生物高中必修2第一章第一节 孟德尔的豌豆杂交实验一 第二课时教学设计.docx
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生物高中必修2第一章第一节孟德尔的豌豆杂交实验一第二课时教学设计
高中生物必修2《遗传与进化》
第一章《遗传因子的发现》第一节《孟德尔的豌豆杂交实验
(一)》第二课时
教学设计
一、课标解读
基因分离规律是遗传学最基本的规律,掌握好这个规律可以为掌握基因的自由组合规律和伴性遗传等知识打下良好的知识基础,还可以巩固和加深学生对减数分裂和受精作用的认识。
同时,孟德尔发现遗传规律的过程,又是对学生进行科学研究方法(这其中包括思想方法和研究方法)和研究过程、科学价值观教育的极好素材。
第一章《遗传因子的发现》第一节《孟德尔的豌豆杂交实验
(一)》的教学目标是:
1、知识目标:
(1)阐明孟德尔一对相对性状的杂交试验及分离定律。
(2)理解与遗传学实验相关的遗传学基本概念。
(3)阐明分离定律(孟德尔第一定律):
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。
2、情感态度与价值观目标:
引导学生学习孟德尔勇于创新和实践,以及严谨求实的科学态度和科学精神。
3、能力目标:
(1)通过学习孟德尔一对相对性状的杂交实验,培养学生的发现和归纳能力。
(2)在复杂的问题中抓住主要问题的主要方面的辩证思维能力。
(3)使学生理解和掌握测交的方法及其意义,使学生知道对假设作出证明在科学研究过程中的意义,充分认
识孟德尔所发明的测交在遗传学的重要作用。
本课时侧重1-(3),2,3-
(2),(3)目标。
二、教材分析
本课时为第一章《遗传因子的发现》第一节《孟德尔的豌豆杂交实验
(一)》第二课时。
本节内容是按照孟德尔对生物性状遗传的探索过程,从现象到本质,层层深入地展开的。
其顺序即是:
孟德尔的杂交实验方法和观察到的实验现象(发现问题)→对实验现象的分析(提出假说)→对分离现象解释的验证(验证假说)→归纳总结分离定律(总结规律)。
这就是本节教材内容的内在逻辑结构,这也符合学生的认识规律。
在教学内容上也便于学生沿着孟德尔的探索过程进行思考和从实际中领悟孟德尔的科学方法。
为了加深学生对遗传因子的分离和配子的随机结合与性状之间的数量关系的理解,体验孟德尔的假说,课文中穿插了模拟实验―“性状分离比的模拟”。
教师可以结合教材中提供的思路,引领学生分析孟德尔豌豆杂交实验的科学方法。
其中发现问题环节,应突出孟德尔运用的数学统计方法和坚持不懈地追求科学真谛的执着精神;提出假设环节,突出孟德尔大胆想象、严谨推理和敢于质疑、敢于冲破原有观念的创新精神;验证假设环节,突出首创测交实验,用全新的科学实验设计证明自己观点的创新思维。
三、学生情况分析
本设计面向使用人教版《生物》教材的高中年级学生,根据各学校开设生物课程的时间不同,学生处于高一或高二年级,该阶段的学生具有初步的分析问题,解决问题的能力,教学中可以在科学方法,主动获取信息和分析逻辑推理等方面加以引导,培养学生的科学素养。
四、教学策略
通过性状分离比的模拟实验,将模拟实验与孟德尔的豌豆杂交实验有机结合,理解孟德尔的假说的合理性,突破学习中的难点。
性状分离比模拟实验是对孟德尔假说的间接的具体的体验。
孟德尔遗传实验需要满足以下条件:
1.子一代个体形成的配子数目相等且生活力相同;2.雌、雄配子结合的机会相等;3.子二代不同基因型的个体存活率相等;4.遗传因子间的显隐性关系完全相等;5.观察的子代样本数目足够多。
模拟实验的条件与实际的实验条件越接近,其结果越能准确地体现实际实验的结果。
所以性状分离比模拟实验亦应满足上述条件,如确保两个桶内的彩球数量相等,即模拟了子一代个体形成的配子数目相等且生活力相同;选择形状、大小、质量等同的彩球,其意义是保证学生抓取彩球的随机性,模拟雌、雄配子结合的机会相等;重复一定次数地抓取彩球,进行组合,记录结果,即满足了实验样本数目足够大的条件。
性状分离比模拟实验的目的是使学生在亲身活动中,探讨遗传因子分离、配子随机结合与遗传结果的关系,为进一步理解孟德尔的豌豆杂交实验打基础。
在指导学生做模拟实验时,必须使学生明确实验过程中每一步骤的意义,引导学生明确不同彩球与遗传因子之间的对应关系;随机抓取彩球与雌、雄配子随机结合的关系,进而理解生物在有性生殖时,由于遗传因子分离以及受精作用,结果导致一对相对性状的遗传结果。
教学中应用科学方法教育统领教学的全过程。
注重引导学生领悟科学家在研究基因分离规律过程中的科学思维方法和科学实验的程序;感悟科学家对科学的执著、献身精神和严谨的研究作风。
教学中可以让学生制定实验记录表,也可以使用本设计提供的电子记录课件。
可提高统计的效率和学生的学习兴趣。
五、教学过程
教师活动
学生活动
设计意图
课前复习:
明确几个重要概念
杂合子;相对性状;等位基因
回答,朗读。
辨析概念,有助于本课学习的开展。
〔情境创设〕引导学生阅读课本P5图1-5“高茎豌豆和矮茎豌豆杂交实验遗传分析图解”,提问
(1)孟德尔对分离现象的原因提出了哪些假说?
