基于深度學(xué)習(xí)的“基因的分離定律”復(fù)習(xí)課教學(xué)設(shè)計

王 嵐

(安徽省合肥市第九中學(xué) 合肥 230001)

1 教材分析

遺傳定律是高中生物學(xué)必修2“遺傳與進(jìn)化”模塊的重點教學(xué)內(nèi)容，課程標(biāo)準(zhǔn)對此提出的要求是：“闡明有性生殖中基因的分離和自由組合使得子代的基因型和表現(xiàn)型有多種可能，并可由此預(yù)測子代的遺傳性狀[1]?！被虻姆蛛x定律是遺傳學(xué)最基礎(chǔ)和最重要的規(guī)律之一?；蚍蛛x定律的相關(guān)教學(xué)內(nèi)容，出現(xiàn)在人教版高中生物學(xué)教材必修2之中的多個章節(jié)： 分離定律的發(fā)現(xiàn)過程是必修2第1章第1節(jié)“孟德爾的豌豆雜交實驗(一)”的核心內(nèi)容；分離定律的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)，涉及第2章第1節(jié)“減數(shù)分裂和受精作用”部分以及第2節(jié)“基因在染色體上”部分的相關(guān)知識。教材闡述了孟德爾通過豌豆雜交實驗發(fā)現(xiàn)分離定律的過程，闡明了分離定律的內(nèi)容，并聯(lián)系減數(shù)分裂過程分析分離定律的實質(zhì)[2]。在教學(xué)中，不僅要求學(xué)生闡明分離定律的內(nèi)容，還要求學(xué)生能運用分離定律分析遺傳過程、解釋遺傳現(xiàn)象并解決遺傳學(xué)問題。在本節(jié)復(fù)習(xí)課中，擬深入分析孟德爾的科學(xué)方法，創(chuàng)設(shè)真實情境來誘發(fā)科學(xué)思維，借以驅(qū)動深度學(xué)習(xí)，從而提升對分離定律的理解層次和運用能力，以落實生物學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

2 教學(xué)目標(biāo)

基于課程標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容要求、學(xué)業(yè)要求和學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并圍繞培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的要求，制訂了如下教學(xué)目標(biāo)：

(1) 通過總結(jié)孟德爾的研究過程和研究方法，培養(yǎng)探究能力和科學(xué)精神。

(2) 通過闡述分離定律的內(nèi)容、分析其實質(zhì)和成立條件，提升對分離定律的理解。

(3) 通過運用分離定律解釋遺傳現(xiàn)象、解決遺傳學(xué)問題，提高分析和解決問題的能力。

(4) 通過探尋復(fù)雜遺傳現(xiàn)象背后的遺傳規(guī)律，樹立透過現(xiàn)象看本質(zhì)的科學(xué)思維觀念。

3 教學(xué)過程

3.1 科學(xué)史導(dǎo)入，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣 教師播放反映孟德爾生平和豌豆雜交實驗過程的短片，與學(xué)生一起重溫孟德爾富有傳奇色彩的科學(xué)研究過程，激發(fā)學(xué)生復(fù)習(xí)本節(jié)內(nèi)容的興趣。

設(shè)計意圖： 直觀呈現(xiàn)孟德爾研究的主要過程，形成感性認(rèn)識，為深入探討孟德爾采用的科學(xué)方法奠定基礎(chǔ)。激發(fā)興趣，學(xué)生積極主動地從生動的科學(xué)史故事進(jìn)入本節(jié)課學(xué)習(xí)。

3.2 總結(jié)孟德爾研究過程，培養(yǎng)科學(xué)思維方法 教師提出問題： 基因分離定律的發(fā)現(xiàn)經(jīng)歷了哪些過程？學(xué)生對必修2學(xué)過的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行回顧、分析孟德爾的研究過程和研究方法，分組討論回答。師生共同總結(jié)： 基因分離定律的發(fā)現(xiàn)主要經(jīng)歷了以下過程： ①一對相對性狀的雜交實驗，觀察現(xiàn)象： 野生高莖豌豆與矮莖豌豆雜交，子一代都是高莖。雜種子一代自交F2出現(xiàn)接近3∶1的性狀分離比。除了莖的高矮以外，又選取6對相對性狀進(jìn)行實驗，每次F2中都出現(xiàn)“神奇的3∶1”。②明確問題： 3∶1的性狀分離比背后隱藏著什么樣的遺傳規(guī)律？③提出假說： 生物的性狀是由成對的遺傳因子決定的，在形成配子時，成對的遺傳因子會發(fā)生分離，分別進(jìn)入不同的配子中。④設(shè)計測交實驗驗證假說。

