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高中生物人教版 (新课标)必修2《遗传与进化》第2节 孟德尔的豌豆杂交实验（二）第2课时教学设计及反思
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这是一份高中生物人教版 (新课标)必修2《遗传与进化》第2节 孟德尔的豌豆杂交实验（二）第2课时教学设计及反思，共8页。教案主要包含了自由组合定律的内容，孟德尔获得成功的原因，基因型，练习，问题探讨等内容，欢迎下载使用。
●教学过程
［课前准备］
1.教师收集有关孟德尔生平的资料素材，并制作本节课的多媒体课件。
2.布置学生通过各种途径查询、收集有关孟德尔进行遗传学研究的资料。
3.学生按以下预习提纲自主学习本节课的内容，为课上的分析和讨论做好准备。
（1）孟德尔是如何验证对自由组合现象解释的？
（2）自由组合定律的内容是什么？
（3）思考“孟德尔获得成功的原因”中的5个问题。
（4）什么是基因型、表现型？两者有什么关系？什么是等位基因？
［情境创设］
师：孟德尔用两对相对性状的豌豆进行杂交，其F1代只有一种性状表现，F2代出现了四种性状表现，其比例是9∶3∶3∶1，孟德尔是如何解释这种现象的？
生：决定不同性状的遗传因子进行了自由组合。
师：孟德尔解释的关键是什么？
生：F1产生了四种数量相等的雌、雄配子。
师：要确定这种解释是否正确，可用什么方法？
生：测交法。
师：非常正确。
［师生互动］
3.对自由组合现象解释的验证（实验验证）
师：什么是测交？
生：用F1与双隐性类型杂交，即用F1与绿色皱粒豌豆杂交。
师：测交的目的是什么？
生：目的是测定F1的遗传因子组成。
师：按照孟德尔提出的假说，F1能产生YR、Yr、yR、yr四种数量相等的配子，而隐性纯合子只能产生yr一种配子，请大家推测一下后代有几种遗传因子组成及性状表现？其比例是多少？
请一位同学到黑板上仿照分离定律的测交验证模式，写出测交及其实验结果的遗传图解：
师：上述遗传图解是根据孟德尔对自由组合现象从理论上推导出来的结果，其后代有四种性状表现，且比例为1∶1∶1∶1。如果实验结果与理论推导相符，则说明理论是正确的；如果实验结果与理论推导不相符，则说明这种理论推导是错误的，实践是检验真理的唯一标准。
课件显示孟德尔所做的测交实验结果，请同学仔细分析，能得出什么结论？
生：无论正交还是反交，实验结果完全符合他的设想，说明他的理论推导是正确的，即F1在形成配子时，产生了四种配子，决定不同性状的遗传因子是自由组合的。
师：好。现在请同学们归纳出孟德尔自由组合定律的主要内容。
4.自由组合定律（得出结论）
生：控制不同性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的；在形成配子时，决定同一性状的成对的遗传因子彼此分离，决定不同性状的遗传因子自由组合。这一遗传规律又称为孟德尔第二定律。
师：我们已经学习了孟德尔的分离定律和自由组合定律，那么这两条定律有哪些区别和联系呢？
教师用课件显示下列表格，组织学生讨论回答。
列表中的答案由教师根据学生的回答逐一显示。
5.孟德尔实验方法的启示
小组合作学习要求：
1.每个小组推选一名组长，组织本组同学讨论学习。
2.推选一名记录员记录本组同学讨论的结果。
3.推选一名交流代表发言，汇报本组讨论结果。
4.每位同学在讨论时都要积极思维、踊跃发言，帮助本组代表准备好发言提纲。
讨论的问题：
1.用豌豆作实验材料有哪些优点？这说明实验材料的选择在科学研究中起怎样的作用？
2.如果孟德尔对相对性状遗传的研究，不是从一对到多对，他能发现遗传规律吗？为什么？
3.如果孟德尔没有对实验结果进行统计分析，他能不能作出对分离现象的解释？
4.孟德尔对分离现象的解释环环相扣，十分严谨。他为什么还要设计测交实验进行验证呢？
5.除了创造性地运用科学方法以外，你认为孟德尔获得成功的原因还有哪些？
师：通过学习我们知道，孟德尔进行了长达8年的豌豆杂交实验，总结出了分离定律和自由组合定律。但是，在孟德尔之前，有许多科学家，持续了近百年的植物杂交实验，都没有取得大的进展。那么孟德尔为什么能成功呢？他获得成功的原因有哪些呢？他的成功对我们有什么启示呢？这部分内容我们将以小组讨论的方式来进行学习。请大家结合课本P11“思考与讨论”中的几个问题，快速阅读老师提供的有关孟德尔生平的资料素材（也可结合自己课前查询的资料），然后分组进行讨论。（教师分发材料）
多媒体课件出示
讨论完毕后，由每个小组的交流代表汇报本小组讨论的情况，其他小组的同学给其做堂上评价，教师作好组织引导工作，掌握交流情况，最后由教师总结出孟德尔获得成功的原因及对我们的启示。
6.孟德尔遗传规律的再发现
课件显示重新发现孟德尔定律的三位科学家的有关工作。
师：孟德尔定律是在哪一年发表的？
生：1866年。
师：这一重大成果在当时有没有引起人们的重视呢？
