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摘要：以孟德尔两对相对性状的发现历程和假说演绎法作为教学线索组织实施教学，关注生物学学科核心素养的达成，使学生能沿着科学家探究的脚步，理解科学的本质和科学研究的思路和方法，学习科学家严谨的科学态度，培养社会责任感。
关键词：学科核心素养；自由组合定律；假说演绎法；教学设计
学科核心素养是学科育人价值的集中体现，是学生通过学科学习而逐步形成的正确价值观念、必备品格和关键能力。《普通高中生物学课程标准（2017年版）》是我国教育部颁布的指导高中生物教师开展教学的文件。在其“课程理念”里提出以核心素养为宗旨，着眼于学生适应未来社会发展和个人生活的需要，从生命观念、科学思维、科学探究和社会责任等方面发展学生的生物学学科核心素养。
将课程知识的学习过程提升为生物学学科核心素养的发展过程，尝试结合实验、生活经验、图文资料等资源引导学生积极思维，主动探究，培养他们从不同的角度认识生命世界，养成综合、开放、创造性思维的习惯，并提升动手实践能力。本文以“孟德尔的豌豆杂交实验（二）”的新课教学为例，通过创设情境，设置有梯度的问题串和模拟实验关注生物学学科核心素养的达成，帮助学生在体会孟德尔的研究过程中，培养理性的科学思维，渗透棋盘格法，深入理解科学方法——假说演绎法，领悟并认同孟德尔的科学精神，培养社会责任感。
一、 学情分析
在学习《孟德尔的豌豆杂交实验（一）》这节课后，学生通过一对相对性状的杂交实验，已经了解了假说演绎法，基本建立了与分离定律相关的核心概念，能够利用性状分离比的模拟实验解释配子的形成及雌雄配子间的自由组合所产生的后代的性状分离比，能够阐明分离定律及实质，也体验了科学探究的过程，提高了学科核心素养。虽然这些都为本节课的学习提供了基础，但是由于本节课学习的是两对相对性状的杂交实验，难度较大，对学生的探究能力、推理能力、归纳总结能力要求较高，因此，在教学中，引导学生建立两对相对性状与一对相对性状杂交实验的联系，渗透棋盘法，模拟实验培养学生的实践操作能力，落实核心素养中的“科学思维”“科学探究”。
二、 教学目标
1. 阐明孟德尔的两对相对性状的杂交实验过程及自由组合定律的内容，深入体会假说演绎法。
2. 通过动手操作模拟实验，体验F1形成配子的种类及1∶1∶1∶1的合理性。
3. 通过对两对相对性状杂交实验F2的结果分析，总结遗传因子组成和性状表现之间的规律，通过棋盘格法探究一对相对性状和两对相对性状杂交实验的联系。养成科学分析实验的习惯。
4. 领悟并认同孟德尔的科学精神，总结孟德尔获得成功的经验；应用分离定律和自由组合定律指导动植物的育种，培养社会责任感。
三、 教学过程
（一） 新课导入
师：同学们，我国的杂交水稻之父是谁？你们想不想知道他的团队是怎么培育水稻的？且不论他们是如何操作的，必定会用到孟德尔的研究理论，从没有杂交水稻之前一亩地最多产400公斤水稻到2017年已经突破一亩地产1000公斤水稻，袁隆平实现了把理论变成了“第一生产力”，造福人类。这就是知识的力量。我们学习孟德尔的豌豆杂交实验，就可以用于动植物育种。例如，现在有两种牛，一种黑色无角牛，一种白色有角牛，你能不能培育出白色無角牛？学生犹豫，教师提醒：“我们可以用杂交的方式。”这涉及两对相对性状，那么遵循什么规律呢？让我们再回到孟德尔的年代，看看他又做了哪些实验？通过这节课的学习，你能再次体会孟德尔的成功给了我们什么启示。
通过袁隆平的实例调动学生的积极性，创设情境激发学生的兴趣，落脚在孟德尔成功的启示进行德育教育，培养正确的态度和价值观。