教師追問： 孟德爾主要采用了哪些科學(xué)方法？在學(xué)生回答出研究方法是假說—演繹法的基礎(chǔ)上，教師進(jìn)一步點撥，引導(dǎo)學(xué)生深入分析孟德爾研究過程中的關(guān)鍵科學(xué)方法： 選擇豌豆作為雜交實驗的材料；用概率統(tǒng)計的方法深入分析實驗現(xiàn)象，并通過擴(kuò)大樣本的方法減小誤差；透過現(xiàn)象探究本質(zhì)，提出合理假設(shè)，用顆粒遺傳的觀點取代融合遺傳，并將控制遺傳的因素簡化為一對“遺傳因子”；用具體的字母符號表示抽象的遺傳因子概念；通過建立數(shù)學(xué)模型來分析雜交實驗結(jié)果；針對假說合理設(shè)計測交實驗進(jìn)行驗證等等。

設(shè)計意圖： 培養(yǎng)科學(xué)方法和探究能力是提高生物學(xué)核心素養(yǎng)的重要組成部分。教師應(yīng)充分發(fā)揮科學(xué)史的育人功能，圍繞孟德爾的研究過程和方法精心設(shè)置問題，引發(fā)學(xué)生思考，驅(qū)動深度學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生體驗科學(xué)史經(jīng)典科學(xué)研究的過程，學(xué)習(xí)科學(xué)方法，感悟科學(xué)精神。

3.3 闡明分離定律的內(nèi)容和實質(zhì)，啟發(fā)深度思考 教師指導(dǎo)學(xué)生用規(guī)范的生物學(xué)語言闡述分離定律的內(nèi)容，并嘗試分析分離定律的實質(zhì)。學(xué)生聯(lián)系減數(shù)分裂的知識思考回答?；蚍蛛x定律的實質(zhì)是： 在減數(shù)第一次分裂后期，同源染色體分開，同源染色體上的等位基因發(fā)生分離。

教師提問： 分離定律成立的條件是什么？學(xué)生根據(jù)分離定律的實質(zhì)分析回答。分離定律的成立條件可總結(jié)為： ①有性生殖；②真核生物核基因的遺傳。教師追問： 在什么情況下，分離定律不成立？學(xué)生思考討論并舉例說明，如： 無性生殖過程中分離定律不成立、原核細(xì)胞基因不符合分離定律、母系遺傳的基因(線粒體DNA、葉綠體DNA上的基因)不符合分離定律等。

設(shè)計意圖： 圍繞基因分離定律的內(nèi)容、實質(zhì)和成立條件展開深度學(xué)習(xí)，提升學(xué)生對分離定律的理解層次。

3.4 創(chuàng)設(shè)真實情境，分析遺傳現(xiàn)象 教師點撥： 孟德爾選取豌豆7對相對性狀，分別進(jìn)行“一對相對性狀的雜交實驗”，實驗現(xiàn)象高度一致，反復(fù)出現(xiàn)3∶1的性狀分離比。實際上遺傳現(xiàn)象是極為復(fù)雜的，常常會出現(xiàn)多變的情況。基因的分離定律能夠幫助我們透過現(xiàn)象看本質(zhì)，把握這些復(fù)雜現(xiàn)象背后的規(guī)律。教師創(chuàng)設(shè)真實情境，引導(dǎo)學(xué)生分析不同的遺傳現(xiàn)象，揭示其中蘊藏的奧秘。

情境一： 金魚草的紅花(A)對白花(a)為不完全顯性。紅花金魚草與白花金魚草雜交得到F1， F1自交產(chǎn)生F2， F2中紅花∶粉紅花∶白花=1∶2∶1。

情境二： 1905年，居埃諾發(fā)現(xiàn)黃鼠與黑鼠雜交子代均為黃色∶黑色=1∶1。黃鼠與黃鼠交配子代為黃色∶黑色=2∶1，并不出現(xiàn)3∶1分離比。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，黃鼠與黃鼠交配產(chǎn)生的子代個體數(shù)比黃鼠與黑鼠雜交平均約少1/4。后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)，純合黃鼠(DD)胚胎曾在母體出現(xiàn)過，但均在發(fā)育早期死亡。