生：没有。
师：为什么没有引起人们的重视？
学生展开热烈的讨论并自由回答，教师给予肯定和鼓励，最后由教师总结出原因：
第一，孟德尔采用了假说—演绎法（即基于对大量数据的分析而提出假说，再设计新的实验来验证）来进行科学研究，这在当时是绝无仅有的，没有得到其他科学家的认同。
第二，孟德尔首次将数学方法引入生物学研究中，这在当时也是一个创举，是超越前人的创新，是当时许多科学家无法理解和接受的。
师：所以孟德尔定律一直沉寂了30多年，直到1900年，三位科学家分别重新发现了孟德尔定律，才渐渐地引起学术界的重视，遗传学由此开始发展起来。1909年，丹麦生物学家约翰逊给“遗传因子”重新起名为“基因”，并且提出了表现型和基因型的概念。什么是表现型和基因型？两者之间有什么关系？
生：表现型是指生物个体表现出来的性状，如豌豆的高茎和矮茎。
与表现型有关的基因组成叫做基因型。高茎豌豆的基因型是DD或Dd，矮茎豌豆的基因型是dd。
两者关系：基因型是性状表现的内在因素，表现型是基因型的表现形式。
师：很好。那么表现型相同的个体，基因型相同吗？请举例说明。
生：不一定相同，如高茎豌豆的基因型有DD、Dd两种。
师：基因型相同的个体表现型相同吗？
这个问题学生的答案可能有多种，教师可结合水毛茛或藏报春的例子来加以说明，告诉学生，基因型相同的个体，表现型也不一定相同，表现型是基因型与环境相互作用的结果。
最后，教师给学生讲清楚等位基因、相同基因的概念：
等位基因：控制相对性状的基因叫做等位基因，如D和d。
相同基因：控制相同性状的基因叫做相同基因，如D和D，d和d。
［教师精讲］
1.孟德尔获得成功的原因
第一，正确地选用实验材料是孟德尔获得成功的首要条件。孟德尔正是因为选用了豌豆做杂交实验，才能有效地从单一性状到多对性状研究生物遗传的基本规律，才能对遗传实验结果进行量化统计，所以科学地选择实验材料是科学研究取得成功的重要保障之一。
第二，在对生物的性状进行分析时，孟德尔首先只针对一对相对性状的传递情况进行研究。在弄清一对相对性状的传递情况后，再研究两对、三对，甚至是多对相对性状的传递情况。这种由单因素到多因素的研究方法也是孟德尔获得成功的重要原因。
用统计学方法对实验结果进行分析是孟德尔获得成功的第三个原因。如果孟德尔没有对实验结果进行统计学分析，他很难作出对分离现象的解释。因为通过统计，孟德尔发现了生物性状的遗传在数量上呈现一定数学比例，这引发他揭示其实质的兴趣。同时这也使孟德尔意识到数学概率，也适合于生物遗传的研究，从而将数学的方法引入对遗传实验结果的处理和分析。
科学地设计实验程序是孟德尔获得成功的第四个原因。
此外，扎实的知识基础和对科学的热爱，严谨求实的科学态度，勤于思考、勇于实践以及敢于向传统挑战的精神也是孟德尔获得成功的原因。
2.基因型和表现型及其相互关系
在遗传学上，把生物个体表现出来的性状叫做表现型；把与表现型有关的基因组成叫做基因型。生物个体的基因型在很大程度上决定了生物个体的表现型。例如，含有显性基因D（基因型DD、Dd）的豌豆，表现为高茎；只含有隐性基因d（基因型dd）的豌豆，表现为矮茎。可见，基因型是性状表现的内在因素，而表现型则是基因型的表现形式。
生物体在整个发育过程中，不仅要受到内在因素——基因的控制，还要受到外部环境条件的影响。如玉米，基因型为A_的玉米在有光条件下，是绿色，但是在遮光条件下，却表现为白化苗。这表明，在不同的环境条件下，同一种基因型的个体，可以有不同的表现型。因此，表现型是基因型与环境相互作用的结果。
［评价反馈］
1.下列杂交组合属于测交的是
A.eeffgg×EeFfGgB.EeFfGg×eeFfGg
C.eeffGg×EeFfGgD.EeFfGg×EeFfGg
解析：测交是指杂合子与隐性类型（每一对基因都是隐性纯合）的个体进行杂交。在题目给出的选项中，只有A选项亲本中，有一方3对基因都是隐性纯合，符合题目的要求。
答案：A
2.孟德尔对遗传定律的探索经过了
A.分析—假设—实验—验证B.假设—实验—结论—验证
C.实验—分析—假设—讨论D.实验—假设—验证—结论
解析：以孟德尔发现自由组合定律为例来说明，孟德尔首先做了两对相对性状的遗传实验（进行实验，发现问题），接着孟德尔对他所发现的问题进行解释（作出假设），然后孟德尔又设计测交实验来验证他的解释正确与否（实验验证），由于测交实验的结果与他的假设完全相符，最后孟德尔归纳出自由组合定律（得出结论）。
答案：D
3.假定基因A是视网膜正常所必需的，基因B是视神经正常所必需的。现有基因型为AaBb的双亲，从理论上分析，在他们所生后代中，视觉正常的可能性是
A.3/16B.4/16C.7/16D.9/16
解析：视觉正常必须是视网膜和视神经均正常，根据题意，视觉正常的基因型必须是A_B_。若双亲的基因型均为AaBb，先考虑Aa这一对基因，后代中A_的几率是3/4；再考虑Bb这一对基因，后代中B_的几率也是3/4，所以，综合起来考虑，这一对夫妇所生后代中基因型为A_B_（即视觉正常）的可能性是3/4×3/4=9/16。
