《性状分离比的模拟实验》教案.doc

性状分离比的模拟实验教案一、 教学内容的地位及作用本模拟实验能让学生加深对遗传因子的分离和配子的随机结合与性状之间关系的理解，体验孟德尔提出的假说，能为基因的自由组合定律认识和理解奠定坚实的知识基础。二、 教学目标知识：认识和理解遗传因子的分离和配子的随机结合与性状之间的关系。（理解水平）。能力：正确运用实验材料用具；对数据进行收集、记录、统计、概括和推理；分析减少实验误差的方法；培养合作交流和创新思维能力。（独立操作水平）。情感态度和价值观：养成尊重事实、勇于实践、力求完美的科学精神和态度。（经历水平）。三、 重点难点知识目标的达成是正确操作实验、分析数据的前提和基础。学生通过合作交流，对实验数据提出疑问；通过分析操作过程和统计数据来解释实验结果；通过提出优化方案来解决误差问题；在整个过程中不断提高学生的科学素养。因此，将能力目标作为本课的重点，将情感目标作为本课的难点。四、 学生状况分析学生通过“孟德尔的豌豆杂交实验（一）”第一课时的学习，对孟德尔杂交实验的过程和孟德尔提出的假说有了初步的了解，但是对分离现象的解释并没有真正地理解，对雌雄配子的随机结合会与性状分离比之间关系还不太清楚。学生有一定的实验操作、观察、对比、分析、推理等能力。但长期以来由于时间紧，任务重，学生习惯于按照书本或教师预先设定的步骤，盲目地进行机械操作，然后填写记录表格，往往对实验操作和结果知其然不知其所以然。五、 教学方法及手段新课程标准十分强调培养学生的创新精神、实践能力、终身学习的能力和适应社会生活的能力。这要求生物教学需要从注重学生科学知识的传授转向全面提高学生的科学素养，提倡以探究、理解、体验、分享与合作等为主要特征的新型学习方式。按部就班的实验，很大程度上限制了思维能力和创造能力的发挥。本实验既是模拟实验又是定量分析实验，属于部分探究活动，改变了以往传授式的学习。为缩短活动时间和降低难度要求，探究的问题由教师提出，学生在教师引导下作出假设，并通过集体讨论获得模拟方法。学生主要完成数据的收集、记录、统计、概括和推理，解释实验结果，并对实验作出反思与改进。本实验采用学生极其熟悉的两种实验材料乒乓球和豆子，特别容易提高学生的积极性，集中学生的注意力。教师引导学生进行数据的比较和概括，从数据中发现问题，驱动学生主动从各方面进行误差分析。当学生思维活跃的时候，鼓励学生提出改进方案，进一步拓展学生对模拟实验的理解。本节课以四人小组为单位进行合作学习。小组内部分工合作，相互协调，进行实验操作、数据统计和结果分析，这样有利于极大限度地发挥学生的思维潜能，提高学习效率，增强合作意识。小组之间引入竞争，组间的交流讨论能迸发出思维的火花，这样既能发挥个人的积极性和创造性，也能激发学生的成功意识和集体荣誉感。本节课既要加深学生对知识的理解，又要提高学生的质疑、推理和创新思维能力。因此，一方面要注意激发学生的自主学习，另一方面要强调教师及时、必要、有效的指导与评价。六、 教学过程步骤师 生 活 动设计意图复习导入上节课，我们学习了孟德尔豌豆杂交实验的过程。孟德尔采用纯种高茎与纯种矮茎进行杂交，得到的F1代全部是高茎，F1代自交，F2代既有高茎也有矮茎。孟德尔在观察和统计分析的基础上，提出了自己的一套假说。他认为豌豆的高茎和矮茎是由什么决定的？纯种高茎/矮茎如何表示？纯种高茎/纯种矮茎产生多少种配子？F1代是杂合子，表现出什么性状？有什么证据说明D和d不相融合？F1代能产生多少种精子/卵细胞？（在黑板上书写孟德尔杂交实验的示意图。）