组同学对课前收集的有关孟德尔的生平事迹做简要的介绍，让学生走近“遗传学之父”这一科学伟人。教师适时的补充，最后做以总结，强调孟德尔刻苦钻研和坚持不懈的科学研究精神。

▲“孟德尔的生平事迹的介绍”具有很强的故事性，学生容易接受，学生会对孟德尔会产生钦佩和感动。通过这一过程能较好的对学生进行科学精神教育。

（三）孟德尔杂交实验材料选择的成功原因

1．豌豆的花

教师出示豌豆花的结构图，请资料查阅小组学生描述豌豆花的特点解释豌豆在自然界中是纯种的原因。

此时教师介绍两性花、单性花、自花传粉、异花传粉、性状和相对性状等相关概念。并引导学生分析人工异花传粉时要注意哪些事项（母本适时去雄，授于父本的花粉后还要套袋）。

2．豌豆的七对相对性状

教师讲述豌豆具有稳定遗传的、易于区分的七对性状。如豌豆茎的高度有悬殊的差异。通过观察很容易区分，进行数据统计。并通过相关习题训练使学生构建相对性状的概念。

▲ 这一部分以教师的讲授为主，为学生阐明“一对相对性状的杂交实验”做铺垫。培养学生的概括能力和理解能力。

（四）豌豆一对相对性状的杂交实验和对分离现象的解释

分步骤展示高茎豌豆和矮茎豌豆的杂交实验过程，步步设置相关问题，引导学生讨论分析实验现象并参与实验的设计。

具体如下：

[师] 豌豆在自然界中是纯种，若不进行人为异花传粉对它的遗传研究没有任何意义。所以孟德尔用高茎豌豆做母本，矮茎豌豆做父本进行杂交。杂交后代F₁（子一代）的茎高度的性状可能是什么呢？

[学生讨论]两种观点：①不高不矮，介于亲本之间的性状；②高茎的和矮茎的都有。

绝大多数支持“F₁ 表现出介于两个亲本高度之间的性状”这一观点。

[师]提出当时科学界普遍认同的“融合遗传”观点。以红蓝墨水混合为例说明。那么是否会出现大家所预料的结果呢？出示杂交结果：F₁全部都是高茎豌豆！看来并没有相互融合！为什么子一代都是高茎而没有矮茎呢？

[学生讨论]可能是母本是高茎的原因，母本的信息干扰了父本的信息，所以子一代只表现出母本的性状。

[师]是这样吗？怎么去证实呢？

[生] 母本和父本换一下进行杂交。

[师]将矮茎豌豆做母本，高茎豌豆做父本进行杂交，但是F₁仍然统统是高茎豌豆。看来和谁做母本谁做父本无关。介绍正交与反交的概念。

那么亲本矮茎的遗传物质又没有传给子一代，也就是说子一代中有没有控制矮的遗传物质呢？

[生]矮茎的遗传物质应该传下来了。

[师]既然传下来了！为什么子一代全是高茎？

[生]高和矮的遗传物质都传下来了！当两者遇到一起时高的作用强一些，表现出来了！

[师]如何证实F₁中有矮的遗传物质呢？

[学生讨论]两种方案：①用F₁和矮茎豌豆杂交，看后代是否出现矮茎豌豆

                   ②让F₁之间杂交，看后代是否出现矮茎豌豆

[师生互动，共同讨论] 方案①后代若出现矮茎豌豆，可能是矮的亲本传下来的！要证实F₁中是否有矮的遗传物质就因该只用F₁作实验！

[师]展示孟德尔的F₁自交实验和结果。子二代F₂出现了矮茎！

[师生互动]共同建构隐性性状、显性性状和性状分离等概念。

[师] 孟德尔不仅研究F₂的性状还对不同性状的数量进行统计。子二代出现了3:1性状分离比是偶然的吗？怎么得知是个别现象还是普遍的现象？实验个体的数量有什么要求？

[生]把其他六对性状做相同实验！

[师]展示结果实验！那么是什么导致遗传性状在杂种后代中按一定的比例分离呢？

   提出孟德尔的假说之一：生物的性状是由遗传因子（后来叫做基因）决定的。

   围绕以下问题思考讨论：遗传因子有什么特点？遗传因子是如何传递的？提示：结合减数分裂和受精作用的过程来理解。

[学生讨论，尝试提出假说] 因为亲本正交与反交的结果都是高茎，F₁自交后代出现了矮茎，所以遗传因子是独立的，既不会相互融合，也不会在传递中消失；F₂有高有矮，高和矮的遗传因子都来自F₁，不是无中生有，所以遗传因子在体细胞中应该成对存在；F₁中的高矮遗传因子来自双亲，应该一个来自父本，一个来自母本，即遗传因子在传递时亲代只把一半遗传因子交给子代（减数分裂）。

