《遺傳因子的發(fā)現(xiàn)》教學(xué)設(shè)計方案

《遺傳因子的發(fā)現(xiàn)》教學(xué)設(shè)計方案南昌江西師范大學(xué)附屬中學(xué)（330046）解耀國《遺傳因子的發(fā)現(xiàn)》選自人民教育出版社普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書生物學(xué)科必修第二冊第1章第1節(jié)和第2節(jié)，授課學(xué)段為高一年級。一、教學(xué)目標(biāo)：知識方面： 1、分析體會孟德爾遺傳實驗的科學(xué)方法； 2、闡明分離定律； 3、闡明自由組合定律。情感態(tài)度與價值觀方面：1、體會科學(xué)的人文魅力； 2、體會科學(xué)之美。能力方面：運(yùn)用數(shù)學(xué)統(tǒng)計方法和遺傳學(xué)原理解釋或預(yù)測一些遺傳現(xiàn)象。二、教學(xué)重點1．闡明分離定律；2、闡明自由組合定律。三、教學(xué)難點1．分析體會孟德爾遺傳實驗的科學(xué)方法；2．運(yùn)用數(shù)學(xué)統(tǒng)計方法和遺傳學(xué)原理解釋或預(yù)測一些遺傳現(xiàn)象。四、教學(xué)思路、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段、教學(xué)設(shè)計理念《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)》倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)，力圖改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，引導(dǎo)學(xué)生主動參與、樂于探究、勤于動手，逐步培養(yǎng)學(xué)生收集和處理科學(xué)信息的能力、獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力，以及交流與合作的能力等，突出創(chuàng)新精神和實踐能力的培養(yǎng)。生物必修課本第二冊遺傳部分以遺傳科學(xué)發(fā)現(xiàn)史為編排教材的依據(jù)，本課題為起始課，能否上好對學(xué)生高中遺傳的學(xué)習(xí)具有比較大的影響?；谝陨闲抡n標(biāo)的理念和該課題在教材中的地位，在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計時，教法采用“創(chuàng)設(shè)恰當(dāng)情境，學(xué)生主動探究，教師銜接引導(dǎo)”的探究性教學(xué)模式。這種教學(xué)模式極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)熱情，課堂上主要以學(xué)生討論、師生互動為主，在遞進(jìn)式的觀察思考、討論交流、動手實驗中輕松掌握重點和難點，達(dá)成教學(xué)的三維目標(biāo)。五、組織形式在教室組織教學(xué)，以分組討論的形式。六、教學(xué)步驟學(xué)生活動教師的組織和引導(dǎo)教學(xué)意圖學(xué)生的回答五花八門，主要為：1、滴血驗親，看是否融合（通俗電視劇得到的方法）2、DNA檢測學(xué)生多從表面出發(fā)，認(rèn)為第一對父母的孩子為O型，第二對父母的孩子為B型，因為“父母中有一個和嬰兒血型相同，遺傳的”（一）實際情境問題引入：一所醫(yī)院的婦產(chǎn)科護(hù)士不小心把兩個嬰兒床的牌子掛錯了，如果這護(hù)士不知道掛錯了，那將來肯定是一場人間悲劇，還好，她知道掛錯了，請問她該怎么辦呢？