豌豆杂交实验教案

豌豆杂交实验
《我的豌豆杂交实验》活动方案
《我的豌豆杂交实验》活动方案
适用年级：高一
活动背景：
“豌豆杂交实验”是新课标人教版生物教材必修2第一章的内容。

孟德尔通过豌豆的杂交实验发现了遗传学的两大定律，成为“现代遗传学之父”，是遗传学的奠基人。

让学生亲身体验豌豆杂交实验过程，能够真实感受到学习与实践的区
别，会对学习有更深刻的认识。

尤其是通过本实验提出的“假说－演绎”法，通过实验过程中的具体体验才能真正领悟这一科学研究方法的意义。

同时通过实验过程能够将课本知识应用于实践，增强学以致用能力。

学生从播种、浇水、施肥、做架子、缠豆、杂交、灭虫等一系列操作过程到最后的收获，然后再对实验过程进行总结和分析，得出自己的实验结论，把实验过程中的问题和感受进行交流分享，真正感受到科学研究与一般性种植的区别。

通过查阅书籍和网络解决实验问题，学生的实验分析能力，问题解决能力都得到锻炼。

本实践活动过程学生能够经常观察到豌豆的生长过程，对于整日忙于高中学习任务的同学们来讲也是一个新鲜的体验，增强对生命和生长的感悟。

活动目标
1、通过本次活动，学生对课本知识与生活实践的联系有更深的理解和感受，增强学习的兴趣。

2、通过本次活动，学生发现问题，解决问题的能力得到锻炼，学会利用网络和书籍来解决生活中的问题。

3、通过本次活动，提高学生的组织能力、创新合作能力、语言分析和表达能力。

活动重难点
体验实验过程，分享收获成果，感受研究魅力，提高学习兴趣。

活动过程
第一阶段：活动主题确定和准备阶段
通过学习孟德尔豌豆杂交实验的过程，了解此实验的重要性，明确此实验成就在遗传学发展过程中的重要意义。

细致学习孟德尔设计的实验方案和过程，了解孟德尔实验成功取得成果的科学严谨方法。

1.学生自主收集各种材料，细致了解孟德尔的实验过程，分析成功的原因。

2.学习豌豆的生长习性，准备豌豆种子、种植盆、土壤、竹竿、肥料等物品，制定种植实验方案。

3.学生根据实际情况进行分组，成立不同类型的实验小组。

第二阶段：活动实施阶段
各班级实验小组根据制定计划进行豌豆种植，认真观察记录生长状况，在实验过程中感受生命的成长，体验实验探究的趣味，从过程中发现问题、提出问题、分析问题、解决问题，通过亲身体验得到成长，从而激发对科学探究的兴趣。

指导要点：
1.要指导学生根据实验的需求进行合理分组，制定合适的研究方法。

2.指导学生联系所学知识对实验过程中发现的现象进行分析，理论联系实际，深化知识理解。

3.用所学“假说－演绎”法解决实验过程中遇到的问题，感受科学研
究的趣味。

4.根据豌豆生长情况进行合适的杂交实验。

第三阶段：总结、交流阶段
对实验过程的记录进行整理分析，写出简单的分析报告；用实验分析方法对实验后的数据等材料进行分析总结，得出正确结论，提出新的问题；对实验过程中发现的问题和解决问题的方法进行交流和展示，并从同学们中广泛征求意见指导以后的实验活动。

指导要点：
1.指导学生对实验过程进行整理分析，合理处理数据和图像资料。

2.学习撰写研究报告的一般格式，根据本次实验活动情况写出研究报告。

3.指导学生根据活动内容的特点及相关成员的特长选择恰当的展示交流方式进行汇报交流。

《我的豌豆杂交实验》课时安排
第一课时…………………………………………主题生成
第二课时…………………………………………方法指导
第三课时…………………………………………中期反馈
第四课时…………………………………………展示交流
第一课时主题生成
活动目标
1.分析孟德尔杂交实验的过程，讨论实验成果的重要意义，归纳总结孟德尔实验成功的原因，以此提出活动课题。

2.深入理解现代科学研究方法“假说－演绎法”，以此方法做为实验研究过程的理论指导。

3.明确实验方案，分组进行杂交实验。

活动重点和难点
1.学生能理解此实验的意义，带着兴趣积极的参与此实验活动。

2.解“假说－演绎法”的科学研究方法，以此为理论基础制定基本实验方案。

3.合理分组和分工，发挥学生特长特点。

活动过程
一、创设情境，引出主题
通过视频、图片，由学生代表和老师一起讲解孟德尔详细的实验过程和遗传定律的重要意义。

设计目的：通过课本学习孟德尔的杂交实验，同学们对孟德尔的遗传定律已经有了具体认识和理解，此时通过介绍孟德尔和他的实验过程以及遗传定律的重要意义，能激发学生对实验的兴趣，调动同学们讨论实验成功的原因和实验中的重要科学研究方法。

