高一生物教案：《基因的分離規律》教學設計(4)

　　第三課時

　　1．首先，由教師組織學生匯報上一節課布置的調查活動的結果，學生的匯報活動可以分成兩個部分。第一部分：由單個學生匯報自己家庭成員的表現型情況和對基因型的分析情況。第二部分由分組進行調查的學生匯報本組的調查結果(這一步如果在前一課沒有布置也可不做)。在匯報開始之前，教師要明確要求，讓學生說出：“你所調查的相對性狀中顯性性狀是什么？隱性性狀是什么？你是如何進行遺傳學分析的？結果或結論是什么？”在匯報過程中，教師一定要引導學生說出分析過程中的因果關系，使第一步為第二步以及后面的教學做好鋪墊，并選典型家庭情況寫在副板書的位置上。如：父母分別一個是顯性性狀、一個是隱性性狀，子女是隱性性狀；父母都是顯性性狀，子女是隱性性狀。在學生單個匯報的過程中，肯定會發現根據家庭成員的性狀不能確定某一成員基因型的家庭。如：父母分別一個是顯性性狀，一個是隱性性狀，子女是顯性性狀。這時便不能確定具有顯性性狀的父(或母)的基因型。對于這種情況，教師要進一步追問一下“為什么不能確定基因型？”最好能引導學生說出：“因為決定顯性性狀的基因型有兩種可能，而現在子女沒有隱性性狀，所以不能確定父(或母)是否是雜合體。”

　　2．由師生共同總結如何解遺傳題。這一階段要完成的任務有兩項：第一項，要讓學生掌握分析遺傳現象的關鍵點──對遺傳現象的分析要從隱性性狀入手。第二項，要讓學生掌握分析遺傳現象的基本點，同時還要為分析配子、合子的類型做好鋪墊。

　　(1)教師可以根據在前面的匯報中出現的一些家庭的成員不能確定基因型的情況給學生提出“若要在一個家系中確定某一個體的基因型必須具備什么條件？”的問題，使學生經過思考能夠得出：“對遺傳現象的分析必須具備的條件是：在有親緣關系的個體中出現了隱性性狀”這樣的結論。家族中沒有隱性性狀就不能確定其他具有顯性性狀個體的基因型。這是因為：

　　①“性狀是由基因決定的，基因是由配子送來的。我們在生活中或習題中見到的大多是性狀，而性狀又是由見不到的基因決定的。”

　　②“隱性基因的純合體才能表現隱性性狀，隱性基因是由配子送來的。抓住隱性性狀，根據其基因的來源，就可以結合親本性狀去分析親本基因型。”

　　(2)分析遺傳現象的基本方法是：

　　①反推法：如從子代的隱性性狀結合親代的性狀分析親代的基因型。

　　②正推法：從親代的基因型分析配子基因型的種類，進而分析合子的基因型種類以及后代的基因型可能性。

　　在此基礎上，教師就可以帶領學生總結對遺傳現象進行分析時要把握的基本點了。

　　在分析遺傳現象時首先要把握的第一點是：成體中含有控制同一性狀的一對基因，或控制相對性狀的等位基因。

　　第二點是：由于合子中含有成對的基因，配子中就只含有控制某一性狀的單個基因。而且不同基因型的兩性配子結合機會均等。在此過程中，教師可以把分析合子基因型的棋盤格法介紹給學生。

　　第三點：由合子發育而成的純合體的配子只有一種，雜合體的配子有兩種。兩種基因型的兩性配子結合，其后代的基因型將有三種，比例為1:2:1；表現型有兩種，比例為3:1。

　　通過討論、總結這三點達到使學生加深對基因分離規律的認識和理解。

　　3．至此，教師就可以對配子的性質和作用做一總結了：“從上面的分析和總結可以看出：配子在有性生殖過程中的作用非常重要。它首先是有性生殖方式的生殖細胞，同時既是親體的產物，又是子體的根源；它把基因從親代傳給子體，是遺傳物質傳遞的媒體，兩代之間的橋梁。由于帶有不同基因的兩性配子隨機結合，使得在合子中出現了新的基因組合(雜合體)，從而在雜合體的后代中出現了性狀分離。”