分析1：滴血看是否融合的方法顯然是不對的，首先，任何兩個人的血放到一起凝固之后肯定是融合到一起的，其次在加入防凝固劑保證血液不凝固的情況下，看是否融合也不對，因為從來就是沒有說父母的血液一定可以輸給子女或者子女的血液就一定可以輸給父母。分析2：DNA檢測當(dāng)然可以，但估計這是大家從傳媒上獲得一個名詞，不怎么了解。DNA檢測麻煩一些，其實往往血型檢測就可以了。我們來看血型檢測的結(jié)果：兩個嬰兒分別是O型和B型第一對父母分別是AB型和O型第二對父母分別是A型和B型請問你猜哪對父母對應(yīng)相應(yīng)的嬰兒呢？老師來給大家講一下正確的分析過程，由于大家還沒學(xué)遺傳的知識，可能有點聽不懂，但這沒關(guān)系，學(xué)完后面幾節(jié)課大家就全懂啦！主要是從學(xué)生熟悉的感興趣的情境問題引入，激發(fā)學(xué)生聽課的興趣，同時順帶完成了①教導(dǎo)學(xué)生做事要細(xì)心；②糾正學(xué)生從影視劇獲得的非科學(xué)觀點。問題分析到這份上，不能因為學(xué)生沒學(xué)就不講，學(xué)生有的聽得懂，有的聽不懂，不管怎樣模糊的懂與不懂對學(xué)生來講都是一個興趣激發(fā)。另外學(xué)生可以邊聽邊回顧一下，減數(shù)分裂和受精作用的知識。學(xué)生用自己的手檢驗自己的相對性狀的類型，興致很高。學(xué)生對色盲癥、白化病、兔唇很了解，有同學(xué)立即提到了“嫣然基金”（二）簡介相對性狀（同一種性狀的不同表現(xiàn)類型）其實性狀是大家最熟悉的東西，比如一些同學(xué)習(xí)慣用右手，另外一些同學(xué)習(xí)慣用左手，有些同學(xué)是雙眼皮而另外一些同學(xué)是單眼皮。再比如大家天天在用的手，其實同學(xué)之間有很多細(xì)微的不同：以上的相對性狀沒有好與壞的差別，但下面的一些相對性狀就有好壞的差別了，這種“壞”我們往往稱之為疾病。講述血友病的發(fā)現(xiàn)史學(xué)生可以自己觀察自己，并且可以對比他人，興趣激發(fā)的效果比較明顯以科學(xué)史實激發(fā)學(xué)生興趣學(xué)生思考后的回答是：調(diào)查后再統(tǒng)計結(jié)合課本圖理解豌豆做實驗材料的好處，明白人工異花傳粉可以獲得雜交后代學(xué)生多數(shù)答：中等高度學(xué)生馬上就問：為什么矮莖親本的性狀在F1不表現(xiàn)？學(xué)生思考良久回答不出，此問題對學(xué)生過難。傾聽老師的講解，加以理解體會同學(xué)們圍繞問題進(jìn)行短暫的討論，然后回答。此問題對學(xué)生過難。邊聽講邊思考，邊推理邊理解。學(xué)生很興奮的分析具體到自己的情況。（三）孟德爾的豌豆雜交實驗?zāi)敲?，這些性狀的遺傳到底有什么規(guī)律，應(yīng)該怎么來研究呢？同學(xué)們能想到調(diào)查尤其是能想到統(tǒng)計已經(jīng)非常不錯了，但調(diào)查總讓人隔了一層的感覺，科學(xué)往往喜歡直截了當(dāng)，所以生物學(xué)家用的是實驗的方法。介紹孟生平著重突出幾點：1.靠妹妹的嫁妝才得以完成在大學(xué)的二年進(jìn)修2.兩次參加正式老師資格考試均未過關(guān)，一直是代課老師3.豌豆雜交實驗持續(xù)了8年，此外還進(jìn)行了別的植物雜交實驗有詩云：八年耕耘源于對科學(xué)的癡迷；一畦畦豌豆蘊(yùn)藏遺傳的秘密。實驗設(shè)計開辟了研究的新路；數(shù)學(xué)統(tǒng)計揭示出遺傳的規(guī)律。