高中生物 《孟德尔的豌豆杂交实验一》的教学设计.docx
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高中生物《孟德尔的豌豆杂交实验一》的教学设计
《孟德尔的豌豆杂交实验
（一）》的教学设计
长阳职教中心刘芳
一、教学目标
1、知识目标
（1）理解孟德尔一对相对性状的杂交实验及其解释和验证。
（2）区别性状分离、显性性状、隐性性状、杂合子和纯合子等基本概念。
（3）阐明分离定律并能运用分离定律解释和预测一些遗传现象，并尝试杂交实验的设计。
2、能力目标
（1）通过学习孟德尔一对相对性状的杂交实验过程，体验科学研究的一般过程。
（2）通过课前的调查实验和课堂模拟实验培养学生的动手能力和观察、分析、整理归纳能力，学会科学的思维方法。
3、情感态度和价值观目标
（1）通过科学家的事迹，对学生进行热爱科学、献身科学的教育。
（2）体验孟德尔遗传实验的科学方法和创新思维，逐养成敢于质疑、勇于创新、勇于实践，以及严谨求实的科学态度和科学精神。
二、教学重点、难点
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。
难点：
（1）对分离现象的解释。
（2）假说—演绎法。
三、教具准备
多媒体教学课件（包括豌豆花、豌豆的七对相对性状，高茎豌豆与矮茎豌豆杂交试验等）
四、教学设计思路
分析、推理、解释杂交实验现象
由问题诱导学生探究心理
分析测交实验，感悟假说—演绎法
模拟实验，突破思维难点
习题演练，务实基础
由问题诱导学生探究心理
归纳、总结分离规律
五、教学过程
环节及内容
教师活动
学生活动
教学意图
[第一课时]
引入
新课
第1节孟德尔的豌豆杂交实验
（一）
一、孟德尔的生平
二、孟德尔的豌豆杂交实验
1、选材原因
2、相对性状
3、异花传粉
去雄→套袋→授粉
三、一对相对性状的杂交实验
P 纯高茎╳矮茎
♀或♂♂或♀
↓
F1 高茎
↓X
F2 高茎 矮茎
787 277
3 ：
1
显性性状
隐性性状
性状分离
小结
[第二课时]
复习
引入
四、对分离现象的解释
1、孟德尔假设的要点
2、对分离现象的解释
3、性状分离比的模拟实验
1）实验原理
2）目的要求
3）方法步骤
4）实验结果
[第三课时]
复习
引入
新课
五、对分离现象解释的验证
六、分离定律
小结
练习
出示课件，利用课本上的事例导入新课。
组织学生讨论：
哪些遗传现象符合“融合遗传”的观点？
哪些遗传现象与“融合遗传”相矛盾？
讲述：
列举典型的实例，如不同颜色的牡丹花、桃花，黑毛羊与白毛羊等，说明生物的遗传不遵循“融合遗传”的客观事实。
第1节孟德尔的豌豆杂交实验
（一）（板书）
讲述：
人们对遗传问题的研究，最初是从对生物性状的研究开始的。
其中，基因的分离定律、基因的自由组合定律是由孟德尔通过杂交试验发现的。
设疑：
在140多年前孟德尔通过杂交实验揭示了生物遗传的基本规律。
孟德尔为什么能揭示这一科学奥秘？
组织学生交流对孟德尔的初步了解。
一、孟德尔的生平
请小组同学对课前收集的有关孟德尔的生平事迹做简要的介绍。
孟德尔，奥地利遗传学家,遗传学的奠基人。
从小喜爱自然科学，因家贫而到修道院做修道士。
1851～1853年去维也纳大学学习物理学、化学、数学、动物学和植物学，在此期间受到著名物理学家J.C.多普勒的数学和统计学的熏陶、植物学家F.J.A.N.翁格尔的物种可变和植物通过杂交可能产生新种观点的影响，这一切对他以后创造性的科学研究起了很大作用。
从1856～1863年，他进行了8年的豌豆杂交实验,并于1865年在布吕恩自然科学研究协会上报告了他的研究结果。
