大单元模式下“孟德尔的豌豆杂交实验（二）”教学设计

黎娇华 胡要文

摘 要 以“孟德尔的豌豆杂交实验（二）”第一课时为例，探讨如何在大单元模式下聚焦重要概念开展教学设计。

关键词 大单元模式 概念 假说演绎 自由组合定律

中图分类号 Ｇ633. 91 文献标志码 B

大单元教学是以某个教学主题为核心，围绕大概念将核心素养渗透到单元学习目标中，实现目标—教学—评价三位一体的教学模式。下文以《必修二·遗传与进化》第一单元《遗传因子的发现》中“孟德尔的豌豆杂交实验（二）”第1课时为例，探讨如何在大单元模式下开展教学设计。

1 教材分析及设计思路

根据《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》 （以下简称《课程标准》）的解读， “遗传因子的发现”属于模块2“遗传与进化”下的大概念3“遗传信息控制生物性状并代代相传”这一内容，聚焦重要概念3.2“有性生殖中基因的分离和重组导致双亲后代的基因组合有多种可能”。本课例则指向次位概念3.2.3“阐明有性生殖中基因的分离和自由组合使得子代的基因型和表现型有多种可能，并可由此预测子代的遗传性状”。“孟德尔的豌豆杂交实验（二）”主要讲述了控制不同性状的遗传因子的传递规律。按照从现象到本质的顺序，教材先介绍了孟德尔在两对相对性状遗传实验中发现的自由组合现象，接着讲述了孟德尔对自由组合现象的解释，以及对自由组合现象解释的验证—测交实验，最后归纳出自由组合定律的内容。 《必修二·遗传与进化》这一模块是以人类对基因的本质、功能及其现代应用的研究历程为主线展开的。孟德尔的豌豆杂交实验很好地体现了“假说—演绎法”这一科学研究方法，而这一科学方法正是《课程标准》模块2科学方法教育的侧重点。因此， “孟德尔的豌豆杂交实验（二）”在模块2“遗传与进化”中具有重要的作用和地位，它为遗传的细胞学基础，即“减数分裂与受精作用”的学习埋下伏笔，为杂交育种的学习提供理论依据，为学生理解遗传和变异在生物进化中的作用奠定了基础。

教师以假说演绎法为主线引导学生建构出一般概念，即自由组合定律的内容，并引导他们正确理解、迁移运用此规律，从而为学生重要概念的建立打下基础，为学生大概念3的建构提供支撑，进而帮助学生形成生命观念。教师的教学思路是情境感知概念→假说演绎建构概念→利用实例运用概念。教师在课堂教学的不同阶段采用不同的教学形式，如问题驱动、讨论探究、模拟实验、体验假说、找茬游戏、自主归纳等方法。学生在参与中提高能力，在合作中学会学习，在体验中寻找证据，在活动中归纳知识，进而能够主动建构生成新的概念，并内化成更高层次的科学思维和科学探究能力，最终升华为影响学生终身的生命观念和社会责任。

2 教学目标

教师依据单元总目标确立本节内容的核心素养目标。 “遗传因子的发现”这一单元主要讲述了遗传学奠基人孟德尔利用豌豆为实验材料进行杂交实验发现控制不同性状的遗传因子的传递规律的过程。单元知识体系如图1所示。

教师最终确立本单元的学习目标，并将单元总目标与课时学习目标进行有效对接（图2）。

3 教学过程

3.1 创设情境感知概念

在课堂开始时，教师首先提出一则谜语，并请学生对谜语中的科学家展开猜测：有这样一位科学家，他发表的论文三十四年后才被认可，他生前告诉他的好友， “等着瞧吧，我的时代终将来临”。教师通过创设谜语情境激发了学生的好奇心和学习兴趣。接着，教师进行复习提问环节：假说演绎法的流程有哪些？进而引导学生充分利用前概念，自然过渡到新概念。在进入新课时，教师再次创设问题情境：同样是假说演绎法，孟德尔紧接着进行了两对相对性状的实验研究，他又发现了什么现象呢？他提出哪些理论解释实验现象？演绎推理、验证的结果怎样？得出什么定律？从而引发学生思考，唤起学生的学习动机。

3.2 假说演绎建构概念

引导学生建构概念是本节教学的重点和核心，教师以假说演绎法为主线，以导学案为载体，采用问题解决式教学策略，很好地突出重点、突破难点。

3.2.1 两对相对性状的杂交实验（观察现象，提出问题）

这部分内容较为简单，教师设计问题链：① 孟德尔是怎样设计两对相对性状的杂交实验的？② 哪个性状是显性性状？为什么？③ F2中出现哪些亲本没有的性状组合？④ F2中新的性状组合与亲本的性状有什么关系？教师引导学生结合教材图1-6小组讨论、合作探究，解决问题。

设计意图：教师让学生小组讨论，合作探究获得知识，提高了学生的学习效率和学习能力，符合新课程倡导自主学习的理念，培养了学生的合作能力。

小组代表答出问题后，教师及时给予鼓励性的评价以增强学生学习的信心，激发学生学习的积极性和主动性，并进一步启发学生思考：如果你是当年的孟德尔，你会提出哪些问题呢？教师引导学生勤于思考，有利于培养学生敢于质疑的科学精神和锲而不舍的探索精神。在分析现象阶段，教师引导学生先分析一对相对性状，再从两对性状一起考虑，最后从数学角度进行分析，从而培养学生由简单到复杂，由单因素到多因素进行研究的科学思维，并使学生形成跨学科的科学概念。

3.2.2 自由組合现象的解释（提出假说）

这部分内容是本节的教学难点，针对学生的学习障碍，即黄色圆粒的遗传因子组成书写形式是YYRR还是YR，教师的解决办法是先给出一个错误的答案YR，之后师生互评，学生用上节课学到的知识对教师进行纠正，从而获得新知。