豌豆介紹結(jié)合課本P20圖和P21圖介紹豌豆花、人工異花傳粉及豌豆的7對相對性狀，著重講清楚：兩性花、自花傳粉，閉花受粉。使學(xué)生理解豌豆在自然狀態(tài)下是純種。一對相對性狀的遺傳實驗（邊板圖邊提問或等學(xué)生問）（1）事實（如果要解決矮莖為什么不表現(xiàn)的疑問，下一步實驗應(yīng)該怎么做？）P 純種高莖豌豆×（如果要解決矮莖為什么不表現(xiàn)的疑問，下一步實驗應(yīng)該怎么做？）P 純種高莖豌豆×純種矮莖豌豆 （♀或♂）↓（♀或♂）（大家覺得后代應(yīng)該是？）F1高莖豌豆 ↓自交 F2高莖豌豆矮莖豌豆 787 277（2）分析①F2為什么又出現(xiàn)了矮莖呢？（在F1中隱而未消）②高莖親本為純種高，F(xiàn)1為雜種高，F(xiàn)2的高呢？F2的高有兩種，純種高和雜種高，這從F2后代F3可看出來，同樣可知F2的矮為純種矮。③F1的后代有兩種純種：純高和純矮。它們均來自于精子和卵細(xì)胞的結(jié)合，所以，F(xiàn)1產(chǎn)生：含高因子的精子＋含高因子的卵細(xì)胞→純高含矮因子的精子＋含矮因子的卵細(xì)胞→純矮另外：含高因子的精子＋含矮因子的卵細(xì)胞→高含矮因子的精子＋含高因子的卵細(xì)胞→高（親代產(chǎn)生的F1就是這樣）如果F1產(chǎn)生的含高因子的精子（卵細(xì)胞）和矮因子的精子（卵細(xì)胞）的機(jī)會是相等的，那么F2的高與矮之比就應(yīng)約為3∶1，而787和277之比就約為3∶1給出顯性性狀，隱性性狀、性狀分離的概念同學(xué)們，通過以上的分析，你認(rèn)為孟德爾會對遺傳的原因提出怎樣的猜想呢？（3）假說①性狀由遺傳因子決定決定顯性性狀的為顯性遺傳因子，用大寫字母表示，如D決定隱性性狀的為隱性遺傳因子，用小寫字母表示，如d②體細(xì)胞中遺傳因子成對存在給出純合子和雜合子的概念③形成配子時，成對的遺傳因子彼此分離，進(jìn)入不同的配子④雌雄配子的結(jié)合是隨機(jī)的（4）用假說解釋已知事實P 純種高莖×純種矮莖 DD dd ↓ ↓配子D dF1 DdP 純種高莖×純種矮莖 DD dd ↓ ↓配子D dF1 Dd高莖豌豆F1 高莖豌豆×高莖豌豆DdDd↙↘↙↘配子DdDdF2DDDdDddd純種高雜種高雜種高矮3∶1充分挖掘科學(xué)史的人文價值讓學(xué)生理解生物科學(xué)實驗選擇材料的重要性。用通俗易懂的推理說明讓學(xué)生理解孟德爾的科學(xué)思維過程。意圖讓學(xué)生體驗孟德爾的科學(xué)思維方法。用通俗易懂的語言讓學(xué)生理解測交的原因應(yīng)用的例子選眼皮是為了激發(fā)興趣講的內(nèi)容和學(xué)生密切相關(guān)是興趣的一條捷徑。埋下伏筆留下期待介紹現(xiàn)代科學(xué)研究中常用的一種科學(xué)方法：假說——演繹法（5）驗證假說孟德爾假說的關(guān)鍵是：F1產(chǎn)生比值相等的兩類配子D和d。如何證明確實如此呢？我們是看不見配子含有什么遺傳因子的，但是配子一旦和別的配子結(jié)合就可以表現(xiàn)出性狀，這是我們看得見的，很顯然，“別的配子”含有的遺傳因子最好是隱性遺傳因子，這樣才不影響我們的研究的配子含有什么遺傳因子，因此我們的方法是：用隱性純合子和F1雜交。雜交的預(yù)測結(jié)果： 雜種F1隱性純合子 雜種F1隱性純合子親代Dddd↙↘↓配子Ddd↓↓后代Dddd高莖矮莖1∶1這樣，看不見的含有什么遺傳因子的“配子”就轉(zhuǎn)換成看得見的表現(xiàn)為具體性狀的個體。因為這種雜交可以用來測定F1的遺傳因子組成，所以又叫測交，孟德爾做了這個實驗，在得到的64株后代中，30株是高莖，34株是矮莖，性狀的分離比接近1∶1，實驗的結(jié)果與預(yù)測的結(jié)果符合。