[师生互动]共同构建显性遗传因子D、隐性遗传因子d，书写亲本和子一代的遗传因子组成。教师指出“颗粒遗传”和配子。共同提出假说：配子中的遗传因子是成单的。

[师]根据以上假说，将杂交实验以图解形式表示出来，看F₂会出现什么结果？

[师生互动]学生边解说，教师边将遗传图解写在黑板上。书写的过程中师生讨论共同提出假说：产生配子时，成对的遗传因子彼此分离；雌雄配子的结合是随机的。

[师]总结孟德尔对分离现象的解释所做出的四点假说要点（电脑附板）。

▲ 一对相对性状的杂交实验的过程介绍并没有采用简单讲授方式，而是用设置问题串的方式引导学生对每一步的实验现象解释，以及下一步该如何做才能验证自己的观点。这一部分的学习充分地发挥了学生的想象力，在教师的引导下设计出自己的研究方案，让孟德尔的实验过程得以再现！最终在教师的引导下，学生围绕“遗传因子”展开讨论，尝试自己提出假说。在学习的过程中学生不仅加深对知识的理解还培养了创新精神和科学的思维方法。

(五)总结本节课学习内容

由学生讨论归纳，并派代表上台做总结。老师做补充。

（六）课后思考

孟德尔假说与“融合遗传”观点的本质区别是什么？在人们还没有认识到配子的形成和受精过程中染色体的行为变化时，你如何认识孟德尔假说的深刻意义？

   遗传因子分离、配子随机组合真能出现3：1的结果吗？

第二课时

（一）性状分离比模拟实验

[师]孟德尔对分离现象的解释所做出的四点假说要点。遗传因子分离、配子随机组合真的能出现3:1的结果吗？出示性状分离模拟实验材料和用具，简单演示实验过程。思考以下问题：①两个布袋代表什么？布袋中的黑白棋子代表什么？②为什么每个布袋里的黑白棋子各是10个？③分别从两个布袋内抓取一个棋子组合在一起的含义是什么？④将抓取过的棋子放回原来的布袋中摇匀，按步骤③重复50～100次的含义是什么？

[学生讨论]（略）

[学生活动]8人一组按要求做性状分离模拟实验，因时间有限，每组重复做10次。并统计数据。（考虑到条件因素，也可派学生代表上讲台演示）

[师]巡回检查、指导学生做实验。

[师生互动]6组分别汇报数据，教师将数据统计在列表内。并让学生将每组的实验结果和全班总的实验结果做比较，有什么发现？

[学生讨论]（略）

▲ 将模拟实验和遗传实验相结合，在明确实验意义和目的的前提下，让学生亲自动手体验假说，从而加深对分离现象的理解，为掌握分离定律的实质打下基础。同时让学生了解模拟实验是进行科学研究的一种方法，培养学生的实验记录能力、合作能力，体验了用数学统计方法分析实验结果的必要性。

（二）对分离现象解释的验证

[师]孟德尔假说合理地解释了豌豆一对相对性状杂交实验。但是作为一种正确的假说，仅能解释已有的实验结果是不够的，还应该能预测另一些实验结果孟德尔是如何实现这一目的的呢？

[师] 孟德尔的测交实验，给出测交的概念，指导学生通过绘制遗传图解，预测测交实验的结果。巡视检查学生习作的情况。

[师]通过幻灯片展示规范的测交遗传图解，对学生的错误给予及时纠正。

[师]根据孟德尔分离现象的解释得到的分离比是多少？

[师生互动]共同预测的实验结果：后代高茎:矮茎=1:1

[师]（展示孟德尔的测交实验结果）理论与实际是相符的。说明F1是杂合子。孟德尔的假说是正确的。进一步理解什么是测交，及测交的作用：可以预测未知基因型的显性表现型个体的基因型。孟德尔的假说是超越自己时代的一种非凡的设想。

