人教版高中生物必修二《孟德尔的豌豆杂交实验一》教案.docx
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人教版高中生物必修二《孟德尔的豌豆杂交实验一》教案
孟德尔的豌豆杂交实验
(一)
【教材分析】
“孟德尔的豌豆杂交实验
(一)”是人教版高中生物教材《遗传与进化》第1章第1节的内容,本节作为“遗传与进化”模块的开篇,引导学生探索遗传的奥秘。
由于是开篇,有很多琐碎的概念、专业名词等需要交代。
教材就以孟德尔的探索历程为主线,把这些内容都串起来了。
但是如何合理的安排,将这些零散的基本概念和专业名词适时的介绍给学生,是需要大动脑筋的。
另外,教材中突出科学史和科学研究方法的教育,教师在教学过程中,需要想办法提炼隐含在本节教学中的科学研究方法,于无声处让学生了解生物学研究的基本方法。
让学生体会科学研究的过程始于发现问题,止于解决问题和得出结论,科学研究中如果假说不成立,则重新提出假说。
为了加深学生对遗传因子的分离和配子随机结合和数量关系的理解,体验孟德尔的假说,教材安排了模拟实验,通过模拟实验,让学生充分体验假说的正确性。
【学情分析】
生物性状随处可见,关于遗传的谚语也很多,比如老鼠生的儿子会打洞。
在此基础上,学生很容易理解孟德尔豌豆杂交实验中后代的性状表现。
另外,学生初中学习过的知识,对本节的学习也有一定程度的影响。
比如学生在初中初步解决了基因与生物个体性状的关系为;学习了显性基因和隐性基因,显性性状和隐性性状等知识,初步解决了相对性状和成对的基因之间的关系问题。
另外,学生的数学知识,特别是二项式幂的展开式知识,也是学习本章内容不可缺少的基础。
学生经过一学期的生物学学习,具备了一定的生物学知识基础,实验设计能力、分析能力也有了一定程度的提高。
【教学目标】
知识与能力目标
(1)通过阅读资料、图片和观看视频,能够阐明孟德尔的一对相对性状的杂交实验及分离定律。
(2)通过小组合作探究、师生交流,尝试分析孟德尔遗传实验的科学方法。
学科素养:
(1)基础知识(孟德尔的一对相对性状的杂交实验及分离定律;孟德尔遗传实验的科学方法);
(2)基本技能(尝试进行实验设计,体验孟德尔遗传实验的科学方法和创新思维,培养观察能力以及搜集和处理信息的能力,提高逻辑推理的能力);
(3)基本思想(积极参与设计实验,体验科学研究的一般方法,培养学生的理性思维和科学探究的科学素养);
(4)基本活动经验(在探究过程中,形成乐于学习生物科学的态度,初步养成质疑、求实、创新及用于实践的科学精神和科学态度)。
【教学重点、难点】
1.教学重点:
(1)对分离现象的解释,阐明分离定律。
(2)以孟德尔的遗传实验为素材进行科学方法教育。
(3)运用分离定律解释一些遗传现象。
2.教学难点:
(1)对分离现象的解释。
(2)假说法。
【教学过程流程图】
【教学过程】
步骤
教师引导行为
学生主体行为
目标说明
情景导入,介绍性状概念
先和大家做个小游戏,考眼力,请仔细观察视频中有哪几种动物出现?
我们之所以能快速的分辨这些动物,是因为我们了解这些动物的典型特征,我们把生物的形态、结构、生理特征称之为——性状。
观看视频。
——9种。
调动学生学习兴趣
图片展示,介绍相对性状概念
自然界的每种生物都有很多的性状。
我们无时无刻不在感知着、欣赏着、比较着。
比如这张照片,最吸引你眼球的是什么性状?
真是没有比较就没有伤害。
如果我们拿姚明与长颈鹿比身高,你觉得有没有意义?
如果我们拿姚明2米26的身高她近300斤的体重做比较,你觉得有没有意义?
请你们来说说什么叫相对性状?
比如身高的高和矮,体重的重和轻。
请你们小组讨论:
你还能举出哪些相对性状的例子?
观看图片,理解相对性状的概念。
——最萌身高差。
——没有。
总结:
我们通常研究的是同种生物的性状。
总结:
我们就把同一种生物的同一种性状的不同表现类型,叫做相对性状。
小组讨论:
单眼皮、双眼皮;拇指弯曲是否超过30度等。
创设问题情境,引导学生联想和思考
引导学生积极思考,从生活经验中提取信息的能力
生物学方法论一:
观察法
非常棒,看来大家在生活中都是非常善于观察的。
你知道吗?
