人教版生物必修二第一章第一节孟德尔豌豆杂交实验（一）教学设计

《孟德尔的豌豆杂交实验（一）》教学设计
一、设计思路
本节教学的设计以课程标准的基本理念为出发点，首先通过课前让学生对自己身边熟悉的遗传现象的问卷调查入手，引领学生探究遗传定律的愿望；在对孟德尔的杂交实验和遗传定律的学习过程中，教师引导学生模拟参与到孟德尔的遗传实验中，创设以学生为主体的课堂学习氛围，体验孟德尔的科学研究方法，学习科学家的科学态度和创新精神。
二、教材分析
本节课主要包括四部分内容：“孟德尔一对相对性状的杂交实验”、“对分离现象的解释”、“对分离现象解释的验证”、“分离定律”，这四部分内容间的逻辑性很强，层层深入。本节教材的主导思想是以孟德尔发现遗传因子的实验过程为主线，突出科学史和科学研究方法的教育，而这也是必修2模块的一个教育侧重点，所以在模块2中具有非常重要的作用和地位。
三、教法和学法
1．确定教法：通过引导学生从身边的遗传现象入手进行调查，激发学习兴趣，培养动手能力；通过多媒体展示豌豆图片和学生解读豌豆花结构，使学生理解使用豌豆做实验材料的优点；采用“问题渐进探究”的教学模式，强化学习动机，引导学生思考和讨论，构建杂交实验的方法和过程，推导出对实验现象的假设；引导学生利用分离定律来解释问卷调查的结果，训练解决问题的能力。
2．学法指导：学生在初中阶段已学习与本节有关的一些基础知识，对基因与性状的关系、基因的显性和隐性、相对性状等概念有一定的认知，这对于本节的学习有一定的帮助，因此教学中，教师应该引导学生努力回顾旧知。但学生还不知道有关减数分裂的知识以及基因的本质问题，因此对于孟德尔提出的四点假说的理解和领悟上有一定的难度，教师可引导学生通过自己动手做模拟实验来体验孟德尔假说。另外教师可以提供一些验证假说的方案，让学生在分析讨论过程中，真正理解孟德尔测交实验的目的。
四、教学目标
（一）知识与技能目标：
1、能说明孟德尔选择豌豆作实验材料的优点；
2、掌握孟德尔的一对相对性状的杂交实验方法和对实验现象的解释及验证；
3、区别自交、杂交、测交、相对性状、性状分离、纯合子和杂合子等基本概念；
4、阐明分离定律的内容和实质。
（二）过程与方法目标：
1、通过课前调查和课堂模拟实验培养学生动手能力和分析、整理归纳能力；
2、讨论孟德尔杂交实验的相关数据，形成科学的实验分析习惯；
3、会分析孟德尔研究的步骤，形成对假说—演绎法的初步认识；
4、能够运用分离定律解释和预测一些遗传现象，训练学生解决实际问题的能力。
（三）情感态度与价值观目标：
体验孟德尔遗传实验的科学方法和敢于质疑、勇于创新、以及严谨求实的科学态度和科学精神。
五、教学重点与难点
重点：
一对相对性状的杂交实验；
对实验现象的解释及验证，阐明分离定律；
进行科学方法的教育；
运用分离定律解释一些遗传现象。
难点：
对分离现象的解释；2、假说—演绎法。
六、课前准备
1、因本学期初继续完成必修1第6章的教学，所以有充分的时间为这节课的学习做充分的课前准备。教师提前一星期布置学生分组完成两个任务：以班级小组为单位，两个组的学生通过书籍和网络等渠道查阅资料（内容主要包括孟德尔的生平事迹、孟德尔杂交实验的科学背景），其他组的学生根据教师设计的表格对本年级同学及其父母的眼睑特征（单、双眼皮）进行问卷调查，并以表格的形式对数据进行统计和处理。