答案：D
4.小麦的高秆（D，易倒伏）对矮秆（d，抗倒伏）是显性，抗锈病（T）对易染锈病（t）是显性，控制两对相对性状的基因分别位于两对同源染色体上。现有三个纯系品种：高秆抗病、高秆易染病、矮秆易染病小麦，请设计一个培育最符合生产要求的品种的方法，并写出育种步骤：
（1）杂交亲本应选择什么类型：_______________________。
（2）产生杂种一代后，再_______________________。
（3）产生杂种二代后，再_________________________，直到不发生____________为止。
（4）最符合生产要求的品种是____________，其基因型为_____________。
答案：（1）高秆抗病和矮秆易染病 （2）让其自交 （3）选出矮秆抗病植株并让其自交 性状分离 （4）矮秆抗病植株 ddTT
［课堂小结］
本节课我们重点学习了对自由组合现象解释的验证——测交，自由组合定律的内容以及孟德尔获得成功的原因。通过学习应理解自由组合定律的实质是控制不同性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的，所以在形成配子时，决定同一性状的成对的遗传因子彼此分离，决定不同性状的遗传因子自由组合。由于孟德尔正确地选用实验材料，采用了先简后繁的研究方法（单因子分析法），应用统计学方法对实验结果进行分析，科学地设计了实验程序，以及他严谨求实的科学态度，勤于实践、勇于探索的精神，使他获得了成功。
［布置作业］
P12基础题1，P14选择题2、4，P14技能应用，P14思维拓展1、2。
［课后拓展］
1.自由组合定律在实践中的应用
（1）在育种上的应用：人们用杂交的方法，有目的地使生物不同品种间的基因组合，以便使不同亲本的优良基因组合到一起，从而创造出对人类有益的新品种。若培育的是隐性优良性状，只要后代出现该隐性优良性状，育种就获得成功，下一步只是扩大生产及推广了。若培育的是显性优良性状，后代出现了该优良性状，还不能算育种成功，因为该显性优良品种中还有杂合子，所以一定要继续选育（连续自交），逐步把杂合子淘汰，直到后代不分离为止。
例：到当地的花圃或温室，调查不同植物的遗传性状，找出通过杂交产生新品种的事例，说出什么性状是亲本产生的，什么性状是在后代中新出现的，杂交的具体过程是怎样的。
（2）在医学上的应用：人们可以根据自由组合定律来分析家系中两种遗传病同时发病的情况，并且推断出后代的基因型和表现型以及它们出现的概率，为遗传病的预测和诊断提供理论依据。
例：父亲患多指（由显性基因S控制），母亲正常，婚后生了一个患白化病（由隐性基因a控制）但没有患多指的孩子。这对夫妇的基因型分别是_____________和_____________，他们生下多指并且伴有白化病孩子的概率是_____________，他们生下只患一种病的孩子的概率是_____________。
解析：第一步：判断显隐性，方法同分离定律。
第二步：根据亲代和子代的表现型初写基因型。
父：多指（S_A_） 母：正常（ssA_） 孩子：手指正常但患白化病（ssaa）
第三步：进一步确定基因型
由子代ssaa推出：父： SsAa 母：ssAa
第四步：计算
根据双亲基因型，列出双亲各产生配子的种类及配子的组合情况。
答案：SsAa ssAa 1/8 1/2（只患一种病的概率等于只患多指病的概率加上只患白化病的概率，即3/8+1/8=1/2）
此题我们也可采用逐对分析法：
第一步至第三步与上述方法相同
第四步：逐对分析
第五步：计算
既患多指又患白化病：这是两个独立事件，并且能同时发生，所以应用乘法原理：多指×白化病=1/2×1/4=1/8。
只患一种病的概率包括只患多指和只患白化病两种情况，是两者之和：多指×不患白化病+不患多指×白化病=1/2×3/4+1/2×1/4=3/8+1/8=1/2。
●板书设计
三、对自由组合现象解释的验证——测交法
①正确选用实验材料
②先简后繁的研究方法
③用统计学方法对实验结果进行分析
④科学地设计实验程序
⑤严谨求实的科学态度，勤于实践、勇于探索的精神
四、自由组合定律的内容
五、孟德尔获得成功的原因
六、基因型、表现型、等位基因的概念
●习题详解
一、练习（课本P12）
（一）基础题
1.判断题
（1）解析：表现型是指生物个体表现出来的性状；基因型是指与表现型有关的基因组成。表现型相同的个体，基因型不一定相同，如豌豆的高茎（显性性状）的基因型有两种：DD或Dd。
答案：×
（2）解析：等位基因是指控制相对性状的基因，如D控制豌豆的高茎（显性性状），d控制豌豆的矮茎（隐性性状），豌豆的高茎和矮茎刚好是一对相对性状，所以D和d是等位基因，而D和D，d和d是控制同一种性状的基因，它们不是等位基因，是相同基因。
答案：×
2.选择题
