化遺傳因子的發(fā)現(xiàn)

化遺傳因子的發(fā)現(xiàn)第1頁/共26頁教師是新課程改革的具體實施者，所以教師不僅要領(lǐng)悟新課程改革的理論思想，而且還要在新課程的教學實踐中去實現(xiàn)各項教學目標，在備課中的第一項任務(wù)是把教材通讀一遍，把握住這個模塊的教材內(nèi)容主線；把握住每章節(jié)的教學目標和重點；把本模塊的知識教育方面的價值、能力培養(yǎng)方面的價值和情感態(tài)度方面的價值充分體現(xiàn)出來。第2頁/共26頁人類對基因的本質(zhì),基因的功能和基因的應用的研究歷程為主線，因為本模塊的哪一章，哪一節(jié)都離不開基因。都是圍繞基因展開的，本模塊遺傳部分的內(nèi)容就是循著人類認識基因的過程展開。這樣，學生學習遺傳知識的過程猶如親歷了一百多年來科學家孜孜以求的探索過程中受到科學方法、科學態(tài)度和科學精神等方面的啟迪，學習的過程也是解決問題的過程，這對于激發(fā)學生的學習興趣，轉(zhuǎn)變學習方式，提高分析和解決問題的能力，都是非常重要的。本模塊教材內(nèi)容的主線：第3頁/共26頁本模塊教材內(nèi)容編排順序及意義：本模塊的教學內(nèi)容的編排順序基本是按照科學發(fā)展的歷史進程來安排的，從孟德爾到摩爾根再到沃森和克里克，從拉馬克到達爾文再到現(xiàn)代生物進化理論，這種編排的好處在于既展示了科學的過程和方法，又能體現(xiàn)生物學研究的不同層次：從個體水平到細胞水平再到分子水平以及它們之間遺傳學知識的內(nèi)在的邏輯關(guān)系。展現(xiàn)出隨時代的發(fā)展生物學研究的不斷進步以及了解到遺傳學研究的水平。這種編排順序還可以引導學生不斷提出問題，分析問題和解決問題，嘗試像科學家那樣對生命現(xiàn)象第4頁/共26頁進行解釋和推理，又能以眾多科學家表現(xiàn)出的科學精神、科學態(tài)度及其他優(yōu)秀品質(zhì)中有所感悟。相反，舊版教材內(nèi)容的編排順序是先講遺傳的細胞學基礎(chǔ)(減數(shù)分裂)，然后是遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)（基因的概念、基因的表達），最后是孟德爾的遺傳定律,這種編排優(yōu)點是先打好基礎(chǔ),再學習遺傳定律就容易理解了,但是,這就把后面的學習內(nèi)容中要讓學生深入探討的問題答案和結(jié)論先交待出來，在某些內(nèi)容上使學生失去了自主探究的機會，而且，在沒有感性認識的情況下，直接接觸分子水平的遺傳學，使學生接受起來特別困難，不符合教學的循序漸進的原則，剩下的只有機械的記憶。第5頁/共26頁領(lǐng)悟“假說-演繹”法,體現(xiàn)本章在科學方法教育方面的獨特價值：人類是怎樣認識到基因的存在的？這個問題的答案就是本模塊的第一章《遺傳因子的現(xiàn)》，在遺傳學研究歷史過程中，孟德爾被譽為遺傳學的奠基人，他的貢獻不僅是發(fā)現(xiàn)了分離規(guī)律和自由組合規(guī)律，使人類認識到了基因的存在，更重要的是在他的研究中體現(xiàn)出的科學方法。所以，在教學中，不僅要學生了解孟德爾雜學實驗過程，更重要的是讓學生理解，體會及總結(jié)出孟德爾第6頁/共26頁研究過程的科學方法:假說—演繹法，所以，在這一章教學中，教師首先要把假說—演繹法這種重要的科學方法弄清楚，并找出與歸納法有什么不同，才能使學生在孟德爾的雜交實驗中真正體會和領(lǐng)悟其中的科學方法。第7頁/共26頁