1866年又在该会会刊上发表了题为《植物杂交试验》的论文。
他在这篇论文中提出了遗传因子（现称基因）及显性性状、隐性性状等重要概念，并阐明其遗传规律,后人称之为孟德尔定律（包括“分离定律”及“自由组合（独立分配）定律”）。
孟德尔在实验中对于解决什么问题（亦即遗传规律）、选择什么材料和怎样分析结果,都有十分清晰的构思。
他冲出了已往生物学界一直因循的活力论和目的论窠臼、敢于借鉴物理学中的粒子运动，即粒子的随机结合和分离作为实验设计分析的基点。
在实验方法上一反前人笼统描述亲子间总合性状相似和不同的做法，把诸如茎杆高度、子叶颜色等作为各自独立的性状，并设想个体的总合性状乃是由多种独立性状随机组合和分离的产物。
他的另一超人之处是在数据处理上没有忽视未表达所研究的独立性状的个体的数目。
他所建立的测交法最能说明他对隐性个体遗传内涵的重视。
但是这些发现当时并未受到学术界的重视。
直到1900年，孟德尔定律才由3位植物学家通过各自的工作分别予以证实，成为近代遗传学的基础。
从此孟德尔也被公认为科学遗传学的奠基人。
二、孟德尔的豌豆杂交试验（板书）
请学生自学教材：
孟德尔的豌豆杂交试验。
1、选材原因
问：
孟德尔的杂交试验主要是用什么材料取得成功？
出示豌豆花示意图。
请资料查阅小组学生描述豌豆花的特点，解释豌豆在自然界中是纯种的原因。
豌豆花的结构很适合自花传粉，这是因为花在未受粉之前，雄蕊和雌蕊都紧紧地被花瓣包裹着，是严格的自花传粉植物。
在开花前就完成了受粉，是闭花受粉。
这样避免了外来花粉粒的干扰，在自然状态下保持纯种。
此外，豌豆的相对性状多，便于观察。
2、相对性状
出示豌豆的七对相对性状挂图。
简要介绍豌豆的七对相对性状。
问：
什么是相对性状？
举例让学生判断。
问：
人的直发和狗的卷毛是不是相对性状？
为什么？
问：
人的双眼皮和有耳垂是不是相对性状？
为什么？
问：
人的双眼皮和双眼皮是不是相对性状？
为什么？
孟德尔发现豌豆的这些性状都能够稳定地遗传给后代，且这些性状易于区分，试验结果很容易观察和分析，这是孟德尔试验成功的一个原因。
自然状态下的豌豆是严格的自花传粉，要进行杂交试验，需人工进行异花传粉。
3、异花传粉（板书）
什么是异花传粉？
如何进行异花传粉？
简要介绍传粉过程：
去雄（先除去未成熟花的全部雄蕊）→套袋（给去雄的花朵套上纸袋，等待另一株成熟的花粉）→授粉（采集另一植株的花粉，授到去雄花的柱头上）。
供应花粉的植株叫做什么？
接受花粉的植株叫做什么？
我们知道了不同品种的豌豆之间同时具有多对相对性状，如何进行杂交试验，才能便于研究和分析呢？
孟德尔为了便于分析试验结果，他首先只是对每一对性状分别进行研究。
三、一对相对性状的杂交实验（板书）
出示高茎豌豆和矮茎豌豆的杂交试验挂图，边讲解边板书。
注意指明符号含义，顺理引出“显性性状”、“隐性性状”、“性状分离”概念。
孟德尔用纯种的高茎豌豆和纯种的矮茎豌豆作亲本（用P表示）进行杂交。
无论用高茎豌豆作母本正交，还是作父本反交。
杂交后的第一代（简称子一代，用F1表示）总是高茎的。
正交与反交是一组相对概念。
若甲为母本，乙为父本间的交配方式称为正交。
以甲为父本，乙为母本的交配方式就称为反交。
问：
子一代为什么全是高茎，矮茎性状哪去了？
带着这个疑问，我们看看孟德尔是怎样做的。
他让子一代高茎豌豆自交，得到的子二代植株中除了有高茎的，还有矮茎的。
自交（用⊕表示）是指基因型相同的生物个体之间相互交配的方式，对植物来说是指自花授粉和同株异花授粉。
从子二代出现的两种性状，能提示我们什么？
孟德尔把杂种子一代中显现出来的性状，叫做显性性状，如高茎；把未显现出来的性状，叫隐性性状，如矮茎。