（二） 两对相对性状的杂交实验——观察现象，提出问题
先回顾一对相对性状的杂交实验，创设情境：纯种黄色（Y）豌豆和纯种绿色（y）豌豆杂交，F1自交，F2的性状表现及比例，遗传因子组成及比例；纯种圆粒（R）豌豆和纯种皱粒（r）豌豆杂交，F1自交，F2的性状表现及比例，遗传因子组成及比例。学生回答教师板书。
师：孟德尔发现自然界中只有黄色圆粒和绿色皱粒，那么是不是黄色的都是圆粒的，绿色的都是皱粒呢？孟德尔带着这些问题进行了实验。同学们阅读课本阐述孟德尔的两对相对性状的杂交实验过程及发现的问题，自主探究并进行回答。生：为什么会出现黄色皱粒和绿色圆粒？为什么会出现9∶3∶3∶1的性状分离比？
以问题为导引，激发学生研究欲望，培养学科核心素养中的科学探究首要的就是发现生物学问题，针对特定的生物学现象，进行观察提问。
（三） 对自由组合现象的解释——提出假说，解释问题
学生结合两对相对性状的杂交实验图解进一步分析：黄色与绿色、圆粒与皱粒中，谁是显性性状？F2中与亲代相同的类型占的比例是多少？单看每一对相对性状是否符合分离定律？通过上述问题教师点拨亲本类型和重组类型的概念，抛出问题引发学生思考：黄色皱粒和绿色圆粒是新性状吗？引导学生区分新性状和新的性状组合。得出单看每一对相对性状仍然符合分离定律，引导学生从数学角度建立9∶3∶3∶1与3∶1的关系，由于高一学生还未接触过类似的数学知识，用棋盘格的方式引导学生思考，学生不难发现两对相对性状是自由组合的，同时分离比也跟着发生了相应的变化（图1）。
师：既然性状是自由组合的，性状是由遗传因子决定的，那么遗传因子是不是自由组合的呢？引出孟德尔的假说。学生阅读教材相关内容，了解孟德尔是如何解释的，培养学生的阅读能力和理解能力。学生根据假说解释YyRr产生的配子种类及比例，教师再次展示棋盘格（图2）。
通过问题串引导学生进行探究，并引入棋盘格法，让学生在学习过程中逐步发展学科思维，能够建立事物之间的联系，分析内在的原因。 接下来通过模拟实验让学生亲自操作体会孟德尔的假说。由于性状分离比的模拟实验刚做过，学生对于操作比较熟悉，教师解释道具的含义和操作要求。以雄配子为例讲解：①一个小桶的黄球和白球代表决定粒色的一对遗传因子Y和y，各10个。另一个小桶内黄球和白球代表决定粒形的一对遗传因子R和r各10个（图3）。②随机盲抓2个小桶中的小球各一个，组合在一起记录组合情况。然后将小球放回小桶，摇匀。每个人抓2次。思考：随机盲抓2个小桶中的小球各一个，代表什么？组合在一起代表什么？（用孟德尔的假说回答），汇总各小组的实验结果，统计全班数据，并与1∶1∶1∶1进行比较。若差距较大，学生思考原因。
图3
通过全员参与实验，让学生在探究中乐于并善于团队合作，提高实践能力。体会模拟实验是科学探究的一种方法，突破教学重点。
接下来，学生构建F1雌雄配子结合的棋盘格，并观察思考：①观察每种性状占几份？符合9∶3∶3∶1吗？②每种性状的遗传因子组成有几种？具体是什么？③观察每种性状的遗传因子组成有何共同点？学生能够较好的回答，教师引入“双显”“单显”“双隐”等概念，学生观察棋盘回答每种遗传因子组成占几份，并思考一对相对性状的1∶2∶1与两对相对性状的9种遗传因子组成及比例有什么联系？再次引入棋盘格（图4），体会之间的联系。并给学生一定的时间掌握相关知识。回答下列问题：F1雌雄配子有几种组合方式，几种遗传因子组成，几种性状表现？性状分离比是多少？纯合子占总数？双杂合子占总数？能稳定遗传的占总数？双显性纯合子占总数？