(2)请用孟德尔的假说解释“高茎豌豆和矮茎豌豆杂交实验”中的分离现象。
学生分小组讨论:
运用孟德尔对分离现象解释的原理解释了一对相对性状杂交实验的实验现象,重点对F2代中出现性状分离的现象进行分析。
梳理知识体系,建构知识网络。
同学们对孟德尔分离现象解释的假说有一定的理解。
培养学生的阅读能力。
(3)请同学们思考能用什么形式来体验孟德尔的假说?
学生课前预习:
明确可以用“性状分离比的模拟实验”来体验孟德尔的假说。
1、性状分离比的模拟实验
(1)实验目的
讲解:
通过模拟实验认识和理解遗传因子的分离和配子的随机结合与数量之间的性状关系,从而体验孟德尔的假说。
学生阅读课本或者实验册相关内容。
明确模拟实验的目的,为进一步学习基因分离定律的实质打下一定的基础。
(2)性状分离比的模拟实验的理论依据
请同学们思考实验的理论依据是什么?
(分离定律的原理)
讲解:
进行有性杂交的亲本,在形成配子时,等位基因会发生分离;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。
学生回答:
具体就是依据孟德尔对分离现象解释的基本原理进行的。
本实验模拟雌雄配子的随机结合的过程而产生的结果(实验现象,即性状分离的事实)来验证孟德尔的假说的。
明确模拟实验的理论依据,简介模型实验的科学内涵。
(3)显示实验的方法步骤(附件1)
a、小组的统计结果:
DD:
次,占的比率为;
Dd:
次,占的比率为;
dd:
次,占的比率为;
b、全班的统计结果:
DD:
次,占的比率为;
Dd:
次,占的比率为;
dd:
次,占的比率为;
DD:
Dd:
dd≈;
结论:
;
学生课前预习并思考以下问题:
1、实验过程中需要注意哪些
事项,排除一些影响实验结果的因素;
2、设计实验结果记录表,小组
展示(附件2)交流。
3、做好实验的准备。
小桶两个,分别标记甲、乙;两种不同颜色的彩球各20个,一种彩球标记大D,另一种彩球标记小d;记录用的纸和笔。
学生明确实验的方法步骤,讨论认知。
学生体验数学统计方法,分析实验结果的必要性。
教师设疑:
A.两个小桶代表什么?
B.D和d小球代表什么?
C.为什么D和d数目要均等?
D.分别从两小桶抓个小球组合在一起什么含义?
E.抓过的小球放回原桶摇匀,要重复步骤50一100次的含义是什么?
教师巡视各小组进行实验的情况。
在预习的基础上学生带着问题分组进行实验。
讨论解决问题:
两小桶分别代表精巢和卵巢;D和d小球分别代表显性遗传因子和隐性遗传因子;D和d均等确保雌雄配子均等放在一起代表随机组合;重复是代表机会均等。
学生做模拟实验时,必须使学生明确实验过程中每一步骤的意义。
让学生体验实验过程的同时,也体验实验中科学思维方式。
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?
学生分析数据结果讨论实验结论,理解遗传因子分离,配子
随机组合的意义,体会孟德尔的假说。
培养学生的发现和归纳能力。
2、对分离现象解释的验证
引导:
孟德尔的假说合理地解释了一对相对性状杂交实验出向的性状分离现象。
但对分离现象的解释(假说)是否符合实际还是不能确定.于是孟德尔巧妙地设计了测交实验进行验证。
什么是测交?