子二代中同时显现显性性状和隐性性状的现象，在遗传学上叫做性状分离。
孟德尔对试验结果并没有停留在表面现象的观察上，而是采用了前人从未用的统计学的方法进行分析研究。
他发现，在所得到的1064个子二代豌豆植株中，有787株是高茎，277株是矮茎，高茎与矮茎的数量比接近3：
1。
请同学们注意这个比例。
难道仅高茎和矮茎这对性状存在子二代呈现3：
1？
孟德尔又做了豌豆的其它相对性状杂交试验，用同样的方法进行统计学分析，结果如书中“孟德尔做的豌豆杂交试验的结果”表所示。
问：
该杂交试验结果说明什么？
这节课要重点掌握孟德尔的一对相对性状的遗传试验，理解相对性状、显性性状、隐性性状、性状分离等概念，掌握子二代的性状分离。
归纳本节的相关概念，绘制杂合子、性状分离、相对性状、显性性状、隐性性状等概
念图。
上节课我们学习了孟德尔的一对相对性状的遗传试验。
知道了
什么是相对性状？
什么是显性性状、隐性性状及性状分离？
为什么子一代只出现显性性状，子二代出现性状分离且分离比都接近3：
1？
这就是科学研究的第一个环节——发现问题。
如何将这些在试验中得出的结果用一套理论来解释呢？
孟德尔的研究进入了第二个环节——分析问题，提出假设。
四、对分离现象的解释（板书）
1、孟德尔假设的要点（板书）
问：
孟德尔假设的要点是什么？
课件出示假设。
在孟德尔当时的年代，生物学还没有建立基因概念，孟德尔认为：
a、生物的性状是由遗传因子（后改称为基因）决定的。
b、决定显性性状的因子是显性遗传因子（用大写字母表示），如高茎；决定隐性性状的因子是隐性遗传因子（用小写字母表示），如矮茎。
c、在生物的细胞中，决定性状的遗传因子是成对的。
d、生物体在形成生殖细胞——配子时，成对遗传因子彼此分离，分别进入不同配子。
e、受精时，雌雄配子结合，且机会均等。
于是遗传因子又恢复成对。
成对遗传因子存在时，显性遗传因子对隐性遗传因子起显性作用。
2、对分离现象的解释（板书）
根据孟德尔的假设，请你解释为什么子一代只出现显性性状？
通过引导学生，边板书边利用假设要点说明，特别要描述清楚成对遗传因子的分离。
亲本（纯高茎和纯矮茎）的遗传因子组成是怎样的？
DD或dd产生的配子的遗传因子是什么？
通过哪种分裂方式产生的？
受精时，雌雄配子结合，形成的子一代遗传因子的组成是怎样的？
子一代遗传因子恢复成对。
由于遗传因子Ｄ对ｄ的显性作用，所以F1（Dd）只表现出什么性状？
而矮茎性状表现不出来。
如何解释子二代会出现性状分离，且分离比为3：
1？
问：
F1（Dd）自交时，可产生哪几种配子？
由于在受精时，雌雄配子随机结合，F2便可产生几种遗传因子组合？
且它们的数量比为多少？
由于Ｄ对ｄ的显性作用，F2的性状表现有几种类型？
高茎和矮茎的数量比为多少？
什么是纯合子，什么是杂合子，它们在遗传中各有什么特点？
下面我们来做一个模拟小实验，来说明一下孟德尔假设推论出的上述几种遗传因子组合及数量比是否正确。
3、性状分离比的模拟实验（板书）
模拟实验是进行科学研究的一种方法，模拟的越真切，结果就越准确。
请同学们阅读性状分离比的模拟实验。
要求明确实验原理、目的要求、材料用具、方法步骤。
1）实验原理（板书）
由于进行有性杂交的亲本，在形成配子时，成对遗传因子会发生分离；受精时，雌雄配子又会随机结合成合子。
因此，杂合子杂交后发育成的个体，一定会发生性状分离。
本实验通过模拟雌雄配子随机结合的过程，来探讨杂种后代性状的分离比。
2）目的要求（板书）
通过模拟实验认识和理解基因的分离和结合与生物性状之间的数量关系，为进一步学习基因分离定律的实质打下一定的基础。
3）方法步骤（板书）
教师通过演示和提问来解决材料用具、方法步骤内容。