通过多次棋盘格的引导，学生能够加深对这种方法的理解，初步建立一对相对性状与两对相对性状的联系，并认同性状是自由组合的，决定性状的遗传因子也是自由组合的。认同孟德尔假说的合理性，体会孟德尔的科学创新精神。
（四） 对自由组合现象解释的验证——演绎推理，实验验证
假说是否正确呢？孟德尔下一步会怎么做呢？学生有了一对相对性状杂交实验的基础，容易回答演绎推理的内容：预测测交实验的结果。学生书写测交实验遗传图解，并预测实验结果，教师引导学生再次理解“演绎”的内容，孟德尔通过正反交实验，有力地驗证了假说的正确性（体会孟德尔严谨的科学态度）。
（五） 自由组合定律——得出结论
孟德尔在7对相对性状中任取两对性状进行杂交实验，结果都是一样的。教师引导学生总结自由组合定律及实质，理解本节课的核心概念——自由组合定律。
（六） 德育教育——孟德尔获得成功的原因
学生通过孟德尔的豌豆杂交实验的学习，思考孟德尔获得成功的原因，各抒己见。教师借机进行德育教育，培养学生的社会责任感。从孟德尔到袁隆平，我们看到的是科学和技术的接力，没有孟德尔的理论就不会有袁隆平的成功。根深才能叶茂，中国要成为领导未来新技术的国家，要靠我们年轻一代，青年强则国强。让我们努力学习，为我们的中国梦而努力奋斗。
四、 课后反思
本节课的教学设计依据新课程标准的理念，着重培养学生的生物学科核心素养。设置有效的教学情境，激发了学生的好奇心和求知欲，点燃学生的学习热情。深入挖掘一对相对性状与两对相对性状杂交实验的联系，通过问题串，环环相扣，使学生主动参与对所学知识的探究发现和认识过程，体会科学思维和科学方法的重要性。加强了师生互动，课堂充满生机活力。整堂课渗透德育教育培养学生的社会责任感。
参考文献：
[1]教育部.普通高中生物学课程标准（2017年版）[Z].北京：人民教育出版社，2018.
[2]高越，张万明.“孟德尔的豌豆杂交实验二”（第一课时）的教学设计[J].生物学教学，2014（6）.
作者简介：
彭丹，山东省烟台市，山东省牟平第一中学。
关键词：学科核心素养；自由组合定律；假说演绎法；教学设计
学科核心素养是学科育人价值的集中体现，是学生通过学科学习而逐步形成的正确价值观念、必备品格和关键能力。《普通高中生物学课程标准（2017年版）》是我国教育部颁布的指导高中生物教师开展教学的文件。在其“课程理念”里提出以核心素养为宗旨，着眼于学生适应未来社会发展和个人生活的需要，从生命观念、科学思维、科学探究和社会责任等方面发展学生的生物学学科核心素养。
将课程知识的学习过程提升为生物学学科核心素养的发展过程，尝试结合实验、生活经验、图文资料等资源引导学生积极思维，主动探究，培养他们从不同的角度认识生命世界，养成综合、开放、创造性思维的习惯，并提升动手实践能力。本文以“孟德尔的豌豆杂交实验（二）”的新课教学为例，通过创设情境，设置有梯度的问题串和模拟实验关注生物学学科核心素养的达成，帮助学生在体会孟德尔的研究过程中，培养理性的科学思维，渗透棋盘格法，深入理解科学方法——假说演绎法，领悟并认同孟德尔的科学精神，培养社会责任感。
一、 学情分析
在学习《孟德尔的豌豆杂交实验（一）》这节课后，学生通过一对相对性状的杂交实验，已经了解了假说演绎法，基本建立了与分离定律相关的核心概念，能够利用性状分离比的模拟实验解释配子的形成及雌雄配子间的自由组合所产生的后代的性状分离比，能够阐明分离定律及实质，也体验了科学探究的过程，提高了学科核心素养。虽然这些都为本节课的学习提供了基础，但是由于本节课学习的是两对相对性状的杂交实验，难度较大，对学生的探究能力、推理能力、归纳总结能力要求较高，因此，在教学中，引导学生建立两对相对性状与一对相对性状杂交实验的联系，渗透棋盘法，模拟实验培养学生的实践操作能力，落实核心素养中的“科学思维”“科学探究”。
