性状分离比模拟实验的优化和拓展

2018-08-08彭飞

生物学教学 2018年4期

关键词：配子雌雄小桶

彭飞

(陕西省商洛中学 726000)

1 性状分离比模拟实验尚待优化之处

性状分离比模拟实验在教学中存在的问题有：①模拟实验材料简单单一，实验效果较差；②教材中对雌雄配子的数目处理上，容易给学生造成知识误区；③教师重视度不高，学生缺乏思考，往往使实验课堂缺乏启发性和创造性。

2 实验的改进要点

2.1 改进小球数量将教材中向模拟雌雄的容器中放代表配子的彩色小球各20个，改成向雌配子容器中放入20个，向雄配子容器中放入30个。

改进理由：让学生认识到雌雄配子容器一次产生的配子数目是不相等的，雄配子多于雌配子。但无论雌雄配子，参与受精作用时的概率相等。

2.2 改进模拟材料将教材中的模拟材料进行了改进，打破教材局限于小桶和彩色球，让学生主动开发新的模拟材料。学生先后两次开发了模拟实验材料(图1、图2)。

图1 学生第一次开发的实验材料(从左向右依次是暗箱和小球、小桶和弹珠、纸袋和豆子)

图2 学生第二次开发的实验材料(从左向右依次是乒乓球、弹珠盒、摇奖机)

改进理由：教材中由于小桶开口较大，在实验中学生抓取小球时容易受到主观干扰，导致随机性不足，而且规定的材料限制了学生自主选材。

2.3 改进数据处理在数据处理方式上，将学生获得的原始数据，利用Excel表格进行全班统计，最后优化成单纯利用Excel中的RAND( )函数来进行数字模拟[1]。

改进理由：使学生认识到统计方法在遗传规律探索中具有重要的作用，引导学生学会借助计算机技术来实现实验的高效性和便捷性。

3 实验教学的过程

3.1 在课前向学生发放实验准备任务单通过个人微信公众号向学生发布实验任务单。

3.2 实验材料用具及方案的评选和修正各个小组展示自己准备的实验材料及实验方案，展示过程中接受教师和其他小组学生的提问和建议，各个小组根据评价的意见讨论修正方案，最终确定了小桶组、暗箱组和口袋组(依据容器来分)。

3.3 小组开始模拟实验具体如下：

3.3.1 实验操作步骤向代表雌雄生殖器的容器中放入代表配子的小球，开始抓取小球前摇动容器混匀小球，分别从两个容器里随机抓取一个小球，组合在一起，记下两个小球的字母组合。记录完毕后，将抓取的小球放回原来的容器中摇匀，重复上述步骤50～100次。

3.3.2 数据统计过程把每次获得的数据如实地记录在设计的数据表格中(表1)。

表1 性状分离比模拟实验数据小组记录样表

3.3.3 数据的对比分析具体如下：

(1) 将小组中50次重复实验获得的数据与100次重复所获得的数据对比分析，最终小组得出结论，实验样本越多，比例越接近1 ∶2 ∶1。为了验证结论将全班的数据进行汇总发现，样本数量越多，性状分离比的比值越接近固定值。从而肯定和体验到了孟德尔的杂交实验的科学性。

(2) 运用不同实验材料实验的结果对比出现了比较显著的差异，通过差异分析，各小组讲出了自己在实验过程中出现的问题。小桶组的学生提出了小桶中容易看到小球，容易产生主观干扰；口袋组的学生，取豆子时发现豆子大小不一样，取得时候容易产生干扰，同时由于在口袋中看不见，当连续取到相同的豆子时，总担心是因为没有摇匀引起的；暗箱组的学生说用的玻璃珠太光滑，容易掉落，捡的时候很费时间，效率比较低。

3.4 问题启发学生优化实验通过实验数据的对比和分析，学生达成了重要的共识，一个好的模拟实验需要做到三点：首先模拟用具应形象；其次获得数据快而可靠；最后数据处理应方便简单。围绕着这样的共识，教师提出问题：“你能否有更好的模拟实验用具来进行模拟呢？你能运用更好的手段来进行数据处理吗？”带着这样的问题，学生进行积极的资料查阅和讨论，不久便制作和找到了更加便携的实验材料用具，也设计出了利用计算机辅助Excel统计和模拟的数据处理工具。

利用第二次开发实验材料模拟两对相对性状杂交实验，在图2中三组实验材料的特点是：①在乒乓球上打一小孔，上面插上一根细管，细管的空间每次只能进入一个小珠，把代表配子的彩色小珠装入乒乓球中，每次摇动会有一个小珠掉入细管中，记录后再倒回，省去了抓取的步骤，随机性强；②用装玩具弹珠的盒子，原理与乒乓球材料一样，每次只需要按压瓶盖开关，便会收集到随机倒出的小弹珠；③选用两个相同型号的摇奖机，分别代表雌雄器官，用红色小球代表雌配子，棕色小球代表雄配子，将这两种颜色的小球放入雌雄器官(摇奖机)中，转动摇把，小球便会混匀并随机摇出滚入机槽，将滚出的小球进行记录，记录完成后将小球放回，并重复摇取，在多个班的实践过程中发现，每分钟可以摇取9～12次。两对相对性状杂交实验数据记录表格(表2)。