基因的自由组合定律(第一课时)教学设计
● 设计依据与构思
本节内容是在学生已具有了减数分裂和分离定律知识的基础上开展教学活动的，学生对孟德尔的杂交实验有了一定的感性认识，在教学中以演绎推理为主线，使学生在积极的思维想像和推理过程中完成本节的学习内容。从内容看，基因的自由组合定律是学生在学习基因的分离定律的基础上，再一次沿着科学家的探究历程，由现象到本质、由简单到复杂，层层深入地讨论生物遗传基本规律的过程；也是又一次领略科学探究方法──假说演绎法的过程，本节内容的学习对学生自主探究能力的提高及理性思维品质的培养有重要作用。
从整个《遗传与进化》模块看，本节内容为杂交育种提供了理论依据。同时，基因的自由组合导致的基因重组是生物变异的最重要来源和生物进化的内在动力之一。因此，本节课在整个模块的学习中占有重要地位。
在教学中，本节内容需2课时完成：第1课时学习“两对相对性状的杂交实验及自由组合定律”，第2课时学习“孟德尔获得成功的原因及其再发现和自由组合定律的应用”。
第1课时教学策略如下
1.创设问题情境，引导学生探究。探讨的问题可以是教材中设置的有关“培育优质奶牛”问题，也可以是学生日常生活中常见的问题，如为什么一对夫妇生育的后代存在着性状差异？为什么有的孩子表现了父亲的特征，又有与母亲相似的性状？通过讨论使学生认识到，任何生物都不止表现一种性状，后代表现的性状可以是亲本性状的组合。进而学生产生疑惑：在传宗接代的过程中，亲代的多种多样的性状又是遵循什么规律传给后代的？进入本节的学习内容。在介绍两对相对性状的遗传时，适时地将第一节的相关内容迁移到本节教学活动中，及时巩固，加深理解。如结合两对相对性状的遗传，引导学生判断显性性状、隐性性状；结合两对相对性状的测交实验，帮助学生巩固、延伸有关测交和杂合子的概念。
2.理性思维训练贯穿于教学活动中。在对两对相对性状遗传结果进行分析时，通过设置层层递进的问题，调动学生的想像力，为理解孟德尔提出的假说做铺垫，同时培养学生的逻辑推理能力。
设置的问题有：F2中新性状组合的类型与亲本性状有什么关系？在两对相对性状的遗传中，每一对相对性状的遗传都遵循什么规律？两对相对性状实验中9∶3∶3∶1数量比与一对相对性状实验中的3∶1有什么关系？引导学生在观察分析中，发现新性状类型──黄色皱粒、绿色圆粒，是原有的亲本性状重新组合的结果，也就是黄色可以和圆粒拆开与皱缩组合，绿色可以和皱缩拆开与圆粒组合。由此可以想像决定不同相对性状的遗传因子有相对的独立性，可以完全分开，自由组合。有关9∶3∶3∶1与3∶1的关系分析，引导学生从数学角度分析9∶3∶3∶1是（3∶1）2的展开式，由此推知两对相对性状的遗传结果，是两对相对性状独立遗传结果3∶1的乘积──（3∶1）2。
3.选择适当的方式，将抽象内容具体直观化，突破教学难点。关于不同对遗传因子的自由组合历来是学生学习的难点。教师可以借助于课件形象直观地展示F1在形成配子时，不同对遗传因子之间的自由组合行为，帮助学生解决学习中的难点。也可以让学生通过抓小球的模拟实验活动，体验两对遗传因子通过自由组合产生的配子类型及其比例。
● 教材分析
▍教学目标（第1课时）
1. 阐明孟德尔的两对相对性状的杂交实验及自由组合定律。
2. 说出基因型、表现型和等位基因的含义。
3. 利用概率计算中的乘法定理解释自由组合现象。
▍教学重、难点
1.教学重点
（1）对自由组合现象的解释，阐明自由组合定律。
（2）利用概率计算中的乘法定理解释自由组合现象。
2.教学难点
对自由组合现象的解释。
▍课前准备
学生：
课前预习，了解孟德尔豌豆杂交实验二的实验现象、解释、验证等内容。
教师：
制作课件。
● 教学流程及分析
▍流程一：导入新课
1.学生用遗传图解画出纯种黄色和纯种绿色豌豆杂交，F1全部为黄色豌豆，则F1自交，F2的表现型及比例
2. 学生用遗传图解画出纯种圆粒和纯种皱粒豌豆杂交，F1全部为圆粒豌豆，则F1自交，F2的表现型及比例
孟德尔发现自然界中黄色豌豆总是圆粒，绿色豌豆总是皱粒，能否通过杂交，不同对的相对性状是否密不可分呢？孟德尔进行了两对相对性状的杂交试验研究。
▍流程二：新课学习
一、两对相对性状杂交试验现象：
学生自学课本P37页“事实”第一段及图3-10和3-11
回答问题，如果单独考虑一对相对性状的遗传，可以发现黄色和绿色这对相对性状中，显性性状是什么？F2中黄色：绿色=3:1，是否符合分离定律？圆粒和皱粒这对相对性状是否符合分离定律？
教师总结：粒色和粒形这两对相对性状都符合分离定律，是独立遗传，互不干扰的。
教师提问：那为何F1只出现黄色圆粒这一种相对性状，而F2却出现了不同于亲本的黄色皱粒和绿色圆粒这两个新的性状组合？而且四种类型种子的比例接近9:3:3:1?