师：通过对孟德尔实验过程的了解，我们不得不佩服孟德尔的研究精
神，他的实验过程确实有讲究方法，我们讨论分析一下他能超前取得成功的原因。

二、分组讨论，提炼活动主题
1.小组分析实验过程，提炼孟德尔实验成功的原因。

要求：各小组例出自己认为的成功原因，如选择的材料、实验分析的方法、实验数据的处理方法等，列出自己的理由。

以表格形式呈现和交流：
要求：
（1）小组内充分讨论，详细记录结论
（2）小组代表先在小组内进行总结发言，小组成员进行补充后准备在班内交流。

2.展示交流，归纳总结
（1）学生交流，小组代表发言，进行再总结。

各小组陈述自己的内容，说明自己的理由，同学们充分认可的理由进行汇总：
①正确的选择实验材料
②实验分析过程先分析一对性状再分析两对及多性状
③应用统计学方法对实验结果进行分析
④实验过程设计科学
⑤探索思想科学
⑥具有一定的运气
⑦锲而不舍的精神
……
（2）指导学生分析客观原因和主观原因，提炼并详细讲解科学的研究方法——假说－演绎法，充分调动学生的求知欲，激发对科学研究的兴趣，提出活动主题
3.确定活动主题、
师生交流讨论，分析我们进行豌豆杂交实验的可行性，确定实践活动：“我的豌豆杂交实验”。

三、挖掘课题，确定各小组研究的小课题
1.师：我们明确了这个活动，此实验的可行性我们也经过了分析，目前根据所学知识再讨论一下影响此实验的因素，以方便我们各小组有自己的研究重点。

经过师生讨论分析，明确研究过程影响因素有：
（1）豌豆品种
（2）豌豆生长状况，如高度、叶片多少。

（3）豌豆生长环境
对数据分析时应考虑的内容有：
（1）株高
（2）叶面积指标
（3）开花个数
（4）豆荚数
（5）豌豆数
2.根据以上原则，确定小组研究侧重方向。

（1）不同豌豆品种生长周期的对比分析
（2）豌豆株高和叶面积对结实的影响
（3）开花数与豌豆数的关系
3.根据兴趣和特长确定各小组的研究小课题
四、课堂总结
明确实验开展任务，思考本课学习活动的收获和计划。

五、作业：制定各小组的具体实验方案
附件一：孟德尔简介及实验过程
孟德尔，1822年7月20日出生于奥地利帝国西里西亚海因策道夫村，在布隆（Brunn）(现在是捷克的布尔诺 )的修道院担任神父，是遗传学的奠基人，被誉为现代遗传学之父。

他通过豌豆实验，发现了遗传学三大基本规律中的两个，分别为分离规律及自由组合规律。

早年
1822年7月20日，孟德尔出生在奥地利西里西亚（现
属捷克）海因策道夫村的一个贫寒的农民家庭里，父亲
和母亲都是园艺家（外祖父是园艺工人）。

孟德尔童年时
受到园艺学和农学知识的熏陶，对植物的生长和开花非
常感兴趣。

1840年他考入奥尔米茨大学哲学院，主攻古典哲学，但
他还学习了数学。

学校需要教师，当地的教会看到孟德
尔勤奋好学，就派他到首都维也纳大学去念书。

1843年大学毕业以后，年方21岁的孟德尔进了布隆城奥古斯汀修道院，并在当地教会办的一所中学教书，教的是自然科学。

他由于能专心备课，认真教课，所以很受学生的欢迎。

后来，他又到维也纳大学深造，受到相当系统和严格的科学教育和训练，也受到杰出科学家们的影响，如多普勒，孟德尔为他当物理学演示助手；又如依汀豪生，他是一位数学家和物理学家；还有恩格尔，他是细胞理论发展中的一位重要人物，但是由于否定植物物种的稳定性而受到教士们的攻击。

