1.1孟德尔的豌豆杂交实验（一）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1章 第1节 孟德尔的豌豆杂交实验（3个课时） 时间 2025.1.22 教材分析 本节内容，由“一对相对性状的杂交实验”，“对分离现象的解释”，“性状分离比的模拟实验”，“对分离现象的解释的验证”和总结“分离定律”五部分内容构成。本节的教学内容是以孟德尔发现遗传因子的实验过程为主线，突出科学史和科学研究方法的教育。教材中以问题为线索，引导学生思考、分析孟德尔遗传实验的科学方法，达到阐明分离定律，最终能够运用分离定律解释一些遗传现象的教学目标。教材用科学方法教育统领了教学全过程，学生在分析实验的过程中，体验“假说—演绎法”这一科学研究的过程，体验孟德尔敢于质疑、敢于创新、勇于实践以及严谨、求实的科学态度和科学精神。 学情分析 初中阶段，学生曾简单地学习过豌豆杂交实验的内容，在必修1也学习了细胞的相关知识，这些都为本章的学习打下了一定的基础。 教学目标 1.阐明分离定律，并能运用分离定律解释或预测一些遗传现象。（科学思维、社会责任） 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。（科学思维） 3.认同在科学探究中正确地选用实验材料、运用数学统计方法、提出新概念以及应用符号体系表达概念的重要性。（科学探究） 教学重难点 1.教学重点 (1)对分离现象的解释及验证，分离定律。 (2)假说-演绎法。 2.教学难点 (1)对分离现象的解释。 (2)假说—演绎法的研究思路。 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】孟德尔生平 【教师讲述】遗传学的由来：讲述融合遗传学的观点，提问“你同意红花和白花的后代是粉花观点吗？你的证据有哪些？”，如男性和女性婚配后出生的孩子并不是男性和女性的中间体。 【教师讲述】孟德尔也不同意融合遗传学，他通过豌豆杂交实验提出了不同的观点。对于孟德尔来说实验材料很多，他选用豌豆、玉米、山柳菊等植物，连续进行了多年的杂交实验研究，其中最成功的是豌豆杂交实验。 体会融合遗传的观点，根据生活经验提出正反两方面的证据，进行交流讨论。 引发认知冲突，培养逻辑思维。 豌豆用作遗传实验材料的优点 【教师讲述】豌豆的优点： 1.两性花，自花传粉，闭花授粉，自然状态下一般都是纯种 ①两性花：一朵花既有雄蕊，又有雌蕊，如豌豆、水稻、小麦；单性花：一朵花只有雄蕊或只有雌蕊，如玉米、黄瓜、西瓜。 ②传粉：雄蕊花药里的花粉落在雌蕊柱头上的过程。自花传粉：一朵花的花粉落在同一朵花的雌蕊柱头上的过程（只有两性花才同时具有花粉和柱头）；异花传粉：两朵花之间的传粉过程；闭花传粉：是指花在花未开时已经完成了受粉。 2.有多对易于区分的相对性状，且能稳定传给后代 ①性状：生物体形态、结构和生理特性等特征。比如：颜色，血型，高度，形状等。 ②相对性状：同一种生物的同一种性状的不同表现类型，叫做相对性状。 （所以为了便于分析，孟德尔首先针对每一对相对性状进行分别研究） 3. 生长周期短、易栽培、子代多、便于统计 4. 花大，便于操作（学生观察教材中人工异花传粉示意图，阐述人工异花传粉的步骤）：去雄（在雄蕊成熟前，防止自身花粉的干扰）——套袋（防止外来花粉的干扰）——采集花粉——人工授粉（实现杂交）——套袋（保证杂交得到的种子是人工传粉所获） 本环节的主要任务是让学生理解豌豆作为遗传实验材料的优点，通过学生阅读教材进行归纳的方式完成，学生要从教材中散乱分布的信息中提炼出有效信息。对于其他相关内容，如人工异花传粉的步骤、性状和相对性状的概念，则通过教师讲解、图片分析的形式完成，如此有利于学生构建相对有条理的知识框架。 