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人类对遗传现象的科学解释,最早是孟德尔从豌豆杂交实验中总结出来的。他对遗传因子的发现和对遗传规律的总结,使自然科学中诞生了一门新的学科──遗传学。本章内容将引导学生沿着人类对遗传物质的认识过程来探索遗传的奥秘。

一、教学目的要求

知识方面

1.分析孟德尔遗传实验的科学方法。

2.阐明分离定律。

3.阐明自由组合定律。

情感态度与价值观方面

认同敢于质疑、勇于创新、勇于实践,以及严谨、求实的科学态度和科学精神。

能力方面

1.运用数学统计方法和遗传学原理解释或预测一些遗传现象。

2.尝试进行杂交实验的设计。

二、教学内容的结构和特点

(一)教学内容的结构

(二)教学内容的特点

本章是本册书的开篇,它循着人类认识基因之路,从140多年前孟德尔的植物杂交实验开始,即从个体水平出发,来展示人类探索遗传规律的历程。

本章题图创设的画面很容易把学习者带入140多年前的意境中:在书写着孟德尔数学计算手迹的底图上,叠加着遗传学之父孟德尔年轻时的肖像,古旧的淡黄底色,无形中给画面增添了几分历史的凝重。“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。”简洁的4句小诗不仅点出了本章的主要内涵,还引领着学习者“从孟德尔的植物杂交实验开始,循着科学家的足迹,探索遗传的奥秘。”

本章内容包括两节:第1节《孟德尔的豌豆杂交实验(一)》;第2节《孟德尔的豌豆杂交实验(二)》。第1节(包括“性状分离比的模拟”实验)和第2节均可用2课时教学。

第1节《孟德尔的豌豆杂交实验(一)》,由“一对相对性状的遗传实验”,“对分离现象的解释”,“对分离现象解释的验证”和“分离定律”四部分内容构成。

本节开始引入的问题探讨是通过红蓝墨水混合的比喻,让学生了解“融合遗传”的内涵,从而为进一步理解本节所述的孟德尔“颗粒遗传”的观点打下伏笔。

在介绍一对相对性状的遗传实验前,编者首先介绍了孟德尔的生平(如进修了自然科学和数学)及孟德尔所用的实验材料豌豆的有关知识(如豌豆是自花受粉植物等),这为后面讲述孟德尔进行的豌豆杂交实验,并最终取得成功进行了必要的铺垫。

本节的教学内容是按照孟德尔的探索过程由现象到实质,层层深入地展开的。教材首先介绍了孟德尔的杂交实验方法和观察到的实验现象(发现问题),接着,介绍了孟德尔对实验现象进行的分析(提出假说),然后,介绍了对分离现象解释的验证(验证假说),最后,归纳总结出分离定律(总结规律)。这样编写教材,在教学内容的组织上体现了学科内在逻辑性与学生认识规律的统一。考虑到削枝强干,重点突出,原教材中的“基因型和表现型”、“分离定律在实践中的应用”以及“显性的相对性”等内容,有的删减,有的移到教材的其他地方讲述,这样安排可以使教学内容更加简洁流畅,也便于学生沿着孟德尔的探索过程进行思考和从实验中领悟科学方法。

在呈现方式上,编者的主旨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,与原教材比较,本教材在这方面又有新的突破,主要表现在以下几方面。

第1章遗传因子的发现1.对实验过程采用问题串的形式,层层深入地引发问题和分析问题,在分析和解决问题的过程中建构知识框架。如在讲述一对相对性状的遗传实验时,就用“为什么子一代都是高茎的?”“难道矮茎性状消失了吗?”“为什么子二代中矮茎性状又出现了呢?”“F2中出现3∶1的性状分离比是偶然的吗?”等问题来引导学生分析问题。

2.对杂交实验的解释和对遗传规律的总结完全是根据孟德尔的推理得出的。如对于基因与染色体的关系,教材也没有做跨越时代的说明,而是按照科学史的发展顺序,把这一内容放在第2章减数分裂的内容之后进行叙述。

3.在讲述孟德尔探究方法的基础上,不失时机地提出要求,让学生主动参与对问题的分析。例如,让同桌同学根据孟德尔的假说,讨论高茎豌豆与矮茎豌豆杂交实验的分析图解;在验证实验中,让学生根据孟德尔的理论,自己预测杂交实验的结果等。这样编排教材,其目的是激励学生主动探究,自主获得知识,为学生能力的培养和情感态度的体验留下了更大的空间。

