【生物】孟德尔的豌豆杂交实验（二）教学设计-2024-2025学年高一下学期生物人教版（2019）必修2

课题第2节孟德尔的豌豆杂交实验（3-4个课时）时间教材分析本节内容在孟德尔分离定律的基础上，进一步探讨不同性状之间的关系及本质，使我们可以更加深入的了解遗传现象。《孟德尔的豌豆杂交实验（二）》，由“两对相对性状的遗传实验”，“对自由组合现象的解释”，“对现象解释的验证”等内容构成。本节在教学内容的安排上与第1节一样，同样是按照科学发现过程的顺序来构建框架体系，并按着孟德尔的实验过程，由现象到实质，层层深入地展开讨论。本节开始就提出新的质疑；“一对相对性状的分离对其他相对性状有没有影响呢？”在此基础上再展开对两对相对性状的讨论，既强调了二者之间的联系，又褒扬了孟德尔敢于质疑、勇于创新和实践的科学品质和科学精神。同时，在内容的表述上十分注重建立两对性状与一对性状的联系，如不仅单独分析粒形与粒色，还以旁栏思考题的形式，从数学角度引导学生建立两者之间的联系。这为学生理解从单因素到多因素进行研究的科学方法埋下了伏笔。学情分析由于在初中学习过一些遗传知识,部分学生可能在思想上并不重视本章的学习,加之本章专有名词较多,潜在的运算公式较多,推理过程复杂多样,经常会出现学生以为自己学会了,可实际上概念性问题模糊不清,推理过程不合逻辑的情况。本章学习中运用了大量的推理和运算,对学生的数学思想是一个极大的考验。每年都有一部分学生没有学会应用遗传规律进行推理计算,主要原因在于对单位1、分数、比例等概念理解不到位,所以他们在遗传计算中无法确定整体1指的是什么,因而写出来的分数自然就没有道理。遗传计算中会用到数学中的加法原理、乘法原理,一些数学能力较强的学生相对容易接受,而数学能力较差的学生则会出现加法、乘法乱用的现象教学目标1.阐明自由组合定律，并能运用自由组合定律解释或预测一些遗传现象。（生命观念）2.通过对孟德尔两对相对性状杂交实验的分析，培养归纳与演绎的科学思维，进一步体会假说-演绎法。（科学思维、生命观念）3.通过分析孟德尔发现遗传规律的原因，体会孟德尔的成功经验，认同敢于质疑、勇于创新、探索求真的科学精神。（科学思维、科学探究）4.说出基因型、表型和等位基因的含义。（生命观念）教学重难点1.教学重点(1)两对相对性状杂交实验的分析，自由组合定律。(2)孟德尔获得成功的原因2.教学难点(1)对自由组合现象的解释，(2)运用遗传规律解释或预测一些遗传现象，教学内容及流程学习任务教学过程（第1-2课时）备注课堂导入【教师讲述】孟德尔提出“分离定律”研究的是一对性状，但通过观察花园里的豌豆植株，孟德尔发现就子叶颜色和种子形状来看，包括两种类型：一种是黄色圆粒的，一种是绿色皱粒的。【思考讨论】1.决定子叶颜色的遗传因子对决定种子形状的遗传因子会不会有影响呢？2.黄色的豌豆一定是饱满的、绿色的豌豆一定是皱缩的吗？【教师讲述】一对相对形状的遗传遵循基因的分离定律，那两对相对性状的遗传遵循什么定律呢？期待通过新课的学习找到答案。依据一对相对性状杂交实验的过程，运用分离定律，以小组为单位，画出黄色和绿色、圆粒和皱粒杂交的遗传图解。产生认知冲突，引领学生进人新的学习情境。两对相对性状的杂交实验【思考讨论】通过观察黄色圆粒和绿色皱粒两对相对性状的遗传图解，思考：1.正交、反交的F1全是黄色圆粒，说明了什么？黄色对绿色为显，圆粒对皱粒为显。2.F2与亲本不同的性状组合是什么?绿色圆粒和黄色皱粒。3.为什么会出现新的性状组合呢？它们之间有什么数量关系吗？它们的数量比接近9∶3∶3∶14.这与一对相对性状杂交实验中F2的3∶1的数量比有联系吗？每一对相对性状的遗传都遵循了分离定律。即控制种子形状的遗传因子的遗传，与控制子叶颜色的遗传因子的遗传是互不干扰的。通过对两对相对性状的杂交实验现象的讨论和分析,让学生了解杂交实验的过程统计方法,学会从一对相对性状到两对相对性状的数据分析,并尝试解释两对相对性状的杂交实验中F2的性状分离比与一对相对性状性状分离比的数学关系。对自由组合现象的解释【教师讲述】孟德尔提出假说：1.假设豌豆的圆粒和皱粒分别由遗传因子R、r控制；黄色和绿色分别由遗传因子Y、y控制。2.F1在产生配子时，每对遗传因子彼此分离，不同对的遗传因子可以自由组合。3.F1的配子类型及数量比：YR：yR：Yr：yr=1∶1∶1∶14.受精时，雌雄配子的结合是随机的。