應(yīng)用5E教學(xué)模式開(kāi)展摩爾根果蠅雜交實(shí)驗(yàn)教學(xué)

◎福建省莆田第十中學(xué) 鄭春粦

應(yīng)用5E教學(xué)模式開(kāi)展摩爾根果蠅雜交實(shí)驗(yàn)教學(xué)

◎福建省莆田第十中學(xué) 鄭春粦

在充分挖掘教材的基礎(chǔ)上，嘗試運(yùn)用5E教學(xué)模式進(jìn)行探究教學(xué)，讓學(xué)生參與科學(xué)論證推理的過(guò)程，體驗(yàn)?zāi)柛目茖W(xué)探究歷程，培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力和科學(xué)探究能力，提升學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)。

5E教學(xué)模式；假說(shuō)-演繹法；科學(xué)探究；生物科學(xué)素養(yǎng)

5E教學(xué)模式是美國(guó)生物學(xué)課程研究(BSCS)開(kāi)發(fā)的基于建構(gòu)主義教學(xué)理論的一種探究性教學(xué)模式，這種教學(xué)模式適用于包括生物學(xué)科在內(nèi)的理科教學(xué)。該模式強(qiáng)調(diào)通過(guò)小組合作學(xué)習(xí)促進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)概念的建構(gòu)和理解；強(qiáng)調(diào)學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，教師是引導(dǎo)者和幫助者，教師的作用是促進(jìn)學(xué)生更好地探究而獲取科學(xué)的概念，提高學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)。5E教學(xué)模式一般包括吸引、探究、解釋、精致和評(píng)價(jià)等五個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。

建構(gòu)主義認(rèn)為學(xué)習(xí)不是學(xué)生簡(jiǎn)單地接收信息，而是學(xué)生根據(jù)自己的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)外部信息進(jìn)行選擇、加工以及處理，從而獲得知識(shí)。摩爾根果蠅雜交實(shí)驗(yàn)是遺傳學(xué)中的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，人教版高中生物學(xué)教科書(shū)對(duì)此實(shí)驗(yàn)的遺傳學(xué)解釋及演繹推理過(guò)程沒(méi)有進(jìn)行全面闡述。并且一般對(duì)“摩爾根果蠅雜交實(shí)驗(yàn)”的教學(xué)是在引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)果蠅眼色的遺傳符合孟德?tīng)柖伞⑴c性別有關(guān)之后，介紹摩爾根的假設(shè)并用假設(shè)來(lái)解釋果蠅雜交實(shí)驗(yàn)。這種教學(xué)處理是向?qū)W生“灌輸”實(shí)驗(yàn)結(jié)論，不利于學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)。本文嘗試運(yùn)用5E教學(xué)模式進(jìn)行探究教學(xué)，讓學(xué)生參與科學(xué)論證推理的過(guò)程，體驗(yàn)科學(xué)研究的過(guò)程與方法。

一、創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，激發(fā)探究欲望

本環(huán)節(jié)一般通過(guò)創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境引起認(rèn)知沖突，從而激發(fā)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)任務(wù)的探究欲望。

先讓學(xué)生閱讀教科書(shū)中的果蠅雜交實(shí)驗(yàn)圖解：

比例3:1

并思考摩爾根為什么用果蠅進(jìn)行實(shí)驗(yàn)？摩爾根的實(shí)驗(yàn)與孟德?tīng)柕膶?shí)驗(yàn)有哪些共同的地方？用孟德?tīng)柕姆椒ǚ治瞿柛膶?shí)驗(yàn)，有哪些現(xiàn)象是解釋不了的？

摩爾根用果蠅作為實(shí)驗(yàn)材料是因?yàn)楣墏€(gè)體小、易飼養(yǎng)、繁殖快、后代個(gè)體多、染色體數(shù)目少等優(yōu)點(diǎn)。從實(shí)驗(yàn)中不難看出，果蠅的紅眼和白眼由一對(duì)等位基因控制，紅眼對(duì)白眼為顯性，而且F2中紅眼和白眼數(shù)量之比為3:1，這是符合分離規(guī)律的。所不同的是F2中的白眼全為雄果蠅。對(duì)此學(xué)生不禁產(chǎn)生疑問(wèn)：為什么實(shí)驗(yàn)F2中的白眼全是雄果蠅？果蠅的眼色遺傳是否遵循孟德?tīng)栠z傳規(guī)律？果蠅眼色性狀的遺傳與性別到底有何聯(lián)系？