　　在解遺傳題的過程中，與雜合體的后代中出現性狀分離有關的問題有兩類：一類是一次繁殖過程中所有合子的總體表現型比例(如豌豆的雜種后代出現性狀分離)；另一類是一次繁殖過程中單個合子的表現型可能性。實際上后者是從前者計算出來的。后者多見于人類或動物中的遺傳現象分析。

　　4．通過對白化病的遺傳實例討論，讓學生練習分析配子類型和合子類型，從而達到鞏固教學的目的。“一對膚色正常的夫婦生了一個患白化病的孩子。很顯然，白化病對膚色正常是什么性狀？”“從這個患白化病的孩子可以推斷這對夫婦的基因型是什么？”當“這對夫婦的基因型都是雜合體”的結論得出來以后，“他們再生一個孩子患白化病的可能性是多少？”的問題就不難回答了。這里第一問是先確定隱性性狀──從隱性性狀入手確定隱性純合體。第二問是從患兒的基因型(隱性純合體)分析其親代的配子基因，同時結合親代的性狀分析親代的基因型，并得出結論──這對夫婦的基因型都是雜合體。第三問則是要從親代的基因型分析后代基因型的可能性，得出的答案只能是個比例數。這時教師心中要明確：做練習不是目的，要通過做練習使學生明確：“為什么要這樣做”才能真正達到鞏固教學的目的。

　　通過上面的討論使學生對常染色體上隱性單基因遺傳病的患病可能性有了明確的認識。這時教師再問：“在社會人群當中，具有什么樣關系的人會帶有相同的基因呢？”這個問題學生經過思考是可以回答出來的。如果學生不能作出回答，教師可以通過列舉一個白化病基因攜帶者家族三代以內旁系血親通婚的例子，帶領學生討論：“如果正常的雙親中有一人是白化病基因攜帶者，子女有多大可能性仍然是白化病基因攜帶者？”答案當然是二分之一。“那么，如果是白化病基因攜帶者(表兄妹)之間通婚，其子女患白化病的可能性是多少呢？”“四分之一”這個答案是不難得出的。當“具有親戚關系的人”這個答案一經得出，教師馬上接著問：“法律為什么禁止近親結婚？”這個問題就成為不言自明的了。

　　最后，教師可以用“如果某種遺傳病是由顯性基因控制的，那么它在患者后代中的發病率又將如何呢？”“后代的患病率在百分之五十以上”的結論學生是可以得出來的。

　　本課題教學中應注意的問題：

　　1．本課題采取了把知識還原到科學發現的歷史過程中去的教學思路，意在給學生提供一個關于科學知識的、新的切入點，加強對學生的科學素質的培養。在教學過程中，教師要特別注意，不要在講授科學發展史的過程中顧此失彼，忽略科學知識的教學──忽略了遺傳學的基本原理和概念的教學。為要避免出現這一問題，在三個課時的內容當中都有意識地安排了方法和概念的重復：在前一課時的內容中介紹了方法和概念，在后一課時中就安排了學生復習方法和運用概念的活動，以幫助學生熟悉方法和掌握概念。因此，教師在教學過程中要特別注意：在復習方法、鞏固概念時要盡量讓學生來說、來表達。不要由教師急著把方法、概念講一遍又講一遍。

　　2．這樣安排教學過程是要通過介紹孟德爾的豌豆雜交實驗，一方面要對學生進行科學方法、科學價值觀的教育，另一方面要使學生獲得關于遺傳學實驗的比較完整的整體概念，還要使學生在了解事情的來龍去脈的過程中掌握有關知識和原理。這是教師在教學過程中要始終注意把握的。