观察法是生物学研究的基本方法之一。
希望大家能继续保持这种善于观察的良好习惯,去发现、感知这个美好的世界。
感受体验。
激励学生在日常学习中要多观察
介绍孟德尔
科学家们也正是通过观察生物亲代和子代之间的一对相对性状,揭示了一个个的遗传规律。
提到遗传规律,我要考考大家,遗传学的奠基人是哪位科学家?
我们可以用四句话来概括孟德尔的功绩。
孟德尔的研究成功的重要原因之一,是他选择了一种合适的生物展开研究,是什么生物呢?
这是几年前我在上海科技馆拍摄的豌豆模型,这是豌豆植株,这是?
这些模型就是用来介绍我们今天要学习内容的。
让我记忆犹新的是,当时有一对母女,妈妈被年幼的女儿问的哑口无言。
希望学习了今天的内容之后,多年后的你遇到先前的情境时,能够应答自如。
——孟德尔。
——豌豆。
——种子。
实例说明,让学生重视生物学基础知识的学习,意识到努力提高自身的生物学素养,是对公民的基本要求
豌豆适合作为遗传学研究材料的原因
豌豆究竟有哪些特点,使得它适合用来做遗传学研究的材料呢?
请大家打开课本第2页到第3页,小组讨论完成活动清单上的[自主学习]内容。
最后我会请各小组派代表,汇报你们讨论的结果。
我们把自花传粉的交配方式叫做自交。
孟德尔经过仔细观察,从34个豌豆品种中选择了7对相对性状进行实验。
阅读课本第2页到第3页。
小组讨论完成活动清单上的[自主学习]内容。
汇报内容:
豌豆——自花传粉、闭花受粉,自然条件下一般都是纯种(即高茎的后代都是高茎)
另外,豌豆还有易于区分的相对性状。
比如高茎和矮茎这对相对性状。
锻炼学生快速提取信息的能力
锻炼学生的语言表达能力
认识到科学研究要经历从特殊到一般的过程
孟德尔杂交实验
这节课,我们就以豌豆的高茎和矮茎为例来学习孟德尔的豌豆杂交实验。
依据豌豆自花传粉的特点,请你推测在自然状态下,这株高茎豌豆的后代表现为什么性状?
它的后代呢?
这样持续下去,子代和亲代比,性状并没有改变,如何规律遗传,怎么办?
——高茎。
后代也还是高茎。
——设计实验呀。
提高分析能力,认识到科学研究是靠实验开路的
生物学方法论二:
实验法
实验能人为的控制、干预研究对象,揭示隐藏的奥秘。
孟德尔就巧妙的设计了人工异化传粉的实验。
感悟
认识到实验法是生物学研究的基本方法
异化传粉过程
请大家参考课本第3页图1—2,小组讨论异化传粉的过程,完成活动清单上的[合作探究]。
汇报前先说明一下,我们把异化传粉的交配方式称为杂交。
去雄是在什么时期,传粉时在什么时期?
为什么要套袋?
阅读课本第3页图1—2,小组讨论。
介绍异化传粉的基本步骤。
去雄→套袋→传粉→套袋
——未成熟时。
——成熟时。
——防止外来花粉的干扰
锻炼交流合作、提取信息的能力
提高分析推理能力
高茎和矮茎为例介绍杂交实验
了解了基本方法,我们来看一下具体实施过程,孟德尔让高茎豌豆和矮茎豌豆杂交,那么高茎和矮茎在前后代中充当的角色是——亲本:
P。
去雄的是?
提供花粉的是?
他们的后代,也就是子一代:
F1,这个F1可能表现为什么性状呢?
请你大胆的猜测一下子代的性状表现可能与什么因素有关呢?
这个大胆的猜想到底正确与否,如何证明?
请你们小组讨论一下如何设计实验?
孟德尔也是这么设计的对照实验,这两组实验我们相互称为正交、反交实验,反交实验的结果如何呢?
请看看。
实验结果说明什么问题?
通过刚才的正反交实验,我们看到不管高茎豌豆做母本还是父母,子一代全为高茎,那矮茎去哪里了呢?
再请大家小组讨论,猜测一下,有哪些可能性?
哪种猜测正确呢?
怎么办?
如何设计实验呢,孟德尔让子一代自交得到了子二代(用F2表示),F2代性状表现如何呢?
子二代的性状表现说明了什么?