生物學研究中常用到的科學方法有：獲取經(jīng)驗性材料的方法：觀察法、實驗法、調(diào)查法、模擬法等。邏輯思維方法包括：歸納推理，演繹推理等方法。歸納和演繹是一對思維方向相反的推理形式和思維方式第8頁/共26頁歸納：是從特殊事實中概括出一般原理或規(guī)律的推理形式和思維方法。歸納過程是一個復雜的思維活動，它除了運用歸納推理還需要充分地獲得材料，并對材料進行整理和分析，經(jīng)過去粗取精，支偽存真的加工過程。演繹：是從一般到特殊，根據(jù)一類事物都有的一般屬性、關(guān)系、本質(zhì)來推斷這類事物中的個別事物所具有的屬性、關(guān)系和本質(zhì)的推理形式和思維方法。第9頁/共26頁演繹推理法的基本形式包括（1）大前提（2）小前提（3）結(jié)論例：所有的植物生活都要吸收水分（大前提），玉米是植物（小前提），所以玉米也需要水（結(jié)論）。歸納和演繹各有優(yōu)勢，也有局限性，二者是互為補充，相輔相成的，從近代科學到現(xiàn)代科學，以觀察（實驗）—歸納為主的方法逐漸讓位給以假說—演繹為主的方法。這是因為現(xiàn)代科學從總體上來說，已經(jīng)不是處在經(jīng)驗材料的收集階段，而是處于高度的理論概括和演繹階段。第10頁/共26頁由于數(shù)學、計算機等工具學科的發(fā)展，人們能夠憑借這些工具推出假說，然后演繹出理論體系或具體推論，再通過觀察和實驗來檢驗。當然，在應用假說—演繹法時，仍需要以經(jīng)驗歸納法作補充，以一定的實驗事實為依據(jù)。例如：孟德爾對遺傳因了的發(fā)現(xiàn)過程中提出的假說就是在實驗中觀察到的現(xiàn)象，所得到的數(shù)據(jù)進行歸納，而提出的假說……第11頁/共26頁假說—演繹法對于落實課程標準倡導提高每個高中學生生物科學素養(yǎng)的課程觀念至關(guān)重要?？茖W假說:是人們以一定的經(jīng)驗材料和已知的科學事實為依據(jù)，以已有的科學理論和技術(shù)方法為指導，對未知的自然事物或現(xiàn)象產(chǎn)生的原因和運動規(guī)律及其未知事物的存在或發(fā)展，做出的推測性解釋（或猜測猜想），人們在提出假說時，往往要運用分析和綜合，歸納和演繹，類比及想象等思維方法和研究方法。第12頁/共26頁對已有的經(jīng)驗材料進行加工，從科學活動的一般模式來看，假說是通向科學理論的必要環(huán)節(jié)，科學研究和科學理論的主要任務(wù)是試探性地對已有的經(jīng)驗和事實作出解釋，并對未來的經(jīng)驗和事實提出預測，而科學假說就是實現(xiàn)這種試探性解釋和預測的基本思維形式。假說必須經(jīng)過科學實踐的檢驗才能發(fā)展為科學理論，而假說的是可檢驗性，觀察、實驗所檢驗的常常不是假說本身，而是假說的推理，即從該假說中邏輯地推導出來的描述個別現(xiàn)象或事件的推論。第13頁/共26頁重視在教實驗的現(xiàn)象，假說及演繹推理選擇一對相對性狀作為雜交實驗的起點，是孟德爾實驗成功的另一條重要因素，也是學生應該重點理解和掌握的實驗單一變量的原則。在一對相對性狀的雜交實驗中，F(xiàn)1代并沒有像人們預期的那樣表現(xiàn)出兩個親本的性狀，而只表現(xiàn)出一個親本的性狀，但F2代中表現(xiàn)為性狀分離，這是引導學生提出問題，作出假設(shè)的重要環(huán)節(jié)。孟德爾正是觀察到F2代出現(xiàn)了性狀分離，并且比例為3：1，就提出了顯性性狀和隱性性狀的概念。隨后又提出了顯性基因和隱性基因的假設(shè)，他認為基因是成對存在的，有顯隱之分，這就是等位基因，在形成配子時，等位基因會分離，受精形成合子時，基因又是成對的。第14頁/共26頁根據(jù)這一假說，孟德爾演繹推導出測交的結(jié)果應為1：1，而測交實驗結(jié)果證明了孟德爾演繹推理的正確性，從而證明了假說的正確性；這種假說-演繹法是訓練學生邏輯推理能力和大膽合理的科學想象能力的重要方法。在兩對相對性狀的雜交實驗中，F(xiàn)2中出現(xiàn)了親本中沒有的組合新類型，怎樣才能正確地提出假說，根據(jù)假說進行演繹推理，并設(shè)計測交實驗進行檢驗，是教師引導學生探究的重點，教師可以啟發(fā)學生把自己想像成孟德爾，遵循孟德爾的探究思路，逐層深入，提出假說，進行演繹推理，真正理解科學定律的形成過程和本質(zhì)。第15頁/共26頁理解測交實驗設(shè)計的原因測交實驗只能是將F1代與純隱性類型雜交，授課老師在這部分內(nèi)容的處理就是簡單告訴學生，孟德爾就是這樣做的，至于為什么這樣做不是很清楚。針對這種情況，可以引導學生進行如下分析：以高莖和矮頸為例，從性狀來看，檢驗F1高莖有以下的雜交和自交方式，分別是：F1代高莖和純種高莖雜交；F1代高莖自交；F1代高莖與純種矮莖雜交。第一種情況后代全部是高莖，第二種是本實驗已經(jīng)有實驗步驟，第三種后代中高莖和矮莖的比值為1：1，正好解釋出所提出F1代是雜種的猜想，如果學生理解了測交實驗的設(shè)計原因，就能很自然的理解測交的定義，并能解決生產(chǎn)中的一些實踐問題。第16頁/共26頁

