【全国百强校】四川省绵阳中学高三生物复习素材：例谈孟德尔豌豆杂交实验插图对概念教学的作用

【全国百强校】四川省绵阳中学高三生物复习素材：例谈孟德尔豌豆杂交实验插图对概念教学的作用

例谈孟德尔豌豆杂交实验插图对概念教学的作用 摘要：插图是教材中的重要组成部分，对概念教学有重要作用，本文对“孟德尔的豌豆杂交实验（一）”中的插图进行科学分类，研究插图对概念形成的作用，例析运用插图进行概念教学的思路。‎ 关键词：孟德尔豌豆杂交实验；插图；概念教学；影响 插图是教材中的重要组成部分，插图除了形象、生动、直观外，更重要的是对学生重点和难点概念的形成有着非常重要的作用。理解插图，有利于在大脑中形成概念的载体。激活学生的思维，是非常有利于概念的理解和运用的。本文以人教版必修2《遗传与进化》教材中的“孟德尔的豌豆杂交实验（一）”[1]为例，说明插图是遗传学家孟德尔对科学实验的简捷表述，科学实验中形成的概念包含在这些插图中，并分析这些插图对概念的高效影响。‎ ‎1．对插图进行科学的分类 插图的分类方法多种多样，按插图在教学中的功能（用途）来分，可以将本节教材中的插图分为形态结构图、操作流程图、分析结构图等类型。‎ ‎1.1形态结构图 重点观察插图1-1中形态结构与功能的和谐统一[2]，知其结构，掌握功能。豌豆花的结构图，肉眼可见，通过观察，让学生明白遗传学家孟德尔为什么选择豌豆作实验材料，来研究生物的遗传现象，也为自花传粉、闭花受精的概念形成奠定了基础；在形态上，花朵较大，既有利于观察，又有利于实验操作；在结构上，花瓣没有打开，雌蕊和雄蕊紧紧包裹在一起，最有利于传粉，还有利于避免外来花粉的干扰，在自然条件下，是形成纯种的真正原因；实验选材正确是科学实验取得成功的关键因素。插图1-3是遗传学家孟德尔研究的其他6对性状，也是肉眼可见，为实验结果做数学统计奠定了基础，也为相对性状概念的形成和进一步理解奠定了坚实的基础，成功解决了科学实验结果的偶然性，体现了实验的科学性。‎ ‎1.2操作流程图 由于孟德尔豌豆杂交实验所用的观察时间长，无法重复做这个科学实验，只能通过流程图的形式完美的再现出来，再现科学家孟德尔整个实验的原始操作流程。在插图1-2操作流程中，形成了亲本（父本、母本）、自花传粉、去雄、套袋、人工进行异花传粉（人工传粉）等一系列的基本概念；豌豆自然条件下只能是自花传粉，不能进行异花传粉，要进行异花传粉，只能通过人工传粉，是感性认知与理性认知结合的结果，体现实验思路的严谨性。插图1-4的流程图属于感性认知、宏观的实验流程图，产生了显性性状、隐性性状、性状分离这三个特别重要的概念（重点概念）。‎ ‎1.3分析结构图 插图1-5（属于理性认知、微观的分析结构图）从遗传因子的角度出发，是对插图1-4中出现的实验结果作出的合理解释。插图1-6是对插图1-5从现代科学的角度，实际就是细胞分子水平上作的解释和验证。插图1-4、1-5、1-6构成了现代科学研究中一种重要的常用的科学方法——假说演绎法（教学难点）。插图1-5中，清晰、生动、形象、直观地形成了纯合子（纯种）和杂合子（杂种）的概念，进一步强化了显性性状、隐性性状、性状分离这三个重点概念的本质特征，成功解释了插图1-4中F1为什么是显性性状，隐性性状为什么在F1中未表现出来，以及F2中又出现了隐性性状的原因，也解释了F2图中出现三高一矮的原因。在插图1-6中，科学实验结果与预期结果一致，图解中产生了测交的概念。‎ ‎2．运用插图帮助学生形成重要的概念 学生要提高对插图的认识，学会识图技巧和方法；其次，教师注意教法，采用发现式探究教法。本节内容概念多，是一节典型的概念教学。