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第1章 遗传因子的发现
第1节 孟德尔的豌豆杂交实验（一）教案
★教学目标
生命观念：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。
科学思维：理解孟德尔一对相对性状的杂交实验及其解释和验证；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。
科学探究：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；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。
社会责任：通过科学家的事迹，对学生进行热爱科学、献身科学的教育。体验孟德尔遗传实验的科学方法和创新思维，逐渐养成敢于质疑、勇于创新、勇于实践，以及严谨求实的科学态度和科学精神。
★教学重点难点
教学重点：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。
教学难点：1.对分离现象的解释；
2.假说—演绎法。
★教学过程
一、导入新课
【教师】PPT展示两张图片（女儿年轻和母亲年轻时候的照片），进而提出问题：什么是遗传？
【学生】讨论后回答问题。
提示：亲代与子代之间通过遗传物质的传递，保持性状的连续性，这种现象称为遗传。
通过对遗传的学习，进而引出性状的概念。
性状：生物体所表现的形态结构、生理特征和行为方式等统称为性状。
【教师】再次提出问题：什么是进化？同时展示人类进化过程的图片：
【学生】观察图片，尝试概括什么是进化。
【师生共同总结】
进化，又称演化（evolution），在生物学中是指种群里的遗传性状在世代之间的变化。
通过对遗传和进化的学习与讨论，进而引出本节学习内容——孟德尔的豌豆杂交试验（一）
二、讲授新课
（一）问题探讨
人们曾经认为，两个亲本杂交后，双亲的遗传物质会在子代体内发生混合，使子代表现出介于双亲之间的性状。就像把一瓶蓝墨水和一瓶红墨水倒在一起，混合液是另外一种颜色，再也无法分出蓝色和红色。这种观点也称作融合遗传。
【教师】展示两个讨论题，组织学生分组讨论并回答问题。
【学生】分组讨论，回答问题。
【教师】评价、补充，师生共同归纳。
讨论：
1.按照上述观点，当红花豌豆与白花豌豆杂交后，子代的豌豆花会是什么颜色？
提示：粉色。按照融合遗传的观点，双亲的遗传物质会在子代体内发生混合，子代表现出介于双亲之间的性状，即红色和白色的混合色——粉色。
2.你同意上述观点吗？你的证据有哪些？
提示：不同意。因为自然界的遗传现象并不是融合遗传的结果。例如，红花豌豆与白花豌豆杂交后，其后代仍出现红花或白花；又如，人的性别遗传说明控制男女性别的遗传物质没有发生混合。
【教师】带领学生了解孟德尔生平
孟德尔——“现代遗传学之父”简介
孟德尔于1822年出生在奥地利（现为捷克）的一个贫苦家庭，他从小酷爱自然科学。1843年，他进入奥地利布鲁恩一家修道院。由于他勤奋好学，1851年他所在修道院的院长送他上了维也纳大学。1851－1853年他在那里学习数学和自然科学。孟德尔从1856年起开始利用修道院的一小块园地，种植了豌豆、山柳菊、玉米等植物，进行杂交实验。其中豌豆的杂交实验非常成功。经过整整8年（1856-1864）的不懈努力，终于在1865年发表了《植物杂交试验》的论文，提出了遗传单位是遗传因子的论点，并揭示出遗传学的两个基本规律——分离定律和自由组合定律。
论文发表34年后他的观点才被少部分人认可，至此他已经去世16年了。
（二）豌豆用作遗传实验材料的优点
【教师】提出思考题：为什么用豌豆做遗传实验容易取得成功？指导学生阅读课本P2-3，结合教材内容，思考并回答问题。
【学生】阅读教材，思考并尝试回答问题。
【教师】展示两性花的结构图、自花传粉和异花传粉的示意图，组织学生再次阅读教材并结合图片分析并归纳豌豆作为遗传实验材料的优点。
【学生】阅读教材，自主学习，分析并进行归纳总结。
【教师】评价、补充，进行讲解，师生共同归纳豌豆作为遗传实验材料的优点。
1.优点一：两性花，豌豆是自花传粉、闭花授粉的植物，在自然状态下一般都是纯种 结果既可靠，又容易分析。
2.优点二：豌豆花大，容易去雄和人工授粉。
去雄：除去未成熟花的全部雄蕊。
【教师】展示人工异花传粉示意图，详细讲解人工异花传粉的过程及相关符号的意义和概念。
♀母本：接受花粉的植株。
♂父本：提供花粉的植株。