问题（1）F1是否真的产生YR、Yr、yR、yr四种类型的配子呢？

模拟实验一：教师提前准备好红、绿两种颜色卡片各两张，红色代表Y、y，绿色代表R、r，引导学生完成模拟实验一，验证配子的种类。实验由两位学生一组，合作完成，学生各取一张红、绿卡片，统计共有几种组合。通过动手实践，学生从“做”中学，加深了对知识的理解。

问题（2）这四种配子的比例是否符合YR∶Yr∶yR∶yr=1∶1∶1∶1呢？

模拟实验二：教师再次引导学生以小组为单位，以乒乓球为实验材料进行模拟实验，探究四种配子的比例，并引导学生借鉴性状分离比的模拟实验来设计实验方案与总结实验注意事项。具体实验步骤：首先，每组学生取两个小桶，在每个小桶中分别放入黄色、白色乒乓球，用黑色记号笔标记（左桶：Y-黄色，y-黄色，右桶：R-白色，r-白色），并摇动小桶，使小球充分混合；接着，每组学生从两桶中各随机抓取一个乒乓球，记录组合形式后将球放回桶内并摇匀，重复操作30次，统计实验结果；最后，各小组在EXCEL表格汇总数据，并向教师汇报实验结果。各小组的实验数据见表1。

教师进一步引导学生对数据进行分析：为什么各小组的比例与1∶1∶1∶1有差距，而全班学生的数据非常接近1∶1∶1∶1呢？

设计意图：教师通过模拟实验化抽象为具体，直观地帮助学生建构概念，突破教学难点，从而有利于提高学生的对比分析和实验探究能力，培养学生的创新精神，帮助学生发展核心素养。通过数据统计与分析，教师充分利用信息技术提高课堂教学效率，实验数据由学生合作完成填写在Excel表格中，培养了学生统计分析、归纳能力。此外，教师通过引导学生分析实验数据使学生进一步领会数理统计思维的核心。

针对棋盘法统计F2的遗传因子组成及性状的教学，教师布置任务：结合教材图1-8统计遗传因子组成类型及每种类型占几个组合？并在导学案上填写“手枪型模式” （图3）。

设计意图：通过填写“手枪型模式”，教师帮助学生加深理解和记忆，使学生在统计分析、归纳的过程中，形成严谨务实的求知态度。

3.2.3 自由组合现象解释的验证—测交（演绎推理）

在验证自由组合现象的解释时，首先由学生协作探究：绘出测交实验遗传图解。教师设计了找茬游戏，通过游戏法提高学生的学习兴趣。生生互评的方式使学生巩固了绘制遗传图解的基本方法。

3.2.4 自由组合定律（实验验证，总结规律）

教师引导学生基于孟德尔的测交实验结果，自主归纳概括出自由组合定律，从而培养学生基于事实和证据进行归纳概括的能力，并帮助学生建立自由组合定律是遗传的基本定律的生命观念。

3.3 利用实例，运用概念

为训练学生迁移运用知识的能力，教师精心选择了一个与生产实践相关的例题：假如水稻高杆（D）对矮杆（d）为显性，抗稻瘟病（R）对（r）为显性，控制两对性状的基因独立遗传。现用一个纯合易感病的矮杆品种与一个纯合抗病的高杆品种杂交，F2中出现既抗倒伏又抗病的类型的比例是？

设计意图：教师通过实例，帮助学生进一步理解自由组合定律的内涵，落实教学目标，使学生感受生物学原理在生产实践中的应用，进而引导学生迁移运用概念，培养学生的社会责任感。

在作业布置方面，教师要求学生课后搜集有关孟德尔研究成果的文章或视频资料，在下节课之前进行分享和交流，从而利用多媒体技术将课堂进行拓展延伸。最后，教师与学生一起分享了孟德尔的名言： “人是一种拥有特殊能力的动物，他能利用别人的经验；天才意味着一生辛勤的劳动”，使学生感受伟大科学家的精神魅力，使教学渗透立德树人的价值观念。

4 总结与反思

教师紧紧围绕大概念和重要概念，在大单元教学模式下进行课时教学设计，紧扣《课程标准》理念，重视核心素养的发展，采用问题解决式教学策略使学生在不断提出问题和尝试解决问题的过程中深度学习。此外，多元化的教学评价贯穿于教学过程，评价目标包括：① 在观察两对相对性状的杂交实验现象时教师要求学生能够结合教材第九页内容及图1-6，小组合作讨论，获取信息解答教师提出的问题。这既是对学生思维成果的评价也是对学生与人合作能力的考量。② 对于黄色圆粒遗传因子组成的书写方式，教师先给出错误答案YR，之后引导学生评价教师的对错，进而使学生建构出正确的书写方式。③ 通过两个模拟实验体验假说内容时，教师不仅要求学生动手操作，还要求学生自己设计实验方案，总结实验注意事项，并对实验数据进行分析，学生需要具备科学思维、科学探究的三级水平。④ 教师利用找茬游戏引导学生进行生生互评，帮助学生巩固测交遗传图解的书写。⑤ 课堂检测要求学生运用自由组合定律解决一个与生产实践相关的例题，考量了学生迁移运用知识的能力，学生需要具备生命观念、社会责任的四级水平。总之，大单元模式下的课时教学不仅促进学生的全面发展，也有利于提升教師的站位，加深教师对学科育人本质的理解，值得教师大力实践。

参考文献：

［1］ 钟启泉. 单元设计：撬动课堂转型的一个支点［J］. 教育发展研究，2015，35 （24）：1-5.

［2］ 中华人民共和国教育部. 普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订） ［S］. 北京：人民教育出版社，2020：16.