性状分离比的模拟实验

性状分离比的模拟实验
1 教学内容分析处理
1.1 教学内容的地位及作用
本实验为必修二第一章第一节中的内容。

“遗传的基本规律”的学习中“基因的分离规律”是基础，这个内容掌握好了将极大地促进学生对“基因的自由组合规律”的学习，使学生不但能解析遗传练习题，而且能解析实际生活中的遗传现象。

因此基因的分离规律的教学必须做到行之有效。

本模拟实验能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数量关系的理解，体验孟德尔提出的假说，能为基因的自由组合定律认识和理解奠定坚实的知识基础。

1.2 教学目标
1.2.1知识和能力：认识和理解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。

1.2.2过程和方法：通过模拟实验中数据的收集、记录;分析产生误差的原因;提出改进方法等培养学生合作交流和创新思维能力，提高学生的综合素质。

1.2.3情感态度和价值观：通过实验培养学生养成勇于实践、尊重事实、力求完美的科学态度和精神；增强学生学习自然科学的兴趣。

1.3 重点难点
将能力目标作为本课的重点，将情感目标作为本课的难点。

2教学方法及手段
①目前高中生的普遍特点是：活泼好动，最喜欢动手做实验，实验课往往是学生学习积极性、主动性的最高体现。

②新课改强调“以学生为本”，发挥学生的主体作用；注重强化科学探究，提倡学习方式的多样化。

按部就班的实验，很大程度上限制了思维能力和创造能力的发挥。

这节实验课丰富了学生的学习方式，变单一的个体学习为体验与研究、发现与创新相结合的小组合作式的学习，强调学生主体参与的同时，更强调同学之间的相互合作，培养学生的互助意识，形成学习与交流的合作技能；更重要的是学生初步感受孟德尔应用统计学的方法将遗传现象与概率相结合的科学研究方法，真正理解3：1的性状分离比的含义，突破理解的误区。

其次，使学生体会到根据实际情景设计出合理模拟实验来研究问题的思想方法，激发学生积极研究实际生活中的生物现象，逐步形成实事求是、锲而不舍、探索创新的科学态度，提高学生的科学素养。

3 教学程序
通过回顾孟德尔豌豆杂交实验（在PPT上展示孟德尔杂交实验的示意图），复习孟德尔假说的四个要点，引入模拟实验。

提出本课的探究问题：杂合子F1产生精子和卵细胞的种类及其比例是肉眼看不见的，我们能不能通过一些材料来模拟遗传因子的分离以及精子和卵细胞的随机结合，从而得知受精卵的种类及其之间的数量关系，归纳出性状之间比例关系呢？
（一）介绍材料：
用熟悉的材料激发学生的实验兴趣
（二）通过集体讨论获得模拟方法：
（1）两个桶分别代表精巢和卵巢。

（2）两种颜色不同的球（大棋子）分别代表两种含不同遗传因子的卵细胞；两种颜色不同的小棍分别代表两种含不同遗传因子的精子；统一材料的颜色与D的对应关系，例如黑色——D。

（3）分别从两个桶抓出一个球/一个棍（或棋子），放在一起，模拟精子和卵细胞的随机结合，得到受精卵的类型。

（三）实验操作：
提出实验要求：在5min内，重复操作50次以上，看哪个小组分工合作最好，操作效率最高，记录单最清晰准确。

老师巡堂，发现分工明确的小组及时给予表扬；发现操作错误的小组，马上矫错。

表格设计:
小组统计表格
（四）分析结果：
每个小组派一位代表将DD、Dd、dd三个数据输入计算机的记录表中，表格自动计算出该组三个数据之间的比例、重复实验的次数以及分类汇总。

（1）根据记录表，在小组内部通过讨论，寻找数据之间存在类似点与差异点，并做好问题记录。

（2）各组分析数据找出规律并分析产生差异的原因
（3）提出实验中的注意事项及改进实验的方法。

教师对发言进行点评与归纳。

（五）设计测交的模拟实验
从学生提出的改进方法中，选择立即可行的建议，设计测交的模拟实验。

做测交的模拟实验，再次熟悉模拟方法体验改进方案的有效性。

（六）课堂总结：
教师总结本节课模拟实验的意义，对表现突出的小组给予肯定与表扬。

布置作业，介绍下节课的学习任务。

4教学反思
本节课既要加深学生对知识的理解，又要提高学生的质疑、推理和创新思维能力。

因此，我主要从以下几方面入手组织教学：
4.1对原实验从三方面加以改进，激发学生主动学习
1.实验材料的选择
本实验采用学生极其熟悉的两种实验材料——化学里常用的球棍模型和黑白围棋子来模拟两种配子，激发了学生的好奇心（化学模型和棋子也能用来做生物实验啊？），调动学生的积极性，集中学生的注意力。