这些为他后来的科学实践打下了坚实的基础。

孟德尔经过长期思索认识到，理解那些使遗传性状代代恒定的机制更为重要。

1856年，从维也纳大学回到布鲁恩不久，孟德尔就开始了长达8年
的豌豆实验。

孟德尔首先从许多种子商那里弄来了34个品种的豌
豆，从中挑选出22个品种用于实验。

它们都具有某种可以相互区
分的稳定性状，例如高茎或矮茎、圆粒或皱粒、灰色种皮或白色种
皮等。

孟德尔通过人工培植这些豌豆，对不同代的豌豆的性状和数目进行
细致入微的观察、计数和分析。

运用这样的实验方法需要极大的耐
心和严谨的态度。

他酷爱自己的研究工作，经常向前来参观的客人
指着豌豆十分自豪地说：“这些都是我的儿女！”
8个寒暑的辛勤劳作，孟德尔发现了生物遗传的基本规律，并得到了相应的数学关系式。

人们分别称他的发现为“孟德尔第一定律”（即孟德尔遗传分离规律）和“孟德尔第二定律”（即基因自由组合规律），它们揭示了生物遗传奥秘的基本规律。

豌豆实验
孟德尔开始进行豌豆实验时，达尔文进化论刚刚问世。

他仔细研读了达尔文的著作，从中吸收丰富的营养。

保存至今的孟德尔遗物之中，就有好几本达尔文的著作，上面还留着孟德尔的手批，足见他对达尔文及其著作的关注。

起初，孟德尔豌豆实验并不是有意为探索遗传规律而进
行的。

他的初衷是希望获得优良品种，只是在试验的过
程中，逐步把重点转向了探索遗传规律。

除了豌豆以外，
孟德尔还对其他植物作了大量的类似研究，其中包括玉
米、紫罗兰和紫茉莉等，以期证明他发现的遗传规律对
大多数植物都是适用的。

从生物的整体形式和行为中很难观察并发现遗传规律，
而从个别性状中却容易观察，这也是科学界长期困惑的
原因。

孟德尔不仅考察生物的整体，更着眼于生物的个别性状，这是他与前辈生物学家的重要区别之一。

孟德尔选择的实验材料也是非常科学的。

因为豌豆属于具有稳定品种的自花授粉植物，容易栽种，容易逐一分离计数，这对于他发现遗传规律提供了有利的条件。

孟德尔清楚自己的发现所具有的划时代意义，但他还是慎重地重复实验了多年，以期更加臻于完善、1865年，孟德尔在布鲁恩科学协会的会议厅，将自己的研究成果分两次宣读。

第一次，与会者礼貌而兴致勃勃地听完报告，孟德尔只简单地介绍了试验的目的、方法和过程，为时一小时的报告就使听众如坠入云雾中。

结论被埋没
第二次，孟德尔着重根据实验数据进行了深入的理论
证明。

可是，伟大的孟德尔思维和实验太超前了。

尽管
与会者绝大多数是布鲁恩自然科学协会的会员，其中
既有化学家、地质学家和生物学家，也有生物学专业的
植物学家、藻类学家。

然而，听众对连篇累牍的数字和
繁复枯燥的论证毫无兴趣。

他们实在跟不上孟德尔的
思维。

孟德尔用心血浇灌的豌豆所告诉他的秘密，时人
不能与之共识，一直被埋没了35年之久！
豌豆的杂交实验从1856年至1864年共进行了8年。

孟德尔将其研究的结果整理成论文《植物杂交试验》发表，但未能引起当时学术界的重视！其原因有三个。

第一，在孟德尔论文发表前7年（1859年），达尔文的名著《物种起源》出版了。

这部著作引起了科学界的兴趣，几乎全部的生物学家转向生物进化的讨论。

这一点也许对孟德尔论文的命运起了决定性的作用。

第二，当时的科学界缺乏理解孟德尔定律的思想基础。

首先那个时代的科学思想还没有包含孟德尔论文所提出的命题：遗传的不是一个个体的全貌，而是一个个性状。

其次，孟德尔论文的表达方式是全新的，他把生物学和统计学、数学结合了起来，使得同时代的博物学家很难理解论文的真正含义。

第三，有的权威出于偏见或不理解，把孟德尔的研究视为一般的杂交实验，和别人做的没有多大差别。

孟德尔晚年曾经充满信心地对他的好友，布鲁恩高等技术学院大地测量学教授尼耶塞尔说：“看吧，我的时代来到了。

”这句话成为伟大的预言。