通过问题串复习孟德尔假说的四个要点。引入模拟实验这些精子和卵细胞随机结合会产生多少种受精卵？这些受精卵之间的数量关系如何？学生针对提出的问题，通过补充上述杂交示意图，作出假设：假设DD：Dd：dd1：2：1。依据是：两种雌配子和两种雄配子随机结合。这个假设的比值是否符合实际情况呢？精子和卵细胞的种类及其比例是肉眼看不见的。我们能不能通过一些材料来模拟精子和卵细胞的结合，从而得知受精卵的种类及其之间的数量关系？提出本课的探究问题，并作出假设，模拟实验（一）介绍材料：（1）两个带盖的小桶，内置黄色和白色乒乓球各5个。（2）两个带盖的盒子，内置黄豆和黑豆各10颗。（二）集体讨论得出模拟方法：（1）两种颜色不同的球/豆分别代表两种精子/卵细胞。统一材料的颜色与D的对应关系，例如黄色D。（2）两个桶/盒分别代表精巢和卵巢。（3）分别从两个桶/盒抓出一个球/一颗豆，配对在一起，模拟精子和卵细胞的随机结合，得到受精卵的类型。（三）实验操作：分发材料。提出实验要求：在6min内，重复操作50次以上，看哪个小组分工合作最好，操作效率最高，记录单最清晰准确。教师巡堂，发现分工明确的小组及时给予表扬；发现操作错误的小组，马上暂停全体实验，集体讨论及矫错。每个小组派一位代表将DD、Dd、dd三个数据输入计算机的Excel记录表中，表格自动计算出该组三个数据之间的比例、重复实验的次数以及分类汇总。组别DDDddd比例次数12球汇总78豆汇总全班汇总（四）分析结果：（1）投影展示各种数据记录单，比较哪种记录方法更方便、明了。（2）根据Excel记录表，在小组内部通过讨论，寻找数据之间存在类似点与差异点，并做好问题记录。（3）各组提出数据间的问题，分析产生差异的原因，提出改进实验的方法。教师对发言进行点评与归纳。（五）从学生提出的改进方法中，选择立即可行的建议，再次进行模拟实验。比较前后两次模拟实验的结果。用熟悉的材料激发学生的实验兴趣。通过集体讨论获得模拟方法。组内分工合作，组间引入竞争。及时评价实验中的良好表现与错误操作。表扬数据记录单设计优胜者。小组内部发现问题、提出问题，小组间共同讨论解决问题的方法。课堂总结教师总结本节课模拟实验的意义，对表现突出的小组给予肯定与表扬。布置作业，介绍下节课的学习任务。体验解决问题的乐趣与成功感。七、 教学反思 激发学生主动学习以往做实验，学生往往对着实验指导依样画葫芦，对实验原理和操作不求甚解。本节课提供了两种熟悉的材料乒乓球和豆子，激发了学生的好奇心（乒乓球和豆子也能用来做实验啊？）。为促使学生主动思考，通过教师引导及集体讨论寻求模拟方法。实验前无需把操作要点和盘托出，但注意捕捉学生的错误操作。学生经常出现的错误操作包括：1）抓取过的豆/球没有放回盒/桶内；2）故意挑取某种颜色的豆/球；3）同一只手在同一个桶内一次抓取两个球/两颗豆；4）抓取之前没有摇匀豆/球。实际上，正确的操作能体现模拟实验的基本原理，即保证每次模拟过程中，D、d出现的概率相同，保证配子结合的随机性。实验过程中教师及时指出、讨论与评价不同的操作方式，让学生明辨是非。这样，学生能在理解的基础上主动地、愉快地投入实验，真正实现“做中学”。实验之后比较各组数据，分析误差产生的原因，让学生积极提出优化实验的方法。从中采纳立即可行的建议，再次进行模拟实验，比较前后两次模拟实验的结果。这一方面是肯定与支持学生提出的建议，使学生体验解决问题的乐趣与成功感，另一方面可以培养学生勇于实践、力求完美的科学精神。 注重培养学生能力和提高科学素养根据Excel记录表分析数据之间的类似点和差异点，是本节课的重点内容。