解析：根据题意，此题是考查自由组合定律在实践中的应用的。
答案：C
（二）拓展题
解析：（1）可用逆推法来判断亲本的基因组成。根据图解，子代中绿色∶黄色=1∶1，可推出亲代中控制这一对相对性状的杂交组合为Yy×yy，同样，子代中圆粒∶皱粒=3∶1，可推出亲代中控制这一对相对性状的杂交组合为Rr×Rr，两者一组合即为两亲本的基因组成，黄色圆粒为YyRr，绿色圆粒为yyRr。
（2）先独立考虑Yy×yy，其后代表现型为（1/2黄∶1/2绿）；再考虑Rr×Rr，其后代中表现型为（3/4圆∶1/4皱）。让两者相乘即得到后代的表现型：（1/2黄∶1/2绿）×（3/4圆∶1/4皱）=3/8黄圆∶1/8黄皱∶3/8绿圆∶1/8绿皱。Yy×yy后代中纯合子占1/2，Rr×Rr后代中纯合子占1/2，所以F1中纯合子所占的比例为1/2×1/2=1/4。
（3）独立考虑Yy×yy，其后代中黄色的基因组成只有Yy一种；再考虑Rr×Rr，其后代中圆粒的基因组成有RR和Rr两种，所以F1中黄色圆粒豌豆的基因组成有两种：YyRR或YyRr。通过遗传图解可分别推出它们与绿色皱粒豌豆杂交所产生的后代的情况。
答案：（1）YyRr yyRr （2）黄色皱粒 绿色皱粒 1∶1 1/4 （3）YyRR或YyRr 4 如果是YyRR与yyrr杂交，比值为黄色圆粒∶绿色圆粒=1∶1；如果是YyRr与yyrr杂交，比值是黄色圆粒∶绿色圆粒∶黄色皱粒∶绿色皱粒=1∶1∶1∶1
二、问题探讨（课本P9）
提示：问题探讨的目的是活跃学生的思维，引领学生进入新的学习状态，教师可以通过水稻杂交育种等实例，使学生自然地认识到任何生物都不止表现一种性状，后代表现的特征可以是两个亲本性状组合的结果。进一步地思考讨论，双亲的性状是遵循什么规律进行组合、传递给后代的？在育种实践中人类如何获得所需的性状组合？为导入新课做好准备。
三、本节聚焦（课本P9）
1.孟德尔在完成了一对相对性状的研究后，又产生了新的疑问：一对相对性状的分离对其他相对性状有没有影响呢？他观察到花园里的豌豆，就粒色和粒形来说，只有两种类型：一种是黄色圆粒，一种是绿色皱粒。是不是决定粒色的遗传因子对决定粒形的遗传因子有影响呢？它们在遗传时又有什么规律呢？这引发了他的探究欲望，于是，孟德尔用纯种黄色圆粒豌豆和纯种绿色皱粒豌豆作亲本杂交，无论是用纯种黄色圆粒作母本（正交），还是用纯种绿色皱粒作母本，结出的种子（F1）都是黄色圆粒的。紧接着孟德尔又让F1自交，在产生的F2中，却出现了意想不到的结果，不仅出现了亲本原有的两种类型：黄色圆粒、绿色皱粒，而且还出现了亲本没有的两种新类型（重组类型）：绿色圆粒、黄色皱粒。孟德尔开始了对自由组合现象的探究。
2.控制不同性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的；在形成配子时，决定同一性状的成对的遗传因子彼此分离，决定不同性状的遗传因子自由组合。
3.（1）正确地选用实验材料；（2）先研究一对相对性状的遗传，再研究两对或多对性状的遗传；（3）应用统计学方法对实验结果进行分析，把数学方法引入生物学的研究，是超越前人的创新；（4）基于对大量数据的分析而提出假说，再设计新的实验来验证；（5）他对科学的热爱和锲而不舍的精神以及严谨的科学态度和勤于实践的作风，也值得我们学习。
四、旁栏思考题（P10）
从数学角度看，（3∶1）2的展开式为9∶3∶3∶1，即9∶3∶3∶1的比例可以表示为两个3∶1的乘积。对于两对相对性状的遗传实验结果，如果对每一对性状进行单独的分析，如单纯考虑圆和皱或黄和绿一对相对性状遗传时，其性状的数量比是圆粒∶皱粒=（315+108）∶（101+32）=3∶1；黄色∶绿色=（315+101）∶（108+32）=3∶1。即每对性状的遗传都遵循了分离定律。这无疑说明两对相对性状的遗传结果可以表示为它们各自的遗传结果的乘积，即9∶3∶3∶1来自于（3∶1）2。
五、思考与讨论（课本P11）
1.豌豆适于作杂交实验材料的优点有：（1）具有稳定的易于区分的相对性状，如高茎和矮茎，高茎高度在1.5～2.0 m，矮茎高度仅为0.3 m左右，易于观察和区分；（2）豌豆严格自花受粉，在自然状态下可以获得纯种，纯种杂交获得杂合子；（3）花比较大，易于做人工杂交实验。孟德尔正是因为选用了豌豆做杂交实验，才能有效地从单一性状到多对性状研究生物遗传的基本规律，才能对遗传实验结果进行量化统计，所以科学地选择实验材料是科学研究取得成功的重要保障之一。
2.如果孟德尔只是研究多对相对性状的遗传，很难从数学统计中发现遗传规律，因为如果研究n对相对性状，将会有2n个性状组合，这是很难统计的，也很难从数学统计中发现问题，揭示生物的遗传规律。这也是前人在遗传杂交实验中留下的经验与教训，孟德尔恰恰借鉴了前人的遗传研究经验，改变实验方法，从简单到复杂地进行观察、统计、分析实验结果，从而发现问题、提出假说、实验验证、得出结论。
