高一生物人教版必修二1.2孟德尔的豌豆杂交实验（二）（学案）

人教版（2019）必修二 遗传与进化 第 1 章 遗传因子的发现 第 2 节 孟德尔的豌豆杂交实验（二） 一、教学目标的确定 课程标准与本节对应的“内容要求”是：“阐明有性生殖中基因的分离和自由组合使得子代的 基因型和表型有多种可能，并可由此预测子代的遗传性状”。结合教材内容，确定本节的教 学目标如下： 1.阐明孟德尔的两对相对性状的杂交实验及自由组合定律。 2.分析孟德尔遗传实验获得成功的原因。 3.说出基因型、表型和等位基因的含义。 二、教学重难点 教学重点 1.两对相对性状杂交实验的分析。 2.孟德尔获得成功的原因。 教学难点 1.两对相对性状杂交实验的分析。 2.孟德尔获得成功的原因。 三、教学设计思路 首先以问题探讨中的豌豆照片为背景，激发学生的学习兴趣，通过展示两对性状的杂交实验 讲解每一对相对性状的遗传都遵循了分离定律。分析黄色圆粒和绿色皱粒的杂交实验，并讲 解测交试验，得出自由组合定律。再通过课本展示资料，讲解孟德尔取得成功的原因。最后 讲解孟德尔遗传规律在育种和医学实践中的应用。 四、教学步骤 1.新课导入 教师活动：展示形状不同的豌豆的图片，教师引导学生思考问题探讨中的问题。 学生活动：观察课件，独立思考并进行小组讨论。 活动意图：产生认知冲突，引领学生进入新的学习情境。 教师活动：讲解以上问题，讲解要点为： 1.要点：不影响。决定子叶颜色的遗传因子和决定种子形状的遗传因子具有一定的独立性， 二者的分离和组合是互不干扰的，因此它们之间不会相互影响。 2.要点：不一定。在生活中，也可以看到黄色皱缩的豌豆及绿色饱满的豌豆。 教师活动：那么一对相对性状的分离对其他相对性状有没有影响呢？在发现了一对相对性状 遗传规律的基础上，孟德尔又对豌豆两对相对性状的遗传进行了研究。 2.新课讲授 一、两对相对性状的杂交实验 教师活动：展示孟德尔两对相对杂交实验的过程以及结果。并组织学生对比实验和预测实验 结果。 学生活动：阅读教材第 9 页，对比预测结果，初步分析思考两对相对性状杂交实验 F2 中出 现的性状类型及比例。 教师活动：教师在讲解中提出以下问题引导学生思考： （1）孟德尔以豌豆的哪两对相对性状进行实验的？ （2）F1 代的表现型是什么？说明了什么问题？ （3）F2 代的表现型是什么？比值是多少？ （4）每对性状的遗传是否遵循基因的分离定律？ 教师活动：针对以上问题进行讲解，讲解要点为： （1）黄与绿、圆与皱。 （2）F1 代全为黄色圆粒，说明黄色对绿色为显性，圆粒对皱粒为显性。 （3）F2 代有四种表现型：黄色圆粒、黄色皱粒、绿色圆粒、绿色皱粒，前后代比较发现， 出现了亲代不曾有的新性状——黄色皱粒和绿色圆粒，这又恰恰是两亲本不同性状的重新组 合类型。这四种表现型比为 9：3：3：1，恰是（3：1）2 的展开，表明不同性状的组合是自 由的、随机的。 （4）每对性状的遗传都遵循基因的分离定律。 教师活动：那么，为什么出现了两对新性状，孟德尔是如何解释这一现象的呢？ 二、对自由组合现象的解释和验证 教师活动：孟德尔首先假设豌豆的两对相对性状分别由两对不同的遗传因子控制，且这两对 遗传因子在传递过程中彼此是独立的。 教师活动：根据上节课的学习我们知道，孟德尔认为性状是由遗传因子来控制的，遗传因子 在体细胞中成对存在，那么黄色圆粒和绿色皱粒的体细胞中有几对遗传因子？如果用 Y（y） 和 R（r）来表示颜色和粒形，那么纯种的黄色圆粒和纯种的绿色皱粒豌豆的遗传因子组成 如何表示？ 学生活动：回答：分别有 2 对遗传因子，黄色圆粒可用 YYRR 表示，绿色皱粒可用 yyrr 表 示。 教师活动：上节课我们还学到遗传因子在配子里是成单存在的，那么上述两个亲本产生的配 子的遗传因子又是如何表示的？ 教师活动：纯种黄色圆粒产生的配子可用 YR 表示，纯种绿色皱粒产生的配子可用 yr 表示。 教师活动：两亲本杂交时产生的配子 YR 和 yr 结合，所产生 F1 的遗传因子组成就是 YyRr。 F1 代体细胞中既有 Y，又有 y，既有 R 又有 r，为什么 F1 表现出的是黄色圆粒呢？因为 Y 对 y 具有显性作用，R 对 r 具有显性作用，所以 F 表现出来的是 Y 和 R 所对应的性状，即黄色 圆粒。 教师活动：讲解根据分离定律，每对遗传因子都要彼此分离，F1 中 Y 可以与 R 或 r 组合，y 可以与 R 或 r 组合，即产生 YR、Yr、yR、yr 四种配子。 