“假说—演绎法”在建构生物学概念中的运用——以人教版高中“基因在染色体上”为例

一、教材分析

“基因在染色体上”位于人教版2019年版《必修2·遗传与进化》第二章第二节，教材的第1章已经详细阐述了基因的分离和自由组合定律，又在第2章的“减数分裂和受精作用”一节中清楚地呈现了同源染色体分离以及非同源染色体自由组合的过程。而以上知识恰好可以作为本节课的学习支架，得出基因和染色体之间的平行关系这一论断，进而引出萨顿“基因在染色体上”的假说。在科学史上，研究减数分裂的萨顿为提出者，摩尔根团队在研究过程中以果蝇为实验材料，运用假说-演绎法，“误打误撞”地成为证明者，这个过程正好落实了课程标准“概述性染色体上的基因传递和性别相关联”的要求，为下一节揭示伴性遗传的规律做了很好的铺垫。本节课利用了假说演绎法研究方法，帮助学生通过科学思维以及团队合作体验了科学规律探究过程，进一步揭示了生命现象的本质，强化了生命观念。

二、学情分析

通过第1章的学习，学生已经掌握了基因的分离和自由组合遗传规律，清楚了等位基因发生分离，非等位基因发生自由组合的事实。在第2章的“减数分裂和受精作用”中，学生又了解了有性生殖过程中染色体的行为变化，明白了在形成配子的过程中同源染色体要发生分离，而非同源染色体则要进行自由组合。本节课的要旨则是利用学生已获得的知识和已生成的能力，寻找学习的最近发展区。让学生通过亲自动手模拟非等位基因和非同源染色体的分离及自由组合，帮助学生体验基因和染色体之间的平行关系，进而深刻理解孟德尔遗传规律的实质。

三、教学目标

本节课对应的课标要求是“有性生殖中基因的分离和重组导致双亲后代的基因组合有多种可能。概述性染色体上的基因传递和性别相关联”。结合教材内容和学生实际情况，将本节课的教学目标设定如下：

1.通过构建减数分裂过程中染色体的变化和孟德尔遗传规律中基因的变化模型，运用归纳概括演绎推理等科学思维，阐明基因在染色体上。

2.通过分析摩尔根团队的科学史材料，推理“基因在色体上”的实验证据，并运用“假说演绎法”体验摩尔根证实基因在染色体上的实验过程，认同科学研究需要团队合作，大胆质疑及勤奋实践。

3.运用有关“基因在染色体上”的观点阐明孟德尔遗传定律的实质，构建相关生物学概念。

教学重难点：

注重科学规律探究过程，如何揭示生命现象的本质及生命观念。

四、教学设计思路

本节课以任务驱动的形式，用3个任务单把本节课的内容联系起来。在教学中采用构型构建，科学实验数据的分析，科学探究方法指导、学生体验式活动、学生展示、知识与能力生成。最后揭示遗传规律本质的基本思路。

1.教学应用创新点

(1)将教学内容设计成三个体验式学习活动，让学生在活动中体验知识，认识知识，理解知识，并在获取知识的过程中提升能力，注重了知识和能力的生成性。

(2)利用学生活动，自主生成教学挂图，该教具生动形象的展示出性状的呈现规律，很好的帮助学生理解基因在染色体上的科学本质。

(3)整个教学过程充分以体验和模拟的方式体现了生物学科科学探究、科学思维等学科素养的落实，师生配合默契。

(4)突出学生主体地位，重视学生核心素养的提升，通过学生活动，达成学生科学思维和科学探究素养的养成与提高。

五、教学过程

(一)创设情境，引入课题播放有关人类基因组计划的视频，思考：人的体细胞中有46条染色体，但是揭示人类基因组遗传信息的人类基因组计划却只测定人的24条染色体的DNA序列。为什么不测定全部46条染色体?为什么要对染色体进行测序呢?这说明基因和染色体之间存在怎样的关系?学生：根据事实，思考和讨论联想到基因和染色体的行为存在某种关系，推测基因可能在染色体上，一条染色体上有许多个基因。

【设计意图】从科学实验的事实出发，创设问题情境，有目的地引导学生思考基因和染色体的关系，激发探究的兴趣。(二)萨顿的假说教师引导：在第1章我们已经学习了孟德尔遗传规律，掌握了基因的分离和自由组合定律。在第2章的“减数分裂和受精作用”中，我们又学习了细胞水平有性生殖过程中染色体的行为变化。现在请大家分组对减数第一次分裂后期染色体行为和配子形成中基因的分离和自由组合行为分别进行模拟，并对染色体和基因的行为进行比较分析。学生活动1:体验萨顿提出假说的过程活动要求：

①1、3、5、7组利用白色卡纸做载体，使用彩笔染色体的分离与自由组合结果。

②2、4、6、8组利用透明塑料纸模拟基因的分离与自由组合现象。

③将奇数组和偶数组的作品进行比较，分析染色体和基因之间的关系?学生展示，如图

所示，

AaBbAbABaBabΩ

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图