以学科核心素养观设计“孟德尔的豌豆杂交实验（二） ”

刘文胜 李亚丹

“孟德尔的豌豆杂交实验（二）”是人教版高中生物必修2第一章第一节的内容。从整个《遗传与进化》模块来看，把这一节内容编排在《减数分裂与受精作用》之前，是符合科学史发展历程的，强调了科学史和科学研究方法的教育，让学生体验科学探索过程，对其获取科学知识、提高学科核心素养具有重要作用。

确定基于学科核心素养的教学设计思路

聚焦问题解决，培养学生发现问题、解决问题的能力。问题解决是学习的本质。在本节内容教学过程中，教师利用教材内容创设问题情境，设计多层次的“问题串”，激发学生的思维发散意识，引导学生在“问题串”的解决中，逐渐将零散知识内化为“知识串”，构建成知识结构，甚至形成从本学科到跨学科的知识结构，体验科学研究方法，提升学科核心素养。

贯穿“假说—演绎”，培养学生的科学思维和科学探究素养。教师设置层层递进的问题，引导学生通过推理想象提出假说，再通过演绎推理对假说进行验证。通过本节内容的学习，学生可以获得遗传基本规律的生物學知识，提升运用生物学规律预测与解释可能的结果或发展趋势的科学思维，还可以进行实验设计与实验实施，并能创造性地运用数学方法分析实验结果，提升科学思维和科学探究素养。

确定基于学科核心素养的教学目标

依据普通高中生物学课程标准，制订培养学生生物学学科核心素养的目标——

通过“问题串”引导学生分析和解决问题，并在解决问题中发现新问题，逐渐构建知识结构;通过遗传实验情境素材，体验孟德尔遗传实验的设计思路、创新点和所运用的科学研究方法，并能设计、实施实验方案，用数学方法分析实验结果，从而提升科学探究素养;通过模拟实验，了解孟德尔应用数学方法解决问题的创新之处，初步养成运用科学思维解决实际问题的能力，领悟并认同孟德尔严谨求实的科学态度，体验勇于实践的科学精神。

落实学科核心素养的教学过程

创设情境，导入新课。教师运用社会热点创设问题情境，活跃学生的思维，激发学生学习兴趣。首先，展示问题：如果你是袁隆平科研团队的一员，目前有两种品系的水稻，一种耐盐碱能力强但产量低，另一种产量高但耐盐碱能力差，你能培育出既耐盐碱又高产的水稻吗？学生思考后提出杂交方法。教师追问：两个亲本杂交能得到什么样的后代？一定能得到我们期望的性状组合吗？学生进行初步的杂交实验设计，并交流亲本性状可以组合的设想。教师指出：这节课我们将在一对相对性状杂交实验的基础上，探索两对相对性状的杂交实验及其背后的遗传规律。

观察现象，发现问题。借助多媒体，展示自然状态下豌豆黄色圆粒和绿色皱粒的图片，并设问：决定粒色的遗传因子对决定粒形的遗传因子有影响吗？针对这一疑问，教师引导学生通过阅读教材，了解孟德尔是如何去探究的，以此调动学生的想象力，为理解孟德尔提出的假说做铺垫。然后，教师出示两对相对性状的杂交实验过程，依次展示以下问题串：为什么F1全为黄色圆粒？F1自交后可能出现几种性状？新的性状组合与亲本性状有什么关系？每一对相对性状的遗传是否遵循分离定律？在两对相对性状的杂交实验中，9：3：3：1的数量比与一对相对性状杂交实验中的3：1有什么关系？学生思考讨论后，教师引导学生分析得出：对每一对相对性状单独分析时遵循分离定律，但如果把两对相对性状联系起来分析，会出现新的性状组合及分离比，即亲本的原有不同性状进行了重新组合。最后，再从数学的角度分析出9：3：3：1的数量比是（3：1）2的展开式，是两对相对性状独立遗传结果3：1的乘积。

作出假说，模拟构建。教师和学生共同回顾孟德尔一对相对性状遗传实验的设计思路及“假说―演绎”的科学研究方法，再引导学生尝试对“为什么会出现性状的新组合？为什么F2数量比例接近于9：3：3：1？”等新的实验现象作出假说和解释。由于内容比较抽象，教师要指导学生解释的关键是F1产生了四种类型的配子。再通过模拟实验，使学生亲身体验配子形成过程中遗传因子的自由组合，将抽象内容具体直观化。

假设1：粒色的黄色和绿色的遗传因子用Y与y表示，粒形圆粒和皱粒的遗传因子用R与r表示，学生思考：亲本的遗传因子该如何表示？产生的F1的遗传因子组成是什么？根据假设，学生可以写出双亲的遗传因子分别为YYRR和yyrr，进而推出F1的遗传因子组合为YyRr。

假设2：针对为什么会形成新的性状组合，教师引导学生进行分析后，推测出决定不同性状的遗传因子之间进行了自由组合。那么，YyRr会产生什么类型的配子呢？请学生根据孟德尔的假说推测YyRr产生的配子种类和比例，即YR、Yr、yR、yr四种类型的配子，比例为1：1：1：1，再引导学生进行以下模拟实验。

模拟实验：假设某原始生殖细胞中含有控制两对相对性状的遗传因子，同组的四位学生分别代表4个遗传因子Y、y、R、r。教师将教具（分别贴有Y、y、R、r的4顶帽子）分发给学生，学生通过移动，可以展示在形成配子时，Y和y分开，R和r也分开，当一边显示YR组合时，另一边为yr组合，而当一边显示Yr组合时，另一边则为yR组合。学生陈述：在形成配子时，Y和y必须分开，R和r也必须分开，但Y是与R组合还是与r组合，则是随机的。

假设3：豌豆受精时，F1产生四种类型的配子，受精时雌雄配子之间是随机结合的，那么可能出现多少种类型的结合方式？F2中的性状表现有多少种组合类型？遗传因子的组成又有多少种？为了解决这些问题，教师引导学生绘制棋盘式的遗传图解。

构建F2类型棋盘图：学生在学案上构建F1雌雄配子结合产生 F2的组合类型棋盘图，并在教师的引导下找出规律。学生对F1的基因型和表现型进行归纳，统计性状分离比 9：3：3：1与孟德尔实验结果一致，师生共同得出孟德尔的假说具有一定合理性。在教师的引导下，学生将棋盘图中相同性状表现的相关基因连接起来，得出趣味“三角形”，结果见下图。

最后，师生共同总结出：配子结合的方式有16种，遗传因子组成有9种，表现型有4种。

演绎推理，实验验证。教师引导学生思考：孟德尔的解释与自由组合现象的分离比一致，但孟德尔的解释一定准确吗？你能通过“演绎—推理”预测实验结果吗？应该选择什么亲本来进行测交实验？学生讨论、合作设计验证实验—测交，在学案上绘制遗传图解，得出预期和实验的结果相同，说明孟德尔对自由组合现象的解释是正确的。本环节的目的是使学生进一步体验“假说—演绎”这一科学研究方法，学会用数学方法分析实验结果，体验科学家严谨的科学作风。

归纳总结，得出规律。教师和学生一起归纳总结两对相对性状的遗传实验，得出自由组合定律的实质。继而，教师引导学生分组讨论分离定律和自由定律的区别与联系，进一步培养学生概括和表达的能力，并加强对核心概念的理解。最后，留给学生两个思考问题：孟德尔实验取得成功的原因是什么？对你有什么启示？

（作者单位：福建省厦门市海沧中学）

责任编辑：李香玉