（三）归纳分离定律。

[师]简单回顾孟德尔揭示分离定律的过程（观察实验、发现问题    分析问题、提出假说    设计实验、验证假说      归纳综合、总结规律），提出“假说—演绎法”。

【课堂训练】略

▲ 在对分离现象解释的验证的问题上并非主观臆断地直接告诉学生孟德尔做了测交实验，而是在教师的引导下学生主动分析思考，演绎推理出测交实验方案。学生在感到成功喜悦的同时也真正理解了测交的意义，这样才能灵活地解决生产中的一些实际问题。同时培养学生严密的逻辑推理能力和思维的想像能力，提高学生的生物科学素养。在这一部分的学习的过程中学生再次体验到孟德尔实验方法的创新之处，同时领悟了“假说—演绎法”这一科学的研究方法。最后进行相关的训练，巩固基本知识并培养知识运用能力。

九、板书设计

第1节 孟德尔的豌豆杂交实验（一）

第一课时：

一、一对相对性状的杂交实验

1、实验过程

2、实验结果：①子一代（F₁）表现为高茎（显性性状）。

②子二代（F₂）出现性状分离，高茎:矮茎=3:1

二、对分离现象的解释（孟德尔四点假说要点电脑附板）

第二课时：

一、性状分离比的模拟实验

二、对分离现象解释的验证

三、分离定律

十、作业设计

一、判断题

1、兔的白毛和黑毛，绵羊的长毛和细毛都是相对性状。 （   ）

2、隐性性状是指生物体不能表现出来的性状。         （   ）

3、纯合子的自交后代中不会发生性状分离，杂合子的自交后代中不会出现纯合子。   （   ）

二、选择题

1．鼠的毛皮黑色（M）对褐色（m）为显性，两只杂合黑鼠生出纯种小黑鼠的可能性是（  ）

A．1/2          B．1/3            C．1/4            D．100%

2．一对杂合黑豚鼠产仔4只，4只鼠仔的性状可能是（  ）

A．三黑一白       B．全部黑色         C．二黑二白        D．以上三种都有可能

3．家兔的黑毛对褐毛是显性，要判断一只黑色兔是否是纯合子，选用与它交配的兔最好是（  ）

A．纯种黑毛兔      B．褐毛兔         C．杂种黑毛兔       D．A、B、C都不对

4．小麦的抗病（T）对不抗病(t)是显性，两株抗病小麦杂交，后代中有一株不抗病，其余未知，这个杂交组合可能的遗传因子组合是

A．TT × Tt           B．TT × TT           C．Tt × Tt          D．Tt × tt

三、简答题

1．番茄的圆果与长果是一对相对性状（设遗传因子为Ｂ或b），下表是番茄的果形四个组合的遗传实验结果，分析回答有关问题：

组合	亲本性状	F１的性状和植株数目
		圆果	长果
一	圆果×长果	105	112
二	圆果×长果	207	0
三	圆果×圆果	316	108
四	圆果×圆果	268	0

（１）写出四个组合中各亲本的遗传因子组合：一               ；二               ；

三               ；四              。

（２）这对相对性状中属于显性性状的是        ，根据组合    可以判断出显性性状。

（３）四个组合中属于测交的是组合        ，写出遗传图解。

2．水稻的抗病对不抗病为显性，现有杂合抗病水稻，如何得到纯合的抗病水稻品种呢？请设计一个简捷的实验程序。

【问题研讨】

1． 本节安排了两个课时，但第二个课时要做性状分离比模拟实验，还要引导学生演绎推理设计测交实验，学生还要做课堂练习巩固知识，实验小组介绍实验，整节课的学生活动很多，所以时间有些紧张。可以设计成三课时，把课堂练习巩固和课本上的“技能训练”以及自交、杂交和测交等概念的区别及运用放在第三课时。这样会提高学生对基本概念的理解和运用分离定律的能力。

2． 本节课涉及到的基本概念比较对，可否通过构建概念图的方法梳理相关的知识网络，加深学生对概念以及概念之间内在联系的理解。