学生阅读课本P7,并结合图1-6回答:
测交是将F1隐性亲本杂交,用以测定F1遗传因子的组成。
培养学生的自主学习的能力。
假设孟德尔的假说是正确,预测测交实验的结果。
学生思考讨论回答:
F1(Dd)产生两种类型的生殖细胞(含有遗传因子D和含有d的生殖细胞),隐性亲本(dd)只产生含有d的生殖细胞。
雌、雄生殖细胞结合,测交后代是:
Dd(高茎):
dd(矮茎)=1:
1
学生领会科学研究必须要有严谨的科学精神、科学态度和科学方法。
孟德尔测交实验的结果是怎样的?
阅读课本P7回答(见课本)
请同学们把孟德尔预期的和实际测交结果比较一下,看两者的情况怎么样?
实际测交结果与预期理论值相同.这说明孟德尔对分离现象的解释(即孟德尔提出的假说)是完全正确的。
用全新的科学实验设计证明自己观点的创新思维。
科学研究常用一种“假说一演绎法”。
孟德尔在整个豌豆杂交实验过程中是不是运用这种方法的?
学生阅读课本P7,讨论交流。
思考:
这种方法与传统的归纳法有什么不同
引导学生学会一些常用的科学研究方法和模式。
让学生学习研究和思考。
孟德尔在碗豆杂交实验的全过程中,所运用的科学方法的具体体现是:
实验设计→进行实验→解释实验→测交实验→对照分析→分析归纳。
这种逻辑思维方法叫假说一演绎法。
3、分离定律
提问:
孟德尔一对相对性状的实验结果及其解释,后人把它归纳为孟德尔第一定律,又称为分离定律。
分离定律的实质是什么呢?
思考回答:
分离定律的实质是体细胞中成对的控制相对性状的遗传因子彼此分离。
分离定律的内容有哪些?
归纳讲解:
分离定律的内容包括两个方面.一是在生物体细胞中,控制同一性状的遗传因子成对存在,不相融合;二是在形成配子时,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。
学生阅读教材,分析归纳
提供课堂即时评价反馈
学生独立完成练习
反馈教学效果
附件1:
六、配套练习
(1-6题最基础题,7-10题中等难度题,11-12题难题)
(一)单项选择题
1、在“性状分离比的模拟”实验中,某同学连续抓取3次,小球的组合都是Dd,则他第4次抓取Dd的概率是()
A.1/4B.1/2C.0D.1
答案:
B;解析:
从甲桶内抓取D小球的可能性为1/2,从乙桶内抓取d小球的可能性为1/2,两者组合在一起,可能性为(1/2)(1/2)=1/4。
同样,从甲桶内抓取d小球,乙桶内抓取D小球,组合在一起的可能性也为1/4,因而从两桶内抓Dd小球组合的可能性为1/4+1/4=1/2。
每一次抓取都是独立的,对下一次抓取无影响,尽管该同学前3次抓取均为Dd,第4次抓取Dd的概率仍为1/2。
2、若一只小桶内全部放D,另一只小桶内一半放D一半放d,某同学连抓三次均为Dd组合的可能性是()
A.0B.1/8C.1/4D.1/2
答案:
B;解析:
根据题意,某同学一次抓取Dd组合的可能性是
,则连抓三次均为现组合的可能性是
。
3、在“性状分离比的模拟实验”中,每次抓取统计过的小球都要重新放回桶内,其原因是()
A.表示两种配子的数目要相等B.避免小球的丢失C.小球可能再次使用D.避免人为误差
答案:
A;解析:
此题考查F1产生的雌雄配子的类型、数目的有关知识。
小球重新放回,能保证每次抓取小球时,成对的、控制相对相对性状的遗传因子分离,形成数目相等的两种配子(小球)。
4、分离定律的实质是()
A.F2(子二代)出现性状分离B.F2性状分离比是3:
1
C.成对的控制相对性状的遗传因子彼此分离D.测交后代性状分离比为1:
1
答案:
C;解析:
此题考查分离定律的实质。
遗传规律是通过相对性状的传递规律的研究而总结出来的。
其核心问题是指个体形成配子时遗传因子的传递情况。
分离定律的实质是指杂种形成配子时,成对的遗传因子彼此分离.故A、B、D等三个选项不符合题目要求,而只有C选项才符合题意。
5、采用以下哪一组方法,可以依次解决①一④中的遗传问题()
①鉴定一只白羊是否纯种②在一对相对性状中区分显、隐性
