“模拟实验法”在遗传教学实践中的应用

“模拟实验法”在遗传教学实践中的应用

摘要：遗传学是研究遗传基本规律的科学，理论性强。由于受时间、地点的限制，遗传杂交试验在课堂上不能做。笔者在多年的教学实践中创建了一种模拟实验法，在课堂上演示基因分离和重组的过程。此法可以使复杂的理论简单化，激发学生的学习兴趣，活跃课堂气氛，收到了良好的教学效果。

关键词：遗传学；模拟实验法；基因

遗传学的基础理论是分离规律、自由组合规律和连锁交换规律。这三大遗传规律是教学中的难点。讲遗传规律时都是先讲前人做过的遗传杂交试验，根据实验结果来推测遗传机理。学生最难理解的是遗传机理，模拟实验法就是把难以理解的遗传机理以游戏的方式简单化。

1 孟德尔的豌豆杂交试验

豌豆的子叶颜色有黄色和绿色之分，黄色对绿色是显性；子粒的形状有圆形和皱形之分，圆形对皱形是显性。孟德尔用纯种的黄色圆形豌豆和纯种的绿色皱形豌豆杂交，杂种一代全部表现为黄色圆形。用杂种一代自交，得到的杂种二代出现了四种表现类型：黄色圆形、黄色皱形、绿色圆形、绿色皱形，其比例接近于9∶3∶3∶1，其中黄色圆形和绿色皱形是亲本原来就有的性状类型，称亲本型。绿色圆形和黄色皱形是亲本原来没有的性状组合类型，称重组型。遗传机制解释说，相对的性状由相对的基因控制，基因在体细胞内是成对存在的。设a是黄色基因，a是绿色基因，a和a是一对等

位基因；b是圆形基因，b是皱形基因，b和b是一对等位基因。两个亲本黄色圆形和绿色皱形的基因型分别是aabb和aabb，亲本黄色圆形产生的配子类型是ab，亲本绿色皱形产生的配子类型是ab。雌雄配子结合，则杂种一代的基因型是aabb。杂种一代在进行减数分裂产生配子时，等位基因分开，非等位基因自由组合。也即是杂种一代可以产生四种类型的配子：ab、ab、ab、ab，雌配子有这四种，雄配子也有这四种。雌雄配子随机结合、机会均等。杂种二代表现型才会出现9∶3∶3∶1的分离比。这个杂交实验不可能在课堂上做，时间也不允许我们在实验田里做。既使我们做了这个实验，我们也不可能看到微观世界里基因是怎么分离和重组的，这正是学生难以理解的地方。为了便于同学们理解，我在课堂上作了一个模拟杂交实验。

2 模拟杂交实验法

模拟杂交实验法是在课堂上，把前人作过的杂交试验（人们只能看到宏观的结果），按照遗传机理，把人们看不到的微观世界里基因的分离和重组，以及雌雄两性配子随机结合过程演示一遍。并且利用生物统计法，直接统计基因型，根据基因型来判断表现型，不同表现型之间的比例与真实的试验结果相对照，通过x2检验，来验证实验结果的正确性，从而使难于理解的复杂的遗传机理简单化，使学生在实际操作中加深印象，理解记忆。

首先规定全班55位同学都参加，参与的人员越多越好。

实验材料是：纸和笔。

实验步骤：

第一步，假设与基因型制作：每位同学都取出一张纸，在白纸上写上四个大字母：a、a、b、b，四个字母之间有一定间距，这是杂种一代的基因型。假设这是两对等位基因，a代表黄色，a代表绿色，b代表圆形，b代表皱形。

第二步，减数分裂中等位基因分离：把这四个字母从a和b之间撕开，即a和a在一张纸上，b和b在一张纸上。把a和a撕开，并把撕开的a和a两个小纸片折叠成小纸团，使a和a字迹在纸里看不见，放在右手；同样把b和b撕开折成小纸团，放在左手。

第三步，非等位基因自由组合形成配子：从右手中的两个小纸团里随机拿出一个，从左手中的两个小纸团里也随机拿出一个，拿出的两个小纸团放在一起组成一个配子，剩下的两个小纸团也组成一个配子。这样每个同学手里都有两个配子。

第四步，雌雄配子随机结合：同桌的两位同学相互交换一个配子，把交换来的配子和自己的配子放在一起，即四个小纸团组成一个合子。

第五步：把每个同学手中的四个小纸团用一张大纸包起来，外面写上自己的名字，把纸包当作作业交到讲台上。共有55份作业。第六步：结果统计：请两位同学到黑板前，一位同学打开一个个纸包，读出每个纸包里的字母，另一个同学根据所读结果将其作为一个基因型写在黑板上，最后合计出每一种基因型总数量。统计完毕，记录结果如下：

所以x2

实验结束，组织学生讨论：

（1）实验过程体现了什么原则？

（2）实验结果反映了什么规律？

（3）为什么会出现aaaa、bbbb的基因型？错在哪里？

同学们发言都很积极，很快找出正确答案：这个实验过程体现了杂种一代在产生配子时，等位基因必须分离，非等位基因可以自由组合；并且一对基因的分离并不影响另外一对基因的分离的原则。实验结果黄色圆形：黄色皱形：绿色圆形：绿色皱形的实际值，经x2检验，x2

3 讨论

在模拟实验的过程中，要强调两个随机：一是非等位基因之间的随机组合，就是要把a、a、b、b、这四个字母折在纸里面，学生拿

出的是哪一个字母，哪两个字母组合在一起，他自己也不知道。二是两性配子结合的随机性，学生在交换配子时，可以不限于同桌之间，也可以和班里其他的同学交换。

遗传学的基本规律理论性强，遗传杂交试验由于时间、地点的限制不能做。讲遗传机理更是空泛的理论，中职学生基础差，理解困难，这是遗传教学中的难点。在以往的教学中都是教师讲，学生听，学生听不懂就想打瞌睡。这种填鸭式教学，老师累，学生困，学生是学习主体的地位没体现出来。利用模拟杂交实验法，把学生不易理解的遗传机理部分，也即基因行为的微观世界演示一遍，而且是每位同学都参与实验，操作简单，趣味性强，使学生在愉快的气氛中掌握了知识，加深了印象。改以往沉闷的说教为有趣的游戏性教学，改学生被动的听为积极的参与，使学生变为学习的主体，调动了学生学习的积极性。在实验中发现问题解决问题，激发了学生的想象力和创造力，收到了良好的教学效果。