基于深度学习的“基因的分离定律”复习课教学设计

王 岚

(安徽省合肥市第九中学 合肥 230001)

1 教材分析

遗传定律是高中生物学必修2“遗传与进化”模块的重点教学内容，课程标准对此提出的要求是：“阐明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现型有多种可能，并可由此预测子代的遗传性状[1]。”基因的分离定律是遗传学最基础和最重要的规律之一。基因分离定律的相关教学内容，出现在人教版高中生物学教材必修2之中的多个章节： 分离定律的发现过程是必修2第1章第1节“孟德尔的豌豆杂交实验(一)”的核心内容；分离定律的细胞学基础，涉及第2章第1节“减数分裂和受精作用”部分以及第2节“基因在染色体上”部分的相关知识。教材阐述了孟德尔通过豌豆杂交实验发现分离定律的过程，阐明了分离定律的内容，并联系减数分裂过程分析分离定律的实质[2]。在教学中，不仅要求学生阐明分离定律的内容，还要求学生能运用分离定律分析遗传过程、解释遗传现象并解决遗传学问题。在本节复习课中，拟深入分析孟德尔的科学方法，创设真实情境来诱发科学思维，借以驱动深度学习，从而提升对分离定律的理解层次和运用能力，以落实生物学核心素养的培养。

2 教学目标

基于课程标准的内容要求、学业要求和学业质量标准，并围绕培养学生核心素养的要求，制订了如下教学目标：

(1) 通过总结孟德尔的研究过程和研究方法，培养探究能力和科学精神。

(2) 通过阐述分离定律的内容、分析其实质和成立条件，提升对分离定律的理解。

(3) 通过运用分离定律解释遗传现象、解决遗传学问题，提高分析和解决问题的能力。

(4) 通过探寻复杂遗传现象背后的遗传规律，树立透过现象看本质的科学思维观念。

3 教学过程

3.1 科学史导入，激发学习兴趣 教师播放反映孟德尔生平和豌豆杂交实验过程的短片，与学生一起重温孟德尔富有传奇色彩的科学研究过程，激发学生复习本节内容的兴趣。

设计意图： 直观呈现孟德尔研究的主要过程，形成感性认识，为深入探讨孟德尔采用的科学方法奠定基础。激发兴趣，学生积极主动地从生动的科学史故事进入本节课学习。

3.2 总结孟德尔研究过程，培养科学思维方法 教师提出问题： 基因分离定律的发现经历了哪些过程？学生对必修2学过的相关内容进行回顾、分析孟德尔的研究过程和研究方法，分组讨论回答。师生共同总结： 基因分离定律的发现主要经历了以下过程： ①一对相对性状的杂交实验，观察现象： 野生高茎豌豆与矮茎豌豆杂交，子一代都是高茎。杂种子一代自交F2出现接近3∶1的性状分离比。除了茎的高矮以外，又选取6对相对性状进行实验，每次F2中都出现“神奇的3∶1”。②明确问题： 3∶1的性状分离比背后隐藏着什么样的遗传规律？③提出假说： 生物的性状是由成对的遗传因子决定的，在形成配子时，成对的遗传因子会发生分离，分别进入不同的配子中。④设计测交实验验证假说。

教师追问： 孟德尔主要采用了哪些科学方法？在学生回答出研究方法是假说—演绎法的基础上，教师进一步点拨，引导学生深入分析孟德尔研究过程中的关键科学方法： 选择豌豆作为杂交实验的材料；用概率统计的方法深入分析实验现象，并通过扩大样本的方法减小误差；透过现象探究本质，提出合理假设，用颗粒遗传的观点取代融合遗传，并将控制遗传的因素简化为一对“遗传因子”；用具体的字母符号表示抽象的遗传因子概念；通过建立数学模型来分析杂交实验结果；针对假说合理设计测交实验进行验证等等。

设计意图： 培养科学方法和探究能力是提高生物学核心素养的重要组成部分。教师应充分发挥科学史的育人功能，围绕孟德尔的研究过程和方法精心设置问题，引发学生思考，驱动深度学习，引导学生体验科学史经典科学研究的过程，学习科学方法，感悟科学精神。

3.3 阐明分离定律的内容和实质，启发深度思考 教师指导学生用规范的生物学语言阐述分离定律的内容，并尝试分析分离定律的实质。学生联系减数分裂的知识思考回答。基因分离定律的实质是： 在减数第一次分裂后期，同源染色体分开，同源染色体上的等位基因发生分离。

教师提问： 分离定律成立的条件是什么？学生根据分离定律的实质分析回答。分离定律的成立条件可总结为： ①有性生殖；②真核生物核基因的遗传。教师追问： 在什么情况下，分离定律不成立？学生思考讨论并举例说明，如： 无性生殖过程中分离定律不成立、原核细胞基因不符合分离定律、母系遗传的基因(线粒体DNA、叶绿体DNA上的基因)不符合分离定律等。