教师将事先准备好的两个小塑料桶放在讲台上，桶里分别放入两种颜色（并分别标有Ｄ和d的小球各10个。
然后向学生提问步骤过程：
1、两个塑料桶代表的是什么？
2、桶内的D小球和d小球代表什么？
3、为什么两个塑料桶内D和d的数目要相等，都是10个？
实验过程就是：
抓球→记录组合。
4、抓球前，为什么要充分摇动桶内的小球，使其充分混合？
5、分别从两个小桶抓取一个小球，并记录下它们的组合，代表遗传实验中的什么过程？
6、随机取球的道理是什么？
7、抓取的小球要放回原来的塑料桶，为什么要按上述方法重复做50-100次或更多次？
学生8-10人为一组，相互配合，进行实验，并做好小组记录。
教师巡视，做好指导。
4）实验结果（板书）
教师在黑板上列出一个总表，以便统计各小组的实验结果，并进行分析比较。
列表如下：
基因组成组别
DD
Dd
dd
第1组
第2组
第3组
第4组
第5组
第6组
总计
比例
实验结束后，各小组统计结果，并上报统计的结果。
分析是否出现三种基因组合，且性状分离比是否为3：
1？
再分别分析小组的情况和总的情况。
问：
连续抓取的次数越多，情况会怎样呢？
由这一模拟试验我们知道了随机事件的概率是在数据越大的情况下越接近，所以孟德尔在统计豌豆杂交分离比时是统计了上千株的豌豆。
如果只统计10株是得不出这一结论的。
同时，通过这一试验，也证明了孟德尔的假设推论是成立的。
上节课我们学习了孟德尔对分离现象的解释及亲自做了性状分离比的模拟实验。
知道了控制性状的遗传因子是成对出现的。
在形成配子时，成对基因彼此分离，分别进入不同的配子。
受精时，又恢复了成对。
还知道
什么是纯合子？
什么是杂合子？
及其遗传的特点。
通过模拟试验，还证明了孟德尔的假设推论是成立的。
一个正确的理论，不仅要能说明已经得到的试验结果，还应该能够预测另一些试验结果。
孟德尔为了验证他对分离现象的解释是否正确，采用了“测交”这一创新方法，解决这一难题。
五、对分离现象解释的验证（板书）
在当时人们对遗传规律的研究，只能通过后代的性状表现来推测。
孟德尔假设提出Dd的豌豆在形成配子时，D要与d分开。
如果用DD的豌豆与杂种一代杂交，子代中会得到什么结果？
边讲解边板书
PDd╳DD
↓↓
配子DdD
F1 DDDd
子代是什么性状？
这样很难推测杂种一代在形成配子时D与d分开。
因为显性纯合子形成D配子，与d配子结合时，就使d控制的性状表现不出来。
如何使来自杂合子d控制的性状表现出来呢？
选用隐性类型个体，这正是孟德尔当时高明之处。
测交就是让F1与隐性纯合子杂交的交配方式。
这个方法可以用来测定F1的遗传因子组合。
请一位学生上黑板写出测交的遗传图解。
问：
如何由测交来判断F1的基因组成？
孟德尔所做的测交试验结果，显示后代中两种性状分离比接近1：
1，符合预期的设想，从而证明了F1在形成配子时，成对的遗传因子发生了分离，分离后的遗传因子分别进入不同的配子中。
至此，孟德尔的假设得到了验证。
于是，科学研究进入第四个环节——总结规律。
六、分离定律（板书）
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。
简单回顾孟德尔揭示分离定律的过程，引导学生总结：
（观察实验、发现问题→分析问题、提出假说→设计实验、验证假说→归纳综合、总结规律），即提出“假说—演绎法”。
孟德尔的分离定律不仅仅适用于豌豆，对大多数生物的遗传现象都具有普遍的指导意义。
它是遗传学中最基本的规律，不但能正确解释生物界的某些遗传现象，而且能够预测杂交后代的类型和各种类型出现的概率，在实践中的应用范围很广。
今天我们就在育种、医学等方面例题进行练习，着力点是打好基础，掌握原理，提高能力，以便将来根据具体情况灵活应用。