讲授与自主学习相结合，在师生共同解决问题的过程中，体会豌豆用作遗传实验材料的优点为介绍一对相对性状杂交实验的过程作铺垫，同时锻炼学生的自主学习能力和概括总结能力。 一对相对性状的杂交实验 【教师讲述】为了便于分析，孟德尔首先对一对相对性状的遗传进行了研究。为了方便书写遗传图解，我们常用一些符号来表示相应的含义。教师介绍正交和反交。 【思考讨论】1.展示正交反交实验过程，思考为什么正交反交后的子一代都是高茎而没有矮茎？2.为什么子二代的矮茎性状又出现了？ 【教师讲述】讲解隐性性状：一对相对性状的亲本杂交，杂种子一代未显现出来的性状；显性性状：一对相对性状的亲本杂交，杂种子一代显现出来的性状。性状分离：在杂种后代中，同时显现出显性性状和隐性性状的现象。 【思考讨论】3.F2中出现的3：1性状分离比是偶然的吗？ 【教师讲述】除了高茎和矮茎之外，孟德尔还统计豌豆的其他性状进行了多次杂交实验，发现F1均表现其中一个亲本的性状，F2都出现了两个亲本的性状，且比例都约为3：1。 【思考讨论】4.是什么原因导致遗传性状在杂种后代中按一定的比例分离呢？ 符号和字母的使用，方便了遗传现象的表述。为了方便学生读图，教师在演示一对相对性状的杂交实验之前，可将符号和含义以列表的方式对学生进行交代，便于学生对符号的识记、理解及后续正确使用。 教师引领学生对一对相对性状的杂交实验现象进行观察，发现并提出三个问题，为后续环节做好铺垫。 提出交换父本、母本思路。 体会孟德尔实验方法的创新性，认同数学统计方法在遗传学研究中的价值。 对分离现象的解释 【教师讲述】孟德尔在观察和统计分析的基础上，果断摒弃了前人融合遗传的观点，通过严谨的推理和大胆的想象，对分离现象的原因提出了如下假说： 1.生物的性状是由遗传因子决定的 ①显性遗传因子：大写，如D——决定显性性状 ②隐性遗传因子：小写，如d——决定隐性性状 (控制一对相对性状的遗传因子一定要用同一字母) 2. 体细胞中遗传因子（基因）成对存在，其中一个来自父本一个来自母本 ①纯合子：遗传因子组成相同的个体。纯合子能稳定遗传，自交后代不会发生性状分离。（如：纯种高茎豌豆的遗传因子DD，纯种矮茎豌豆的遗传因子dd。） ②杂合子：遗传因子（基因）组成不同的个体。杂合子不能稳定遗传，自交后代会发生性状分离。（如：F1中的高茎豌豆的遗传因子Dd。） 3.生物体在形成配子时，成对遗传因子彼此分离，分别进入不同的配子中（纯和高茎产生配子D、D，纯合矮茎产生配子d、d，F1高茎产生配子D：d=1：1） 4.受精时，雌雄配子的结合是随机的 【绘制图解】依照假说内容，在黑板上绘制高茎豌豆与矮茎豌豆杂交实验遗传图解，教师补充棋盘法 孟德尔提出的4条假说是超时代的，如果让学生尝试提出，很艰难，于是就采用课件展示假说内容、教师书写遗传图解的方式，引领学生按照假说来解释一对相对性状的杂交实验，以此来理解假说的内容，同时规范遗传图解的书写格式。通过孟德尔对分离现象的解释，帮助学生接受孟德尔的非凡设想，并学会规范绘制遗传图解。 在学习过程中逐渐建构相关概念，学习遗传图解，提升用科学符号表述实验结果的能力。 渗透敢于质疑的科学精神，以及大胆的想象和创新。 性状分离比的模拟实验 【探究实践】性状分离比的模拟实验 【教师讲述】依次介绍模板内容、目的要求、材料用具、方法步骤、实验结果和实验结论，（在甲、乙两个小桶中放入两种彩球各10个——确保两种类型的配子数目一样；充分混合、随机抓取——模拟雌雄配子的随机结合；放回原来的小桶内，摇匀——每次实验雌、雄配子结合的机会相等；重复做30次以上——确保样本数目足够多。越接近统计规律，统计结果也越可靠），观看实验视频。 【拓展思考】拓展：甲乙两个桶中的彩球总数一定要相同吗？提示：两个桶间的球总数不需要相同，在自然界中，一般雄配子的数量要远远多于雌配子的数量，但每个桶内两种（配子）颜色的球的数量一定要相同，表示F1产生比例相等的两种配子。 