对性状分离比模拟实验的改进*

李军军 拦生发

性状分离比的模拟实验是人教版《生物•必修2•遗传与进化》第一章《遗传因子的发现》第一节《孟德尔的豌豆杂交实验(一)》中的内容之一。旨在让学生通过模拟实验从感性上认识杂合子的遗传因子在形成配子时的独立性以及雌雄配子结合时的随机性，进而理解孟德尔分离比产生的原因及条件。帮助学生经宏观感性认识形成微观理性认识，突破分离定律的本质这一教学重点和难点。本文从对课本实验的分析和改进两方面着手，力争寻找更加科学、简洁的实验方案。

一、对人教版教材实验的分析

(1)步骤1中甲、乙2个小桶内放入相同数量的彩球科学吗?

实验中甲、乙2个小桶内放入相等数量的彩球代表雌雄配子的种类及数量。这给学生容易造成同种生物产生的雌雄配子数量相等的感性认识[1]。但事实并非如此，一般来说，几乎所有有性生殖的生物产生的雄配子远远多于雌配子。但也有例外，如水绵的异配生殖中产生的雌雄配子数基本相当；翻车鱼一次产卵多达3亿粒以上，多于雄配子[2]。所以，实验中甲、乙2个小桶内放入相同数量的彩球模拟雌、雄配子的数目不够严谨，对学生有误导的嫌疑，建议改变甲、乙桶内的彩球数量或标注说明特殊情况。

(2)步骤3中人为抓取能保证随机性吗？可操作性强吗？

雌雄配子随机结合是性状分离比的模拟实验成功的关键。为了保证抓取彩球时不受个体无意识的选择，有些教师用黑色布条遮盖学生眼睛，在实验中，学生排斥心强，参与度低，影响实验的实施和效果。

二、改进后的实验方案

原理：杂合子经减数分裂形成配子时，显性遗传因子和隐性遗传因子具有独立性，彼此分离分别进入不同的配子，且两者比例相等。受精时不同的雌雄配子间随机、均等结合。

材料：取2个塑料空瓶，分别用甲、乙标记来代表雌、雄生殖器官，瓶盖上打出直径为0.6 cm圆孔备用。实验室准备足量的直径约为0.5 cm的不同色的塑料珠子，并用D和d标记(没有珠子可用不同色的豌豆代替)。

步骤：(1)自主设计记录实验结果的表格。(2)在甲瓶中装入0.5 cm不同色的塑料珠子各20个，代表雌性生殖器官和雌配子；在乙瓶中装入0.5 cm不同色的塑料珠子各30个，代表雄性生殖器官和雄配子。注意珠子最好不要超过瓶子容积的2/3，否则影响混匀。(3)用手指堵塞瓶盖上的圆孔，用相同的方式、相同的频率摇动瓶子使瓶内的珠子充分混合。(4)倒置甲、乙瓶子，放开堵塞的圆孔，各放出一个珠子，组合在一起，记下两个珠子的字母组合。(5)将珠子放回原来瓶内，按步骤(2)和(3)重复做50～100。

结果与反思：(1)各组学生展示自己的实验结果，并将其填入设计的表格。(2)引导学生对比每一组实验结果，说出结果差异的原因。引导学生求所有组的平均值，想想说明了什么问题？(3)得出结论以及孟德尔分离比的出现前提条件。(4)想一想，可以用本实验的结论解释生活中的哪些常见的问题？

三、改进点及优势分析

1.实验材料成本低、易获取、易混匀

塑料水瓶体积小、易获取，利于扩大实验组数，进而提高每一位学生的参与度，也有利于在课中进行实验。直径约为0.5 cm的塑料珠子在实验过程中容易混匀且杂音小，不但保证了正常的教学秩序而且有利于保证实验结果的准确度。

2.实验过程更加科学 充分保证实验结果的可靠性

改进实验方案步骤(2)甲瓶中塑料珠子比乙瓶的少，代表同种生物雌配子少于雄配子。这样更加科学、符合实际，有利于学生获得准确的感性认识，为理性思维的提升做好铺垫，也利于培养学生严谨的科学思维和完善学生的知识体系。步骤(3)可以充分保证2瓶内珠子混匀且混匀方式相同，从而平衡无关变量对实验结果的干扰。步骤(4)中倒置甲、乙瓶子，放开堵塞的圆孔，各放出一个珠子。珠子的放出是完全自然的、随机的，完全避免了抓彩球时因人无意识对颜色的偏好性导致的选择性，进而对实验结果造成干扰，进一步保证实验的精度。

3.明确实验原理、结果、结论 利于学生自主学习

改进后的实验方案目标明确、原理清晰，且直指分离定律的本质，有利于学生在分离定律的角度思考和分析实验，突破难点。步骤(1)让学生自主设计表格，强调学生重视实验过程及现象的记录，为结果分析做好基础资料，有利于培养学生严谨的实验思维。结果与反思中增加了一个问题。不但对本实验是个总结，而且将学生的思维从实验本身引入实际生活，有利于培养学生知识的迁移、运用能力，提高学生学习的成就感，达到学以致用的目的。

四、结语

经过改进，除了从选择实验材料，完善实验步骤等方面充分保证实验精度，以便增加模拟实验的真实性和可靠性之外，笔者还旨在追求让实验材料易取，操作过程简单，便于在课堂中操作且不影响正常教学秩序，从而改变目前流行的大组合作实验状况，力求小组合作实验，甚至个人实验。真正的让每一个学生在课堂上手忙起来，脑子动起来，增加学生的参与度与体验经历，调动学生的思维，提高学生的生物科学素养。

[1] 教育部.普通高中课程标准实验教科书:生物•必修2•遗传与进化[M].北京:人民教育出版社,2007.

[2] 赵建均.一道题引发的“头脑风暴式”教学反思[J].中学生物教学,2017(1-2):80-81.