孟德爾的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)（一）教學(xué)設(shè)計

1、孟德爾的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)（一）教學(xué)設(shè)計一、教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo):1. 闡明孟德爾的一對相對性狀的雜交實(shí)驗(yàn)及分離定律； 2.體驗(yàn)孟德爾遺傳實(shí)驗(yàn)的科學(xué)方法和創(chuàng)新思維；3.運(yùn)用分離定律解釋一些遺傳現(xiàn)象。能力目標(biāo)：1. 運(yùn)用數(shù)學(xué)統(tǒng)計方法和遺傳學(xué)原理解釋或預(yù)測一些遺傳現(xiàn)象；2.嘗試設(shè)計雜交實(shí)驗(yàn)的設(shè)計。情感目標(biāo)： 認(rèn)同敢于質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新、勇于實(shí)踐，以及嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。二、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：1. 對分離現(xiàn)象的解釋，闡明分離定律； 2. 以孟德爾的遺傳實(shí)驗(yàn)為素材進(jìn)行科學(xué)方法的教育； 3. 運(yùn)用分離定律解釋一些遺傳現(xiàn)象。難點(diǎn)： 1.對分離現(xiàn)象的解釋； 2. 假說演繹法。三、教學(xué)過程 問題探討：紅牡丹和白

2、牡丹雜交，后代牡丹花的顏色是什么？提出當(dāng)時科學(xué)界普遍認(rèn)同的“融合遺傳”觀點(diǎn)。引言：遺傳是我們熟悉的生物現(xiàn)象，但遺傳的奧秘卻隱藏至深，人類對它的探索之路是那么的艱辛屈折，又是那么精彩絕倫。那么是誰發(fā)現(xiàn)了遺傳的奧秘呢？圖片：孟德爾-遺傳學(xué)的奠基人，（1856年1864年）經(jīng)過八年的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了遺傳規(guī)律。其實(shí)當(dāng)時很多人都在研究豌豆，為什么他有這么大的成就呢？顯然他在實(shí)驗(yàn)設(shè)計和數(shù)據(jù)處理上有創(chuàng)新。那么他是怎么實(shí)驗(yàn)的？我們循著140年前孟德爾研究豌豆的足跡，共同探索遺傳規(guī)律，體會科學(xué)探索的過程。師：學(xué)生閱讀課本回答：問1：孟德爾-應(yīng)用豌豆做雜交實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是什么？生答：豌豆是自花傳粉，閉花授粉的植物，自然狀態(tài)

3、均為純種。豌豆具有很多易于區(qū)分的性狀。問2：豌豆雜交實(shí)驗(yàn)有那些必需步驟？生答：去雄.人工授粉.套袋 一豌豆一對相對性狀的雜交實(shí)驗(yàn)（分步驟展示高莖豌豆和矮莖豌豆的雜交實(shí)驗(yàn)過程，步步設(shè)置相關(guān)問題，引導(dǎo)學(xué)生討論分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并參與實(shí)驗(yàn)的設(shè)計。）具體如下：豌豆是自花傳粉，閉花授粉，師在自然條件下豌豆是自花傳粉，因此豌豆在自然界中是純種的，自然條件下對它的遺傳研究沒有任何意義。所以孟德爾對豌豆進(jìn)行人為異花傳粉，也就是進(jìn)行雜交實(shí)驗(yàn)。因?yàn)橥愣褂泻投嘈誀?，只選擇一對相對性狀實(shí)驗(yàn)，他用高莖豌豆做母本，矮莖豌豆做父本進(jìn)行雜交。 出示雜交結(jié)果：發(fā)現(xiàn)雜交后代F1（子一代）都是高莖豌豆，F(xiàn)1高莖豌豆的高度全部都是和親本一

4、樣！看來并沒有相互融合！學(xué)生提問：1.為什么子一代都是高莖而沒有矮莖？ 2矮莖的性狀消失了嗎？ 3子一代性狀是否和母本一樣？師將矮莖豌豆做母本，高莖豌豆做父本進(jìn)行雜交，但是F1仍然統(tǒng)統(tǒng)是高莖豌豆。看來和誰做母本誰做父本無關(guān)。那么親本矮莖的遺傳物質(zhì)有沒有傳給子一代，也就是說子一代中有沒有控制矮的遺傳物質(zhì)呢？師展示孟德爾的F1自交實(shí)驗(yàn)和結(jié)果。子二代F2出現(xiàn)了矮莖！師生互動共同建構(gòu)隱性性狀、顯性性狀、雜合子、純合子和性狀分離等概念。在孟德爾發(fā)現(xiàn)遺傳規(guī)律之前一些研究雜交育種的專家對性狀分離的現(xiàn)象早已熟知，但他們沒有對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)做深入的統(tǒng)計學(xué)分析。孟德爾不僅研究F2的性狀還對不同性狀的數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計。子二代