2、教师提前设计好问卷调查的两个表格：
调查表格：
眼睑特征调查对象
是否单眼皮
是否双眼皮
父亲
母亲
子女
汇总表格：
总数量
双亲和子女均为双眼皮
双亲均双眼皮，子女为单眼皮
双亲和子女均为单眼皮
双亲均单眼皮，子女为双眼皮
双亲一方为双眼皮、一方为单眼皮，子女为双眼皮
双亲一方为双眼皮、一方为单眼皮，子女为单眼皮
3、性状分离比模拟实验的材料用具：两个相同的纸袋（甲和乙）、两种不同颜色的玻璃珠各20颗（如黑色代表含D的配子、白色代表含d的配子）。
4、设计性状分离比模拟实验的实验结果记录表：
次序
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
统计比例
甲
D:d=
乙
D:d=
合子
DD:Dd:dd=
5、制作多媒体课件
七、教学用时
2课时
八、教学过程设计
学生活动
教师的组织和引导
教学意图
请负责问卷调查的小组代表来展示调查的汇总表格（投影仪投影出来）学生根据教师提出的问题，进行前后桌间的讨论，并由两三个同学来概述讨论的结果。
第一课时教师主要引导学生讨论：双亲均是双眼皮，为什么子女会出现单眼皮？而当双亲均为单眼皮时，为什么子女只有单眼皮，而没有出现双眼皮？生物性状的遗传有没有规律呢？教师可不做过多的评价，紧接着指出：在140多年前孟德尔通过杂交实验揭示了生物遗传的基本规律。那么，孟德尔是何方神圣呢？他为什么能揭示这一科学奥秘？
激发学生浓厚的学习兴趣和探究欲望，又能自然地引入新课。
请负责查阅资料的小组派代表介绍孟德尔的生平事迹以及孟德尔杂交实验的科学背景学生阅读课本上“问题探讨”中的资料，了解“融合遗传”的观点。
结合学生的汇报，教师适当补充，并作以下几点总结：①孟德尔自幼酷爱自然科学，通过对自然科学和数学的学习，孟德尔具有了杂交可使生物产生变异的进化思想，以及应用数学方法分析遗传学问题的意识。②在实践中孟德尔选用豌豆、玉米、山柳菊等植物，连续进行了多年的杂交实验研究，其中最成功的是豌豆实验。③当时科学界开展对多种动植物的杂交实验，孟德尔总结了前人的经验，创新研究方法，如从单一性状入手观察分析遗传结果；用前人从未在生物学研究领域用过的数学统计方法进行分析研究；敢于挑战传统的观点---融合遗传，提出了颗粒遗传的思想等。然后教师通过幻灯片展示：孟德尔---遗传学的奠基人（图片）八年耕耘源于对科学的痴迷一畦畦豌豆蕴藏遗传的秘密实验设计开辟了研究的新路数学统计揭示出遗传的规律
教师设疑：豌豆具有哪些特点？为什么说孟德尔最成功的杂交实验是豌豆杂交实验？
让学生走近“遗传学之父”这一科学伟人，产生对孟德尔的钦佩和感动之情，体验孟德尔敢于质疑、勇于创新、坚持不懈的科学态度和科学精神。
结合图片和课本上的示意图以及注解，尝试概括豌豆作为理想实验材料的一些优点，并思考两个问题：.杂交实验的含义是什么？如何通过纯种间的杂交获得杂种后代？人工传粉时要注意哪些事项？通过实例分析，辨析相对性状的概念。前后桌之间可以讨论，交流各自的看法。请大家阅读课本“一对相对性状的杂交实验”，并思考讨论：1.为什么子一代表现高茎？矮茎性状消失了没有？如何来证实这一点？
2.为什么子二代又出现了矮茎？3.