　　3．在學生掌握了基因的分離規律之后，教師要通過安排的活動及時把學生的目光引向實際生活中去，盡量不要讓課本知識與實際生活脫節。要讓學生切實感到所學的知識有用、所學的知識能用。

　　4．在學生匯報自己家庭成員的表現型和基因型的情況時，由于教師事前并不知道學生要匯報的內容，可能會有個別粗心的學生報告他自己的雙親為隱性性狀，而自己是顯性性狀。教師在此時一定要注意，不要讓學生把注意力集中在這上面。而要輕描淡寫地告訴學生：“有可能你的父母并沒有認真考慮就回答了你關于性狀的調查，這樣的調查有可能不準確，你可以回家再仔細調查一下。”接著馬上轉入下一個學生的匯報。即使真有學生經過調查發現自己可能是領養的，教師也要在課下有針對性的做好工作。

　　小資料

　　一、19世紀前人類對遺傳現象的一些看法

　　直到19世紀以前人們對子代與親代之間相似現象的原因還存在著許多錯誤的認識。如：古希臘的希波克拉底認為親代雙方通過血液貢獻出他們的胚芽，然后通過有性繁殖傳給后代。亞里士多德則認為，雄性為胚胎提供了“藍圖”，母體為胚胎提供了物質。柏拉圖認為，有關孩子生下來更像父親還是更像母親，取決于受孕時父親的感情更濃烈些，還是母親的感情更濃烈些。

　　二、關于孟德爾的家庭背景、知識背景和時代背景

　　孟德爾出身于一個農民家庭。他經過艱苦的求學過程后，在布爾諾城修道院當了一名修士。后來經修道院院長的推薦，他進入維也納大學受教于當時著名的物理學家多普勒、數學家艾丁豪遜和植物學家翁格爾等人。為他日后的科學研究打下了堅實的基礎。回到布爾諾以后，他一方面在國立高級中學教授自然科學課程，一方面在修道院的植物園中進行了許多雜交實驗。經過對許多種植物的反復比較，孟德爾發現，豌豆正是他想尋找的理想實驗材料。他從商人那里買回34種豌豆品種，經過幾代自花授粉，篩選出22個性狀穩定的純系，并注意到豌豆的7對明顯的相對性狀。

　　在十九世紀，人們開始利用植物雜交實驗研究遺傳現象。例如：德國的植物學家科爾羅伊德曾進行了500個以上的雜交實驗，并發現了雜交種第一代性質比較均一，第二代、第三代性狀開始分離。科爾羅伊德的朋友格納特則用700多種植物進行了10 000多項雜交實驗，產生了250多個雜交種，他甚至也統計出了玉米雜種第二代按3：1的比例分離。法國植物學家諾丁也注意到了這種現象。但是他們或是不解其意，或是被大量紛繁復雜的遺傳現象所迷惑，都未能發現遺傳的規律。格納特本人就說過，產生雜種的方法是沒有法則的，如果有，那也是非常復雜的。

　　進化論的奠基人達爾文也曾想建立一個把遺傳、變異、進化都包括在內的理論。他提出，親代的遺傳“胚芽”或單位，在生殖器官中被武裝起來，進入到精子和卵細胞中，受精時，從雙親帶來的遺傳胚芽互相結合起來，從而使新個體與父母雙方都相似。達爾文還提出，遺傳胚芽有的優先遺傳，有的潛伏下來，相當于現在所說的顯性遺傳與隱性遺傳。達爾文的這一“暫時泛生論假說”很不完善，遠不如他的進化論那樣受到人們的重視，但有一點值得注意，他提出了遺傳是通過某種小顆粒來完成的。