孟德尔把这种在F1代中隐藏起来的性状叫做隐性性状,比如矮茎;而在F1中显现出来的性状,叫做显性性状,比如高茎。
亲本的隐性性状和显性性状在F1中汇合,孟德尔就形象的把F1代称为杂种。
又把在杂种后代中,同时出现显性
性状和隐性性状的现象叫做性状分离。
——母本
——父本
——都是高茎
——子代的性状与母本相同。
——设计实验
——交换一下,高茎豌豆做父本,矮茎豌豆做母本。
——依然是高茎。
——说明子代的性状表现
并不是与母本相同。
小组讨论。
——隐而未现
——彻底消失
——做实验。
——高茎和矮茎又同时出现了
——子一代中矮茎没有消失,而是隐而未现。
引导学生大胆的想象,让学生认识到猜想也是科学研究的方法之一
培养学生的实验设计能力
认识到假说可能会不成立
再次认识到大胆猜想在科学研究中的重要性
认识到假说成立与否,得靠实验验证
提升学生的实验分析能力
性状分离现象的解释
对于性状分离现象的发生,孟德尔又是如何解释的呢?
请大家观看视频,寻找答案。
根据视频中的介绍,孟德尔认为,性状由什么控制?
由于相对性状有显性和隐性两种,孟德尔就猜测遗传因子也有两种。
孟德尔选择用大写字母比如D表示显性遗传因子,它应该控制显性性状;用相应的小写字母比如d表示隐性遗传因子,它应该控制隐性性状。
这两种遗传因子是如何遗传给后代并且控制生物性状的呢?
小组讨论:
孟德尔的观念和当时盛行的观念有什么不同?
观看视频。
——遗传因子。
——当时盛行的观念是:
混合遗传。
——孟德尔全新的观念是:
独立遗传/颗粒遗传。
提升学生提取有效信息的能力
生物学方法论三:
物理化学法
孟德尔这个全新观念的产生,正是受了化学家道尔顿原子学说的影响,说物理化学方法也经常会被用到生物学研究中来。
感悟
认识到物理化学方法,也可以应用到生物学研究中来,引导学生学会跨学科思考问题
孟德尔对性状分离现象的进一步解释
孟德尔在这种全新的观念的引导下,进一步对F2进行了研究,他发现在F2——1000株左右的豌豆中,787株是高茎,277株是矮茎,比例约为3:
1,那么3:
1的性状分离比究竟是偶然还是必然呢?
孟德尔还对豌豆的其他6对相对性状进行了杂交实验,得到了这样的结果,那么你说3:
1是必然的还是偶然的。
并且我们比较后发现,这两组数据最接近3:
1。
请你观察一下这些数据,分析为什么这两组最接近?
——3:
1是必然的
——数量多
认识到统计学方法在此处的应用
科学研究要从特殊到一般
生物学方法论四:
数学方法
数据越大越接近3:
1,其实这一次,孟德尔又将数学的统计学方法引入到他的研究中来了。
认识到数学方法是科学研究的基本方法,数学是一门工具学科
孟德尔对分离现象的进一步解释
这样看来3:
1的性状分离比不是偶然现象,3:
1的背后,又隐藏着什么样的秘密呢?
怎么办?
孟德尔让F2代所有的矮茎豌豆自交,收集每株矮茎豌豆的种子,单独播种成行,他发现矮茎豌豆的后代全为矮茎,这说明什么?
在这里我们观察的是F3代的性状,但是揭示的却是哪一代的奥秘?
那么高茎豌豆又如何呢?
孟德尔让F2所有的高茎豌豆自交,收集每株高茎豌豆的种子也就是F3,单独播种成行,结果如何呢?
在孟德尔所研究的100株F2高茎豌豆中,他发现,有28株是纯种高茎,有72株是杂种高茎,比例约为1:
2。
这个比例又是偶然还是必然呢?
怎么办?
孟德尔又对豌豆的其他6对相对性状进行了杂交实验,得到了这样的结果。
F2代所出现的1:
2:
1的比例,究竟又该如何去解释呢?
——做实验。
——F2代的矮茎豌豆都是纯种。
——F2代的高茎豌豆有些是纯种,有些是杂种。
——F2代的高茎豌豆中纯种和杂种的比是1:
2。
——对其他6对相对性状进行实验。
——1:
2的比例不是偶然,在F2代3:
1的性状分离比背后,隐藏着一个真正的比例是1:
2:
1,其中这1份是高茎纯种,2份是高茎杂种,1份是矮茎纯种。
认识到实验在科学研究中的重要性
提升逻辑推理能力
由特殊到一般
孟德尔对性状分离现象的进一步解释
孟德尔的数学造诣真的是非常的深,他再次将数学方法引入到了生物学研究中来,我知道你们的数学也很厉害,你们也可能想到的„„1:
2:
1?