二、 自由组合现象的解释：
学生自学课本p39页第一段内容，尝试解释为何F2出现四种表现型，且比例接近9:3:3:1?小组讨论……
学生得出结论：纯种黄色圆粒豌豆和绿色皱粒豌豆杂交，F1的基因型为YyRr，表现型为黄色圆粒，产生YR、Yr、yR、yr四种配子，比例接近于1：1：1：1。F2有9种基因型，4种表现型。
学生活动：
1. 将F1产生的四种雌性配子和四种雄性配子随机结合后的基因型写在课本p38页豌豆上，核对基因型和表现型是否相符？
2. 统计：两对相对性状一起考虑，F2的表现型及其比例、F2的基因型种类是多少？所有的圆粒中黄色：绿色所占比例是多少？所有的皱粒中黄色：绿色所占比例是多少？9/16、3/16、3/16、1/16等比例分别可以怎样拆分？
教师总结：自由组合定律可以转换成分离定律，介绍交叉相乘法。
第一步：利用分离定率分别分析各对相对性状F2的基因型、表现型及比例。
F1 黄色（Yy） 圆粒（Rr）
F2基因型 YY Yy yy RR Rr rr
比例 1/4 2/4 1/4 1/4 2/4 1/4
表现型 黄色 绿色 圆粒 皱粒
比例 3/4 1/4 3/4 1/4
第二步：利用数学概率——乘法原理进行计算。子代基因型的数量比应该是各对基因型相对应比值的乘积；子代表现型的数量比应该是各对表现型相应比值的乘积。
以F2代中的黄色皱粒为例：黄色和皱粒是两个相对独立的事件，它们单独出现的概率分别是3/4 和1/4，应用乘法原理，黄色皱粒豌豆的概率为 3/4 × 1/4 =3/16。依此类推：
黄色圆粒：3/4×3/4=9/16
绿色圆粒：1/4×3/4=3/16
绿色皱粒：1/4×1/4=1/16
同理，F2中个基因型的概率也可以用此法计算出来。
二、 假说的验证及定律的提出
学生自学课本p39页第二自然段及图3-12，尝试画出侧交遗传图解
三、 自由组合定律的实质（细胞学依据）
复习分离定律的实质
学习等位基因、非等位基因、同源染色体、非同源染色体的概念，画图分析为何F1会产生四种雄性配子、四种雌性配子。F1为YyRr，表现型为黄色圆粒，产生配子时，等位基因（Y与y，R与r）随同源染色体分开而分离，非等位基因之间可以自由组合，产生YR、Yr、yR、yr四种配子，比例接近于1：1：1：1。
教师总结自由组合定律的实质：位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互不干扰的。在进行减数分裂形成配子的过程中，同源染色体上的等位基因彼此分离，同时非同源染色体上的非等位基因自由组合。
▍流程三：课堂反馈
1．孟德尔的豌豆杂交实验表明，种子黄色(Y)对
绿色(y)显性，圆粒(R)对皱粒(r)显性。小明想重
复孟德尔的实验，他用纯种黄色圆粒豌豆(P1)与纯
种绿色皱粒豌豆(P2)杂交，得到F1，F1自交得到F2，
F2的性状如右图所示。根据基因的自由组合定律判
断，错误的是( )
A．①、②、③、④都是皱粒
B．①、②、③、④都是黄色
C．④的基因型与P2相同
D．①是黄色皱粒，④是绿色皱粒
2．利用交叉相乘法求出YyRr × yyRr 后代的基因型及其比例、表现型及其比例。
3．最能正确表示基因自由组合定律实质的是( )
4．如图表示基因在染色体上的分布情况，其中哪组不遵循基因自由组合定律？为什么？
●教学感悟（反思）
1．本节内容以科学史为素材，但不能局限于“讲史”，而是让学生“重走探索之路”，亲身体验科学研究的思路和方法，学习科学家的严谨态度。
2．教学过程中以培养学生的发现问题、提出问题、分析问题的能力为主线。但授课时和课堂教学形式的制约，所有问题均由教师设置，学生的思维活动也是在教师的指引下进行的，这在一定程度上束缚了学生的发散思维和创新能力。
扬州市新华中学 陆奇 供稿
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