（6）結(jié)論：假說成立給出孟德爾分離定律的內(nèi)容。（7）應(yīng)用已知雙眼皮由顯性遺傳因子D決定，單眼皮由隱性遺傳因子d決定，分析人群中眼皮性狀的所有可能。雙單雙單父DDDddd母雙DD全雙全雙全雙Dd全雙雙∶單3∶1雙∶單1∶1單dd全雙雙∶單1∶1全單很顯然，人群中雙眼皮應(yīng)該遠(yuǎn)多于單眼皮，同學(xué)們也可以據(jù)此分析父母為什么生下了一個雙眼皮或者單眼的你。我們前面介紹的一些相對性狀中，習(xí)慣用右手是由顯性遺傳因子決定的，兩手嵌合時左手大姆指在上也是由顯性遺傳因子決定的，而白化病則是由隱性遺傳因子決定的，至于血友病，色盲癥，當(dāng)然也是由隱性遺傳因子決定的，不然的話，人群患病的人不是比正常人還多嗎？但這兩種病在男性和女性中的發(fā)病率是不同的，也就是和性別有關(guān)，這個問題我們以后詳細(xì)講。學(xué)生思考后回答：用兩者雜交學(xué)生說出每一步的結(jié)果后再板圖。獨(dú)立思考分析。邊聽講邊思考，邊推理邊理解。思考、聽講，理解測交的作用和本質(zhì)4二對相對性狀的雜交實驗在大自然中天然存在的豌豆就粒色和粒形來說，只有兩種類型：一種是黃色圓形的，另一種是綠色皺形的。作為消費(fèi)者，大多數(shù)人想買圓形的，因為飽滿，同時想買綠色的，因為覺得新鮮、嫩一些，當(dāng)然實際上顏色不能代表老嫩，但消費(fèi)者就是這樣一個心理，作為生產(chǎn)的農(nóng)場當(dāng)然就應(yīng)該滿足消費(fèi)者的需求，能辦到嗎？實際上，早在150年前，孟德爾就做了這個雜交實驗，當(dāng)然他的目的不是為了得到綠色圓形的豌豆，而是為了研究遺傳的規(guī)律，那他是怎么做的呢？（1）事實P純種黃色圓形P純種黃色圓形×純種綠色皺形（♀或♂）↓（♀或♂）F1黃色圓形↓F2黃圓、黃皺、綠圓、綠皺31510110832說明黃對綠，圓對皺為顯性不同對的性狀發(fā)生了自由組合，四種表現(xiàn)型的比值約為9∶3∶3∶1，如何解釋說明呢？（2）分析先分別對每一對性狀單獨(dú)分析：進(jìn)一步對二對相對性狀綜合分析：（根據(jù)分離定律，成對的遺傳因子形成配子時一定要分開）（Y與y分離，R與r分離，配子必需獲得Y、y中的一個和R、r中的一個）（Y當(dāng)然可以與R到一個配子中，y也可與r到一個配子中，因為出現(xiàn)過這樣的配子，Y可不可以與r，y可不可以與R到一個配子中呢？試試看）PYYRR×yyrr（根據(jù)分離定律，成對的遺傳因子形成配子時一定要分開）（Y與y分離，R與r分離，配子必需獲得Y、y中的一個和R、r中的一個）（Y當(dāng)然可以與R到一個配子中，y也可與r到一個配子中，因為出現(xiàn)過這樣的配子，Y可不可以與r，y可不可以與R到一個配子中呢？試試看）PYYRR×yyrr↓↓配子YRyr↘↙F1YyRrF1的配子YRYryRyr雄配子雄配子YRYryRyr雌配子YR黃圓黃圓黃圓黃圓Yr黃圓綠圓黃圓綠圓yR黃圓黃圓黃皺黃皺yr黃圓綠圓黃皺綠皺不同對的性狀發(fā)生了自由組合，四種表現(xiàn)型的比值為9∶3∶3∶1?？梢员容^好的解釋已知事實（3）假設(shè)：不同對的遺傳因子是自由組合的（4）驗證：測交實驗（這樣，看不見的遺傳因子組成就由看得見的后代表現(xiàn)型表現(xiàn)出來了）親代YyRr×（這樣，看不見的遺傳因子組成就由看得見的后代表現(xiàn)型表現(xiàn)出來了）親代YyRr×yyrr↓↓配子：YRYryRyryr↓↓↓↓↙后代：黃圓黃皺綠圓綠皺應(yīng)為1∶1∶