F2出现3:1的性状分离比是必然还是偶然？是个别还是普遍现象？如何证明？4.如果不用数学统计的方法分析遗传结果，会发现F2呈现3∶1的数量比吗？
教师通过幻灯片展示豌豆植株及花的结构图，师生共同总结优点：①自然状态下豌豆自花传粉（且闭花受粉），产生纯种；②具有稳定遗传的、易于区分的性状，如课本上列出的7对相对性状，通过观察很容易区分；③豌豆花大，易于进行人工杂交，获得真正的杂种。
幻灯片展示人工异花传粉的示意图，并总结四步骤：去雄—套袋—传粉—套袋。结合以上内容，教师引导学生联系初中的知识，介绍两性花、单性花、自花传粉、异花传粉，并给出相对性状、父本、母本、自交、杂交、正交和反交等基本概念。找到了理想的实验材料，接下来我们一起来学习孟德尔到底是如何进行杂交实验并揭示遗传奥秘的。通过前面我们对孟德尔的了解，大家已经知道了，孟德尔获得成功的原因还归功于其研究方法的创新，他在研究杂交实验的过程中，采用由简到繁的观察方法，即先观察一对相对性状的遗传再研究两对相对性状的遗传。那么，如果选择豌豆的高茎和矮茎这对相对性状来研究的话，杂交实验该怎么做？杂交后代的茎高度可能是怎样的呢？大家的实验设计和预测结果跟孟德尔的一样吗？教师介绍孟德尔的正交和反交实验，强调孟德尔实验的严谨性。关于矮茎性状是否消失、如何证实的问题教师提出两个方案让学生讨论：1.用F1和矮茎豌豆杂交，看后代是否出现矮茎豌豆；2.让F1自交，看后代是否出现矮茎豌豆。幻灯片展示孟德尔的杂交实验图解：
并给出性状分离的概念。设疑：孟德尔是如何解释子一代只出现显性性状的？为什么子二代会出现性状分离，且分离比为3∶1的呢？
为阐明“一对相对性状的遗传实验”做铺垫，同时培养学生的观察能力和语言组织能力。让学生进一步领悟孟德尔的勇于创新精神。充分调动学生的思维和积极性，体验合作学习的快乐，并感受取得成功的喜悦。在学生参与讨论的同时，明确孟德尔让F1自交的目的，以及整个杂交实验过程的科学性和严谨性。
阅读教材，阐明孟德尔假说的内涵，概括孟德尔假说的要点。学生尝试用孟德尔的假说来解释上述已有的实验现象，并尝试自己绘制遗传图解。
教师指出：孟德尔在对豌豆杂交实验观察、统计分析的基础上，果断摒弃了前人融合遗传的观点，通过严谨的推理和大胆的想象，对分离现象的原因，提出了独到的假说。幻灯片展示孟德尔假说的四个要点：（1）生物体的性状是由遗传因子决定的，遗传因子之间既不会相互融合，也不会在传递中消失。（2）体细胞中遗传因子是成对存在的。（3）生物体在形成配子时，成对的遗传因子彼此分离，分别进入不同的配子中。（4）受精时，雌雄配子的结合是随机的。教师可以采取让学生边解说，自己边在黑板上书写遗传图解的形式来帮助学生理解假说的内涵，并强调书写遗传图解的规范性：结合上述内容，教师给出纯合子、杂合子概念，并进一步指出：孟德尔的假说能够合理的解释他的一对相对性状的杂交实验结果，那么，能否依此而判定其假说就是正确的呢？要验证假说的正确性，是否还需要更有力的证据呢？我们下节课再接着讨论。教师布置预习任务。
体验孟德尔敢于质疑、敢于创新精神；培养自主学习能力，使学生在反馈、思考中进一步突破难点。加深对假说的理解，也能体验成功的喜悦。培养学生严密的思维能力。为下一节课教学做铺垫。
学生在预习性状分离比的模拟实验的基础上，思考以下问题：（幻灯片呈现）1.两个纸袋代表什么？纸袋中两种不同颜色的玻璃珠各自代表什么？2.为什么每个纸袋中两种不同颜色的玻璃珠数目都是10个？3.分别从两个纸袋内抓取一个玻璃珠组合在一起的含义是什么？4.将抓取的玻璃珠放回原来的纸袋内，摇匀，按步骤（3）重复做15～20次的含义是什么前后桌一组进行实验，并作好实验记录和统计结果。在教师的引导下，学生讨论以下三个方案的可行性：1.
F1和杂种高茎杂交2.
F1和纯种高茎杂交3.