3.如果孟德尔没有对实验结果进行统计学分析，他很难作出对分离现象的解释。因为通过统计，孟德尔发现了生物性状的遗传在数量上呈现一定数学比例，这引发他揭示其实质的兴趣。同时这也使孟德尔意识到数学概率，也适合于生物遗传的研究，从而将数学的方法引入对遗传实验结果的处理和分析。
4.作为一种正确的假说，不仅能解释已有的实验结果，还应该能够预测另一些实验结果。可参考教科书对“假说—演绎法”的解释。
5.（1）扎实的知识基础和对科学的热爱。孟德尔在维也纳大学进修学习时，通过对自然科学的学习，使他认识到生物类型是可变的，可以通过杂交产生新的生物类型等进化思想。同时孟德尔还学习数学，使他受到“数学方法可以应用于各门自然科学之中”的思想影响，产生应用数学方法解决遗传学问题的想法，使孟德尔成为第一个认识到概率原理能用于预测遗传杂交实验结果的科学家。
（2）严谨的科学态度。孟德尔对杂交实验的研究是从观察遗传现象出发，提出问题，作出假设，然后设计实验验证假设的研究方法。这在当时是一种新的研究思路，光是豌豆的杂交实验，他就没有局限于对实验结果的简单描述和归纳。
（3）勤于实践。孟德尔在豌豆的遗传杂交实验研究中，连续进行了8年的研究，并且对每次实验的结果进行统计分析，从中发现了前人没有发现的问题和规律。
（4）敢于向传统挑战。孟德尔通过实验研究，提出了“颗粒性遗传”的思想，这是对传统的遗传观念的挑战。
性状表现
项目
黄色圆粒
黄色皱粒
绿色圆粒
绿色皱粒
实际子粒数
F1作母本
31
27
26
26
F1作父本
24
22
25
26
不同性状的数量比
1 ∶ 1 ∶ 1 ∶ 1
基因的分离定律
基因的自由组合定律
研究的相对性状
一对
两对（或多对）
涉及的遗传因子（或等位基因）
一对
两对（或多对）
F1配子的种类及其比值
2种；比值相等
4种（2n种）；比值相等
F2基因型及比值
3种；1∶2∶1
9种（3n种）；（1∶2∶1）n
F2表现型及比值
2种；显∶隐=3∶1
4种（2n种）；9∶3∶3∶1（3∶1）n
F1测交后代基因型、表现型
种类及比值
2种；1∶1
4种（2n种）；1∶1∶1∶1（1∶1）n
遗传实质
F1形成配子时，成对的遗传因子（或等位基因）发生分离，分别进入不同的配子中，随配子遗传给后代
F1形成配子时，决定同一性状的成对的遗传因子（或等位基因）彼此分离，决定不同性状的遗传因子自由组合
联 系
两个遗传定律都发生在减数分裂形成配子时，且同时起作用；分离定律是自由组合定律的基础
●教学过程
［课前准备］
1.教师收集有关孟德尔生平的资料素材，并制作本节课的多媒体课件。
2.布置学生通过各种途径查询、收集有关孟德尔进行遗传学研究的资料。
3.学生按以下预习提纲自主学习本节课的内容，为课上的分析和讨论做好准备。
（1）孟德尔是如何验证对自由组合现象解释的？
（2）自由组合定律的内容是什么？
（3）思考“孟德尔获得成功的原因”中的5个问题。
（4）什么是基因型、表现型？两者有什么关系？什么是等位基因？
［情境创设］
师：孟德尔用两对相对性状的豌豆进行杂交，其F1代只有一种性状表现，F2代出现了四种性状表现，其比例是9∶3∶3∶1，孟德尔是如何解释这种现象的？
生：决定不同性状的遗传因子进行了自由组合。
师：孟德尔解释的关键是什么？
生：F1产生了四种数量相等的雌、雄配子。
师：要确定这种解释是否正确，可用什么方法？
生：测交法。
师：非常正确。
［师生互动］
3.对自由组合现象解释的验证（实验验证）
师：什么是测交？
生：用F1与双隐性类型杂交，即用F1与绿色皱粒豌豆杂交。
师：测交的目的是什么？
生：目的是测定F1的遗传因子组成。
师：按照孟德尔提出的假说，F1能产生YR、Yr、yR、yr四种数量相等的配子，而隐性纯合子只能产生yr一种配子，请大家推测一下后代有几种遗传因子组成及性状表现？其比例是多少？
请一位同学到黑板上仿照分离定律的测交验证模式，写出测交及其实验结果的遗传图解：
师：上述遗传图解是根据孟德尔对自由组合现象从理论上推导出来的结果，其后代有四种性状表现，且比例为1∶1∶1∶1。如果实验结果与理论推导相符，则说明理论是正确的；如果实验结果与理论推导不相符，则说明这种理论推导是错误的，实践是检验真理的唯一标准。
课件显示孟德尔所做的测交实验结果，请同学仔细分析，能得出什么结论？
生：无论正交还是反交，实验结果完全符合他的设想，说明他的理论推导是正确的，即F1在形成配子时，产生了四种配子，决定不同性状的遗传因子是自由组合的。
师：好。现在请同学们归纳出孟德尔自由组合定律的主要内容。
4.自由组合定律（得出结论）
生：控制不同性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的；在形成配子时，决定同一性状的成对的遗传因子彼此分离，决定不同性状的遗传因子自由组合。这一遗传规律又称为孟德尔第二定律。
师：我们已经学习了孟德尔的分离定律和自由组合定律，那么这两条定律有哪些区别和联系呢？
教师用课件显示下列表格，组织学生讨论回答。
