孟德尔豌豆杂交实验（一）（教学案例)

必修2　第1章 第1节孟德尔的豌豆杂交实验（第一课时教学案例）

一、背景

授课内容：人教版普通高中课程标准实验教科书必修2《遗传与进化》第1章第1节“孟德尔的豌豆杂交实验（一）”。

本节内容分为两个课时进行。第一个课时完成“一对相对性状的杂交实验”以及“对分离现象的解释”；第二课时完成“对分离现象解释的验证”以及“分离定律”。本节课是进行第一课时的教学。

在本节课前，教师已制作了计算机辅助教学课件，并让学生课外收集关于“遗传学之父”——孟德尔的资料。由于学生是第一次接触到有关遗传方面的知识，有很多名词需要解释，因此在本节课上学生除了掌握孟德尔分离定律，还应掌握杂交、自交等生物名词。

二、主题

高中新课改是当今教育大势所趋，新课程的基本理念将 “提高生物科学素养”放在了首位。因此在本节课的教学上将一改过去直接把孟德尔分离定律灌输给学生，而是追寻孟德尔对生物性状遗传的探索过程，从现象到本质，层层深入地展开。其顺序是：孟德尔的杂交实验方法和观察到的实验现象（发现问题）→对实验现象的分析（提出假说）→对分离现象解释的验证（验证假说）→归纳总结分离定律（总结规律）。这样的顺序符合学生的认识规律，在教学内容上也便于学生沿着孟德尔的探索过程进行思考和从实际中领悟孟德尔的科学方法。

在教学过程中对孟德尔的探究过程以问题的形式，层层深入地引发问题和分析问题，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，从中体会到科学研究的过程，培养学生的科学素养。

三、课前准备

课前已让学生收集关于孟德尔的资料，我也制作了本节内容的教学课件。考虑到本地区实际情况，可能只有少部分学生能收集到相关资料，因此课前提出一些关于孟德尔杂交实验的问题，便于学生查找。问题如下：

（1）孟德尔的生平。

（2）孟德尔杂交实验所选材料与实验的成功有关吗？

（3）在孟德尔之前也有许多人做过杂交实验，为什么他们没有得出定律呢？

四、教学过程

1、引言

大家知道生物的性状是受什么控制吗？譬如，拿人来说，个子有高有矮，有胖有瘦。教师可以打出幻灯片出示明星姚明的照片和普通人照片。

学生比较两者高矮。然后学生进行讨论，最后得出结论：受遗传物质和后天营养条件的影响。

教师给予肯定，然后引出我们今天所学的主要是关于性状和遗传物质之间的关系，以及其中包含的规律问题。

教师指导学生看P2的问题探讨

学生阅读后各抒己见，有的认为融合遗传正确，白牡丹和红牡丹杂交子代为粉色；有的认为错误，可能是红色也可能是白色；还有的认为是红白夹杂的花斑的……

教师对学生的积极回答和参与给予肯定。

2．走近孟德尔

首先请几位同学对课前收集的有关孟德尔的生平事迹作个介绍，让学生走近这位科学伟人。然后我将学生的发言做了个总结，强调了以下几点：孟德尔家境贫寒却刻苦学习；他对杂交实验的研究长达8年之久；孟德尔的实验并非一开始就成功，他曾用山柳菊、玉米等多种材料做杂交实验，都没有成功，最后用豌豆做实验才发现了遗传的基本规律。

这一部分的教学重点放在对学生的情感教育，让他们体会到要成功就需要有吃苦耐劳的精神。

3．豌豆做实验容易成功的原因

该环节涉及到较多的初中知识，考虑到许多学生初中知识的薄弱，因此，补充讲解了花的结构以及传粉的过程。

师：一朵花既有雄蕊又有雌蕊，我们将它称之为两性花；而一朵花只有雄蕊或只有雌蕊，则称为单性花。书上告诉我们豌豆是自花传粉植物，那么豌豆应该是两性花还是单性花呢？

生：两性花。因为自花传粉指的是一朵花的花粉落在同一朵花的雌蕊的柱头上的过程，只有两性花才同时具有花粉和柱头。

（播放课件中两性花的结构图）

师：也就是说只有两性花能完成自花传粉，那么单性花的传粉方式又是怎样的呢？

生：是通过异花传粉。异花传粉指的是两朵花之间的传粉过程。

师：豌豆做实验容易成功不止因为它是自花传粉植物，而且是闭花传粉，也就是豌豆花在未开放时，就已经完成了受粉，这就避免了外来花粉的干扰。所以豌豆在自然状态下一般都是纯种。孟德尔用豌豆进行人工杂交实验，结果既可靠又容易分析。豌豆除了这个特点之外还有其他有利于研究的特点吗？

生：豌豆还具有易于区分的相对性状。

（展示课件中人体内一些相对性状的图片，帮助学生理解相对性状的含义。）

师：什么是相对性状呢？

生：一种生物的同一种性状的不同表现类型就叫做相对性状。

师：在孟德尔之前也有许多人做过杂交实验，为什么他们没有得出定律呢？

生：在科学研究中，我们要研究问题应该要化繁为简，孟德尔首先是对每一对性状的遗传分别进行研究，这样就较容易发现其中的规律。

4．一对相对性状的杂交实验

该环节由学生自学，然后将孟德尔杂交实验过程复述，以此锻炼学生的总结归纳能力。并对实验现象提出问题，引导学生思考。

师：现在请一位同学来讲讲孟德尔关于一对相对性状的杂交实验的过程。

生：孟德尔用自然条件下的高茎豌豆与矮茎豌豆杂交，产生的子一代全为高茎，接着他又用子一代自交，结果发现子二代中既有高茎豌豆又有矮茎的豌豆，并且高茎与矮茎的数量比接近3:1。