二、 教学目标
1. 阐明孟德尔的两对相对性状的杂交实验过程及自由组合定律的内容，深入体会假说演绎法。
2. 通过动手操作模拟实验，体验F1形成配子的种类及1∶1∶1∶1的合理性。
3. 通过对两对相对性状杂交实验F2的结果分析，总结遗传因子组成和性状表现之间的规律，通过棋盘格法探究一对相对性状和两对相对性状杂交实验的联系。养成科学分析实验的习惯。
4. 领悟并认同孟德尔的科学精神，总结孟德尔获得成功的经验；应用分离定律和自由组合定律指导动植物的育种，培养社会责任感。
三、 教学过程
（一） 新课导入
师：同学们，我国的杂交水稻之父是谁？你们想不想知道他的团队是怎么培育水稻的？且不论他们是如何操作的，必定会用到孟德尔的研究理论，从没有杂交水稻之前一亩地最多产400公斤水稻到2017年已经突破一亩地产1000公斤水稻，袁隆平实现了把理论变成了“第一生产力”，造福人类。这就是知识的力量。我们学习孟德尔的豌豆杂交实验，就可以用于动植物育种。例如，现在有两种牛，一种黑色无角牛，一种白色有角牛，你能不能培育出白色無角牛？学生犹豫，教师提醒：“我们可以用杂交的方式。”这涉及两对相对性状，那么遵循什么规律呢？让我们再回到孟德尔的年代，看看他又做了哪些实验？通过这节课的学习，你能再次体会孟德尔的成功给了我们什么启示。
通过袁隆平的实例调动学生的积极性，创设情境激发学生的兴趣，落脚在孟德尔成功的启示进行德育教育，培养正确的态度和价值观。
（二） 两对相对性状的杂交实验——观察现象，提出问题
先回顾一对相对性状的杂交实验，创设情境：纯种黄色（Y）豌豆和纯种绿色（y）豌豆杂交，F1自交，F2的性状表现及比例，遗传因子组成及比例；纯种圆粒（R）豌豆和纯种皱粒（r）豌豆杂交，F1自交，F2的性状表现及比例，遗传因子组成及比例。学生回答教师板书。
师：孟德尔发现自然界中只有黄色圆粒和绿色皱粒，那么是不是黄色的都是圆粒的，绿色的都是皱粒呢？孟德尔带着这些问题进行了实验。同学们阅读课本阐述孟德尔的两对相对性状的杂交实验过程及发现的问题，自主探究并进行回答。生：为什么会出现黄色皱粒和绿色圆粒？为什么会出现9∶3∶3∶1的性状分离比？
以问题为导引，激发学生研究欲望，培养学科核心素养中的科学探究首要的就是发现生物学问题，针对特定的生物学现象，进行观察提问。
（三） 对自由组合现象的解释——提出假说，解释问题
学生结合两对相对性状的杂交实验图解进一步分析：黄色与绿色、圆粒与皱粒中，谁是显性性状？F2中与亲代相同的类型占的比例是多少？单看每一对相对性状是否符合分离定律？通过上述问题教师点拨亲本类型和重组类型的概念，抛出问题引发学生思考：黄色皱粒和绿色圆粒是新性状吗？引导学生区分新性状和新的性状组合。得出单看每一对相对性状仍然符合分离定律，引导学生从数学角度建立9∶3∶3∶1与3∶1的关系，由于高一学生还未接触过类似的数学知识，用棋盘格的方式引导学生思考，学生不难发现两对相对性状是自由组合的，同时分离比也跟着发生了相应的变化（图1）。
师：既然性状是自由组合的，性状是由遗传因子决定的，那么遗传因子是不是自由组合的呢？引出孟德尔的假说。学生阅读教材相关内容，了解孟德尔是如何解释的，培养学生的阅读能力和理解能力。学生根据假说解释YyRr产生的配子种类及比例，教师再次展示棋盘格（图2）。
