基于生物核心素養(yǎng)發(fā)展—孟德?tīng)柕谝欢山虒W(xué)創(chuàng)新

劉歡

摘要：人教版高中生物教材中必須而第一章第一節(jié)《孟德?tīng)柕耐愣闺s交實(shí)驗(yàn)（一）》，根據(jù)教學(xué)過(guò)程產(chǎn)生的問(wèn)題，將傳統(tǒng)講授改變成探究實(shí)驗(yàn)，自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，通過(guò)社團(tuán)活動(dòng)帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行研究學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的生物核心素養(yǎng)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);第一定律;教學(xué)創(chuàng)新

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》指出，生物教學(xué)中，“重實(shí)踐”強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)的過(guò)程是主動(dòng)參與的過(guò)程，教師既要讓學(xué)生參與動(dòng)手活動(dòng)，又要讓學(xué)生積極地融入涉及動(dòng)腦的環(huán)節(jié);通過(guò)探究類(lèi)學(xué)習(xí)活動(dòng)或完成工程學(xué)任務(wù)，加深學(xué)生對(duì)生物學(xué)概念的理解，提升應(yīng)用知識(shí)的能力。在這樣過(guò)程中形成生物學(xué)核心素養(yǎng)。對(duì)此，筆者通過(guò)對(duì)《孟德?tīng)柕耐愣闺s交實(shí)驗(yàn)（一）》進(jìn)行教學(xué)創(chuàng)新，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程完成對(duì)孟德?tīng)柕谝欢傻闹v授，僅供大家參考。

1.實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)

1.1利用“課堂---社團(tuán)---研學(xué)”的模式，滲透生物核心素養(yǎng)。

1.2將孟德?tīng)柕谝欢捎蓚鹘y(tǒng)教學(xué)轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)教學(xué)，深化學(xué)生對(duì)孟德?tīng)柕谝欢芍R(shí)的理解。

1.3通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，讓學(xué)生親身經(jīng)歷雜交過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑精神和尋找證據(jù)精神。

1.4加強(qiáng)對(duì)生物技術(shù)原理和目的理解，培養(yǎng)學(xué)生利用生物技術(shù)解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的能力。

2.實(shí)驗(yàn)儀器

雜交鑷、離心機(jī)、PCR儀、電泳儀。

3.實(shí)驗(yàn)過(guò)程

3.1傳統(tǒng)講解孟德?tīng)栆粚?duì)相對(duì)性狀的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)

孟德?tīng)柪眉兒系母咔o豌豆和純合的矮莖豌豆做親本雜交，得到F1植株全為高莖，F(xiàn)1植株自交得到F2植株，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)發(fā)現(xiàn)后代既有高莖又有矮莖，并且性狀分離比為3：1。

3.2提出問(wèn)題

通過(guò)傳統(tǒng)授課方式講解孟德?tīng)柕谝欢桑捎诟咧猩鷽](méi)有親身經(jīng)歷豌豆雜交實(shí)驗(yàn)，他們對(duì)孟德?tīng)柾愣闺s交實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象存在疑問(wèn)：F2性狀分離比一定約為3：1？通過(guò)中國(guó)知網(wǎng)上查詢，并未發(fā)現(xiàn)，在高中階段沒(méi)有教師帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行雜交實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生親身體驗(yàn)雜交過(guò)程，進(jìn)行孟德?tīng)柗蛛x定律的教學(xué)。能否在高中階段再現(xiàn)孟德?tīng)柾愣闺s交，得出F2性狀分離比為3：1？

3.3論證雜交可能性

3.3.1豌豆雜交實(shí)驗(yàn)不可能

高中階段再現(xiàn)孟德?tīng)柾愣闺s交實(shí)驗(yàn)的困難：第一、豌豆生長(zhǎng)周期較長(zhǎng)，約為3-6個(gè)月不等;第二、豌豆植株較大，株高為0.5-2m，種植空間需求大。

3.3.2尋找新材料---擬南芥

第一、擬南芥生長(zhǎng)周期短為1-2月;第二、植株較小，種植面積要求不大，可在室內(nèi)種植;第三、擬南芥為自花傳粉，自然狀態(tài)下為純合子，具有明顯的性狀。

擬南芥野生型和擬南芥突變體bri1-301（油菜素內(nèi)酯受體突變體），野生型植株較高，突變體植株較矮。同時(shí)，它們還有其他不同性狀，例如：野生型的蓮座葉比較松散，突變體蓮座葉比較緊湊。

3.4實(shí)驗(yàn)步驟

3.4.1 F2代顯隱比例驗(yàn)證

播種，將野生型和突變體播種到土壤中培養(yǎng)至開(kāi)花。雜交，按照去雄、套袋、人工授粉、套袋，四步法進(jìn)行雜交。收集種子，收集雜交種子并種植得到F1代。種植F2代，

現(xiàn)象：F2植株既有高莖又有矮莖，且運(yùn)用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)高莖有237株，矮莖有79株，性狀分離比約為3：1。