　　1865年2月28日，孟德爾所在城市的自然科學研究會召開例會，身穿黑色修士長袍的孟德爾走上講壇，報告了他發現的遺傳規津。雖然與會的四十多位科學工作者對他所做的長達八年的實驗研究和他所統計的多達兩萬一千多件樣本的實驗結果表示欽佩，但對孟德爾的報告中那些繁雜而枯燥的數字沒有理解。所以，孟德爾只贏得了有禮貌的掌聲，既沒有人大聲喝彩，也沒有人反對。看來，他的理論超出了當時人們能夠接受的水平。

　　三、孟德爾定律的再發現

　　1900年，在歐洲三個不同國家的科學家：荷蘭植物學家德·弗里斯、德國植物學家科倫斯、奧地利植物學家切爾馬克，在總結了他們各自的實驗后，幾乎是同時發現了植物遺傳的規律。而當他們準備發表論文，去查閱文獻時，又不約而同地發現，早在35年前孟德爾就發現這樣的規律了。他們三個人在發表論文時，都提到了孟德爾的文章，稱自己的工作是證實了孟德爾的定律。這就是生物學史上的有名的“孟德爾定律的再發現”。

　　四、孟德爾成功的原因

　　(1)成功于對前人工作的分析。孟德爾認為前人的雜交實驗有三個缺點：①對雜種子代中不同類型的植株沒有分別進行計數；②對雜種后代沒有明確地按各代分別統計；③也沒有明確肯定每一代中不同類型植株數之間的統計關系。在此基礎上，孟德爾進行了他的豌豆雜交實驗，并對實驗結果進行了統計和分析。從而提出了對遺傳規律的假設，把對遺傳現象的單純描述推進到正確的分析。

　　(2)孟德爾成功于他與其他實驗者不同的思想方法：孟德爾主張“從最簡單的事物中去認識真理”。他在最初進行雜交時，所選用的兩個親本都只有一對相對性狀。或者更確切些說，

　　不論其它性狀的差異怎樣，他都只把注意力集中在一個清楚的性狀差異，或者說一對相對性狀上，去進行觀察和分析。

　　(3)孟德爾成功于他的一整套實驗方法：孟德爾對花粉混雜問題特別注意。他指出，如果忽略了這個問題，有外來花粉混雜，而實驗者卻不知道，那就會得出錯誤的結論。不僅如此，他還對雜交親本做了明確的區分和界定，建立了一整套雜交實驗的方法，如：自交、測交。

　　孟德爾在他的《植物雜交實驗》中談到兩個極端的例子：在雜交實驗的F2代253棵植株中有一棵植株上收獲的種子是43個圓粒對2個皺粒、在另一棵植株上收獲的種子是14個圓粒對15個皺粒。因此，他指出選定的實驗材料要容易大量獲得，以便收集足夠多的樣本進行分析。

　　五、果蠅是遺傳學研究較理想的實驗材料

　　果蠅具有以下幾個特點：一個是它的體型小，飼養容易。另一個是它繁殖快、生命周期短(果蠅從孵化到孵化出生命的周期只有兩至三周。果蠅的胚胎發生只需l天；幼蟲在第4天化蛹，5天后羽化為成蟲，成年果蠅存活約9天)。這樣人們在較短的時間里就可以觀察到它許多代的遺傳情況。第三個特點是它的生活力強，每只雌蠅能產生幾百個后代。第四個特點是果蠅只有四對染色體，這樣少的染色體為觀察提供了便利條件。

　　六、人類常見的單基因遺傳性狀

　　雙眼皮對單眼皮為顯性；游離耳垂對附著耳垂為顯性；舌兩側能上卷對不能上卷為顯性；虹膜的顏色褐色對黑色為顯性；前額發際有美人尖對無美人尖為顯性；能后彎拇指對不能后彎拇指為顯性。除此之外，還有直發對卷發為顯性；慣用右手對慣用左手為顯性；干耳垢對濕耳垢為顯性。這當中直發對卷發宜做家庭或班級調查；干耳垢對濕耳垢有涉及隱私之嫌在學生中恐不宜調查；慣用右手對慣用左手除受遺傳控制外，還與后天的訓練有關，也難于調查確定。