通过问题串引导学生进行探究，并引入棋盘格法，让学生在学习过程中逐步发展学科思维，能够建立事物之间的联系，分析内在的原因。 接下来通过模拟实验让学生亲自操作体会孟德尔的假说。由于性状分离比的模拟实验刚做过，学生对于操作比较熟悉，教师解释道具的含义和操作要求。以雄配子为例讲解：①一个小桶的黄球和白球代表决定粒色的一对遗传因子Y和y，各10个。另一个小桶内黄球和白球代表决定粒形的一对遗传因子R和r各10个（图3）。②随机盲抓2个小桶中的小球各一个，组合在一起记录组合情况。然后将小球放回小桶，摇匀。每个人抓2次。思考：随机盲抓2个小桶中的小球各一个，代表什么？组合在一起代表什么？（用孟德尔的假说回答），汇总各小组的实验结果，统计全班数据，并与1∶1∶1∶1进行比较。若差距较大，学生思考原因。
图3
通过全员参与实验，让学生在探究中乐于并善于团队合作，提高实践能力。体会模拟实验是科学探究的一种方法，突破教学重点。
接下来，学生构建F1雌雄配子结合的棋盘格，并观察思考：①观察每种性状占几份？符合9∶3∶3∶1吗？②每种性状的遗传因子组成有几种？具体是什么？③观察每种性状的遗传因子组成有何共同点？学生能够较好的回答，教师引入“双显”“单显”“双隐”等概念，学生观察棋盘回答每种遗传因子组成占几份，并思考一对相对性状的1∶2∶1与两对相对性状的9种遗传因子组成及比例有什么联系？再次引入棋盘格（图4），体会之间的联系。并给学生一定的时间掌握相关知识。回答下列问题：F1雌雄配子有几种组合方式，几种遗传因子组成，几种性状表现？性状分离比是多少？纯合子占总数？双杂合子占总数？能稳定遗传的占总数？双显性纯合子占总数？
通过多次棋盘格的引导，学生能够加深对这种方法的理解，初步建立一对相对性状与两对相对性状的联系，并认同性状是自由组合的，决定性状的遗传因子也是自由组合的。认同孟德尔假说的合理性，体会孟德尔的科学创新精神。
（四） 对自由组合现象解释的验证——演绎推理，实验验证
假说是否正确呢？孟德尔下一步会怎么做呢？学生有了一对相对性状杂交实验的基础，容易回答演绎推理的内容：预测测交实验的结果。学生书写测交实验遗传图解，并预测实验结果，教师引导学生再次理解“演绎”的内容，孟德尔通过正反交实验，有力地驗证了假说的正确性（体会孟德尔严谨的科学态度）。
（五） 自由组合定律——得出结论
孟德尔在7对相对性状中任取两对性状进行杂交实验，结果都是一样的。教师引导学生总结自由组合定律及实质，理解本节课的核心概念——自由组合定律。
（六） 德育教育——孟德尔获得成功的原因
学生通过孟德尔的豌豆杂交实验的学习，思考孟德尔获得成功的原因，各抒己见。教师借机进行德育教育，培养学生的社会责任感。从孟德尔到袁隆平，我们看到的是科学和技术的接力，没有孟德尔的理论就不会有袁隆平的成功。根深才能叶茂，中国要成为领导未来新技术的国家，要靠我们年轻一代，青年强则国强。让我们努力学习，为我们的中国梦而努力奋斗。
四、 课后反思
本节课的教学设计依据新课程标准的理念，着重培养学生的生物学科核心素养。设置有效的教学情境，激发了学生的好奇心和求知欲，点燃学生的学习热情。深入挖掘一对相对性状与两对相对性状杂交实验的联系，通过问题串，环环相扣，使学生主动参与对所学知识的探究发现和认识过程，体会科学思维和科学方法的重要性。加强了师生互动，课堂充满生机活力。整堂课渗透德育教育培养学生的社会责任感。
参考文献：
[1]教育部.普通高中生物学课程标准（2017年版）[Z].北京：人民教育出版社，2018.
[2]高越，张万明.“孟德尔的豌豆杂交实验二”（第一课时）的教学设计[J].生物学教学，2014（6）.
作者简介：
彭丹，山东省烟台市，山东省牟平第一中学。