在构建重要概念中发展科学思维

姚浪平

“基因的显性和隐性”一节是《义务教育生物学课程标准（2022年版）》所选取的七大主题中第六大主题“遗传与进化”的重要内容。本文引导学生在构建“生物体的性状主要由基因控制”这一重要概念中发展科学思维。

一、重返经典实验，发现问题

资料1：奥地利植物学家孟德尔选择“具有多种相对性状，易于区别，同时是自花传粉、闭花受粉，在自然状态下是纯种”的豌豆作为实验材料，进行多次豌豆杂交实验。1865年，孟德尔通过实验发现了遗传规律，解释了性状遗传的现象。

分析资料1，学生发现其他科学家也做过豌豆实验，却没有发现遗传规律，为什么孟德尔能推开“遗传学大门”呢？

资料2：孟德尔把高茎豌豆和矮茎豌豆作为亲代（用P表示）播种，他通过人工授粉的方式将矮茎豌豆的花粉授给高茎豌豆（或相反），发现长出来的杂交子一代（简称子一代，用F1表示）全是高茎豌豆。

笔者进一步展示“黄色豌豆和绿色豌豆、圆粒豌豆和皱粒豌豆等杂交实验”的实验结果，学生发现杂交子一代都只出现了这些相对性状的其中一种性状，对这种现象产生疑问。

笔者提出问题：高茎豌豆和矮茎豌豆杂交生成的子一代为什么都是高茎的，在这个过程中传下去的是高茎这种性状吗？学生提出各自的猜想，但无法证实。笔者提出孟德尔当时也对这种现象存在疑问和作出假说，但他还通过实验来研究，引导学生继续探索孟德尔的豌豆杂交实验。

资料3：孟德尔继续把F1高茎豌豆得到的种子种下，长成的植株（子二代，用F2表示）有高茎也有矮茎，矮茎的数量比高茎少得多。与此同时，查尔斯·达尔文也在做类似的金鱼草实验，他发现F2中正常花的数量多，异常花的数量少，和孟德尔豌豆杂交实验F2中看到高茎豌豆多、矮茎豌豆少是类似的。

学生通过F2的实验结果得出控制矮茎性状的基因并没有消失，也有在亲子代间传递，但也迎来了第二个问题：为什么子二代中又出现了矮茎性状，而且矮茎比高茎要少得多呢？笔者引导：达尔文等科学家也发现了类似的现象，却无法解释原因，孟德尔是如何分析和解释的？

资料4：孟德尔推开“遗传学大门”的关键之一：用统计法分析F2高茎和矮茎的数量，发现1064株F2植株中，787株是高茎，277株是矮茎，高茎与矮茎比值接近3∶1。他还对种子的形状等6种相对性状进行实验研究，发现类似现象：F2都出现了性状分离，且比例均接近3∶1。看来，F2中出现3∶1的性状分离比不是偶然。

在通過统计学分析F2结果发现比例规律后，学生明确了要进一步探究的问题：为什么遗传性状在子二代中会按3∶1的比例出现呢？学生带着问题，在学案的引导下进行合作探究。

二、小组合作探究，解决问题

四人小组展开模拟实验：每个小组提供2个红色球、2个透明球；可用红色球模拟控制高茎的基因，透明球模拟控制矮茎的基因，根据小组的猜想情况来确定使用球的数量。

根据学生的讨论和认知情况，展示以下分析过程，请学生分析以下3种情况是否正确：（1）高茎（D）×矮茎（d）→高茎（D）；（2）高茎（Dd）×矮茎（dd）→高茎（Dd）；（3）高茎（DD）×矮茎（dd）→高茎（Dd）。

学生联系已有知识，判断出情况（3）是正确的。并在笔者引导下分析得出：子一代（Dd）的生殖细胞，有的含有D基因，有的含有d基因，生殖细胞随机结合。

通过模拟实验和表格法让学生更加形象、清晰地理解控制相对性状的一对基因的传递特点，有助于对孟德尔豌豆杂交实验的结果进行分析，理解相对性状与显性基因、隐性基因的关系。结合实验，以问题推进的方式，引导学生逐步得出结论。

随堂进行三道经典选择题的练习以及一道笔者改编的题目，让学生及时地巩固知识，查漏补缺并联系生活，运用所学的科学方法解释生活中的遗传现象。

最后引导学生课后阅读学案中“点拨发散”的科学史，并思考：孟德尔有什么品质？对你有什么启发？以此让学生进一步感悟科学家严谨求实、努力探索的科学精神。

责任编辑 李少杰