刘欢

摘要：人教版高中生物教材中必须而第一章第一节《孟德尔的豌豆杂交实验（一）》，根据教学过程产生的问题，将传统讲授改变成探究实验，自主设计实验方案，通过社团活动带领学生进行研究学习，提高学生的生物核心素养发展。

关键词：核心素养;第一定律;教学创新

《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》指出，生物教学中，“重实践”强调学生学习的过程是主动参与的过程，教师既要让学生参与动手活动，又要让学生积极地融入涉及动脑的环节;通过探究类学习活动或完成工程学任务，加深学生对生物学概念的理解，提升应用知识的能力。在这样过程中形成生物学核心素养。对此，笔者通过对《孟德尔的豌豆杂交实验（一）》进行教学创新，在实验过程完成对孟德尔第一定律的讲授，仅供大家参考。

1.实验教学目标

1.1利用“课堂---社团---研学”的模式，渗透生物核心素养。

1.2将孟德尔第一定律由传统教学转化为实验教学，深化学生对孟德尔第一定律知识的理解。

1.3通过实验教学，让学生亲身经历杂交过程，培养学生质疑精神和寻找证据精神。

1.4加强对生物技术原理和目的理解，培养学生利用生物技术解决现实问题的能力。

2.实验仪器

杂交镊、离心机、PCR仪、电泳仪。

3.实验过程

3.1传统讲解孟德尔一对相对性状的豌豆杂交实验

孟德尔利用纯合的高茎豌豆和纯合的矮茎豌豆做亲本杂交，得到F1植株全为高茎，F1植株自交得到F2植株，运用统计学发现后代既有高茎又有矮茎，并且性状分离比为3：1。

3.2提出问题

通过传统授课方式讲解孟德尔第一定律，由于高中生没有亲身经历豌豆杂交实验，他们对孟德尔豌豆杂交实验现象存在疑问：F2性状分离比一定约为3：1？通过中国知网上查询，并未发现，在高中阶段没有教师带领学生进行杂交实验，让学生亲身体验杂交过程，进行孟德尔分离定律的教学。能否在高中阶段再现孟德尔豌豆杂交，得出F2性状分离比为3：1？

3.3论证杂交可能性

3.3.1豌豆杂交实验不可能

高中阶段再现孟德尔豌豆杂交实验的困难：第一、豌豆生长周期较长，约为3-6个月不等;第二、豌豆植株较大，株高为0.5-2m，种植空间需求大。

3.3.2寻找新材料---拟南芥

第一、拟南芥生长周期短为1-2月;第二、植株较小，种植面积要求不大，可在室内种植;第三、拟南芥为自花传粉，自然状态下为纯合子，具有明显的性状。

拟南芥野生型和拟南芥突变体bri1-301（油菜素内酯受体突变体），野生型植株较高，突变体植株较矮。同时，它们还有其他不同性状，例如：野生型的莲座叶比较松散，突变体莲座叶比较紧凑。

3.4实验步骤

3.4.1 F2代显隐比例验证

播种，将野生型和突变体播种到土壤中培养至开花。杂交，按照去雄、套袋、人工授粉、套袋，四步法进行杂交。收集种子，收集杂交种子并种植得到F1代。种植F2代，

现象：F2植株既有高茎又有矮茎，且运用数学统计发现高茎有237株，矮茎有79株，性状分离比约为3：1。

F2植株数量

3.4.2继续探究

按照孟德尔分离定律的解释，F2植株中显性纯合子、杂合子及隐性纯合子的比例为1：2：1，即BB：Bb：bb=1：2：1。能否运用生物学分子知识，如何在不经过连续自交的情况下得出F2中BB：Bb：bb之間的比例为1：2：1？

3.4.3资料收集

野生型油菜素内酯受体BRI1，989位点应为甘氨酸（G），对应基因的脱氧核苷酸序列为2961--CGCATAGGATCA--2970。突变体bir1-301中油菜素内酯受体BRI1，989位点突变成异亮氨酸（I），基因对应的脱氧核苷酸序列为2961--CGCATAATATCA--2970。限制性内切酶MboI的专一切割位点为GATC。

3.4.4问题解决方法

通过体外扩增植株的油菜素内酯受体基因，然后，用内切酶MboI进行切割扩增的基因，用琼脂糖凝胶电泳分离后，最终结果就是野生型为二条带，杂合子为三条带，突变体bri1-301为一条带。从而完成了F2高茎中纯合子和杂合子的鉴定，得出BB：Bb：bb之间的比例为1：2：1。

3.4.5 BRI1基因引物设计

BRI1基因引物

在Tair网站，下载正常激素受体BRI1的碱基序列，按照碱基互补配对原则设计引物。

3.4.6实验鉴定步骤

首先，提取植株的DNA;然后，利用PCR技术扩增目的基因;再后，加入酶切体系进行酶切处理;最后通过琼脂糖凝胶电泳分离，得出植株是杂合子或者是纯合子。

4.实验创新点

利用“课堂---社团---研学”的模式开展教学，指导学生自主设计实验，进行实验探究，培育学生生物核心素养。利用拟南芥代替豌豆，在短时间内完成杂交实验，让学生亲身体验孟德尔分离定律，培养学生质疑精神和证据意识实践运用DNA提取技术、PCR技术、酶切技术，对接高考中关于分子方面的情景设置，增加学生理解能力和应试能力。

5.教学反思

遗传学内容是高中生物教学的重难点，同时，也是高考的高频考点。教材中知识框架是通过文字描述，将孟德尔豌豆杂交实验告知学生，从而得出孟德尔分离定律。对于大多数高中生来说，本部分内容是难以理解的。由于没有亲身经历过杂交实验来研究遗传学，甚至有些学生会对F2出现性状分离比为3：1产生质疑，而不认同孟德尔分离定律。未解决教学过程中出现的问题，本人利用“课堂---社团---研学”的模式，设计杂交实验教学，让高中生可以接触和完成遗传学实验，学生对遗传学分离定律的理解和认同。

拟南芥具有生长周期短，自花传粉，具有易于区分的性状等等优点，为目前植物研究实验室中做遗传学相关研究的常用模式生物。所以，拟南芥是作为高中生完成遗传学杂交实验的理想材料。让学生亲身参与杂交实验，深刻体会孟德尔分离定律，更好的学习遗传定律。同时，在完成杂交实验后，引导学生利用所学生物学技术如何来鉴定纯合子和杂合子植株，让学生学习如何查询资料，筛选资料，提高学生解决问题的能力，渗透生物核心素养。

但教学过程存在一些不足。本实验教学过程，涉及到一些分子实验，药品和仪器要求高，加大了实验成本，目前部分高中还无法承担相应费用，只能和大学沟通带领学生去做相关分子实验。