5、出現(xiàn)了3:1性狀分離。學(xué)生提問：3子二代出現(xiàn)了3:1性狀分離比是偶然的嗎？怎么得知是個別現(xiàn)象還是普遍的現(xiàn)象？生把其他六對性狀做相同實(shí)驗(yàn)！師展示結(jié)果實(shí)驗(yàn):可見3:1性狀分離是普遍的現(xiàn)象。問：那么是什么導(dǎo)致遺傳性狀在雜種后代中按一定的比例分離？師 ：孟德爾看到的實(shí)驗(yàn)事實(shí)和前人融合遺傳的觀點(diǎn)產(chǎn)生矛盾，在當(dāng)時的知識背景下無法解釋這種現(xiàn)象？孟德爾在思維方式上超越當(dāng)時科學(xué)家作了一次創(chuàng)新，他在觀察和統(tǒng)計分析的基礎(chǔ)上，果斷地摒棄了前人融合遺傳的觀點(diǎn)，通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评砗痛竽懙南胂?，提出假說，并對性狀分離現(xiàn)象作出嘗試性解釋。（一）對分離現(xiàn)象的解釋提出孟德爾的假說之一：生物的性狀是由遺傳因子決定的。因?yàn)橛H本正交與反交

6、的結(jié)果都是高莖，F(xiàn)1自交后代出現(xiàn)了矮莖，所以遺傳因子是獨(dú)立的，既不會相互融合，也不會在傳遞中消失；F2有高有矮，高和矮的遺傳因子都來自F1，不是無中生有，所以遺傳因子在體細(xì)胞中應(yīng)該成對存在；根據(jù)上面的假說，我們是否可以推出孟德爾雜交實(shí)驗(yàn)植株的遺傳因子的組成？以字母D來表示這對遺傳因子。生：可以推出親本和F1的遺傳因子組成。因?yàn)橐阎H本高莖豌豆和矮莖豌豆都是純種的，則它們的體細(xì)胞中的遺傳因子組成分別為DD和dd。又知道F1為高莖的，說明F1中有一個D，而F2又出現(xiàn)了矮莖性狀，說明控制矮莖的遺傳因子沒有消失，它只是隱藏在F1中，因此F1的遺傳因子組成為Dd。師：現(xiàn)在已經(jīng)知道親本和F1遺傳因子的組成

7、，那么大家來大膽猜測一下，究竟生物遺傳要遵從什么樣的規(guī)律，遺傳因子為DD和dd的親本才能產(chǎn)出Dd的子一代呢？生1：F1中的兩個遺傳因子應(yīng)該來自不同的親本。F1中的高矮遺傳因子來自雙親，應(yīng)該一個來自父本，一個來自母本，即遺傳因子在傳遞時親代只把一半遺傳因子交給子代。換一句話說，配子中遺傳因子的存在形式是怎樣的呢？共同提出假說：配子中的遺傳因子是成單的。 師：根據(jù)上面的三點(diǎn)假說，我們已經(jīng)能夠解釋為什么F1只出現(xiàn)高莖的豌豆了。但是還有一個問題未解決F2為什么出現(xiàn)性狀分離比為3:1？你們根據(jù)上面的假說將F1自交表示出來，看看F2代有什么現(xiàn)象？F1 Dd Dd 配子D d DdF2 DDDdDddd 高

8、高 高矮生：F2中出現(xiàn)了高莖和矮莖兩種性狀。師：在孟德爾的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表面F2中高矮莖之比為3:1，師生互動共同構(gòu)建顯性遺傳因子D、隱性遺傳因子d，書寫親本和子一代的遺傳因子組成。教師指出配子。師根據(jù)以上假說，將雜交實(shí)驗(yàn)以圖解形式表示出來，看F2會出現(xiàn)什么結(jié)果？師生互動學(xué)生邊解說，教師邊將遺傳圖解寫在黑板上。并對遺傳圖解中的符號做以解釋。規(guī)范圖解配子D d Dd是表示數(shù)量還是種類？那么出現(xiàn)3:1的性狀分離比需要什么樣的前提呢？生：1雜合親本的兩個遺傳因子在形成生殖細(xì)胞要分離。師：也就是說體細(xì)胞中成對的遺傳因子在形成生殖細(xì)胞配子時要彼此分離，不能同時處于一個配子中。換一句話說，配子中遺傳因子的存在形

9、式是怎樣的呢？是單個存在的。生 :2.是F1中不同雌雄配子結(jié)合的幾率要相等。也就是F2中DD:Dd:Dd:dd必須是1:1:1:1，這樣高矮莖的比例才會是3:1。師：換句話說就是受精時，雌雄配子的結(jié)合是隨機(jī)的。D與D、D與d或者是d與d相結(jié)合機(jī)會都是相等的，沒有說哪一種組合的幾率較大。（三） 性狀分離比模擬實(shí)驗(yàn)師 回顧孟德爾對分離現(xiàn)象的解釋所做出的四點(diǎn)假說要點(diǎn)。遺傳因子分離、配子隨機(jī)組合真的能出現(xiàn)3:1的結(jié)果嗎？出示性狀分離模擬實(shí)驗(yàn)材料和用具，簡單演示實(shí)驗(yàn)過程。思考以下問題：兩個布袋代表什么？布袋中的黑白棋子代表什么？為什么每個布袋里的黑白棋子各是10個？分別從兩個布袋內(nèi)抓取一個棋子組合在一起