你们真是太厉害了。
我们来看看孟德尔是如何将这个公式和他的杂交实验关联起来的?
1:
2:
1在哪里?
[变形1][变形2]
1:
2:
1是哪一代的比例?
DD控制的性状是?
Dd呢?
也就是当显性遗传因子和隐性遗传因子在一起的时候,听谁的?
dd呢?
高茎和矮茎的性状分离比是——3:
1,高茎中纯和杂的比1:
2,矮茎都是纯,这和刚才的实验也吻合的。
孟德尔做出这样的解释,他认为体细胞内的遗传因子有几个?
——成对存在的。
按照这个推测,那么F1的遗传因子组成也可以变形成Dd。
那么这样的F1,是如何产生F2的呢?
比如:
如何产生DD?
请你们小组讨论一下。
也就是说成对的遗传因子先要分离——遗传因子分离。
之后还要结合。
能出现这三种1:
2:
1的遗传因子组成,说明他们之间的结合是随机的。
——完全平方公式
——F2代。
——高茎。
——高茎
——显性遗传因子
——矮茎矮
——2个
小组讨论。
——成对的遗传因子传递给下一代时只传递一个,随后还要再结合。
引导学生尝试也用自己所学的数学知识解释生物学问题
培养学生的逻辑推理能力
培养学生的逻辑推理、表达能力
生物方法论五:
假说方法
至此,孟德尔对性状分离现象已经做出了最好的解释。
在当时那个根本不知道遗传因子是什么的时代,这些解释都是他跨越时空的猜想,我们把他的解释称之为假说。
孟德尔认为遗传因子的分离发生在形成配子过程中,随机结合发生在受精过程中。
训练学生的思辨能力
模拟实验
接下来我们还可以通过模拟实验,来体验一下孟德尔的假说。
请小组讨论这3个问题:
小桶分别模拟的是什么?
小球内的彩球代表什么?
除了颜色,你还关注了小球哪些方面的特征?
观察员、抓球员、摇桶员、记录员的操作顺序及任务。
补充一点,记录员还需要到我的电脑中来录入数据。
好,都清楚了,我们开始进行实验,看哪一组模拟的次数先达到50次,就上来计数。
值得一提的是,我们的模拟实验进行的很开,不到3分钟我们就收集到了这么多组数据。
但是孟德尔的实验一做就是八年,一种就是上千株豌豆。
所以科学研究是一份漫长、艰辛又要耐得住寂寞的工作。
请问我们刚才的模拟实验模拟的是什么过程?
实验中某抓球员没有及时将小球放回小桶,请问对实验结果有什么影响,为什么?
小组讨论
——雌雄生殖器官。
——两种颜色的小球代表配子,分别代表的是D、d两种遗传因子。
——数量,每个小桶内有两种颜色为1:
1的小球。
——摇桶员——抓球员(小球放回去)——观察员——记录员(以正字记录)。
模拟实验。
统计数据。
——雌雄配子的随机结合过程。
——因为不能产生1:
1的两种配子了。
培养学生的分析能力
体验孟德尔假说的正确性。
深刻体会科学研究的艰辛。
归纳总结假说内容
我们通过模拟实验体验了孟德尔的假说,接下来请大家根据今天所学的内容完成活动清单中的归纳总结部分。
学生自行完成
培养学生内化知识的能力
结语
通过总结,我们对孟德尔的假说有了更深刻的认识,孟德尔这个跨越时空的猜想,用到了生物学研究中的众多方法,是把数学、物理、化学知识和方法融进生物理论的结晶。
猜想有一天总会被证实,而他的工作,却永远在继。
科学探究永无止境,未来还有无限可能,未来靠谁?
——我们
激励学生认识到科学研究的重要性,勇于承担社会责任
【教学反思】
本节课在引入新课时选择了一个小游戏,充分调动了学生学习的积极性。
使学生快速的融入了课堂。
将本节课涉及到的生物学方法论,都进行了提炼,让学生更加明确了生物学研究的基本方法。
适当的把握机会,让学生认识到提高生物学核心素养的重要性,比如上海科技馆的例子。
问题设置的梯度合理,引导比较到位,对预设之外的生成的处理也比较恰当,用概念图的形式组织板书。
这些都是本节课处理的比较好的部分。
遗憾之处在于,讲解的还是比较多,有些内容处理过于简单,部分语言组织不够流畅,稍显啰嗦。