教師提問： 以上遺傳現(xiàn)象是否符合基因的分離定律？為什么會出現(xiàn)不同的性狀分離比？學(xué)生分析現(xiàn)象、深入思考并討論回答問題。在以上兩個情境中基因的傳遞過程都符合基因的分離定律，之所以會出現(xiàn)不同性狀分離比的原因分析如下： 情境一中，A對a為不完全顯性，Aa表現(xiàn)為粉紅花，因此F2中出現(xiàn)紅花∶粉紅花∶白花=1∶2∶1。情境二中，黃色基因(D)一方面是控制毛色的顯性基因，另一方面又影響生活力，DD純合致死。黃鼠(Dd)與黃鼠(Dd)交配子代基因型比例DD∶Dd∶dd=1∶2∶1，其中DD致死，所以表現(xiàn)為黃色∶黑色=2∶1。

教師追問： 孟德爾選擇豌豆作為實驗材料是明智的，豌豆雜交實驗反復(fù)出現(xiàn)3∶1的性狀分離比，呈現(xiàn)出遺傳現(xiàn)象的簡單模型。符合什么樣的條件，雜合子自交才會出現(xiàn)3∶1的性狀分離比？學(xué)生廣泛聯(lián)系學(xué)過的遺傳學(xué)知識，思考總結(jié)回答。雜合子自交出現(xiàn)3∶1的性狀分離比，需要滿足的條件主要包括： 單基因控制性狀，等位基因具有完全顯性關(guān)系，各種類型的雌雄配子受精機(jī)會相等，后代不同基因型個體生活力相同，實驗群體足夠大、個體數(shù)量足夠多，等等。

設(shè)計意圖： 教師創(chuàng)設(shè)真實的情境，利用遺傳現(xiàn)象的復(fù)雜性激發(fā)學(xué)生探索的動力，從而驅(qū)動深度學(xué)習(xí)[3]。學(xué)生嘗試運用分離定律解釋遺傳現(xiàn)象，具體問題具體分析，揭示遺傳現(xiàn)象的特殊性和豐富性，從而提高對遺傳定律的運用能力和分析問題的能力。

3.5 任務(wù)驅(qū)動，嘗試解決遺傳學(xué)問題 教師創(chuàng)設(shè)問題情境，學(xué)生嘗試綜合運用所學(xué)知識分析遺傳過程、解決遺傳學(xué)問題。題境： 人類的非禿頂和禿頂性狀受常染色體上的等位基因(B、 b)控制，其中男性只有基因型為BB時才表現(xiàn)為非禿頂，而女性只有基因型為bb時才表現(xiàn)為禿頂。非禿頂男性與禿頂女性結(jié)婚，子代的表現(xiàn)型如何？

學(xué)生認(rèn)真審題，提取題干信息。教師點撥： 性狀是由基因和環(huán)境共同控制的，本題中禿頂性狀受到基因和體內(nèi)激素環(huán)境的共同控制。學(xué)生綜合分析題目中親本的基因型，運用分離定律分析遺傳過程，判斷子代基因型和表現(xiàn)型。教師適時點撥，及時反饋，進(jìn)行評價。本題的關(guān)鍵在于此對等位基因表達(dá)受性激素影響，禿頂基因在男性中為顯性，非禿基因在女性中為顯性。非禿頂男性(基因型BB)與禿頂女性(基因型bb)婚配，后代的基因型均為Bb，表現(xiàn)型是： 兒子全為禿頂，女兒全為非禿頂。

設(shè)計意圖： 在解決問題的過程中驅(qū)動深度學(xué)習(xí)、深化科學(xué)思維，提高學(xué)生運用所學(xué)知識解決問題的能力。

4 教學(xué)反思

在對分離定律進(jìn)行復(fù)習(xí)的過程中，充分發(fā)揮科學(xué)史蘊含的育人價值，通過深入分析史實，總結(jié)孟德爾的研究過程和科學(xué)方法，提高學(xué)生科學(xué)探究的能力。

通過創(chuàng)設(shè)真實情境，分析豐富的遺傳現(xiàn)象，提出有價值的問題，誘發(fā)學(xué)生深入思考，從而驅(qū)動深度學(xué)習(xí)。從闡述分離定律的內(nèi)容到分析其實質(zhì)，從運用分離定律分析遺傳現(xiàn)象再到解決遺傳學(xué)問題，通過層層遞進(jìn)的教學(xué)活動，使學(xué)生在深度學(xué)習(xí)中提升對分離定律的理解層次，提高運用遺傳定律分析和解決問題的能力。