測交實驗的功能:測交實驗不可能直接驗證假說本身，而是驗證由假說演繹出的推論，即：如果遺傳因子決定生物性狀的假說是成立的，那么，根據(jù)假說可以對測交實驗結(jié)果進行理論推導和預測，然后，將實驗獲得的數(shù)據(jù)與理論推導值進行比較，如果二者一致證明假說是正確的，如果不一致則證明假說是錯誤的，事實上，孟德爾做了很多實驗得到了相似的結(jié)果，后來的科學家做了許多與孟德爾實驗相似的觀察，大量的實驗都驗證了孟德爾假說的真實性之后，孟德爾假說最終發(fā)展為遺傳學的經(jīng)典理論。第17頁/共26頁孟德爾對測交實驗的預測，則運用了演繹推理。在教學中，就孟德爾一對相對性狀的雜交實驗為例，對“假說—演繹法”的教學提幾點建議，下面的孟德爾的研究過程與“假說—演繹法”的思路對應起來。第18頁/共26頁孟德爾的研究過程“假說—演繹法”的思路用純種高莖豌豆和純種矮豌豆作親本雜交，子一代都是高莖；二子代中高莖與矮莖之比為3：1在觀察和分析基礎(chǔ)上提出問題：（1）子一代都是高莖？（2）為什么遺傳性狀在雜種后代中按一定的比例分離呢？提出顆粒性的遺傳因子不相融合的假說（具體論點見前文）通過推理和想象提出解釋問題的假說：（1）用顯性原理解釋子一代的性狀表現(xiàn)（2）用分離原理解釋子二代的相對性狀分離第19頁/共26頁設(shè)計測交實驗，并根據(jù)假說，對測交實驗的結(jié)果進行理論預測根據(jù)假說進行演繹推理：子一代是雜合體必然產(chǎn)生兩種數(shù)量相等的配子，與隱性親本類型回交后代的性狀分離比例必然是1：1真實的實驗結(jié)果與理論預期相一致，證明假說是正確的（當然孟德爾當時所做的實驗并不止這一個，其他的實驗結(jié)果也證實了假說）如果實驗結(jié)果與預期結(jié)論相符，就證明假說是正確的，因為測交后代的表現(xiàn)型及其比例真實地反映出子一代產(chǎn)生的想子種類及其比例，可以推知子一代基因型及傳遞行為第20頁/共26頁

本節(jié)教學難點，在于讓學生理解孟德爾研究過程中的哪個步驟是演繹，學生看到的是孟德爾提出假說后，就設(shè)計測交實驗進檢驗了，那么哪一步是演繹呢？事實上，觀察、實驗所檢驗的常常不是假說本身而是假說的推理，即從假說中邏輯推導出來的描述個別現(xiàn)象或事件的推論。如果孟德爾要直接驗證他的假說，只能用顯微鏡觀察的方法，確定遺傳因子真實存在和遺傳因子的傳遞方式，這在當時是不可能的，那么孟德爾設(shè)計的測交實驗，實際上檢驗的是“推理”。第21頁/共26頁這個“推論”就是根據(jù)假說對測交實驗所進行的演繹推理得到的論題—雜合子生成的配子時具有對性關(guān)系的遺傳因子分離，也就是上課本中提到的測交實驗結(jié)果所要證實的推論：（1）F1究竟是不是雜合子（Dd）？（2）如果是雜合子，生成配子時具有對性關(guān)系的遺傳因子果真分離嗎？第22頁/共26頁提出問題：學生閱讀，配以教師展示和講解。學生了解孟德爾一對相對性狀的雜交實驗，包括實驗現(xiàn)象和提出的問題。建立假說：教師介紹孟德爾的假說，學生討論并提問，了解假說的內(nèi)容。教師通過邊繪制邊講解遺傳圖解，幫助學生進一步理解德爾的假說。第23頁/共26頁通過性狀分離比的模似實驗，讓學生加深對孟德爾假說的理解。演繹推導：教師設(shè)問：如果我們就是當年的孟德爾，該如何驗證自己的假說？教師將測實驗的親本組合告訴學生，請學生假設(shè)自己就是當年的孟德