基于生物科学史以及问题串的教学实施-以“孟德尔的豌豆杂交实验（一）”为例 论文

基于生物科学史以及问题串的教学实施——以“孟德尔的豌豆杂交实验（一）摘要：人教版高中生物必修二《遗传与进化》的核心关键词是“基因”，教材主要是按照相应的生物科学发展史的顺序进行编写。在科学史实背景下开展教握学科知识也利于学生自主地形成最朴素的科学史观，知识形成的历史性、问题串的逻辑动力有助于引发学生学习兴趣和思维方式的构建。关键词假说问题串演绎归纳一、教学背1、教学内容一对相对性状的杂交”是人教版高中《生物.必修二.遗传与进化》第一章第”节。本章内容包括两节：第一节《孟德尔的豌豆杂交实验（一）》，第二交实验（二）》。在每一节，教材均以孟德尔发现遗传规律的层层深入地展开。本节首先简单介绍孟德尔地生平，然后以假说演绎法相对性状地杂交实验。本节是第二节地基础，因此开展好本节地教学就显地尤为重要。2、学情分析根据课程的安排，本节需在高一下学期中旬的时候完成教学，对于高一的学生来说，遗传是抽象的也是模糊的，因此他们的学习是存在一定难度的。这就要求教师在教学的过程中，要进行合理的引导，找到适合他们的教学模式。3、教学目标（1）学生能简单阐明分离定律，并能用分离定律解释或预测一些遗传现象。（2）通过对孟德尔一对相对性状杂交实验的分析，培养归纳与演绎、抽象与概括的科学思维，体会假说演绎法和孟德尔的创新思维。（3）学生能认同在科学探究中正确的选用实验材料、运用数学统计方法、提出新概念以及运用符号体系表达概念的重要性。4、教学重难点（1）教学重点：对分离现象的解释和验证，分离定律；假说演绎法（2）教学难点：对分离现象的解释；假说演绎法的研究思路二、教学预教学环节师生活动教师先举例说明什么是遗传，比如说：这个孩子像爸爸也像妈妈。让学生对遗传形成基本的认识，认同遗传现象的普遍性。再引导同学阅读问题探讨，总结在当时的科学背景下被普遍接受的遗传观点是什么。介绍融合遗传引出孟德尔请学生总结融合遗传的基本内容。再问同学，结合自身实际判断下，融合遗传是否科学，从而引出在那个时代，勇于质疑的孟德尔。教师先引导学生阅读课本上对孟德尔的简单介绍，教师再简述孟德尔的学习背景以及研究基本过程，并强调实验材料的重要性，从而引出豌豆的杂交实验。在此过程中设置一些问题认识孟德尔问题①：豌豆作为遗传学实验材料有什么优点？相关问题：什么是性状？什么又是相对性状？走近杂交实验学生尝试做出回答，教师进行总结和评价豌豆有很多易于区分的相对性状，我们先以其中一对相对相对性状为例，即豌豆的高茎和矮茎。逐步展示一对相对性状的杂交实验。并设置如下问题：问题②：杂交子一代中只有高茎，是因为和高茎作为母本有关系吗？如何验证？说明豌豆是结在母本上的，所以会有这样的疑问，说明正反交的概念，并和学生讨论总结实验方案，展示结果；问题③：上面已经证明和谁做母本没有关系，那么子一代没有出现矮茎，是因为矮茎这个性状在杂交过程中消失了吗？如何验证将F1进行自交，观察后代是否出现矮茎。实际实验中自交后代出现了矮茎，说明矮茎没有消失，只是隐而未现。由此孟德尔提出显性性状和隐形性状的概念。问题④：孟德尔没有停留在表象的观察上，还进行的数据统计，发现F2中出现近似3：1的分离比。这个比例是必然的还是偶然的？孟德尔又进行了其他几对相对性状的杂交实验，发现结果都是近似3：1，说明该结果是必然的问题⑤：为什么自己后代必然会出现3：1的性状分离比？教师向学生说明为了解决这个问题，孟德尔基于自己的知识基础和大胆假设，提出了相关的假说内容。引导学生阅读假说的内容，解释现象并让学生尝试总结主要内容。然后指导学生基于前面讲的杂交实验，根据假说的主要内容，绘制遗传图解，尝试解释。提出假说请学生板演遗传图解，教师进行评价，向学生强调遗传图解书写的规范性经过前面的学习，学生认同孟德尔的假说能解释自己的杂交实验，在此，教师要说明，假说能解释已经发生的事情，只能说明它的合理性，要能总结为科学定律，还要能预测没有发生的现象。由此引出孟德尔根据假说进行的演绎推理，即预测测交实验的实验结果。教师向学生说明测交实验的内涵，引导学生写出相应的推测过程，即相应的遗传图解。写完之后，再让学生结合书本上相关史实进行对照。发现预测和真实的实验结果是相符的。即是验证了假说。通过前面的学习，学生对分离定律已经有了初步的认识，现在归纳概括应引导学生尝试进行分离定律的总结。并和学生一起回顾孟德尔的研究过程，说明假说演绎法是在生物学中常用的科学研究方法，强调该方法的重要性。知识是抽象的，模拟实验可以激发学生的学习兴趣，调动学生的积极性。因此学生进行模拟实验，体会性状分离现象是必要的。为了帮助学生顺利的进行模拟实验，设置如下问题。问题1：两个小桶分别模拟了什么？问题2：桶中的小球又模拟了什么？模拟实验问题3：分别从两个桶中随机抓取一个小球模拟了什么？问题4：抓取的小球组合在一起模拟了什么？