【思考讨论】1.将每个小组的实验结果与全班总的实验结果作比较，你有什么发现？如果孟德尔当时只对F2中10株豌豆的性状进行统计，他还能正确地解释性状分离现象吗？与每个小组的实验结果相比，全班总的实验结果更接近预测的结果，即彩球组合类型比DD:Dd:dd=1:2:1；彩球代表的显性与隐性类型的数量比为3:1。因为实验统计的样本数量越大，越接近统计规律。如果孟德尔当时只对F2中10株豌豆的性状进行统计，那么他很难正确地解释性状分离现象。因为实验统计的样本数量足够大，是孟德尔能够正确分析实验结果的前提条件之一。只对10株豌豆的性状进行统计，会出现较大的误差。 【思考讨论】2.将模拟实验的结果与孟德尔的杂交实验结果相比较，你认为孟德尔的假说是否合理？合理。因为甲乙两个小桶内的彩球分别代表孟德尔杂交实验中的雌雄配子，分别从两个桶内随机抓取一个彩球进行组合，实际上是模拟雌雄配子的随机结合，统计的样本数量也足够大，出现了3：1的结果。但孟德尔提出的假说是否正确还需要实验来验证。 【思考讨论】孟德尔的假说确实可以解释豌豆杂交实验中性状分离的现象，但是要怎么验证呢？ 通过模拟实验建构模型，形成概念，理解孟德尔的假说。 不适宜做分组实验时，可以利用互联网资源进行替代，用观看视频的形式代替分组实验。虽然缺少学生亲自动手操作和结果分析的环节，但也达到了模拟实验的效果。 通过对数据的统计、分析，使学生直观感知并认同样本数量对实验结果的影响，渗透科学思维方法的训练。 分离定律的验证方法 【教师讲述】分离定律的验证方法 (1) 测交法：F1×隐性纯合子⇒子代两种性状的数量比为1∶1⇒F1产生两种数量相等的配子，遵循分离定律。 (2) 自交法：F1自交子代性状分离比为3∶1⇒F1产生了两种数量相等的配子，遵循分离定律。 (3) 花粉鉴定法 ①过程：非糯性与糯性水稻的花粉遇碘呈现不同的颜色，用纯种的非糯性水稻和纯种的糯性水稻杂交，取F1的花粉放在载玻片上，加一滴碘液，在显微镜下观察。 ②结果：半数花粉呈蓝黑色，半数花粉呈橙红色。 ③结论：分离定律是正确的。 【思考讨论】是否所有生物性状的遗传都遵循分离定律？不是。控制生物性状的遗传因子并非都在细胞核，进行有性生殖的真核生物的核遗传因子才会遵循分离定律，细胞质中的遗传因子及原核生物和非细胞生物都不遵循。 【教师讲述】阅读课本第7页关于假说演绎法的介绍，带着学生总结梳理孟德尔运用假说演绎法的整个过程。最后齐读分离定律的内容：在生物的体细胞中，控制同一性状的遗传因子成对存在，不相融合；在形成配子时，成对的遗传因子发生分离，分离后的遗传因子分别进入不同的配子中，随配子遗传给后代。 归纳分离定律的内容。体会假说一演绎法，体验测交实验的巧妙之处。 基于演绎推理的结果，通过归纳、概括，形成遗传现象建立在遗传因子有规律活动的基础上的认识。 通过对概念形成过程中科学思维方法的概括总结，渗透严谨务实的求知态度。 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 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 本节课是学生学习经典遗传学的第一节课，在学习一对相对性状的杂交实验时，涉及较多的遗传学概念、假说和符号。只有厘清这些概念、符号，才能顺利进行遗传学后续内容的学习。 根据孟德尔的假说对一对相对性状的杂交实验进行解释，书写遗传图解，也是本节的难点之一。虽然学生在初中阶段学习过简单的遗传图解，但是他们并不具备规范书写遗传图解的能力。因此，第一节遗传课要注意对以往的错误认知进行纠偏。引导学生书写遗传图解时应强调书写的规范，学生在书写遗传图解后小组内进行相互评价和纠错，有利于学生养成严谨、规范的遗传学学习习惯。 