教学案例《孟德尔的豌豆杂交实验(一)》

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1、 必修 2第 1 章第 1 节孟德尔的豌豆杂交实验（一）北京市第八十中学 侯巧娣教材分析 1. 教学内容分析自然科学课的教师该如何引领学生，才能 让他们对科学研究 产生持久的热情？显然，如果科学课的教学仅仅是带领学生仰视那些已经去世或者没有去世的科学家们的伟大成就，同时感觉自己的渺小与平庸的话，我 们就无法让这些孩子真正 爱上科学和从事科学研究。教师除了教授科学事实以外，还应该 教授发现科学的知识 方法与思维。思 维才是金钥匙，学生只有发现自己思考问题的价值，才有可能 产生自己去研究 问题的想法，而我 们需要做的是培养他们思考问题的能力和积累解决问题所需要的方法。这对他们科学素养的提高将产生非

2、常积极的意义。1.1 关于假说演绎法在设计这节课的时候，我注意到北京市普通高中新课程教学指 导意见和模块学习要求中对本节内容的学习明确提出“依据已有的科学原理或观点做出假设和进行自主探究，养成实事求是的科学态度和用于创新的科学精神”、 “领悟假说演绎等科学方法及其在科学中的应用”。于是我产 生了一个想法，这节课是否能以孟德尔在研究 遗传问题时所用的假说演绎的研究方法为主线，让学生通 过做出假设、 进行演绎，得出推论，进而设计实验来检验推论。通过这样的过程，使学生初步体 验假说演绎这种现代科学研究常用的思想和方法。1.2 关于应用统计学方法分析遗传学问题的意义在解决多变量因果关系的复杂事件时，可

3、以采用 统计的方法。这种方法实际是对大量随机事件和随机现象所进行的一种归纳，是 对随机事件发生的 结果的归纳，忽略了事件 发生的具体过程。遗传问题恰恰要受很多 变量的影响，在 这么错综 复杂的情况下，在相关科学技术还无法有助于这个问题的解决时，选择一种适合的方法与思想来分析 这个问题显得尤为重要。特别是在当前人们过于依 赖技术的背景下，通 过遗传因子的 发现过程，能让学生看到思想与方法对于解决问题的重要性。本节课以假说-演绎法为 主线，重点分析孟德尔豌豆杂交试验中的科学研究方法，从这个角度切入进而让学生理解分离定律的内容与实质。2. 课程标准要求具体内容标准 活动建议分析孟德尔遗传实验的科学方

4、法阐明基因的分离规律模拟植物或动物性状分离的杂交实验教学目标：【知识目标】1举例说明相对性状、显性性状、隐性性状、性状分离、杂合子、纯合子、测交的含义。2阐明分离定律的主要内容。【能力目标】1学会用“ 假说演绎”法分析孟德尔的遗传实验。2运用数学统计方法解释 和预测一些遗传现象。 3尝试进行植物杂交实验 的设计。【情感目标】1体验对假说进行演绎推理的 过程，感受 进行自主探究的 乐趣和意义。2认同孟德尔设计实验检验 推论所体现的严谨、求 实 的科学态度和科学精神。教学重点1以孟德尔的遗传实验为 素材进行科学方法教育2阐明分离定律的主要内容。教学难点1以孟德尔的遗传实验为 素材进行科学方法教育2

5、阐明分离定律的主要内容。教学方法1解释分离现象2假说演绎法教学用具PPT 演示文稿、板 书、学案教学板书教学流程第 1 章第 1 节 孟德尔的豌豆杂交实验（一）一、科学研究方法假说演绎法（一）研究问题，提出假说：（二）演绎推理，得出推论：从假设的命题出发，导出另一命题。（三）实验检验推论：设计实验检验推论，如推论为事实，则假说可能成立。 教学进程教学程序 教师行为 学生活动 设计意图一课题引入（5 分钟）有一位著名女舞蹈家给萧伯纳写了一封热情洋溢的信，信中说：“如果我俩结婚，生个孩子有你那样的智慧和我这样的外貌，该有多么美妙！” 萧伯纳回信说：“那个孩子如果只有我这样的外貌和你那样的智慧，就糟