教师活动：孟德尔认为，在这个过程中每对遗传因子的分离以及不同对遗传因子之间的自由 组合是彼此独立互不干扰的，且分离和组合是同时进行的。这样，F1 产生的雌配子和雄配子 就各有四种：YR、Yr、yR、yr，并且它们之间的数量比是 1：1：1：1。受精时，由于雌雄 配子的结合是随机的，那么配子的结合方式有几种？F2 中的性状表现和遗传因子的组成形式 各有几种？ 教师活动：展示遗传图解，并讲解 F1 配子组合方式为 16 种，F2 遗传因子组成为 9 种，F2 表现型为四种。 教师活动：提问：什么叫测交？ 学生活动：是用 F1 代与亲本的隐性纯合子杂交。目的是测定 F1 的基因型。 教师活动：展示 F1 作父本和母本的测交及其结果的遗传图解。 教师活动：讲解两种情况是相同的，说明 F1 在形成配子时，不同对的基因是自由组合的。 教师活动： 三、自由组合定律 教师活动：讲解自由组合定律的含义，控制不同性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的； 在形成配子时，决定同一性状的成对的遗传因子彼此分离，决定不同性状的遗传因子自由组 合。 教师活动：课件展示分离定律和自由组合定律的比较表，并进行讲解。 四、孟德尔实验方法的启示 教师活动：展示课本思考讨论中的内容，并针对其中的问题进行讲解。讲解要点为： 1.豌豆适于作杂交实验材料的优点有：（1）具有稳定的易于区分的相对性状，如高茎和矮 茎，高茎高度为 1.5~2.0m，矮茎高度仅为 0.3 m 左右，易于观察和区分；（2）豌豆严格自 花传粉，在自然状态下可以获得纯种，纯种杂交可获得杂合子；（3）豌豆花比较大，易于 做人工杂交实验。孟德尔正是因为选用了豌豆做杂交实验，才能有效地从单一性状到多对性 状研究生物遗传的基本规律，才能对遗传实验结果进行量化统计。若孟德尔一味地用山柳菊 做实验，就很可能揭示不了生物遗传的规律，所以科学地选择实验材料是科学研究取得成功 的重要保障之一。 2. 如果孟德尔没有对实验结果进行统计学分析，他很难对分离现象作出解释。因为通过数 学统计，孟德尔发现了生物性状的遗传在数量上呈现一定的数学比例，这引发他揭示其实质 的兴趣。同时这也使孟德尔意识到数学概率也适用于生物遗传的研究，从而将数学方法引入 对遗传实验结果的处理和分析中。 3.一种正确的假说，仅能解释已有的实验结果是不够的，还应该能够预测另外一些实验的结 果，并通过实验来验证。如果实验结果与预测相符，就可以认为假说是正确的；反之，则认 为假说是错误的。孟德尔基于他对豌豆杂交实验作出的假说，设计测交实验，其实验结果与 预测相符，由此证明自己提出的假说是正确的。 4.有关系。数学包含许多符号，数学符号也被普遍应用于概括、表述和研究数学的过程中。 孟德尔创造性地应用符号体系，并用于表达抽象的科学概念，和应用数学符号研究数学有异 曲同工之妙，这与他曾在大学进修过数学有关。 数学符号能简洁、准确地反映数学概念的本质。孟德尔用这种方法，也更加简洁、准确地反 映抽象的遗传过程，使他的逻辑推理更加顺畅。 5.（1）扎实的知识基础和对科学的热爱。孟德尔在维也纳大学进修时，通过对自然科学的 学习，使他具有生物类型是可变的、可以通过杂交产生新的生物类型等进化思想。同时孟德 尔还学习数学，使他受到“数学方法可以应用于各门自然科学之中”的思想影响，产生应用数 学方法解决遗传学问题的想法，使孟德尔成为第一个认识到概率原理能用于预测遗传杂交实 验结果的科学家。 （2）严谨的科学态度。孟德尔对杂交实验的研究是从观察遗传现象出发，提出问题，作出 假设，然后设计实验验证假设的研究方法。这在当时是一种新的研究思路，光是豌豆的杂交 实验，他就没有局限于对实验结果的简单描述和归纳。 （3）创造性地应用科学符号体系。科学符号体系能够更简洁、准确地反映抽象的遗传过程。 （4）勤于实践。孟德尔在豌豆杂交实验中，连续进行了 8 年的研究，并且对每次实验的结 果进行统计分析，从中发现了前人没有发现的问题和规律。 （5）敢于向传统挑战。孟德尔通过实验研究，提出了“颗粒遗传”的思想，这是对传统遗传 观念的挑战。 五、孟德尔遗传规律的再发现 教师活动：讲解孟德尔论文发表的过程。 教师活动：讲解表型和基因型的概念。 六、孟德尔遗传规律的应用 教师活动：讲解基因的分离定律和自由组合定律在杂交育种和医学实践中的应用的实例。 五、板书设计 第一章 第 2 节 孟德尔的豌豆杂交实验（二） 一、两对相对性状的杂交实验 二、对自由组合现象的解释和验证 三、自由组合定律 四、孟德尔实验方法的启示 五、孟德尔遗传规律的再发现 六、孟德尔遗传规律的应用