豌豆杂交的方法：人工异花传粉。
步骤：去雄（母本在雄蕊成熟前，防止自花传粉） 套袋（防止外来花粉的干扰） 人工授粉（人工将目的植株（父本）的花粉授予母本） 套袋（防止外来花粉的干扰）
目的：人为实现不同植株间杂交。
3.优点三：生长周期短；子代数量较多，容易统计分析。
4.优点四：具有多对易于区分且能稳定遗传给后代的相对性状。 实验结果容易观察和分析。
性状：指生物体的形态特征或生理特征。
相对性状：同一种生物的同一种性状的不同表现类型。
【教师】引导学生思考：兔的卷毛和长毛是不是相对性状？
【学生】思考并回答问题。
【教师】展示人的几对相对性状和豌豆的相对性状，引导学生进一步理解相对性状。
（三）一对相对性状的杂交实验
【合作探究】阅读课本P4
1.描述孟德尔豌豆杂交实验的过程和结果。
2.了解有关符号和概念。
【学生】小组合作探究，回答合作探究中的两个问题，并将下列符号补充完整。
亲本：P；母本：♀；父本：♂；子一代：F1；子二代：F2；杂交：×；自交： 。
【教师】展示高茎豌豆和矮茎豌豆的杂交实验示意图（正交和反交），引导学生归纳概括显性性状、隐性性状和性状分离的概念。
思考1：无论是正交还是反交，为什么F1都是高茎？难道矮茎性状消失了吗？
【学生】思考并回答。
【教师】评价补充
【师生共同归纳总结】：
1.用一对相对性状的纯种作亲本，F1中显现出来的性状，叫做显性性状；
2.F1中未显现出来的性状，叫做隐性性状。
【教师】孟德尔带着疑惑，用子一代自交，展示自交实验示意图。
思考2：结果在第二代（简称子二代，用F2表示）植株中，不仅有高茎的，还有矮茎的。为什么子一代没有矮茎的，而子二代又出现了矮茎的呢？
【学生】思考并回答。
【师生归纳总结】
在杂种（F1)后代中，同时显现出显性性状和隐性性状的现象，叫做性状分离。
【教师】孟德尔没有停留在对实验现象的观察和描述上，而是对F2中不同相对性状的个体进行数量统计。结果发现在所得到的1064株F2植株中，787株是高茎，277株是矮茎，高茎和矮茎的性状分离比接近3：1。
思考3：F2中出现3∶1的性状分离比是偶然的吗？
【学生】思考并回答。
【教师】孟德尔还对其他7对相对性状进行了杂交实验，然后提出孟德尔所用的科学方法——数学统计
【教师】展示六对相对性状的杂交实验结果——统计学的方法
【教师】提问：面对这些实验数据，你能找出其中的规律吗？
【学生】通过分析表格得出：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。
【教师】看来，F2中出现3：1的性状分离比不是偶然的。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？如何解释实验现象呢？用当时的主流观点能否解释？
【学生】尝试作答。
引出接下来学习的内容——对分离现象的解释
（四）对分离现象的解释——提出假说
【合作探究】阅读课本P5，回答以下问题：
1.孟德尔假说的内容有几点？
2.遗传因子是如何书写表示的？什么是显性遗传因子？什么是隐性遗传因子？
3.体细胞中遗传因子的存在方式是什么样的？什么是杂合子？什么是纯合子？
4.生殖细胞中遗传因子的存在方式是什么样的？
5.受精时，配子的结合有什么特点？
【学生】阅读教材，小组讨论，回答问题。
【归纳总结】：
1.生物体的性状是由遗传因子（基因）决定的。这些遗传因子不会相互融合、也不会在传递中消失。
决定显性性状的为显性遗传因子（基因）（用大写字母表示，如D）。
决定隐性性状的为隐性遗传因子（基因）（用小写字母表示，如d）。
2.体细胞中遗传因子是成对存在的。
纯合子：遗传因子组成相同（如DD，dd）
杂合子：遗传因子组成不同（如Dd）
3.生物体在形成生殖细胞——配子时，成对的遗传因子彼此分离，分别进入不同的配子，配子中只含每对遗传因子中的1个。
4.受精时，雌雄配子的结合是随机的。
强调：F1形成的配子种类、比值都相等，两种雌配子和两种雄配子的结合机会均等、是随机的，才导致了3：1的结果。
【思考】一对相对性状杂交实验的遗传图解要点？
遗传图解书写注意事项：上有表现型，下边有比例，左边有名称，中间写精细。
【探究·实践】性状分离比的模拟
乙小桶分别代表雌雄生殖器官，甲、乙小桶内的彩球分别代表雌、雄配子。
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，即彩球组合类型数量比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F2中10株豌豆的性状进行统计，会出现较大的误差。