6、透了。 ”如果他们结婚，到底孩子会是什么样的？对 于 进 行 有 性 生 殖 的 生 物 来 说 ，虽 然 我 们 知 道 双 亲 都 要 贡 献 遗 传物 质 ， 但 后 代 的 性 状 却 总 会 表 现出 非 常 大 的 随 机 性 。 那 么 生 物 的性 状 是 如 何 遗 传 的 呢 ？在 100 多 年 前 ， 有 位 科 学 家 通 过植 物 杂 交 实 验 来 研 究 这 个 问 题 并获 得 了 巨 大 的 成 就 。 你 知 道 他 是谁 吗 ？孟德尔的豌豆杂交实验所蕴含的宝藏实在太丰富了，比如他如何选择了豌豆作为实验材料，如何使豌豆植株之间进行有性生殖等等。今天我们重点

7、来分析他在进行豌豆杂交实验时所使用的科学研究方法。我们无法还原他所有的设计，只是循着他留给我们的实验线索，与他进行一场跨越时间和空间的对话，让我们通过自己的分析来初步体验他的研究思想和方法来表达我们对他的敬意。在学案上有今天的探究主线和名词索引。由萧伯纳的故事引发思考创设情境，引起学生的学习兴趣。并让学生明确本节课的学习目标和重点。二提出假设、做出实验设计、预测结果在孟德尔生活的时代，有人用融合遗传的观点解释有性生殖生物的性状遗传。融合遗传的观点是：两个亲本进行有性生殖，双亲的遗传物质会在子代体内发生融合，使子代表现出介于双亲之间的性状。就像蓝色与黄色融合后变成绿色一样，再也无法分辨出蓝色和黄

8、色。 你对这个问题有何想法？如果双亲的遗传物质在后代体内融合，后代会有何性状表现？如果不融合，后代又会有怎样的性状表现？让我们选用孟德尔的实验材料豌豆中茎的高度这一性状来设计实验，孟德尔发现豌豆茎的高度有两种表现类型：高茎和矮茎。你会选择何种性状的植株做亲本来研究这个问题呢？选择的原因是什么？请你预测实验结果，并说明当出现何种结果时能证明假设正确。相关名词（在分析相关问题过程中，用 PPT 演示）：相对性状、亲本、子一代（F1） 、子二代（F2 ）出示孟德尔的实验结果，说明来自双亲的遗传物质在后代细胞内并为混合，而是独立存在，因此孟德尔将遗传物质称为遗传因子（控制性状，是独立的颗粒） 。1提出

9、假设2选择实验的亲本组合。3预测实验结果，分析实验结果并得出结论。重点引导学生在实验设计后对实验结果进行预测，分析实验结果与实验结论的对应关系。 你如何解释这种现象呢？如果消失了，后代植株会有何表现？如果被隐藏了，后代植株会有何表现？选择什么性状的亲本进行有性生殖实验呢？预测当出现什么实验结果时能说明推理正确？在黑板上列出学生选择的亲本组合，逐一分析：（1）F1 与矮茎：如果后代出现矮茎，能说明矮茎遗传因子来自 F1吗？（2）F1 与高茎亲本：如果后代都是高茎，能说明 F1 种没有矮茎遗传因子吗？（3）F1 与 F1：子代出现什么性状时，能证明你的假设成立？相关名词（在分析相关问题过程中，用

10、PPT 演示）：显性性状、隐性性状、显性遗传因子、隐性遗传因子、性状分离）1提出假设2依据假设，对F1 后代的性状进行预测。3设计实验：分析 F1 与哪种植株（亲本高茎、F 1 高茎、矮茎）有性生殖。4依据实验设计预测实验结果并分析重点引导学生分析选择合适的亲本，设计实验，检验假设。问题分析1：双亲的遗传物质会在后代体内发生融合吗？（5 分钟）问题分析2:在 F1 中，控制矮茎的遗传因子消失了吗？(8 分钟)有可能是 DDdd、DDd 或 Dd 吗？ 1推测 F1 细胞中 通过分析问 如果想确定 F1 的遗传因子组成需要做何种分析？需要什么数据？先展示孟德尔对 F1 一对相对性状自交后代性状分

11、离比的统计结果，再展示其他六对相对性状自交后代性状分离比的统计结果。请分析孟德尔的实验数据，你发现什么问题了吗？的遗传因子组成。2通过孟德尔的统计数据发现一定的频率。题,让学生理解定量分析的必要性。问题分析3：F 1 细胞中控制茎高度这一性状的遗传因子组成可能是什么？（3分钟）问题分析 4 ：F 2 中为什么会出现 3：1 的性状分离比？（7 分钟）要分析这个问题，你会先假设 F1的遗传因子组成是什么？为什么做出此种假设？如果我们假设 F1 的遗传因子组成是 Dd，那么当它产生何种配子，配子又如何结合时，F 2 会出现高茎：矮茎=3：1？假如你与同学打牌，每人手里有D、d 两张牌，你们如何出牌