通过遗传图解和棋盘法，得出雌雄配子的结合方式有16种、遗传因子的组合形式有9种、性状表现为4种。【教师讲述】采用棋盘法，观察9：3：3：1的分布范围的规律，对遗传因子的组合形式中的纯合子、杂合子进行表格归纳。【教师讲述】从数学的角度分析，9∶3∶3∶1与3∶1之间的数学联系，以更好地理解两对相对性状的遗传结果：鼓励并引导学生结合孟德尔先前的研究思路和方法，大胆预测F能产生4种等量的配子。本环节主要用孟德尔的假说来解释两对相对性状的杂交实验,教师重点演示“成对的遗传因子彼此分离,不成对的遗传因子自由组合”的逻辑关系,让学生理解自由组合产生4种配子的原理。同时,还应强调棋盘的画法、注意事项等,便于学生在以后的实践中用棋盘法解决问题。对自由组合现象的验证【思考讨论】你认为关键是要验证什么？如何验证？设计思路是什么？【教师讲述】设计思路：隐性纯合子（yyrr）只产生一种含有隐性遗传因子（yr）的配子，测交后代的性状表现该由F1产生的配子种类及比例来决定，因此，可以通过观察测交后代的性状表现及比例来推测F1产生的配子种类及比例，进而推测F1的遗传因子组成。（等价于验证F1产生了含YR、Yr、yR、yr的4种数量相等的配子。）【教师讲述】进行演绎推理，进行测交实验（正反交使实验结果更准确）验证，测交实验的结果与预测相符。因此可以证明，孟德尔对两对相对性状的遗传规律的解释是完全正确的。（与分离定律一样，自由组合定律同样也可以用自交和花粉鉴定法来验证）培养学生对知识的迁移应用能力。感悟孟德尔探索过程中大胆的想象和创新。启发学生理性思考实验方案设计的严谨和巧妙之处，理解进行科学探究必须要有严谨的态度和缜密的思维。通过分析参与受精的各配子的作用,帮助学生理解测交时选择隐性个体(yyrr)的意义,进而理解测交的意义。自由组合定律【教师讲述】自由组合定律（孟德尔第二定律）：控制不同性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的；在形成配子时，决定同一性状的成对的遗传因子彼此分离，决定不同性状的遗传因子自由组合。【教师讲述】自由组合定律的适用范围：①真核生物的性状遗传。②有性生殖生物的性状遗传。③细胞核遗传。（细胞质中的遗传因子及原核生物和非细胞生物都不遵循）④两对及以上相对性状的遗传。（一对相对性状只遵循分离定律）⑤控制两对或两对以上性状的遗传因子分别位于几对同源染色体上。【比较归纳】比较自由定律和自由组合定律，进行表格归纳。共同归纳总结自由组合定律的内容，归纳总结明确本节教学核心内容。通过阅读自由组合定律的内容,要求学生了解并识记重要理论,并在教师的讲解下对其内容进行深刻理解,最终达到能够辨析概念的程度。孟德尔实验方法的启示【教师讲述】梳理总结在自由组合定律提出的过程中假说演绎法的运用。【思考讨论】为什么孟德尔能够取得成功呢？孟德尔对杂交实验的研究也不是一帆风顺的。他曾花了几年时间研究山柳菊，结果却并不理想。主要原因：①山柳菊没有既容易区分又可以连续观察的相对性状②山柳菊有时进行有性生殖，有时进行无性生殖③山柳菊的花小，难以做人工杂交实验【教师讲述】孟德尔获得成功的原因：①选材科学：正确选用实验材料——豌豆。②策略科学：由单因素到多因素的研究方法：先研究一对相对性状的遗传，再研究两对或多对性状的遗传。③设计科学：科学地设计了实验程序、并用新的实验验证——假说演绎法。④锲而不舍：假说-演绎法历经近十年研究。⑤分析科学：用数学统计学的方法对实验结果进行分析。认同科学研究过程中科学思维与科学方法的重要性，认同孟德尔敢于质疑、勇于创新、探索求真的科学精神。感悟科学家严谨务实的求知态度，认同科学是不断发展的。孟德尔超时代的发现是有原因的。分析、借鉴前人的成功经验,有益于培养学生对科学探究材料、方法、程序等的理解,尤其是孟德尔具有丰富的数学知识并能在科学实验中加以应用,在教学中可以提示学生用数学思想解决遗传学问题。孟德尔遗传规律的再发现【教师讲述】1909年，丹麦生物学家约翰逊（1857—1927）给孟德尔的“遗传因子”一词起了一个新名字，叫作“基因”，并且提出了表型（也叫表现型）和基因型的概念。①表型：生物个体表现出来的性状，如豌豆的高茎和矮茎。②基因型：与表型有关的基因组成，如高茎豌豆的基因型是DD或Dd，矮茎豌豆的基因型是dd。③等位基因：控制相对性状的基因，如D和d。注意：表现型＝基因型+环境条件（表型相同的个体，基因型不一定相同；基因型相同的个体，表型不一定相同，还受环境的影响。）