F2植株數(shù)量

3.4.2繼續(xù)探究

按照孟德?tīng)柗蛛x定律的解釋?zhuān)現(xiàn)2植株中顯性純合子、雜合子及隱性純合子的比例為1：2：1，即BB：Bb：bb=1：2：1。能否運(yùn)用生物學(xué)分子知識(shí)，如何在不經(jīng)過(guò)連續(xù)自交的情況下得出F2中BB：Bb：bb之間的比例為1：2：1？

3.4.3資料收集

野生型油菜素內(nèi)酯受體BRI1，989位點(diǎn)應(yīng)為甘氨酸（G），對(duì)應(yīng)基因的脫氧核苷酸序列為2961--CGCATAGGATCA--2970。突變體bir1-301中油菜素內(nèi)酯受體BRI1，989位點(diǎn)突變成異亮氨酸（I），基因?qū)?yīng)的脫氧核苷酸序列為2961--CGCATAATATCA--2970。限制性內(nèi)切酶MboI的專(zhuān)一切割位點(diǎn)為GATC。

3.4.4問(wèn)題解決方法

通過(guò)體外擴(kuò)增植株的油菜素內(nèi)酯受體基因，然后，用內(nèi)切酶MboI進(jìn)行切割擴(kuò)增的基因，用瓊脂糖凝膠電泳分離后，最終結(jié)果就是野生型為二條帶，雜合子為三條帶，突變體bri1-301為一條帶。從而完成了F2高莖中純合子和雜合子的鑒定，得出BB：Bb：bb之間的比例為1：2：1。

3.4.5 BRI1基因引物設(shè)計(jì)

BRI1基因引物

在Tair網(wǎng)站，下載正常激素受體BRI1的堿基序列，按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則設(shè)計(jì)引物。

3.4.6實(shí)驗(yàn)鑒定步驟

首先，提取植株的DNA;然后，利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因;再后，加入酶切體系進(jìn)行酶切處理;最后通過(guò)瓊脂糖凝膠電泳分離，得出植株是雜合子或者是純合子。

4.實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新點(diǎn)

利用“課堂---社團(tuán)---研學(xué)”的模式開(kāi)展教學(xué)，指導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，培育學(xué)生生物核心素養(yǎng)。利用擬南芥代替豌豆，在短時(shí)間內(nèi)完成雜交實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生親身體驗(yàn)孟德?tīng)柗蛛x定律，培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑精神和證據(jù)意識(shí)實(shí)踐運(yùn)用DNA提取技術(shù)、PCR技術(shù)、酶切技術(shù)，對(duì)接高考中關(guān)于分子方面的情景設(shè)置，增加學(xué)生理解能力和應(yīng)試能力。

5.教學(xué)反思

遺傳學(xué)內(nèi)容是高中生物教學(xué)的重難點(diǎn)，同時(shí)，也是高考的高頻考點(diǎn)。教材中知識(shí)框架是通過(guò)文字描述，將孟德?tīng)柾愣闺s交實(shí)驗(yàn)告知學(xué)生，從而得出孟德?tīng)柗蛛x定律。對(duì)于大多數(shù)高中生來(lái)說(shuō)，本部分內(nèi)容是難以理解的。由于沒(méi)有親身經(jīng)歷過(guò)雜交實(shí)驗(yàn)來(lái)研究遺傳學(xué)，甚至有些學(xué)生會(huì)對(duì)F2出現(xiàn)性狀分離比為3：1產(chǎn)生質(zhì)疑，而不認(rèn)同孟德?tīng)柗蛛x定律。未解決教學(xué)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，本人利用“課堂---社團(tuán)---研學(xué)”的模式，設(shè)計(jì)雜交實(shí)驗(yàn)教學(xué)，讓高中生可以接觸和完成遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對(duì)遺傳學(xué)分離定律的理解和認(rèn)同。

擬南芥具有生長(zhǎng)周期短，自花傳粉，具有易于區(qū)分的性狀等等優(yōu)點(diǎn)，為目前植物研究實(shí)驗(yàn)室中做遺傳學(xué)相關(guān)研究的常用模式生物。所以，擬南芥是作為高中生完成遺傳學(xué)雜交實(shí)驗(yàn)的理想材料。讓學(xué)生親身參與雜交實(shí)驗(yàn)，深刻體會(huì)孟德?tīng)柗蛛x定律，更好的學(xué)習(xí)遺傳定律。同時(shí)，在完成雜交實(shí)驗(yàn)后，引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)生物學(xué)技術(shù)如何來(lái)鑒定純合子和雜合子植株，讓學(xué)生學(xué)習(xí)如何查詢資料，篩選資料，提高學(xué)生解決問(wèn)題的能力，滲透生物核心素養(yǎng)。

但教學(xué)過(guò)程存在一些不足。本實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程，涉及到一些分子實(shí)驗(yàn)，藥品和儀器要求高，加大了實(shí)驗(yàn)成本，目前部分高中還無(wú)法承擔(dān)相應(yīng)費(fèi)用，只能和大學(xué)溝通帶領(lǐng)學(xué)生去做相關(guān)分子實(shí)驗(yàn)。