该环节除了得出实验结论外，还致力于培养学生发现问题、提出问题、分析问题、解决问题的能力，增强口头表达与交流能力。首先，学生在小组内部通过讨论发现数据间的关系，并将差异点罗列在草稿纸上。接着，小组代表向全班指出数据的差异所在，判断哪些才是准确的实验数据。教师注意引导学生从两方面进行数据比较：（1）比较各组数据与全班数据及实验假设之间的差异。（2）比较小球组与豆子组汇总数据的差异。然后，引导学生从分工情况、操作要点、重复次数、选材等方面进行误差分析。最后，小组间共同讨论减少误差、改进实验方法。在分析误差产生原因的过程中，学生会主动回忆实验中的点点细节，发表个人的独特见解。例如，某学生提出豆子体积比乒乓球小得多，难以抓取，豆子组的操作效率比小球组低很多，所以因重复次数少而导致较大误差。又如某学生发现黄豆与黑豆手感有明显差异。另一位学生紧接着指出两种乒乓球手感也有所不同。在提出优化方法的过程，学生的创造性思维更是发挥得淋漓尽致。学生提出的方法包括：1）将小球组与豆子组的数据进行合并；2）小球组与豆子组的学生交换材料再做一次实验；3）采用不透明的容器；4）采用手感一致的材料，如骰子，将其三面涂上同一种颜色，代表D；另外三面涂上另一种颜色，代表d；5）采用抛硬币的方法进行模拟；6）采用计算机随机选取彩球。这些例子说明本实验的确有助于学生增强观察事物、思考问题的能力，形成独特、新颖的思维品质和创新思维习惯，学生的科学素养由此得以提高。 及时点评与组间竞争评价和过程监控是合作学习策略的基本要素之一。评价的目的是激发学生的学习动机和热情，让学生感到成功，而不是证明学生的失败。本节课的点评包括：（1）教师在实验过程中注意观察学生的表现，引导他们比较不同的操作方式，真正理解模拟实验的原理。（2）展示学生设计的各种数据记录单，让学生比较哪种设计更清晰、更方便，赞赏设计优胜的小组。（3）查找Excel记录表中重复实验次数较多的小组。表扬他们组内分工明确、操作熟练程度高。这正是团队成员之间合作意识的体现。（4）有些小组可能会出现捏造数据的现象。譬如实验时间不过几分钟，但是某些小组汇报的数据是四位数的。这时，教师要引导其他同学质疑数据的真实性，使学生养成尊重科学、实事求是的正确态度。（5）捕捉学生发言中的闪光点。例如某学生提出“误差是不可避免的”。教师应马上肯定这的确是事实，增强学生的自信心。然后引导学生明白减少误差可增加实验的准确性和可信度。（6）课堂结束前对表现突出的小组给予肯定与表扬。小组间竞争主要通过教师评价及加分奖励来实现。在进行模拟实验之前，教师应该明确指出期望学生达到的目标。例如在有限的时间内，重复实验的最少次数；分工合作、操作效率、记录单设计、发言的积极性与创新性都是评价的方面。小组间的竞争可以鼓励学生主动投入，集思广益，提高效率。 不足之处（1）如何有效地利用有限的课堂时间。实验材料及用具可预先提供给学生，课前完成实验方案的设计，堂上只进行实验方案的交流与完善。为减少实验误差，可在课后将全级各班的数据进行汇总，增加重复实验的次数；或者转换实验材料与遗传因子D的对应关系，重新操作实验，减少材料差异引起的误差。按照学生提出的优化方案，第二次实验操作也可安排在课后完成。（2）如何鼓励暂时落后的小组积极参与思考发言。某些小组虽然加分较多，但是主要依靠几个踊跃的学生，他们的见解往往不能代表小组讨论的结果。在教学过程中如何调动小组合作的实质作用，如何实现有效的自我评价和同学间的相互评价，还有待进一步的探讨。