列表中的答案由教师根据学生的回答逐一显示。
5.孟德尔实验方法的启示
小组合作学习要求：
1.每个小组推选一名组长，组织本组同学讨论学习。
2.推选一名记录员记录本组同学讨论的结果。
3.推选一名交流代表发言，汇报本组讨论结果。
4.每位同学在讨论时都要积极思维、踊跃发言，帮助本组代表准备好发言提纲。
讨论的问题：
1.用豌豆作实验材料有哪些优点？这说明实验材料的选择在科学研究中起怎样的作用？
2.如果孟德尔对相对性状遗传的研究，不是从一对到多对，他能发现遗传规律吗？为什么？
3.如果孟德尔没有对实验结果进行统计分析，他能不能作出对分离现象的解释？
4.孟德尔对分离现象的解释环环相扣，十分严谨。他为什么还要设计测交实验进行验证呢？
5.除了创造性地运用科学方法以外，你认为孟德尔获得成功的原因还有哪些？
师：通过学习我们知道，孟德尔进行了长达8年的豌豆杂交实验，总结出了分离定律和自由组合定律。但是，在孟德尔之前，有许多科学家，持续了近百年的植物杂交实验，都没有取得大的进展。那么孟德尔为什么能成功呢？他获得成功的原因有哪些呢？他的成功对我们有什么启示呢？这部分内容我们将以小组讨论的方式来进行学习。请大家结合课本P11“思考与讨论”中的几个问题，快速阅读老师提供的有关孟德尔生平的资料素材（也可结合自己课前查询的资料），然后分组进行讨论。（教师分发材料）
多媒体课件出示
讨论完毕后，由每个小组的交流代表汇报本小组讨论的情况，其他小组的同学给其做堂上评价，教师作好组织引导工作，掌握交流情况，最后由教师总结出孟德尔获得成功的原因及对我们的启示。
6.孟德尔遗传规律的再发现
课件显示重新发现孟德尔定律的三位科学家的有关工作。
师：孟德尔定律是在哪一年发表的？
生：1866年。
师：这一重大成果在当时有没有引起人们的重视呢？
生：没有。
师：为什么没有引起人们的重视？
学生展开热烈的讨论并自由回答，教师给予肯定和鼓励，最后由教师总结出原因：
第一，孟德尔采用了假说—演绎法（即基于对大量数据的分析而提出假说，再设计新的实验来验证）来进行科学研究，这在当时是绝无仅有的，没有得到其他科学家的认同。
第二，孟德尔首次将数学方法引入生物学研究中，这在当时也是一个创举，是超越前人的创新，是当时许多科学家无法理解和接受的。
师：所以孟德尔定律一直沉寂了30多年，直到1900年，三位科学家分别重新发现了孟德尔定律，才渐渐地引起学术界的重视，遗传学由此开始发展起来。1909年，丹麦生物学家约翰逊给“遗传因子”重新起名为“基因”，并且提出了表现型和基因型的概念。什么是表现型和基因型？两者之间有什么关系？
生：表现型是指生物个体表现出来的性状，如豌豆的高茎和矮茎。
与表现型有关的基因组成叫做基因型。高茎豌豆的基因型是DD或Dd，矮茎豌豆的基因型是dd。
两者关系：基因型是性状表现的内在因素，表现型是基因型的表现形式。
师：很好。那么表现型相同的个体，基因型相同吗？请举例说明。
生：不一定相同，如高茎豌豆的基因型有DD、Dd两种。
师：基因型相同的个体表现型相同吗？
这个问题学生的答案可能有多种，教师可结合水毛茛或藏报春的例子来加以说明，告诉学生，基因型相同的个体，表现型也不一定相同，表现型是基因型与环境相互作用的结果。
最后，教师给学生讲清楚等位基因、相同基因的概念：
等位基因：控制相对性状的基因叫做等位基因，如D和d。
相同基因：控制相同性状的基因叫做相同基因，如D和D，d和d。
［教师精讲］
1.孟德尔获得成功的原因
第一，正确地选用实验材料是孟德尔获得成功的首要条件。孟德尔正是因为选用了豌豆做杂交实验，才能有效地从单一性状到多对性状研究生物遗传的基本规律，才能对遗传实验结果进行量化统计，所以科学地选择实验材料是科学研究取得成功的重要保障之一。
第二，在对生物的性状进行分析时，孟德尔首先只针对一对相对性状的传递情况进行研究。在弄清一对相对性状的传递情况后，再研究两对、三对，甚至是多对相对性状的传递情况。这种由单因素到多因素的研究方法也是孟德尔获得成功的重要原因。
用统计学方法对实验结果进行分析是孟德尔获得成功的第三个原因。如果孟德尔没有对实验结果进行统计学分析，他很难作出对分离现象的解释。因为通过统计，孟德尔发现了生物性状的遗传在数量上呈现一定数学比例，这引发他揭示其实质的兴趣。同时这也使孟德尔意识到数学概率，也适合于生物遗传的研究，从而将数学的方法引入对遗传实验结果的处理和分析。
科学地设计实验程序是孟德尔获得成功的第四个原因。
此外，扎实的知识基础和对科学的热爱，严谨求实的科学态度，勤于思考、勇于实践以及敢于向传统挑战的精神也是孟德尔获得成功的原因。
2.基因型和表现型及其相互关系
在遗传学上，把生物个体表现出来的性状叫做表现型；把与表现型有关的基因组成叫做基因型。生物个体的基因型在很大程度上决定了生物个体的表现型。例如，含有显性基因D（基因型DD、Dd）的豌豆，表现为高茎；只含有隐性基因d（基因型dd）的豌豆，表现为矮茎。可见，基因型是性状表现的内在因素，而表现型则是基因型的表现形式。
