“生物的遗传”主题中教学游戏的开发

姚国平

关键词：初中生物学；生物的遗传；教学游戏

文章编号：1003-7586（2024）01-0016-02 中图分类号：G633.91 文献标识码：B

生物的遗传是生命的基本特征，也是初中生物学学习的重要内容。初中学生认知水平有限，其对遗传本质和规律的理解有一定难度。皮亚杰认为游戏不仅可以反映学生的认知发展，更能促进学生的认知发展。教学实践中，教师可运用恰当的游戏形式引领学生深度加工学习对象，从而跨越认知障碍，把握知识的本质，实现认知发展。本文介绍了以扑克牌为材料，设计和开发的系列教学游戏，运用于初中阶段遗传学的学习。

1理解“基因控制生物的性状”

1.1方法步骤

1.1.1模拟操作

操作1：准备2张扑克牌，红桃A和黑桃A各一张。两人一组游戏，甲同学洗牌，乙同学随机抽取一张。每组学生连续操作多次，统计全班取得扑克牌花色的概率（取得红桃A或者黑桃A可能性都为1/2）。

操作2：准备两套牌，每套都是红桃A和黑桃A各一张。两人一组游戏，甲同学洗牌，乙同学每次分别在一组内随机抽取一张，记录取得2张牌的组合。每组学生连续操作多次，统计全班取得同一花色的概率（取得同一花色的可能性为1/4）。

1.1.2分析结果

在一组中取一张牌这个事件的结果（可能性是1/2），并不影响在另一组中取一张牌这个事件的结果（可能性也是1/2），这是两个各自独立的事件。在统计学中，如果有两个互不影响的独立事件，每个事件发生概率都是1/2，那么同时或相继出现时，其概率是它们各自概率的乘积，即1/4，如图1所示。

1.1.3提出假说

生物的性状由遗传因子决定，在孟德尔遗传实验中子二代出现隐性性状的概率是1/4，这种现象是不是也是由两个互不干涉的独立事件造成的呢？如果是，那么，生物的性状由一对遗传因子决定，且每个因子来自不同的亲本。

1.1.4演绎推理

孟德尔遗传实验中，子二代出现隐性性状的概率是1/4，是由两个隐性遗传因子决定的，这两个隐性遗传因子分别来自父本和母本，那么，决定子一代（亲本）高茎性状的两个遗传因子只能是一个显性和一个隐性。由此可推测，当控制某种性状的一对遗传因子中，一个是显性而另一个是隐性时，表现出显性基因控制的那种性状。同时也能根据统计学知识合理解释，在子二代中，为什么出现隐性性状的概率是1/4，显性性状的概率是3/4。

1.2设计意图

孟德尔在维也纳大学学习期间，除学习动物学、植物学外，还学习化学、物理学和数学等课程。他把数理统计作为工具引入了遗传学的研究领域，使复杂的遗传现象变得有规律可循，奠定了近代遗传学的发展基础。在统计学中，“1/4”是一个特殊的数值，教学中通过扑克游戏的类比、联想、推理，不仅引导学生沉浸在“假说一演绎”的科学思维方法中，而且使学生初步体会到跨学科解决生物学问题的潜在价值。在实际教学中，进行“演绎推理”这一环节时，可以把遗传图解展示在黑板上，让学生把扑克牌当作遗传因子进行现场推演，便于学生间修正、借鉴，最终达成共识、共享。

2理解“遗传和变异的关系”

2.1方法步骤

（1）准备2副扑克牌，挑选红桃“A～5”各2张，黑桃“A～5”各2张。牌型“A～5”分别表示决定人体5种性状，如单双眼皮、有无酒窝、能否卷舌、有无耳垂、惯用手势的基因，且红桃表示显性基因，黑桃表示隐性基因。

（2）分别在四张点数一样的牌型中随机抽取2张，组成亲本基因型，如图2所示，表示决定某种性状。如父本为：红A+黑A（双眼皮）、黑2+黑2（无酒窝）、红3+黑3（能卷舌）、红4+红4（有耳垂）、红5+黑5（右利手）；母本为：红A+黑A（双眼皮）、红2+红2（有酒窝）、红3+黑3（能卷舌）、黑4+黑4（无耳垂）、红5+黑5（右利手）。

（3）父本一组（5对基因，共10张牌）洗牌后随机摸牌，遇到有重复点数的牌舍去，直至有“A～5”牌型的单张排序，如图3所示，表示精子的5种基因；母本一组同样操作，表示卵细胞的5种基因，如图4所示。

（4）将精子和卵细胞中“A～5”牌型按点数配对，表示受精卵中的基因组成，如图5所示。

（5）重复步骤（2）（3）或（3）多次，记录子代的基因组成及表现性状，与亲代相比较，体会遗传和变异的关系。

2.2设计意图

可单人或双人游戏。通过模拟演示基因重组产生的变异，帮助学生理解遗传与变异对立统一的辩证关系。

3模拟“人类的性别决定”

3.1方法步骤

（1）准备3张红桃Q（代表X染色体），一张红桃K（代表Y染色体）。

（2）两人一组，甲同学左手持2张红桃Q，右手持一张红桃Q和一张红桃K，乙同学随机各抽取一张，形成组合。

（3）重复步骤（2），记录得到的后代的性别。

（4）分析结果：一对夫妇生男孩和女孩的可能性都是50%。

3.2设计意图

“Q”的人物图案是女性，“K”的人物图案是男性，模拟操作能形象地表示出人类性别决定机制。

4分析“色盲的遗传方式”

4.1方法步骤

（1）准备黑桃Q、红桃Q、黑桃K三种扑克牌，分别表示带有色觉正常基因的X染色体、带有红绿色盲基因的X染色体、不带有色觉基因的Y染色体。

（2）用扑克摆出母亲色觉的基因组合（一对黑桃Q、一对红桃Q、一张黑桃Q和一张红桃Q），并说出相应表现性状（色觉正常、红绿色盲、色觉正常但携带红绿色盲基因）；用扑克摆出父亲色觉的基因组合（一張黑桃Q和一张黑桃K、一张红桃Q和一张黑桃K），并说出相应表现性状（色觉正常、红绿色盲）。

（3）根据六种婚配组合：色觉正常母亲×色觉正常父亲、色觉正常母亲×色盲父亲、色盲母亲×色觉正常父亲、色盲母亲×色盲父亲、携带者母亲×色觉正常父亲、携带者母亲×色盲父亲，用扑克牌摆出子女的基因组合情况。

（4）讨论分析红绿色盲遗传的特点。

4.2设计意图

红绿色盲是伴X染色体隐性遗传病，“Q”和“K，的牌面图案能形象地表示出性别，红桃Q的红色表示红绿色盲基因，黑色表示色觉正常基因，通过模拟演示红绿色盲的遗传方式，容易分析归纳伴性遗传的特点。