直到孟德尔逝世16年后，豌豆实验论文正式出版后34年，他从事豌豆试验后43年，预言才变成现实。

守得云开见月明
随着20世纪雄鸡的第一声啼鸣，来自三个国家的三位
学者同时独立地“重新发现”孟德尔遗传定律。

1900年，
成为遗传学史乃至生物科学史上划时代的一年。

从此，
遗传学进入了孟德尔时代。

通过摩尔根、艾弗里、赫尔希和沃森等数代科学家的研
究，已经使生物遗传机制——这个使孟德尔魂牵梦绕的
问题建立在遗传物质DNA的基础之上。

随着科学家破译了遗传密码，人们对遗传机制有了更深刻的认识。

人们已经开始向控制遗传机制、防治遗传疾病、合成生命等更大的造福于人类的工作方向前进。

然而，所有这一切都与圣托马斯修道院那个献身于科学的修道士的名字相连。

其他方面成果
除了进行植物杂交实验之外，孟德尔还从事过植物嫁接和养蜂等方面的研究。

此外，他还进行了长期的气象观测，他生前是维也纳动植物学会会员，并且是布吕恩自然科学研究协会和奥地利气象学会的创始人之一。

附件二：孟德尔遗传实验成功的原因
第一，正确地选用试验材料是孟德尔获得成功的首要条件。

孟德尔在做杂交试验时选用了豌豆作试验材料，这是因为豌豆不仅是闭花受粉植物，而且各个品种之间有一些稳定的、容易区分的性状。

实际上，豌豆也有一些不易区分的性状，比如叶的大小与花的大小等，孟德尔在做杂交试验时，舍弃了这类性状，只是对稳定的，容易区分的相对性状进行研究，这就使试验的结果既可靠又容易分析。

第二，在对生物的性状进行分析时，孟德尔首先只针对一对相对性状的传递情况进行研究。

例如，当研究子粒的形状时，不考虑子粒的颜色，在研究子粒的颜色时又不考虑子粒的饱满程度。

在弄清一对相对
性状的传递情况后，再研究两对、三对，甚至多对相对性状的传递情况。

这种由单因素到多因素的研究方法也是孟德尔获得成功的重要原因。

第三，孟德尔在进行豌豆的杂交试验时，对不同世代出现的不同性状的个体数目都进行了记载和分析，并且应用统计学方法对实验结果进行分析，这是孟德尔获得成功的又一个重要原因。

第四，孟德尔还科学地设计了试验的程序。

他在对大量试验数据进行分析的基础上，合理地提出了假说，并且设计了新的试验来验证假说，这是孟德尔获得成功的第四个重要原因。

第五，一定的运气。

孟德尔在探究豌豆遗传实验过程中，所研究的相对性状都是完全显性的，杂交子一代都表现出显性性状，杂交子二代的性状分离比均为3﹕1，如果要是碰到不完全显性的相对性状，那麻烦可就大了。

孟德尔在探索两对相对性状的遗传规律时，碰到的控制不同相对性状的基因都存在于不同对的同源染色体上，这也为他顺利揭示出基因的自由组合定律提供了机遇。

如果他碰到的两对基因存在于同一对染色体上的话，那也将会给他带来很大的麻烦。

第六，锲而不舍的精神。

正所谓“机遇是为有准备的人准备的”，孟德尔在科学探索上具有坚韧的意志品质，经过八年时间持之以恒的探索，终于取得了丰硕的成果。

第二课时方法指导——定方案、学理论、会记录
活动目标
1.充分了解实验方案，做好记录的准备工作。

2.实验过程任务分工具体，掌握操作方法。

3.做好实验过程中发现问题，解决问题的心理准备，理解“假说－演绎法”。

活动重点难点
1.学会细致记录生长状况
2.理解“假说－演绎法”并指导实验。

3.充分准备，启动实验
活动过程
一、回顾
通过回顾孟德尔实验成功的原因及小组制定的实验方案，提出本次活动的三项任务：
1.分享小组活动方案，交流讨论进行修订。

2.理解科学研究方法的重要性，深入学习“假说－演绎法”，争取在实验过程中得到应用和体会。

3.学习豌豆的生长习性，并了解实验过程中的操作方法，安排实验活动启动仪式。

二、制定小组实验方案和记录表
1.各小组自主制定实验方案
2.展示、交流各自方案
指导内容：实验方案可行性分析；实验步骤是否具体；实验研究方向
是否明确；任务分工是否合理。