生物体在整个发育过程中，不仅要受到内在因素——基因的控制，还要受到外部环境条件的影响。如玉米，基因型为A_的玉米在有光条件下，是绿色，但是在遮光条件下，却表现为白化苗。这表明，在不同的环境条件下，同一种基因型的个体，可以有不同的表现型。因此，表现型是基因型与环境相互作用的结果。
［评价反馈］
1.下列杂交组合属于测交的是
A.eeffgg×EeFfGgB.EeFfGg×eeFfGg
C.eeffGg×EeFfGgD.EeFfGg×EeFfGg
解析：测交是指杂合子与隐性类型（每一对基因都是隐性纯合）的个体进行杂交。在题目给出的选项中，只有A选项亲本中，有一方3对基因都是隐性纯合，符合题目的要求。
答案：A
2.孟德尔对遗传定律的探索经过了
A.分析—假设—实验—验证B.假设—实验—结论—验证
C.实验—分析—假设—讨论D.实验—假设—验证—结论
解析：以孟德尔发现自由组合定律为例来说明，孟德尔首先做了两对相对性状的遗传实验（进行实验，发现问题），接着孟德尔对他所发现的问题进行解释（作出假设），然后孟德尔又设计测交实验来验证他的解释正确与否（实验验证），由于测交实验的结果与他的假设完全相符，最后孟德尔归纳出自由组合定律（得出结论）。
答案：D
3.假定基因A是视网膜正常所必需的，基因B是视神经正常所必需的。现有基因型为AaBb的双亲，从理论上分析，在他们所生后代中，视觉正常的可能性是
A.3/16B.4/16C.7/16D.9/16
解析：视觉正常必须是视网膜和视神经均正常，根据题意，视觉正常的基因型必须是A_B_。若双亲的基因型均为AaBb，先考虑Aa这一对基因，后代中A_的几率是3/4；再考虑Bb这一对基因，后代中B_的几率也是3/4，所以，综合起来考虑，这一对夫妇所生后代中基因型为A_B_（即视觉正常）的可能性是3/4×3/4=9/16。
答案：D
4.小麦的高秆（D，易倒伏）对矮秆（d，抗倒伏）是显性，抗锈病（T）对易染锈病（t）是显性，控制两对相对性状的基因分别位于两对同源染色体上。现有三个纯系品种：高秆抗病、高秆易染病、矮秆易染病小麦，请设计一个培育最符合生产要求的品种的方法，并写出育种步骤：
（1）杂交亲本应选择什么类型：_______________________。
（2）产生杂种一代后，再_______________________。
（3）产生杂种二代后，再_________________________，直到不发生____________为止。
（4）最符合生产要求的品种是____________，其基因型为_____________。
答案：（1）高秆抗病和矮秆易染病 （2）让其自交 （3）选出矮秆抗病植株并让其自交 性状分离 （4）矮秆抗病植株 ddTT
［课堂小结］
本节课我们重点学习了对自由组合现象解释的验证——测交，自由组合定律的内容以及孟德尔获得成功的原因。通过学习应理解自由组合定律的实质是控制不同性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的，所以在形成配子时，决定同一性状的成对的遗传因子彼此分离，决定不同性状的遗传因子自由组合。由于孟德尔正确地选用实验材料，采用了先简后繁的研究方法（单因子分析法），应用统计学方法对实验结果进行分析，科学地设计了实验程序，以及他严谨求实的科学态度，勤于实践、勇于探索的精神，使他获得了成功。
［布置作业］
P12基础题1，P14选择题2、4，P14技能应用，P14思维拓展1、2。
［课后拓展］
1.自由组合定律在实践中的应用
（1）在育种上的应用：人们用杂交的方法，有目的地使生物不同品种间的基因组合，以便使不同亲本的优良基因组合到一起，从而创造出对人类有益的新品种。若培育的是隐性优良性状，只要后代出现该隐性优良性状，育种就获得成功，下一步只是扩大生产及推广了。若培育的是显性优良性状，后代出现了该优良性状，还不能算育种成功，因为该显性优良品种中还有杂合子，所以一定要继续选育（连续自交），逐步把杂合子淘汰，直到后代不分离为止。
例：到当地的花圃或温室，调查不同植物的遗传性状，找出通过杂交产生新品种的事例，说出什么性状是亲本产生的，什么性状是在后代中新出现的，杂交的具体过程是怎样的。
（2）在医学上的应用：人们可以根据自由组合定律来分析家系中两种遗传病同时发病的情况，并且推断出后代的基因型和表现型以及它们出现的概率，为遗传病的预测和诊断提供理论依据。
例：父亲患多指（由显性基因S控制），母亲正常，婚后生了一个患白化病（由隐性基因a控制）但没有患多指的孩子。这对夫妇的基因型分别是_____________和_____________，他们生下多指并且伴有白化病孩子的概率是_____________，他们生下只患一种病的孩子的概率是_____________。
解析：第一步：判断显隐性，方法同分离定律。
第二步：根据亲代和子代的表现型初写基因型。