10、的含義是什么？將抓取過的棋子放回原來的布袋中搖勻，按步驟重復(fù)50100次的含義是什么？學(xué)生討論（略）學(xué)生活動四人一組按要求做性狀分離模擬實(shí)驗(yàn)，因時間有限，每組重復(fù)做10次。并統(tǒng)計數(shù)據(jù)。師幻燈展示12組的統(tǒng)計列表。巡回檢查、指導(dǎo)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)。師生互動12組分別匯報數(shù)據(jù)，教師將數(shù)據(jù)統(tǒng)計在列表內(nèi)。并讓學(xué)生將每組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和全班總的實(shí)驗(yàn)結(jié)果做比較，有什么發(fā)現(xiàn)？師總結(jié)孟德爾對分離現(xiàn)象的解釋所做出的四點(diǎn)假說要點(diǎn)。孟德爾對分離現(xiàn)象的解釋，僅僅建立在一種假說基礎(chǔ)之上，他本人也十分清楚這一點(diǎn)。假說畢竟只是假說，不能用來代替真理，要使這個假說上升為科學(xué)真理，單憑其能清楚地解釋他所得到的試驗(yàn)結(jié)果，那是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還必

11、須用實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行驗(yàn)證這一假說。如何證明？（四）對分離現(xiàn)象解釋的驗(yàn)證師 F2出現(xiàn)3:1性狀分離比，關(guān)鍵是圖解中的哪里決定的？學(xué)生討論 關(guān)鍵是F1的遺傳因子組成是雜合的，在產(chǎn)生配子時D和d必須分離。師產(chǎn)生的D和d兩種配子的比例如何才能出現(xiàn)3:1性狀分離比？學(xué)生討論 D:d=1:1時，隨機(jī)結(jié)合后就會出現(xiàn)子二代高:矮=3:1師怎么知道F1是雜合子，產(chǎn)生配子時D和d分離了，而且比例是1:1？你能通過實(shí)驗(yàn)來證實(shí)嗎？教師提示：F1的雜交情況只有三種：F1和純種高莖；F1和雜種高莖；F1和矮莖雜交學(xué)生討論先淘汰方案，因?yàn)檫@就是F1的自交，是實(shí)驗(yàn)中已有的步驟，不能用“提出假說的實(shí)驗(yàn)步驟”來證明根據(jù)這些實(shí)驗(yàn)步驟

12、而做的假說。方案后代全為高莖，不能判斷F1高莖是純合還是雜合。根據(jù)假設(shè)可以預(yù)測方案的后代高莖:矮莖=1:1，而矮莖dd只能提供含d的配子，它不影響F1所產(chǎn)生的任何配子內(nèi)的遺傳因子的表達(dá)。后代種類和比例就能代表F1所產(chǎn)生的配子的種類和比例。所以可以從方案的實(shí)驗(yàn)結(jié)果中得知答案。師生互動共同預(yù)測方案的實(shí)驗(yàn)結(jié)果：第一種：后代高莖:矮莖=1:1（假設(shè)成立） 第二種：后代全是高莖（假設(shè)不成立）師展示孟德爾的測交實(shí)驗(yàn)結(jié)果。同時讓學(xué)生理解為什么叫做測交，到底測的是什么。師生互動學(xué)生繪制測交實(shí)驗(yàn)的遺傳圖解，教師巡回指導(dǎo)并收上來幾份，在投影上打出來，師生共同糾正可能出現(xiàn)的錯誤。師還能用其他方法來驗(yàn)證假說的成立嗎？能不能利用現(xiàn)代科技手段直接看到F1所產(chǎn)生的配子的種類和比例呢？學(xué)生活動課后習(xí)題。實(shí)驗(yàn)過程照片介紹通過雜交水稻F1花粉的觀察，研究雜交水稻糯性和非糯性一對相對性狀的遺傳情況。展示結(jié)果：顯微鏡下F1的花粉有一半顯藍(lán)黑色，一半顯橙紅色。說明確實(shí)發(fā)生了分離，且比例為1:1。師因?yàn)槭墚?dāng)時技術(shù)發(fā)展的限制，這種方法在孟德爾時代是不可能做到的！這樣更加顯現(xiàn)出孟德爾的假說是超越自己時代的一種非凡的設(shè)想。 師生互動歸納分離定律。簡單回顧孟德爾揭示分離定律的過程（觀察實(shí)驗(yàn)、發(fā)現(xiàn)問題 分析問題、提出假說 設(shè)計實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證假說 歸納綜合