练习题（略）
交流、探讨身边的生物遗传现象是否符合“融合遗传”的观点。
根据自己已有的知识，交流对孟德尔的初步认识。
自学。
豌豆。
结合图解，分析总结
观察、思考。
同种生物的同一种性状的不同表现类型。
思考、回答。
一朵花的花粉落到另一朵花的柱头上的过程。
父本（用♂表示）。
母本（用♀表示）。
矮茎性状在子一代并没有消失，只是没有表现出来。
子二代出现性状分离现象，且显性性状与隐性性状的数量比接近3：
1，具有规律性。
思考、回答。
DD和dd。
Ｄ或ｄ，通过减数分裂。
Dd
高茎性状。
Ｄ和ｄ两种数目相等的配子。
ＤＤ、Ｄd、ｄｄ。
1：
2：
1。
两种。
高茎和矮茎。
3：
1。
由相同基因的配子结合成的合子发育成的个体，叫纯合子，如DD和dd；由不同基因的配子结合成的合子发育成的个体，叫杂合子。
如Dd。
纯合子自交后代不会发生性状分离，可稳定遗传；杂合子自交后代会发生性状分离，不能稳定遗传。
产生配子的器官。
对于动物代表精巢和卵巢；对于高等植物代表花药和胚囊。
带有D或d遗传因子的雌雄配子。
模拟自然状态下，D配子和d配子数目一样多。
模拟自然状态下，D配子和d配子的分布情况。
受精过程。
模拟雌雄配子结合机会均等。
重复次数越多，越接近概率的理论值。
是。
会越来越接近孟德尔的假设推论。
思考、回答。
全部是高茎。
测交后代如果出现两种性状，即F1为杂合子；若后代只有一种性状，即F1为纯合子。
激发学生的探究欲望和学习兴趣。
“孟德尔的生平事迹的介绍”具有很强的故事性，学生容易接受，学生会对孟德尔会产生钦佩和感动。
通过这一过程能较好的对学生进行科学精神教育。
以教师的讲授为主，为学生阐明“一对相对性状的杂交实验”做铺垫。
培养学生的概括能力和理解能力。
一对相对性状的杂交实验的过程介绍并没有采用简单讲授方式，而是用设置问题串的方式引导学生对每一步的实验现象解释，以及下一步该如何做才能验证自己的观点。
这一部分的学习充分地发挥了学生的想象力，在教师的引导下设计出自己的研究方案，让孟德尔的实验过程得以再现！
将模拟实验和遗传实验相结合，在明确实验意义和目的的前提下，让学生亲自动手体验假说，从而加深对分离现象的理解，为掌握分离定律打下基础。
同时让学生了解模拟实验是进行科学研究的一种方法，培养学生的实验记录能力、合作能力，体验了用数学统计方法分析实验结果的必要性。
巩固基本知识并培养知识运用能力。
八、板书
第1节孟德尔的豌豆杂交实验
（一）
一、孟德尔的生平
二、孟德尔的豌豆杂交实验
1、选材原因
2、相对性状：
同种生物的同一种性状的不同表现类型
3、异花传粉：
去雄→套袋→授粉
三、一对相对性状的遗传试验
P （亲本）纯高茎╳（杂交）纯矮茎
（♀或♂）（♂或♀）
↓
F1 （子一代） 高茎
↓X（自交）
F2（子二代） 高茎 矮茎
787 277
3 ：
1
显性性状：
杂种子一代中显现出来的性状，如高茎
隐性性状：
杂种子一代中未显现出来的性状，如矮茎
性状分离：
子二代中同时显现显性性状和隐性性状的现象
四、对分离现象的解释
1、孟德尔假设的要点
2、对分离现象的解释
P DD╳dd
（♀或♂）（♂或♀）
↓↓
配子Dd
F1 Dd（高茎）╳Dd
配子DdDd
F2 DDDdDddd
高茎：
矮茎=3：
1
纯合子、杂合子及其遗传特点
3、性状分离比的模拟实验
实验原理、目的要求、材料用具、方法步骤、实验结果、分析讨论
五、对分离现象解释的验证
1、测交概念
2、测交方法
3、由测交结果判断子一代的基因组成
六、分离定律
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