为了加深学生对遗传因子的分离和配子的随机结合与性状之间的数量关系的理解,体验孟德尔的假说,课文中穿插了模拟实验──“性状分离比的模拟”;正文中还辟有专门栏目,对本节科学史中体现出来的主要科学方法“假说—演绎法”进行了介绍;在正文的最后,编者又创设与植物杂交有关的问题情境,安排学生进行设计实验程序的技能训练。

第2节《孟德尔的豌豆杂交实验(二)》,由“两对相对性状的遗传实验”,“对自由组合现象的解释”,“对现象解释的验证”,“自由组合定律”,“孟德尔实验方法的启示”和“孟德尔遗传规律的再发现”六部分内容构成。

本节问题探讨活动以一个生产中的实际问题──奶牛的产奶和生长速率引入对两对相对性状的讨论。

本节在教学内容的安排上与第1节一样,同样是按照科学发现过程的顺序来构建框架体系,并按着孟德尔的实验过程,由现象到实质,层层深入地展开讨论。在呈现方式上,同样强调了科学史和科学研究方法的教育,让学生犹如亲历科学家的探索过程,从浓郁的历史感中获取科学知识和对科学方法的领悟。对于这一点,这里不再赘述,需要指出的有以下几点。

1.本节的开始,就提出新的质疑:“一对相对性状的分离对其他相对性状有没有影响呢?”在此基础上再展开对两对相对性状的讨论,既强调了二者之间的联系,又褒扬了孟德尔敢于质疑、勇于创新和实践的科学品质和科学精神。

2.本节在内容的表述上十分注重建立两对性状与一对性状的联系,如不仅单独分析粒形与粒色,还以旁栏思考题的形式,从数学角度引导学生建立两者之间的联系。这为学生理解从单因素到多因素进行研究的科学方法埋下了伏笔。

3.在讲述两大遗传定律后,单设标题,揭示实验方法带给我们的启示,并通过思考与讨论活动,引导学生自己总结孟德尔获得成功的原因。这样编写不仅体现了教材内容的开放性,也突出了本章教材的主旨──领悟科学方法,提高科学探究能力。

三、与学生经验的联系

俗话说:龙生龙,凤生凤,老鼠生儿打地洞。这是几千年来人们对遗传现象的总结。后代的许多特性与亲代相似,是随处可见的现象,在此基础上,学生很容易理解孟德尔的豌豆杂交实验中后代出现的遗传与变异现象。近几年来,随着科学技术的发展,生物科学的新成果、新技术屡见媒体报道,通过报刊、杂志、广播、电视等媒体的介绍,学生可以了解到许多新知识,如从对克隆动物来历的介绍中,可以知道细胞核中的遗传物质与动物的性状有密切的关系;从转基因耐贮存番茄、转基因抗虫棉、能产生人类蛋白质的转基因牛、羊的实例中,体验到基因与性状的关系。

学生在初中学习过的知识与本章内容有密切的联系。例如,在初中学习的“基因控制生物的性状”的知识,初步解决了基因与生物个体性状的关系问题;学习的“基因的显性和隐性”的知识,初步解决了控制相对性状的成对基因之间的关系问题,以及为什么具有相对性状差异的双亲,后代会有复杂的表现等问题。再有,学生学习的必要的数学知识,如有关比和比例的知识,有关二项式幂的知识也是学生学习本章必不可少的基础。

四、与其他章的联系

本章的内容都与其他章有紧密的联系。本章讲述的是140年前孟德尔对遗传现象的推测,以及根据推测总结出的遗传规律。但推测是否正确,遗传规律的细胞学基础是什么?分子基础是什么?需要后期的研究成果去验证、解释和发展。例如,本册书的第2章《基因和染色体的关系》揭示的是遗传规律的细胞学基础;第3章《基因的本质》揭示的是遗传规律的分子生物学基础;第4章《基因的表达》揭示的是基因控制性状的机制;第5章《基因的突变及其他变异》是从分子生物学和细胞学角度解释性状的变异;第6章《从杂交育种到基因工程》讲述的是遗传规律的应用及其发展;第7章《现代生物进化理论》是从群体的角度,讲述遗传和变异在生物进化中的作用。总之,既然整册书是按照遗传学发展的历程来编写的,抓住这条主线,就可以像串珠一样找出各章之间的有机联系。

    
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