同时用奶桶代替塑料小桶，实验废物利用，体现环保意识。

2、器材的形状和数量的科学性。

原实验中，使用的是两个相同数量及相同大小的乒乓球来模拟雌雄配子。

但在现实中，同种生物产生的雄配子远远多于雌配子，而且雄配子一般类似蝌蚪状，体积也远小于圆球形的雌配子，原实验不能直观地将它们体现出来，从而影响今后对相关内容的学习。

例如：《必修二》P39的《自我检测》选择题第5小题，很多学生都误选了A. 雌配子：雄配子= 1：1。

改进方法：①三个小组用20个较大的黑白围棋子代表卵细胞，用40个较小的黑白围棋子代表精子；②四个小组用20个黑灰颜色的小球来模拟卵细胞, 用40个黑灰颜色的小棍代表雄配子，用小球与小棍的结合模拟雌雄配子的随机结合。

直观地将精子和卵细胞的各种差异体现出来，使学生对器材所模拟结构产生更加形象生动的感性认识。

3、实验的组织形式。

原实验过程比较简单。

以往做实验，学生往往对着《实验指导》依样画葫芦，对实验原理和操作不求甚解，也不易激发学生的学习兴趣。

改进方法：我们变验证性实验为探究性实验。

为促使学生主动思考，让学生通过老师提供的材料分组讨论，通过教师引导及集体总结得到模拟方法。

要求学生七人一组为单位进行合作学习，并通过实验体验提出解决新问题的方案，做到学以致用。

改进后的实验形象生动，操作过程简单易行，调动了学生的积极性，激发了学生的实验的热情，较好的落实了本节课的知识目标和能力目标。

4.2 注重挖掘学生创新思维潜能和提高科学素养
比较实验数据及实验假设之间的差异，引导学生从分工情况、操作要点、重复次数、选材等方面进行误差分析，共同讨论减少误差、改进实验的方法。

在分析误差产生原因的过程中，学生会主动回忆实验中的点点细节，发表个人的独特见解。

例如，某学生提出因配合不够默契，重复次数少而出现明显差异。

又如某学生发现实验操作中忘记将抓取的球放回原桶，抓取之前没有摇匀。

小桶没有封口，抓取棋子时随机性不够等。

在提出优化方法的过程，学生的创造性思维更是发挥得淋漓尽致。

学生提出的方法包括：1）各个成员间相互监督操作过程，相互提醒；2）采用抛硬币的方法进行模拟；3）在小桶上加盖，挖一个只让手经过的孔；4）采用大一点的材料，如骰子，将其三面涂上同一种颜色，代表D；另外三面涂上另一种颜色，代表d；5）球棍组和棋子组交换材料实验取平均值等。

当学生思维活跃的时候，鼓励学生提出测交实验的模拟方案，进一步拓展学生对模拟实验的理解。

这一方面是肯定与支持学生提出的建议，使学生体验解决问题的乐趣与成功感，
另一方面培养学生提出问题、分析问题、解决问题的能力，挖掘了学生的创新思维潜能，培养学生勇于实践、力求完美的科学精神，提高学生的科学素养，有效的实现了本节课的情感目标。

4.3 组间竞争与及时点评
实验中及时评价，让学生明辨是非，过程监控能规范学生的操作，让学生获得相对准确的结果，激发学生的学习热情，让学生感到成功，而不是证明学生的失败。

本节课的点评包括：
（1）教师在实验过程中注意观察学生的表现，引导他们规范操作方式，真正理解模拟实验的原理。

（2）对组内分工明确、操作熟练默契程度高的小组提出表扬，指出这是团队成员之间合作意识的体现。

（3）教师要引导学生质疑数据的真实性，使学生养成尊重科学、实事求是的正确态度。

（4）捕捉学生发言中的闪光点。

例如某学生提出“误差是不可避免的”。

教师应马上肯定这的确是事实，增强学生的自信心。

然后引导学生明白减少误差可增加实验的准确性和可信度。

小组间竞争主要通过教师评价及实验结果的比较来实现。

在进行模拟实验中，实验重复的次数；分工合作情况、操作效率、记录单设计、发言的积极性与创新性等都是评价的方面。

小组间的竞争可以激发学生的集体荣誉感，鼓励学生主动投入，真正实现“做中学”，集思广益。

4.4 不足之处
如何调动小组所有成员积极参讨论与思考发言。

某些小组主要依靠几个踊跃的学生，其他学生不思考也不发表自己的意见。

在教学过程中如何调动小组的实质合作，实现有效的同学间的相互评价，以及提高学生的相互交流及语言表达能力，还有待进一步的探讨。

总之，实验是生物科学研究的基本方法和手段，要重视对学生实验设计、操作技能等方面的培养和训练，强化学生科学思维方式，充实学生的体验，这样既有助于复习原有的知识、技能，又有助于学生灵活应用知识、解决实际问题培养学生终身学习的能力和适应社会生活的能力。