③不断提高小麦抗病品种的纯合度④检验杂种子一代的遗传因子的组成
A.杂交、自交、测交、测交B.杂交、杂交、杂交、测交
C.测交、杂交、自交、测交D.测交、测交、杂交、自交
答案:
C;解析:
此题考查对杂交、自交、测交概念的理解。
鉴定某生物是否为纯种,对于植物来说可采用自交和测交的方法,自交方法最简便,对于动物则只能用测交方法,要区分某种生物相对性状的显、隐关系,可让某生物进行杂交,若是相同性状的个体杂交,子代出现性状分离,则又出现的性状为隐性性状;若相对性状的同种生物个体杂交,子代出现的性状为显性性状。
不断地自交可明显提高生物品种的纯合度。
测交是可以用来鉴定显性性状个体的遗传因子的组成的方法。
6、孟德尔遗传规律不适于原核生物,是因为原核生物()
A.没有细胞核B.没有遗传物质C.没有完整的细胞器D.主要进行无性生殖
答案:
D;解析:
此题考查分离定律的研究范围。
孟德尔遗传规律是指细胞核中的遗传因子的遗传规律,它发生在真核生物有性生殖过程中。
原核生物因主要进行无性生殖,不在孟德尔规律的研究范围,细胞质中遗传因子的遗传同样不在孟德尔的规律的研究范围。
7、一般人对苯硫腺感觉味苦,由显性遗传因子B控制,也有人对其无味觉,叫味盲,由隐性遗传因子b控制。
对味盲家族统计,若三对夫妇的子女味盲各是25%、50%和100%,则这三对夫妇遗传因子组成的最大可能是()
①BBBB②bbbb③BBbb④BbBb⑤Bbbb⑥BBBb
A.①②③B.④⑤⑥C.④②⑤D.④⑤②
答案:
D;解释:
第一对夫妇的子女味盲占25%(隐性),则显:
隐=3:
1,根据孟德尔杂交实验解释,F1自交后代比例为3:
1,所以第一对夫妇的遗传因子组成最大可能为BbBb。
第二对夫妇的子女显:
隐=1:
1,根据F1测交后代比例为1=1,所以第二对夫妇的遗传因子组成最大可能为Bbbb。
第三对夫妇的后代全为味盲,所以第三对夫妇的遗传因子组成最大可能为bbbb。
8、一对肤色正常的夫妇,他们的双亲也都正常,但双方都有一个白化病弟弟,则他们生一个白化病孩子的可能性是()
A.1/3B.1/4C.1/6D.1/9
答案:
D;解析:
由题意知:
该夫妇双亲的遗传因子组成相同,均为杂合子,可设为Aa,又因为该夫妇肤色正常,所以这对夫妇的遗传因子组成可能是AA或Aa,而且为AA的几率是1/3,为Aa的几率为2/3。
这对夫妇只有遗传因子组成都是Aa时,才有可能生出患病孩子,而且可能性是1/4。
所以该夫妇生出一个患病孩子的可能性是:
2/32/31/4=1/9。
9、小麦的抗锈病对易染锈病为显性。
现有甲乙两种抗锈病小麦,其中一种为纯种,若要鉴别和保留纯合的抗锈病小麦,下列最简单易行的方法是()
A.甲乙B.甲乙的F1再自交C.甲乙分别和隐性类型测交D.甲甲,乙乙
答案:
D;解释:
根据题意,纯合杭锈病小麦自交后代都是纯合子,不发生性状分离,而杂合杭锈病小麦自交,后代会发生性状分离,所以利用自交方法最简单易行,省去了杂交等需要人工去雄授粉的麻烦,并且不发生性状分离的小麦可直接作种子进行推广使用。
二、填空题
10、下图是某家族性遗传病的系谱图(假设该病受一对遗传因子控制,A是显性、a是隐性),请回答下面的问题。
(l)该遗传病是性遗传病。
(2)Ⅱ5和Ⅲ9的遗传因子组成分别是和。
(3)Ⅲ10的遗传因子组成可能是,她是杂合子的概率是。
(4)如果Ⅲ10与有该病的男性结婚,则不宜生育,因为出生病孩的概率为。
答案:
(1)隐
(2)Aa,aa(3)AA或Aa,2/3(4)1/3
11、在一些性状的遗传中,具有某种遗传因子组成的合子不能完成胚胎发育,导致后代中不存在该遗传因子组成的个体,从而使性状的分离比例发生变化。
小鼠毛色的遗传就是一个例子。
一个研究小组经大量重复实验,在小鼠毛色遗传的研究中发现:
A、黑色鼠与黑色鼠杂交,后代全部为黑色鼠。
B、黄色鼠与黄色鼠杂交,后代中黄色鼠与黑色鼠的比例为2:
1。
C、黄色鼠与黑色鼠杂交,后代中黄色鼠与黑色鼠的比例为1:
1。
根据上述实验结果,回答下列问题:
(控制毛色的显性遗传因子用A表示,隐性遗传因子用a表示)
(l)黄色鼠的遗传因子组成是,黑色鼠的遗传因子组成是。
(2)推测不能完成胚胎发育的合子的遗传因子组成是。
(3)写出上述B、C两个杂交组合的遗传图解。
答案:
(1)Aaaa
(2)AA
(3)
12、以下是某学生学习了基因的分离定律后所做的实验。
材料用具:
小塑料桶两个,两种色彩的小球各20个。
方法步骤:
取甲、乙两个小桶,内放有两种色彩的小球各10个,并在不同色彩的球上分别标有字母D和d。
1分别摇动甲、乙小桶,使桶内小球充分混合。
2分别从两个桶内随机抓取一个小球,并记录下这两个小球的字母组合。
3将抓取的小球放回原来的小桶,重复上述方法50一100次。
4统计小球组合DD、Dd、dd的数量,计算三种组合的数量比。
请根据以上实验回答:
(1)该实验的名称是
(2)每个小桶内装有的标有不同字母的小球模拟的是
(3)分别从两个小桶内随机抓取一个小球,模拟的是
(4)预计统计结果,含d的组合大约占所有统计组合的。
(5)该学生认为这个实验设计的科学性有问题,理由是:
甲、乙两桶中小球数相等,说明雌、雄配子的比为1:
1,而在生物界中,一般是雄配子数目远多于雌配子数目,所以按本实验设计统计得到的结果肯定是不正确的。
请对以上观点作出评价。
答案:
(1)性状分离比的模拟实验
(2)分别含D基因和含d基因的配子
(3)雌配子和雄配子随机结合成合子的过程
(4)3/4
(5)本实验的科学性没有问题,实验统计得到的结果也是正确的。
只要保证含D基因和含d基因的雄配子的比是1:
1,雄配子和雌配子的结合机会均等,雄配子数的多少对实验结果没有影响。
课外实验:
请分组合作,做性状分离比有趣的模拟实验。
1、材料准备:
若干枚5分或2分的硬币,每人一张白纸用作实验记录。
2、活动方法:
(1)在纸上可事先写好有关内容。
如:
DD,Dd表示控制显性性状(高茎)的遗传因子组成;dd代表控制隐性性状(矮茎)的遗传因子组成。
也可列出有关表格。
(2)给每位学生分发两枚硬币(或发给两位同学一人一枚作为一组)也可自己准备硬币。
一枚硬币的正面(带有数字的一面)或反面(带有国徽的一面)分别代表一种配子类型。
根据不同的杂交组合选择不同的硬币。
例如:
DdDd杂交组合可按如下的要求进行规定:
发给每人两枚五分硬币,硬币正面代表D配子,反面代表d配子。
如果将这两枚硬币同时掷起,每掷一次出现一正一反则为Dd,两面都是正面则为DD,两面都为反面则为dd。
其他组合的情况可自行规定。
下列的方案可供参考。
DDDD(五分硬币各两枚,无论正反面都代表D)
dddd(二分硬币各两枚,无论正反都代表d)
Dddd(一枚五分硬币,无论正反面都代表D,一枚二分硬币无论正反面都代表d)
Dddd(一枚五分硬币,正面代表D,反面代表d。
一枚二分硬币,无论正反面都代表d)
DdDD(两枚五分硬币,其中一枚正面代表D,反面代表d。
另一枚无论正反都可规定为D)
(3)学生同时掷这两枚硬币(如掷般子一样)。
最后将结果记录在上表的次数栏中。
为了得到较为满意的结果,每种组合可掷50次或更多。
(4)完成上述表格的内容并汇报结果,然后进行分析。
对出现较大偏差的情况适时进行分组讨论分析。
(5)利用棋盘法对其结果进行论证,并将过程写在实验报告单上。
也可以全班同学同时掷出硬币,由一个人进行统计。
(6)最后得出结论,完成实验。
七、教学反思
本课时中“性状分离的模拟实验”是一个重要的教学内容,在教学实践中,有部分学生甚至老师觉得该实验太简单,认为多此一举,不认真落实,这是对教材意图的理解不透彻。
该实验实际在第一节两个课时中起到承前启后的作用,也是对孟德尔科学研究的深入理解的一个重要环节。
所以该实验不仅要完成,而且要认真落实每个环节,保证其科学性,真实性和严谨性,除了让学生理解该实验的目的,原理外,更重要的是体验学习孟德尔勇于创新和实践,以及严谨求实的科学态度和科学精神。
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