二、搭建思維“支架”，開(kāi)展科學(xué)探究

本環(huán)節(jié)是5E教學(xué)的中心環(huán)節(jié)，教師可以根據(jù)前面產(chǎn)生的認(rèn)知沖突提供一些必要的背景知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究活動(dòng)。

首先展示雌雄果蠅的染色體組成圖解，讓學(xué)生識(shí)別雌雄果蠅的染色體組成，進(jìn)一步分析比較并得出性染色體和常染色體的概念。

接著引導(dǎo)學(xué)生按照薩頓基因在染色體上的假說(shuō)，根據(jù)雌雄果蠅的染色體組成圖解和果蠅雜交實(shí)驗(yàn)，設(shè)問(wèn)：控制果蠅白眼的基因是在常染色體上還是在性染色體上呢？如果在性染色體上又有哪些可能？提示學(xué)生應(yīng)用假說(shuō)一演繹法進(jìn)行探究。

通過(guò)小組討論，學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)，提出以下三種假說(shuō):假說(shuō)一，控制果蠅眼色的基因位于常染色體上；假說(shuō)二，控制果蠅眼色的基因位于Y染色體上；假說(shuō)三，控制果蠅眼色的基因位于X染色體上。

引導(dǎo)學(xué)生利用書(shū)寫(xiě)遺傳圖解的方式探究控制果蠅白眼的基因位于什么染色體上。但是性染色體上的基因型寫(xiě)法是學(xué)生以前從未接觸過(guò)的，所以先教學(xué)生如何書(shū)寫(xiě)性染色體上的基因型，然后讓學(xué)生嘗試用遺傳圖解演繹推理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

三、分析探究結(jié)果，鼓勵(lì)表達(dá)交流

解釋環(huán)節(jié)是在探究完成后，讓學(xué)生用自己的語(yǔ)言對(duì)探究的過(guò)程和結(jié)果進(jìn)行推理解釋,如果學(xué)生推理有困難，教師可以直接借助于學(xué)生的探究過(guò)程和結(jié)果來(lái)分析推理，幫助學(xué)生正確地理解新概念。

經(jīng)過(guò)探究，學(xué)生發(fā)現(xiàn)假說(shuō)一和假說(shuō)二顯然不能解釋該實(shí)驗(yàn)，而假說(shuō)三“控制果蠅眼色的基因位于X染色體上”可以解釋摩爾根果蠅雜交實(shí)驗(yàn)。讓學(xué)生代表在黑板上寫(xiě)出假說(shuō)三的遺傳圖解，并用自己的語(yǔ)言解釋?zhuān)處熯m時(shí)指導(dǎo)全體學(xué)生進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。

四、解釋類(lèi)似問(wèn)題，提升探究能力

本環(huán)節(jié)主要是讓學(xué)生運(yùn)用新知識(shí)、技能來(lái)解決新問(wèn)題，進(jìn)行拓展性探究和實(shí)踐，使學(xué)生加深或擴(kuò)展對(duì)新概念的理解。

進(jìn)一步介紹果蠅的性染色體，果蠅的Y染色體比X染色體長(zhǎng)一些。X和Y染色體有一部分是同源的，如圖中Ⅱ區(qū)段，該部分基因互為等位基因；X染色體上的非同源區(qū)段，即圖中Ⅰ區(qū)段、Y染色體上的非同源區(qū)段，即圖中Ⅲ區(qū)段，該部分基因不互為等位基因。

假說(shuō)二和假說(shuō)三其實(shí)是假設(shè)控制果蠅眼色的基因位于Y染色體的非同源區(qū)段和控制果蠅眼色的基因位于X染色體的非同源區(qū)段。于是有些學(xué)生就提出了第四種假說(shuō)：控制果蠅眼色的基因位于X、Y染色體的同源區(qū)段。