F1和矮茎杂交确定验证方案后，请学生尝试绘制遗传图解，预测实验结果。对照课本，了解孟德尔的测交实验及结果。引导学生归纳分离定律。应用分离定律的内容，解释问卷调查的结果，并尝试完成技能训练中的实验设计。
第二课时幻灯片展示上节课的遗传图解以及假说的四个要点，进行回顾复习，并明确本节课的教学任务：验证假说的正确性，阐明分离定律。幻灯片呈现探讨问题一：假设遗传因子真的彼此分离、配子的组合也的确是随机的，那么真的能出现3:1的结果吗？我们可以通过模拟实验来验证。在学生思考讨论的基础上，帮助学生明确四个问题的答案，并总结：本实验的理论依据是孟德尔的分离定律的原理，而本实验的实验目的是模拟雌雄配子的随机结合的过程而产生的结果，即模拟F1自交产生F2的性状分离及其比值的情况，从而达到初步验证孟德尔假说的目的。
教师指导学生按照课前的准备进行实验，完成表格。然后组织学生统计全班的实验结果，引导学生将每个小组的实验结果与全班总的实验结果作比较（投影仪投出来），比较的结果说明了什么？将实验结果与孟德尔的杂交实验结果作比较，帮助学生理解“实验样本数量足够大，是满足统计学规律的必要条件之一。”讨论孟德尔的假说是否合理。通过以上的模拟实验，我们对F1自交产生的F2所出现的3：1的性状分离比有了进一步的认识，不过大家别忘了，我们刚才模拟实验的前提是在假设F1是杂合子的情况下进行的。所以现在问题的关键是：我们该如何证明F1就是杂合子，而这也是孟德尔假说中最为关键的一点，如果能证明这一点的话，那么孟德尔的假说就是正确的了。
探讨问题二：怎样证明F1的遗传因子组成？师生共同分析：方案1即让F1自交，这是实验中已有的步骤，本身就是提出假说的依据，不能用来证明。
方案2后代全为高茎的，不能判断F1高茎是纯合子还是杂合子。而方案3矮茎只能提供含d的配子，不影响F1所产生的任何配子内的遗传因子的表达，即后代的种类和比例就能代表F1所产生的配子的种类和比例。因此方案3是可行的方案，这便是孟德尔的测交实验。通过幻灯片，展示规范的测交遗传图解，对学生出现的错误给予及时的纠正。遗传图解2
一对相对性状测交实验图解结合上述内容，给出测交概念，再次明确测交的目的是检测F1的遗传因子组成。展示孟德尔的测交实验结果，即用子一代高茎豌豆（Dd）与矮茎豌豆（dd）测交，在得到的64株后代中，30株是高茎，34株是矮茎，两种性状之比接近1∶1。教师总结：孟德尔通过测交实验不仅证明了自己的假说，而且用可见的测交实验的结果，来体现了生物在形成配子时，遗传因子的行为变化规律。后人把它归纳为孟德尔第一定律，即分离定律。幻灯片展示分离定律的内容，阐明分离定律的实质：体细胞中成对的控制相对性状的遗传因子彼此分离。归纳本节的相关概念，绘制杂合子、性状分离、相对性状、显性性状、隐性性状等概念图。教师引导学生简单回顾孟德尔揭示分离定律的过程，介绍“假说—演绎法”，并通过幻灯片总结主要步骤：观察实验、发现问题—分析问题、提出假设—设计实验、验证假设—归纳综合、总结规律再次出示有关眼睑特征的统计表格，引导学生分析。布置作业：结合教材中的技能训练，运用遗传规律进行育种的实验设计。
激发探究心理，明确模拟实验的目的。培养学生的实验记录能力、合作能力。体验用数学统计方法分析实验结果的必要性。体验孟德尔假说，进一步进行科学方法教育。让学生在分析讨论过程中，增强逻辑推理能力。巩固绘制遗传图解的基本方法。真正理解孟德尔设计测交实验的巧妙之处，并再次体验成功的愉悦，增强自信。阐明分离定律的内容和实质。梳理、建构相关知识网络，加深学生对概念之间内在联系的理解。让学生对科学研究的思路和方法有更深的认识。训练学生学以致用的能力。
九、教学反思
通过对往届学生对这部分内容的掌握情况分析，结果发现很多学生对分离定律的实质的理解都仅限于表层，具体表现在判断配子的种类和基因组成时出现较多错误。因此，本人在设计教学的过程中，侧重对这部分内容的设计，而通过分析，我认为最关键的是要让学生深刻领悟孟德尔设计F1自交和测交的实验意图，这样难点便可以得到有效突破，基于此想法，我通过设计讨论方案，然后逐一排除的策略进行教学，教学实施的过程很顺利，学生的学习效果确实很不错，所以我认为这部分的教学设计应该是本节课最成功的地方。不过，因为本节的第二课时设计比较多的学生活动，所以时间上有些紧凑，可以设计成三个课时，把绘制概念图和总结假说演绎法的步骤都放到第三课时来完成。