（播放孟德尔杂交实验的示意图。）

师：这位同学讲得很好。孟德尔的实验过程我们已经了解，实验现象也已知道，那么现在就有了以下几个问题：F₁代为什么全为高茎的？而F₂代为什么又出现了性状分离，并且分离比为3∶1，这是偶然的吗？

生：这不是偶然。因为孟德尔又分别对豌豆的其他6对相对性状进行杂交实验，实验结果都接近3∶1。

5．对分离现象的解释

该环节以问题的形式，引发学生思考、探索，引导学生尝试提出假说。

师：孟德尔做了杂交实验之后，在观察和统计分析的基础上，果断地摒弃了前人融合遗传的观点，提出了自己的一套假说。知道什么是假说呢？

生：假说就是还未经过验证的，还不能确定是对还是错。

师：假说必须要经过验证才能成为定律。在孟德尔的假说里，生物的性状是由什么决定的呢？

生：由遗传因子决定。

师：那么这些遗传因子有什么特点呢？

生：遗传因子不相融合也不会消失。

师：就像不同颜色的玻璃球，如果把红色和绿色的玻璃球放入桶内，玻璃球会变色吗？

生：不会。

师：孟德尔认为这些遗传因子就像一个个独立的颗粒，因此孟德尔提出的遗传方式也称为“颗粒遗传”。孟德尔还对遗传现象做了一些规定：F₁所表现的性状称为显形性状，而F₁所未表现的那个亲本性状为隐性性状。显形性状由显形遗传因子控制，用大写字母表示；隐性性状由隐性遗传因子控制，由小写字母表示。

遗传因子在体细胞中的存在形式是怎样的？

生：是成对存在的。

师：很好。根据上面的两点假说，我们是否可以推出孟德尔杂交实验植株的遗传因子的组成？以字母D来表示这对遗传因子。

生：可以推出亲本和F₁的遗传因子组成。因为已知亲本高茎豌豆和矮茎豌豆都是纯种的，则它们的体细胞中的遗传因子组成分别为DD和dd。又知道F₁为高茎的，说明F₁中有一个D，而F₂又出现了矮茎性状，说明控制矮茎的遗传因子没有消失，它只是隐藏在F₁中，因此F₁的遗传因子组成为Dd。

师：这位同学的推论完全正确。现在已经知道亲本和F₁遗传因子的组成，那么大家来大胆猜测一下，究竟生物遗传要遵循什么样的规律，遗传因子为DD和dd的亲本怎样产出Dd的子一代呢？

（学生认真地思考）

生1：F₁中的两个遗传因子应该来自不同的亲本。

生2：亲本的两个遗传因子要分离。

师：也就是说体细胞中成对的遗传因子在形成生殖细胞——配子时要彼此分离，不能同时处于一个配子中。换一句话说，配子中遗传因子的存在形式是怎样的呢？

生：是单个存在的。

师：很好。根据上面的三点假说，我们已经能够解释为什么F₁只出现高茎的豌豆了。但是还有一个问题未解决——F₂为什么出现性状分离比为3∶1？你们根据上面的假说将F₁自交表示出来，看看F₂代有什么现象？

F₁  　　      Dd   ×   Dd

↙ ↘      ↙↘

配子         D     d      D   d

                                      ↓

F₂          DD     Dd     Dd     dd

            高      高      高      矮

生：F₂中出现了高茎和矮茎两种性状。

师：在孟德尔的实验结果中，F₂中高矮茎之比为3∶1，那么出现3∶1的性状分离比需要什么样的前提呢？

（这个问题对于学生来说较难，只有少数学生能够回答。）

生：前提是F₁中不同雌雄配子结合的几率要相等。也就是F₂中DD∶Dd∶Dd∶dd必须是1∶1∶1∶1，这样高矮茎的比例才会是3∶1。

师：换句话说就是受精时，雌雄配子的结合是随机的。D与D、D与d或者是d与d相结合机会都是相等的，没有说哪一种组合的几率较大。这就是孟德尔假说的第四点。

6．课后小结

（1）孟德尔的杂交实验之所以能够成功，离不开他的刻苦钻研，大胆的推理以及选材的成功，当然更重要的是他的科学的探究方法。

（2）孟德尔对分离现象的解释有以下几个要点：控制一对性状的遗传因子在体细胞之中成对存在，不相融合，在形成配子时彼此分离。

7．深化与拓展——课后探究

孟德尔对杂交实验现象做出了假说，究竟这套假说是正确的还是错误的呢，还需要验证，这就是科学研究中常用的方法，先对实验现象提出假说进行解释，然后再验证。一套正确的假说不仅要可以解释已有的实验现象，还要预测一些未做的实验。课后请大家设计一个实验来验证一下孟德尔的假说是否正确。

四、结果

1．教学效果

本案例中，通过课前、课堂中的学习活动，学生初步掌握科学研究的方法和过程，发展了学生的科学思维，培养了学生积极提出问题和分析问题的能力，提高了学生的科学素养，同时也使学生体会了孟德尔这位“现代遗传学之父”的科学精神。课前的收集资料让学生懂得如何获取知识，课堂上课件的图片展示也使得本节课达到了较好的效果。

2．教学反思

由于本节课的课时有限，教学内容又较多，本班的学生多是中等水平，所以在教学实施过程中有意放慢进度，旨在让学生有充足的时间进行思考，体会科学探究的过程。在本节课中对于诸如杂交、自交等概念只做了个大概的介绍，没有给出完整的定义让学生理解掌握，主要是因为这些概念中都涉及到遗传因子的概念，必须在介绍完孟德尔的假说之后才能讲解，因此这些内容只能留到第二课时再做讲解。如果时间充裕，将这些概念在本节课上讲解，学生接受的知识可能更为完整、有序。