‎ ‎2.1插图中产生的概念 插图影响概念教学，高度重视插图与概念教学的结合，充分利用插图，组织好概念教学。插图中直接产生的的概念不完全统计共有15个，有基本概念、重点概念、难点概念见下表一。‎ ‎2.2重点插图的使用方法及作用与概念形成的教学 教材中插图1-4、1-5、1-6（见下图）三幅图是教学中的重中之重，也是教学的重点和难点，特别重要的几个概念都是在这些插图中产生的。‎ ‎2.2.1‎插图1-4的教学 运用多媒体技术手段制作课件，将教材中的插图放大,有利于指导学生观察，识图中设置问题串，引导学生识图按顺序完成下列问题的探讨。‎ ‎①孟德尔是怎么做这个实验的？根据插图你能够说出这个实验的操作过程吗？‎ ‎②在实验操作中，观察到了什么实验现象？发现了什么问题？为什么会出现F1是高茎，没有矮茎，F2既出现高茎，又出现矮茎这样的实验现象呢？（由对实验现象的观察，在插图中产生了三个重要的又是难点的概念：显性性状、隐性性状和性状分离。安排学生阅读，只能给学生留下初步的印象，这三个概念只是用来说明F1是高茎，F2既出现高茎，又出现矮茎的原因。）‎ ‎③通过对实验现象的观察，你得到什么样的实验结果？为什么会出现三高一矮这样的实验结果？‎ ‎④孟德尔观察和统计的实验结果其性状比为3：1，是偶然的吗？通过阅读教材中表1-1孟德尔做的豌豆杂交实验的结果可知，其他相对性状的实验结果仍为3：1，为F2中出现3：1的性状分离比提供了（必然的）新证据，这又说明了什么问题？（遗传是有规律性的）得到了什么样的启示（否定了前人提出的融合遗传）？孟德尔产生什么样的想法，如何让别人相信他的实验结果（提出假说来解释）？从而进入插图1-5的教学。‎ ‎2.2.2‎插图1-5的教学 同样制作课件，将教材中的插图放大，设置问题，引导学生观察。‎ ‎①图中体现孟德尔哪些假说（引导学生说出四点内容）？说出遗传因子何时成对和成单？学生学会看图说话。‎ ‎②图中哪些是纯种？哪些是杂种？为什么？形成纯种和杂种、配子的概念并理解（学生观察，找理由，在插图中一目了然）。‎ ‎③图中从遗传因子的角度，怎样区别配子、纯种和杂种？（直接观察和思考）‎ ‎④说出图中高茎（DD、Dd）和矮茎（dd）豌豆分别能产生多少种配子？（教师重点强调：在遗传图解书写配子时，配子个数不是表示数量，而是表示种类，DD→D只有一种；Dd→D 、d两种，不是一个或两个，这是学生常犯的错误。）‎ ‎⑤图中，F2代中纯种的比例是多少？在高茎豌豆中，杂种的比例又是多少？（学生思考分析）‎ ‎⑥‎ 你打算再做什么样的实验，区别高茎的纯种和杂种？说出你的实验设计思路。（学会初步应用）‎ ‎⑦图中，F1与F2及P中高茎有什么区别？（观察、思考和理解）让学生分组讨论得出结论，教师补充完善。‎ ‎⑧你能用插图1-5的知识解释1-4中F1为显性性状，无隐性性状、F2既有显性性状又有隐性性状的原因吗？性状分离的本质又是什么？（教师注意分析，让学生深层次理解显性性状、隐性性状和性状分离三个教学重点、难点概念。）‎ 通过上述问题与插图的密切配合，明确显、隐性存在的条件[3]，为什么会发生性状分离，培养学生的识图、释图及图文转化能力，学会用不同见解来描述性状分离，加深对性状分离的理解。‎ ‎2.2.3‎插图1-6的教学 要让学生明确现有的实验材料中有三种组合。‎ ‎①F1高茎×亲本高茎→高茎，不能证明F1高茎是杂种。‎ ‎②F1高茎×F1高茎→高茎：矮茎=3：1，属于重复实验，缺乏严谨性和严密性，也不能证明F1是杂合子。‎ ‎③F1高茎×矮茎→高茎：矮茎=1：1，能证明F1高茎是杂合子。‎ 指导学生阅读插图，形成测交概念，插图1-4、1-5、1-6构成了假说演绎法的全部内容，总结归纳分离定律的核心概念。‎