假說(shuō)四演繹推理的結(jié)果和摩爾根果蠅雜交實(shí)驗(yàn)結(jié)果也相符，難道這兩種假說(shuō)都對(duì)？而摩爾根只提出假說(shuō)三，摩爾根錯(cuò)了嗎？我們是不是有科學(xué)新發(fā)現(xiàn)？

在學(xué)生憤悱之際，教師適當(dāng)點(diǎn)撥，提示學(xué)生孟德?tīng)栐诩僬f(shuō)一演繹過(guò)程中用測(cè)交實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證假說(shuō)。假如你是摩爾根，那么你應(yīng)該怎樣設(shè)計(jì)測(cè)交實(shí)驗(yàn)?zāi)?學(xué)生自然而然想到將果蠅雜交實(shí)驗(yàn)中所得的F1中的紅眼雌蠅和白眼雄蠅進(jìn)行雜交，過(guò)程如表1所示。

表1 兩種假說(shuō)的F1紅眼雌蠅和白眼雄蠅雜交實(shí)驗(yàn)

通過(guò)演繹推理發(fā)現(xiàn)兩個(gè)測(cè)交實(shí)驗(yàn)的結(jié)果還是相同。怎么辦呢?學(xué)生通過(guò)小組討論發(fā)現(xiàn):X、Y染色體同源區(qū)段Ⅱ和X染色體非同源區(qū)段Ⅰ的差異表現(xiàn)在雄性個(gè)體的基因型上。如果控制果蠅眼色的基因在X、Y染色體同源區(qū)段Ⅱ上，那么純合紅眼雄蠅基因型為XBYB，如果控制果蠅眼色的基因在X染色體非同源區(qū)段上，則紅眼雄基因型為XBY，那么如何顯現(xiàn)這兩種差異呢?學(xué)生小組討論決定用剛才測(cè)交所得的白眼雌蠅和野生型的紅眼雄果蠅進(jìn)行雜交，過(guò)程如表2所示。

表2 兩種假說(shuō)的白眼雌蠅和野生型紅眼雄果蠅雜交實(shí)驗(yàn)

至此，學(xué)生發(fā)現(xiàn)兩種假說(shuō)出現(xiàn)了差異，證明了假說(shuō)三控制果蠅眼色的基因位于X染色體上的非同源區(qū)段是正確的。

五、立足過(guò)程性評(píng)價(jià)，促進(jìn)學(xué)生發(fā)展

該環(huán)節(jié)是對(duì)前四個(gè)環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)活動(dòng)進(jìn)行評(píng)價(jià)?？赏ㄟ^(guò)小測(cè)或練習(xí)評(píng)價(jià)學(xué)生的知識(shí)體系構(gòu)建狀況，也可通過(guò)觀察學(xué)生的探究活動(dòng)評(píng)價(jià)學(xué)生的探究技能，或者提出開(kāi)放性問(wèn)題評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和應(yīng)用情況。

在學(xué)生小組探究過(guò)程中，教師適時(shí)做出點(diǎn)評(píng)，進(jìn)行過(guò)程性評(píng)價(jià)。如對(duì)于學(xué)生在小組探究活動(dòng)中出色的表現(xiàn)給于肯定和表?yè)P(yáng)，對(duì)于存在的問(wèn)題要明確指出，并幫助學(xué)生分析原因、指引正確的思維方向。引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行小結(jié)，如何判斷基因位于常染色體上，還是X染色體上？如何判斷基因位于X、Y染色體的同源區(qū)段還是位于X染色體上的非同源區(qū)段？

總之，通過(guò)5E教學(xué)模式這一現(xiàn)代科學(xué)教育課程倡導(dǎo)的探究性教學(xué)，創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、產(chǎn)生認(rèn)知沖突而導(dǎo)入教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生以小組合作學(xué)習(xí)方式進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)，應(yīng)用探究習(xí)得的新概念、規(guī)律、方法來(lái)解釋現(xiàn)象，并對(duì)新概念、規(guī)律、方法進(jìn)一步拓展和應(yīng)用，使之內(nèi)化為學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)，從而提高學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)。

（責(zé)任編輯：陳欣）