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。因为甲乙小桶内的彩球分别代表孟德尔杂交实验中的雌、雄配子，从两个桶内分别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。
【小知识】科学方法——假说---演绎法
在观察和分析基础上提出问题以后，通过推理和想象提出解释问题的假说，根据假说进行演绎推理，推出预测的结果，再通过实验来检验。如果实验结果与预测相符，就可以认为假说是正确的，反之，则可以认为假说是错误的。这是现代科学研究中常用的一种科学方法，叫作假说--演绎法。
（五）对分离现象解释的验证
【教师】孟德尔的假说合理地解释了豌豆一对相对性状杂交实验中出现的性状分离现象，但是，一种正确的假说仅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。如果实验结果与预测相符，这个假说就得到了验证。孟德尔是如何实验这一目的的呢？
【学生】阅读教材，尝试作答。
【教师】孟德尔巧妙地设计了测交实验，即让F1与隐性纯合子杂交。讲述孟德尔的测交实验，给出测交的概念：测交就是让杂种子一代（F1）与隐性纯合子杂交。
【合作探究】以小组为单位，以F1高茎豌豆（Dd）和隐性纯合子矮茎豌豆（dd）杂交为例，根据孟德尔的假说，推理出测交的遗传图解。
（1）根据假说演绎进行推理
（2）测交实验结果验证假设
在实际的测交操作过程中，得到166株后代，高茎87，矮茎79，比例接近1：1。与预期相符合，从而验证了假说的正确。
【教师】提出问题：对分离现象解释的验证运用了什么科学方法？并引导学生尝试说出此方法的探究过程。
【学生】通过学习与分析，回答问题，并简要介绍。
【师生共同归纳】假说-演绎法
1.观察现象提出问题：F2为什么会出现3：1的性状分离比呢？
2.分析问题，得出假说：（1）遗传因子决定生物的性状。
（2）体细胞中遗传因子成对存在。
（3）成对的遗传因子在形成配子时分离。
（4）雌雄配子在受精时随机结合。
3.演绎推理：
4.实验验证：
结果与预期相符
5.得出结论，总结规律
（六）分离定律——孟德尔第一定律
【教师】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，又称分离定律。组织学生阅读教材P7分离定律的文字部分，结合教材内容，找出分离定律的主要内容，适用条件和研究方法。
【学生】阅读教材，明确分离定律的内容，适用条件和研究方法，并进行概括回答。
【教师】进行补充，与学生共同进行总结。
1.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。
2.适用条件：（1）真核生物、细胞核中的遗传因子（基因）（不适用于原核生物、细胞质的遗传因子）；（2）一对遗传因子 （基因）；（3）进行有性生殖的生物。
3.研究方法：假说—演绎法
为什么F2中出现3：1的性状分离比？→以观察和分析发现问题
遗传因子决定生物的性状，遗传因子成对存在，遗传因子在形成配子时分离，雌雄配子在受精时随机结合→经推理和想象作出假说
测交结果预测：测交后代分离比为1：1→据假说进行演绎推理
实际测交实验结果与推理符合，说明假说正确→实验验证演绎推理的结论
【思维训练：设计实验方案】
假设你正在一个花卉生产基地工作。有一天，你突然发现一种本来开白花的花卉，出现了开紫花的植株。你立刻意识到它的观赏价值，决定培育这样的花卉新品种。当你知道这种花是自花传粉以后，将这株开紫花的植株的种子种下去，可惜的是，在长出的126株新植株中，却有36株是开白花的，这当然不利于商品化生产。怎样才能获得开紫花的纯种植株呢？请你写出解决这一问题的实验方案，与同学交流，看谁设计的方案更简捷。
提示：将获得的紫花植株连续自交几代，即将每次自交后代的紫花植株选育后再进行自交，直至自交后代中不再出现白花植株为止。具体过程可用下图表示。
（七）课堂小结
★板书设计
1.1 孟德尔的豌豆杂交实验（一）
一、豌豆用作遗传实验材料的优点
1.性状和相对性状的概念
2.用豌豆做实验的原因
二、一对相对性状的杂交试验
1.显性性状
2.隐形性状
3.性状分离
三、对分离现象的解释
1.孟德尔的假说
2.性状分离比的模拟实验
四、对分离现象解释的验证：假说—演绎法
五、分离定律

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