本课中，孟德尔独创的测交方法是学生难以理解的知识点，如为什么设置测交实验、选择哪种亲本进行测交等，所以要对实验的目的进行分析，从而选择实验材料和设计实验。在最后环节，通过用假说一演绎法分析分离定律的发现过程，培养和提升学生归纳与演绎、抽象与概括的科学思维，体会假说一演绎法和孟德尔的创新思维。 学习任务 教学过程（第3-4课时 基因分离定律计算专题） 备注 相对性状中的显、隐性判断 【教师讲述】有关分离定律的题目计算步骤： ①找出该题的相对性状 ②判断显隐性关系 ③写出亲子代的遗传图解 ④依据概率的运算法则解题 【教师讲述】相对性状中显、隐性的判断 方法1：根据遗传系谱图进行判断——无中生有为隐性，有中生无为显性 方法2:合理设计杂交实验进行判断 纯合子与杂合子判断 【教师讲述】纯合子与杂合子判断 方法1：通过杂交实验判断 自交法——常用于植物 测交法——常用于动物 方法2：单倍体育种法——只适用于植物 方法3：花粉鉴定法——只适用于一些特殊植物（如非糯性与糯性水稻） 显性的相对性 【教师讲述】显性的相对性 1.不完全显性：如等位基因A和a分别控制红花和白花，在完全显性时，Aa自交后代中红∶白＝3∶1； 在不完全显性时，Aa自交后代中红(AA)∶粉红(Aa)∶白(aa)＝1∶2∶1。 2.共显性：一对遗传因子（等位基因）的两个成员在杂合体中都表达的遗传现象叫共显性遗传(也叫并显性遗传)。 3.复等位基因：复等位基因是指一对同源染色体的同一位置上的基因有多个。尽管复等位基因有多个，但遗传时仍符合分离定律，彼此之间有显隐性关系，表现特定的性状。（如血型） 自交与自由交配的计算 【教师讲述】遗传因子组成为Aa的个体连续自交，第n代的比例分析。 【拓展】连续自交并逐代淘汰隐性：基因型为Aa的植物连续自交，每代子代中均去除aa个体，AA与Aa的概率变化规律——不断淘汰隐性，显性纯合子占比会接近于1。 （自由交配在此不作拓展，在第6章再作探讨） 亲子代遗传因子组成与表型的推断 【教师讲述】亲子代遗传因子组成与表型的推断 1.由亲代推断子代的遗传因子组成、表型(正推型) 2.由子代推断亲代的遗传因子组成(逆推型) ①后代分离比推断法 ②遗传因子填充法 根据亲代表现型 → 写出能确定的基因（如显性性状的基因型用A_表示） → 根据子代一对基因分别来自两个亲本 → 推知亲代未知基因；若亲代为隐性性状，基因型只能是aa。 ③隐性突破法 如果子代中有隐性个体，则亲本必定都至少含有一个a基因，然后再根据亲代的表现型进一步判断。 分离定律中的致死情况 【教师讲述】分离定律中的致死情况 1.配子致死——含有特定基因的配子不具备活力 2.合子致死——含有特定基因型的个体不能存活 分离定律中的从性遗传和母性遗传 【教师讲述】分离定律中的从性遗传和母性遗传 1.从性遗传——指常染色体上的基因控制的性状，在表型上受个体性别影响的现象。如绵羊的有角和无角，其遗传规律如表所示(A、a表示相关基因)。 2.母性效应——子代的某一表型受母本基因型的影响，而和母本的基因型所控制的表型一样。正反交所得结果不同，但不是细胞质遗传(母系遗传)，这种遗传不是由细胞质基因所决定的，而是由核基因的表达并积累在卵细胞中的物质所决定的。（子代表现型由母本基因型决定） 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 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 本节课也涉及较多的遗传学概念，也要求学生及时识记、区分、理解和应用，既考验教师对概念的整理、解释的能力，也考验学生的记忆、理解能力，并且要让学生学会利用分离定律解决一般的遗传学问题，是教学的难点和后续做题的难点。 学科网（北京）股份有限公司 $$