进一步激发学生的求知欲，鼓励学生对新知的不断探索。通过资料展示孟德尔遗传规律的再发现,让学生理解表型、基因型、等位基因3个概念,在落实概念的基础上,通过数学推导,让学生领悟核心概念“有性生殖中基因的分离和自由组合使得子代的基因型和表型有多种可能,并可由此预测子代的遗传性状”。孟德尔遗传规律的运用【教师讲述】分离定律和自由组合定律在生物的遗传中具有普遍性：①助于人们正确地解释生物界普遍存在的遗传现象。②预测杂交后代的类型和它们出现的概率。③在动植物育种和医学实践等方面都具有重要意义。【拓展补充】重组类型：（1）重组类型不是指F2中遗传因子组成与亲本不同的个体，而是指F2中性状表现与亲本不同的个体。（2）含两对相对性状的纯合亲本杂交，F2中重组类型不一定为3/8（YYRR和yyrr），也可能是5/8（YYrr和rrYY），这与亲本的遗传因子组成有关。通过具体实例帮助学生理解孟德尔的两大遗传规律在动植物育种和医学实践中的应用,进一步理解杂交育种的目的和方法,学会推理预测某些遗传病的发生概率。明确任何科学研究最终的目的，都是为了解决人类生产生活问题，为了人类更加美好的生活。对学生进行职业生涯指导，学习育种工作者勇于创新、持之以恒的科学精神。注重实践教学，体验学以致用的快乐，提升学生主动向他人宣传关爱生命、健康生活的社会责任感。小结与练习【课堂小结】同板书【课堂练习】处理教材中的思考讨论、练习与应用，处理双导学案和分层作业引导学生关注知识内容的梳理，尝试构建概念图。板书设计1.2.1孟德尔的豌豆杂交实验（二）作业布置【课后作业】1.完成分层训练课后素养评价、2.完成双导学案对应内容和下一节问题式预习部分教学反思分离定律是白由组合定律的基础,孟德尔进行分析后发现每一对相对性状的遗传都遵循分离定律,那么分离定律就可以当成分析自由组合定律的工具。分离定律中的相关规律,如F在产生配子时,每对遗传因子彼此分离:受精时,雌雄配子随机结合等,都可以直接拿来运用,帮助解释自由组合现象。先通过单独分析每一对相对性状的分离情况,使学生得出每对相对性状的遗传都遵循了分离定律的结论,而两对相对性状的杂交实验是两对相对性状的自由组合,再用概率推演的方式,预测控制不同性状的遗传因子也是白由组合的,进而让学生能够接受并理解孟德尔为什么提出白由组合的假说。孟德尔在解释该现象时,其天才般的假设基于他雄厚的数学基础。因此引入相关数学概念,从数学的角度解释白由组合现象,为今后解决自由组合问题提供了一把钥匙,即所有的自由组合问题都可以先将每一对相对性状单独用分离定律分析,然后结合乘法原理解决。学习任务教学过程（第3-4课时自由组合定律计算专题）备注遗传学的解题步骤【教师讲述】遗传学的解题步骤：①写出该题的相对性状②判断显隐形关系③写出亲子代的遗传图解④先分析每一对相对性状的结果，然后运用乘法原理解题通过对接数学的计数原理让学生接受和理解概率计算中加法原理、乘法原理的使用条件和原则,便于解答遗传计算类题目。9：3：3：1的变式【教师讲述】“三步法”归纳自由组合定律中特殊分离比解题：①判断是否遵循基因的自由组合定律：若没有致死的情况，双杂合子自交后代的表型比例之和为16，则遵循基因的自由组合定律，否则不遵循基因的自由组合定律。②写出遗传图解：根据基因的自由组合定律，写出F2四种表型对应的基因型，并注明自交后代性状分离比(9∶3∶3∶1)，然后结合作用机理示意图推敲双显性、单显性、双隐性分别对应什么表型。③合并同类项：根据题意，将具有相同表型的个体进行“合并同类项”。多对相对性状的自由组合【教师讲述】应用分离定律解决自由组合定律：解题思路：先拆分，后组合：①先确定是否遵循基因的自由组合规律。②拆分：将题中的两对(或多对)基因（性状）拆分成一对，用基因的分离规律进行分析研究。③组合：将用分离规律分析的结果按一定方式进行组合或相乘。配子类型及配子间结合方式问题子代基因型种类及概率问题子代表型种类及概率问题注意：①计算子代杂合子概率时不能直接使用乘法定律，应该先计算纯合子的比例，然后用1－纯合子的比例。②计算子代表型或基因型不同于亲本的概率时不能直接使用乘法定律，应先计算与亲本基因型或表型相同的概率，然后用1－基因型或表型与亲本相同的概率。已知子代求亲本（逆推）【教师讲述】已知子代求亲本（逆推）：根据子代表型比例拆分为分离定律的分离比，确定每一对相对性状的亲本基因型，再组合。特殊致死情况【教师讲述】特殊