学生带着相关问题进行模拟实验的设计以及实际执行。最后记录相关实验数据，组内和组别之间进行汇总讨论，教师进行评价总结。运用规律引导学生完成教材上的练习题反馈总结教师进行讲解总结三、教学片片段1：介绍融合遗传，引出孟德尔教师：遗传其实我们在初中就学过，请同学们回忆下什么是遗传？学生：遗传就是亲代和子代的相似性教师：对，相似性。遗传是一种现象，它指的是亲子间性状的相似性。比如我们经常会听到有人说：这个孩子长得像他爸爸或者像他妈妈。那这个现象肯定会存在一定的规律。请同学们阅读问题探讨，找下在当时的时代背景，被主要接受的遗传理论是什么？学生：是融合遗传。教师：那同学们结合实际以及现代的观点思考下，融合遗传科学吗？学生：不科学。比如说：父母都是高个子，也可能会胜出矮个子的孩子。教师：同学们很善于思考。要知道在当时，挑战一个被广为接受的科学理论是需要知识和勇气的，那么在当时是谁这么有勇气呢？学生：孟德尔教师：请同学们静下心来阅读课本上关于孟德尔的生平，认识下他成功的必然性。学生：认真阅读课本相关内容。教师：相信同学们对孟德尔有了基本的认识。孟德尔的成功有很多因素在里面，这些造就他成功的必然性。我简单和大家说下他的背景。他出生于一个贫苦的农民家庭，虽然穷苦他也从小就接受学校的教育，而且从小就表现出对大自然的无限热爱，重要的。后来，在别人的救济和帮助下，完成了学业。学成后来到修道院学习，修道院的神甫告诉他遗传是由神的意志决定的，孟德尔显然是不同意的。在成功的是他选对了实验材料，选对材料是实验成功的一半。这个材料就是豌豆，所以能力很重要，机遇也重要。豌豆是严格的自花传粉，闭花传粉植物，自然状态下一般果更加可靠也便于分析，当然还要其他优点，等下需要你们去发现总结。孟德尔利用单因子分析法，即每一次只研究一对相对性状。潜心研究多年。他发现他的杂不相符的。后来一个偶然的机会，孟德尔了解到道尔顿的原子学说，由此他灵光一现，提出了遗传因子的说法。孟德尔在我们现在看来是成功了，但是由于他不是结论在当时并没有引起广泛重视，同时，达尔文也错失了了解遗传本质的机会，遗憾死去。但是，真理是永恒的，总会有被发现和证实的一天，对于它的重视可能会迟到，但肯定会到同学们说完之后，你们有什么认识吗？同学1：做学问要持之以恒，有耐心。同学2：要大胆质疑，小心求证同学3：科学的发展是必然的，一直在进行的，是朴素的有逻辑的......片段2：观察现象，提出问题教师：在以高茎为母本，矮茎为父本的杂交实验中，杂交后代只有高茎。那是不是因为是高茎做母本的关系呢？如何验证呢？学生：进行另一组实验，把矮茎做母本，高茎做父本。教师：非常好。你们刚才讲的和我讲的实验就是互为正反交实验，可以探究性状和母本之间的关系。孟德尔进行的正反交实验，结果都是子一代全高茎，那说明排提出另一个假设，是不是矮茎这个性状在杂交过程中消失了呢？又如何验证呢？学生：让F自交1教师：F自交后代又出现了矮茎，说明矮茎这一性状并没有消失，只是隐而孟德尔提出显性性状和隐性性状的概念。注意是有一个隐含前提的，即是一对相对性状的纯和亲本杂交，后代出现的是显性性状，没有出现的是隐性性状。教师：F后代同时出现显性性状和隐性性状的现象叫性状分离，注意一定是出现亲本没1有的才叫性状分离现象。孟德尔还进行了数据统计，发现自交后代出现的比例近似3：1，那么孟德尔怎么会想到进行数学统计呢？学生：因为他学习了数学统计学。教师：那这个分离比的出现是一次偶然的还是必然的呢？学生：必然的。因为他又进行了另外几对相对性状的杂交实验，发现都是近似于3：1。教师：观察的很认真，确实是必然的结果，那为什么会出现这个结果呢，后面就是孟德尔的假说了。四、写在后通过本节学习，学生对遗传这个表面现象会深入到对本质进行探究，并且初次在生物学中体验假说演绎法的研究过程，掌握了解决问题的又一科学方法，并且谨性和逻辑性。在本节的教学中，介绍孟德尔的时候，着重介绍背后的科学故事，也是科学发展史的一部分，一方面有助于同学形成学习的背景，零一方面也有助学史观，在后续的学习中，学会主动去研究背后的科学发展史。另外，在主要教学环节中，为了学生更好的理解实验过程，提出依托研究过程的一系列问题，即问会提出问题，尝试提出解决问题的方法，并主动分析结果。《孟德尔的豌豆豌豆杂交实验（一）》只是我举的一个教学案例，为了直观地说明在教学过程穿插背后地科学发展史，是可行地而且是有意义地。例如说学生通过自己地实验观察到自己地杂交结果和当时的融合遗传理论不相符的时候，大胆提出质疑，并继续进行相关的杂交实验，总结出超时代的理论，他们就会认识出就提出的，要依据一定的知识基础和真实实践，从而形成对知识严谨的态度；还有在知道孟德尔是擅长自然学科、数学等多门学科的时候，就会认识到学习的重进行分科教学背景下，学科是相对独立的，但也存在交叉，互相之间都会又所影响甚至是促进。诸如等等好处。适合穿插科学发展史的还有很多，比如说《基因在染本质》等，需