设计意图： 围绕基因分离定律的内容、实质和成立条件展开深度学习，提升学生对分离定律的理解层次。

3.4 创设真实情境，分析遗传现象 教师点拨： 孟德尔选取豌豆7对相对性状，分别进行“一对相对性状的杂交实验”，实验现象高度一致，反复出现3∶1的性状分离比。实际上遗传现象是极为复杂的，常常会出现多变的情况。基因的分离定律能够帮助我们透过现象看本质，把握这些复杂现象背后的规律。教师创设真实情境，引导学生分析不同的遗传现象，揭示其中蕴藏的奥秘。

情境一： 金鱼草的红花(A)对白花(a)为不完全显性。红花金鱼草与白花金鱼草杂交得到F1， F1自交产生F2， F2中红花∶粉红花∶白花=1∶2∶1。

情境二： 1905年，居埃诺发现黄鼠与黑鼠杂交子代均为黄色∶黑色=1∶1。黄鼠与黄鼠交配子代为黄色∶黑色=2∶1，并不出现3∶1分离比。统计发现，黄鼠与黄鼠交配产生的子代个体数比黄鼠与黑鼠杂交平均约少1/4。后续研究发现，纯合黄鼠(DD)胚胎曾在母体出现过，但均在发育早期死亡。

教师提问： 以上遗传现象是否符合基因的分离定律？为什么会出现不同的性状分离比？学生分析现象、深入思考并讨论回答问题。在以上两个情境中基因的传递过程都符合基因的分离定律，之所以会出现不同性状分离比的原因分析如下： 情境一中，A对a为不完全显性，Aa表现为粉红花，因此F2中出现红花∶粉红花∶白花=1∶2∶1。情境二中，黄色基因(D)一方面是控制毛色的显性基因，另一方面又影响生活力，DD纯合致死。黄鼠(Dd)与黄鼠(Dd)交配子代基因型比例DD∶Dd∶dd=1∶2∶1，其中DD致死，所以表现为黄色∶黑色=2∶1。

教师追问： 孟德尔选择豌豆作为实验材料是明智的，豌豆杂交实验反复出现3∶1的性状分离比，呈现出遗传现象的简单模型。符合什么样的条件，杂合子自交才会出现3∶1的性状分离比？学生广泛联系学过的遗传学知识，思考总结回答。杂合子自交出现3∶1的性状分离比，需要满足的条件主要包括： 单基因控制性状，等位基因具有完全显性关系，各种类型的雌雄配子受精机会相等，后代不同基因型个体生活力相同，实验群体足够大、个体数量足够多，等等。

设计意图： 教师创设真实的情境，利用遗传现象的复杂性激发学生探索的动力，从而驱动深度学习[3]。学生尝试运用分离定律解释遗传现象，具体问题具体分析，揭示遗传现象的特殊性和丰富性，从而提高对遗传定律的运用能力和分析问题的能力。

3.5 任务驱动，尝试解决遗传学问题 教师创设问题情境，学生尝试综合运用所学知识分析遗传过程、解决遗传学问题。题境： 人类的非秃顶和秃顶性状受常染色体上的等位基因(B、 b)控制，其中男性只有基因型为BB时才表现为非秃顶，而女性只有基因型为bb时才表现为秃顶。非秃顶男性与秃顶女性结婚，子代的表现型如何？

学生认真审题，提取题干信息。教师点拨： 性状是由基因和环境共同控制的，本题中秃顶性状受到基因和体内激素环境的共同控制。学生综合分析题目中亲本的基因型，运用分离定律分析遗传过程，判断子代基因型和表现型。教师适时点拨，及时反馈，进行评价。本题的关键在于此对等位基因表达受性激素影响，秃顶基因在男性中为显性，非秃基因在女性中为显性。非秃顶男性(基因型BB)与秃顶女性(基因型bb)婚配，后代的基因型均为Bb，表现型是： 儿子全为秃顶，女儿全为非秃顶。

设计意图： 在解决问题的过程中驱动深度学习、深化科学思维，提高学生运用所学知识解决问题的能力。

4 教学反思

在对分离定律进行复习的过程中，充分发挥科学史蕴含的育人价值，通过深入分析史实，总结孟德尔的研究过程和科学方法，提高学生科学探究的能力。

通过创设真实情境，分析丰富的遗传现象，提出有价值的问题，诱发学生深入思考，从而驱动深度学习。从阐述分离定律的内容到分析其实质，从运用分离定律分析遗传现象再到解决遗传学问题，通过层层递进的教学活动，使学生在深度学习中提升对分离定律的理解层次，提高运用遗传定律分析和解决问题的能力。