12、，能出现四种组合结果？如果这四种组合结果代表遗传因子组成的话，与之相对应的性状是什么？在推理过程中我们作了哪些假设呢？1、假设在体细胞中，控制同一性状的遗传因子成对存在。2、形成配子时，成对的遗传因子分离。3、雌雄配子随机结合。你能应用上述假设，写出亲本产生F1 的过程吗？相关名词（在分析相关问题过程中，用 PPT 演示）：杂合子、纯合子1、依据假设的 F1的遗传因子组成，推理 F2 中为什么会出现 3：1 的性状分离比。2、写出推理过程，总结在推理过程中作了哪些假设。3、按照上述假设，用相应字母代表遗传因子，写出亲本产生 F1 的过程。此问题的设计侧重让学生应用由简单到复杂的原则，运用数学知

13、识或生活实践经验进行推理。问题分析5：如何设计一个实验来检验上述推理过程中的三点假设呢？（7 分钟）在黑板上列出学生选择的亲本组合，逐一分析：1、F 1 与 F1：不能用提出假设的实验来检验假设。2、F 1 与亲本高茎：如果后代都是高茎，说明不了形成配子时，成对的遗传因子分离。3、F 1 与矮茎：当后代出现什么性状时，能证明上述三点假设成立？展示孟德尔的实验数据，证明假设成立。因此在体细胞中成对存在的遗传因子形成配子时，彼此分离即是遗传因子分离定律的基本内容。相关名词（在分析相关问题过程中，用 PPT 演示）：测交1选择植株与 F1有性生殖，并阐述选择的理由2预测当出现什么实验结果时，能说明你

14、的推理正确。依据假设演绎，让学生体会设计测交实验并预测实验结果的过程就是演绎的过程。 三、提炼假说演绎法的基本思路（5 分钟）孟德尔用这种研究方法，建立了在有性生殖过程中，配子中的遗传因子分离的假说。而后来人也是用这种方法确定了孟德尔假说的可靠性。1903 年,萨顿美发现，假说中遗传因子的分离与减数分裂中同源染色体的分离非常相似，从而得出遗传因子在染色体上的推论，1910 年，摩尔根美 通过果蝇杂交实验，首次把一个遗传因子（基因）定位在了染色体上。在这个过程中，还有一个具有戏剧性的情节，就是摩尔根曾经不赞同孟德尔的理论，有一部分原因是他觉得假说是思辨的产物，不科学，但也正是他首次通过实验在性染

15、色体上发现一个控制性状的基因，亲自证实了孟德尔假说的正确性。这也让我们看到了思辨和实验在科学研究过程中都有非常巨大的价值。总结前面分析问题的过程：（一）研究问题，提出假说：（二）演绎推理，得出推论：从假设的命题出发，导出另一命题的过程。（三）实验检验推论：设计实验检验推论，如果推论为事实，则假说可能成立。引导学生反思本节课分析问题过程，明确假说演绎法的基本思路。附件学案第 1 节 孟德尔的豌豆杂交实验（一） 中的科学研究方法遗传学名词索引：（依据 PPT 内容，完成下列名 词解释）遗传、性状、相对性状、亲本（P）、子一代（ F1）、子二代（F2）、遗传因子、显性性状隐性性状、显性遗传因子、隐性

16、遗传因子、杂合子、纯合子、测交课后反思1有益经验1.1 进行细致的学情分析。了解学生初中 阶段对分离定律的掌握情况、学生的数学统计学基础、学生对实验的分析水平等。在这个基础上引导学生分析 问题时才能把握好分寸，问题难度设计过难或过易都不能使学生的思维得到有效训练。问题在 F1 中，矮茎性状为什么消失了？F2 为什么会出现 3：1 的性状分离比？提出假设依据假设进行推理实验检验实验结果及分析 1.2 教师引导具有开放性。只要求学生能对他所做出的假设进行合理的推理，或能够应用适合的方法分析问题就值得肯定。只要求学生思 维的严密性，不要求方法和思路的统一。如在分析 F2 性状分离比出现的原因时，学生思 维活跃，有同学联想到两人出牌的情境，有同学想到用棋盘法分析，还有同学认为遗传 因子数目多于两个时 也能出现 3：1 的分离比，并 实际进行了计算，思维的过程就是一种 训练，学生的科学素养会在这个过程中得到提高。1.3 通过分析具体问题，体验假