记录表是否详尽，是否易操作，方便后期分析整理。

3.根据各小组实验方案情况进行修订，明确最终实验方案和记录方式。

（活动方案表和记录表参见附件）
三、科学研究方法：假说－演绎法
目的：假说—演绎法是现代科学研究中常用的科学方法，是生物教学在新课标中的一项重要内容。

通过研究方法的引入会使我们的实验活动变为实验探究活动，提高学生对实验活动的认识。

1. 假说－演绎法的理论过程
假说演绎法四个步骤：发现问题―→构想假说―→演绎假说―→实验验证
2.分析内容
假说演绎法是一种解释归纳推理方法。

科学家为了获得对某一未知问题的答案，往往要通过自己的知识、经验和想象力提出一种假说，来解释这一未知的问题。

从知识和经验上看，这种假设似乎是正确的，但要成为能被人们广泛接受的理论，还必需根据假说进行演绎推理得到一定的预期结果，再通过实验检验演绎推理的预期结果。

如果实验结果与假说预期的结果一致，则说明假说是正确的，可以上升为理论；如果实验结果与假说预期的不一致，则还需要继续研究。

（具体内容参考附件）
四、了解豌豆生长习性
各小组交流自己查阅资料得到了信息，将对我们实验有用的进行归纳
整理内容共享。

（见附件）
五、学习杂交实验操作方法
本实验活动中的一个重要操作步骤是进行杂交实验，此项操作难度较大，先进行强调和讲解，在实验过程中再进行具体指导。

六、活动启动
本实验活动需要种植场地，我们经过讨论分析认为，在教室附近种植方便同学们观察记录和实验操作，最终决定利用花盆进行实验。

启动过程照片：
从信阳市农林科学院购买的三个实验用豌豆品种
实验活动启动后取土
准备就绪
认真播种
实验活动小组
附件一：小组实验方案表
“我的豌豆杂交实验”活动方案
附件二：实验记录表
附件三：假说演绎法
一、假说演绎法思想的提出
1644年，笛卡尔在《哲学原理》的第二章中写道：“鉴于这里所研究的事物具有相当重大的意义，而如果我断言我发现了别人所未发现的真理，那么我就可能被别人看成是鲁莽的——所以我宁可在这个问题上不做任何解决，而只是作为假说提出来，这假说也可能是离开真理极远的，但只要今后从这假说推出的一切东西与经验相一致，我就毕竟算是做出了一个巨大的贡献，因为那时候这假说对生活来说会和它是真理一样具有同等的价值。

”在这里，笛卡尔是把自己的学说作为具有猜测性的假说提出来的，并认为是否应该接受他的学说，则要看看从他的学说中推演出来的结论是否与经验事实相一致。

如果一致，则接受他的学说，反之，则拒斥他的学说。

这里，从提出假说到经验裁决再到接受假说的思路所体现出来的思想正是假说—演绎法的实质，这一思想被称为近代科学方法论史上的一座丰碑。

二、假说演绎法的准确理解
1.核心概念
⑴科学假说
科学假说是人们以一定的经验材料和已知的科学事实为依据，以已有的科学理论和技术方法为指导，对未知的自然事物或现象产生的原因和运动规律及其未知事物的存在或尚待发现的预期事物的形象等所做出的推测性解释(或猜测、猜想)。

人们在提出假说时，往往要运用分析和综合、归纳和演绎、类比及想象等思维方法和研究方法，对已有的经验材料进行加工。

⑵演绎推理
演绎的基本要义是从前提必然地得出结论的推理或是从一些假设的命题出发，运用逻辑的规则，导出另一命题的过程。

也就是从普遍性的理论知识出发，去认识个别的、特殊的现象的一种逻辑推理方法。

演绎推理有三段论、假言推理和选言推理等形式，这里不加赘述。

⑶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，再通过实验检验演绎推理的结论。

如果实验结果与预期结论相符，就证明假说是正确的，反之，则证明假说是错误的。

可见，演绎推理是一种必然性推理，即由一个或几个前提可以必然地推出结论的推理过程或推理形式。

简而言之，假说—演绎法就是：通过证明基于假说情况下的逻辑结果来反证假说。

2.假说—演绎法的一般过程
观察现象（即假说提出所能依据的经验材料或科学事实）→提出问题（事实与原有理论不匹配而产生的疑问或属于未知领域的疑问，问题的提出会促进假说的产生）→作出假说（对事实出现的可能性的一种猜测，可以从任意角度进行，旨在自圆其说）→演绎推理（以假说为提前推理出一种必然性结论，便于反证假说的正确性）→实验验证（再通过科学实验检验推理的正确性，从而提升假说的正确性）→得出结论（即把假说上升为理论，在普通意义上能解释科学现象）。

3. 假说—演绎法的经典案例。