父：多指（S_A_） 母：正常（ssA_） 孩子：手指正常但患白化病（ssaa）
第三步：进一步确定基因型
由子代ssaa推出：父： SsAa 母：ssAa
第四步：计算
根据双亲基因型，列出双亲各产生配子的种类及配子的组合情况。
答案：SsAa ssAa 1/8 1/2（只患一种病的概率等于只患多指病的概率加上只患白化病的概率，即3/8+1/8=1/2）
此题我们也可采用逐对分析法：
第一步至第三步与上述方法相同
第四步：逐对分析
第五步：计算
既患多指又患白化病：这是两个独立事件，并且能同时发生，所以应用乘法原理：多指×白化病=1/2×1/4=1/8。
只患一种病的概率包括只患多指和只患白化病两种情况，是两者之和：多指×不患白化病+不患多指×白化病=1/2×3/4+1/2×1/4=3/8+1/8=1/2。
●板书设计
三、对自由组合现象解释的验证——测交法
①正确选用实验材料
②先简后繁的研究方法
③用统计学方法对实验结果进行分析
④科学地设计实验程序
⑤严谨求实的科学态度，勤于实践、勇于探索的精神
四、自由组合定律的内容
五、孟德尔获得成功的原因
六、基因型、表现型、等位基因的概念
●习题详解
一、练习（课本P12）
（一）基础题
1.判断题
（1）解析：表现型是指生物个体表现出来的性状；基因型是指与表现型有关的基因组成。表现型相同的个体，基因型不一定相同，如豌豆的高茎（显性性状）的基因型有两种：DD或Dd。
答案：×
（2）解析：等位基因是指控制相对性状的基因，如D控制豌豆的高茎（显性性状），d控制豌豆的矮茎（隐性性状），豌豆的高茎和矮茎刚好是一对相对性状，所以D和d是等位基因，而D和D，d和d是控制同一种性状的基因，它们不是等位基因，是相同基因。
答案：×
2.选择题
解析：根据题意，此题是考查自由组合定律在实践中的应用的。
答案：C
（二）拓展题
解析：（1）可用逆推法来判断亲本的基因组成。根据图解，子代中绿色∶黄色=1∶1，可推出亲代中控制这一对相对性状的杂交组合为Yy×yy，同样，子代中圆粒∶皱粒=3∶1，可推出亲代中控制这一对相对性状的杂交组合为Rr×Rr，两者一组合即为两亲本的基因组成，黄色圆粒为YyRr，绿色圆粒为yyRr。
（2）先独立考虑Yy×yy，其后代表现型为（1/2黄∶1/2绿）；再考虑Rr×Rr，其后代中表现型为（3/4圆∶1/4皱）。让两者相乘即得到后代的表现型：（1/2黄∶1/2绿）×（3/4圆∶1/4皱）=3/8黄圆∶1/8黄皱∶3/8绿圆∶1/8绿皱。Yy×yy后代中纯合子占1/2，Rr×Rr后代中纯合子占1/2，所以F1中纯合子所占的比例为1/2×1/2=1/4。
（3）独立考虑Yy×yy，其后代中黄色的基因组成只有Yy一种；再考虑Rr×Rr，其后代中圆粒的基因组成有RR和Rr两种，所以F1中黄色圆粒豌豆的基因组成有两种：YyRR或YyRr。通过遗传图解可分别推出它们与绿色皱粒豌豆杂交所产生的后代的情况。
答案：（1）YyRr yyRr （2）黄色皱粒 绿色皱粒 1∶1 1/4 （3）YyRR或YyRr 4 如果是YyRR与yyrr杂交，比值为黄色圆粒∶绿色圆粒=1∶1；如果是YyRr与yyrr杂交，比值是黄色圆粒∶绿色圆粒∶黄色皱粒∶绿色皱粒=1∶1∶1∶1
二、问题探讨（课本P9）
提示：问题探讨的目的是活跃学生的思维，引领学生进入新的学习状态，教师可以通过水稻杂交育种等实例，使学生自然地认识到任何生物都不止表现一种性状，后代表现的特征可以是两个亲本性状组合的结果。进一步地思考讨论，双亲的性状是遵循什么规律进行组合、传递给后代的？在育种实践中人类如何获得所需的性状组合？为导入新课做好准备。
三、本节聚焦（课本P9）
1.孟德尔在完成了一对相对性状的研究后，又产生了新的疑问：一对相对性状的分离对其他相对性状有没有影响呢？他观察到花园里的豌豆，就粒色和粒形来说，只有两种类型：一种是黄色圆粒，一种是绿色皱粒。是不是决定粒色的遗传因子对决定粒形的遗传因子有影响呢？它们在遗传时又有什么规律呢？这引发了他的探究欲望，于是，孟德尔用纯种黄色圆粒豌豆和纯种绿色皱粒豌豆作亲本杂交，无论是用纯种黄色圆粒作母本（正交），还是用纯种绿色皱粒作母本，结出的种子（F1）都是黄色圆粒的。紧接着孟德尔又让F1自交，在产生的F2中，却出现了意想不到的结果，不仅出现了亲本原有的两种类型：黄色圆粒、绿色皱粒，而且还出现了亲本没有的两种新类型（重组类型）：绿色圆粒、黄色皱粒。孟德尔开始了对自由组合现象的探究。
2.控制不同性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的；在形成配子时，决定同一性状的成对的遗传因子彼此分离，决定不同性状的遗传因子自由组合。
3.（1）正确地选用实验材料；（2）先研究一对相对性状的遗传，再研究两对或多对性状的遗传；（3）应用统计学方法对实验结果进行分析，把数学方法引入生物学的研究，是超越前人的创新；（4）基于对大量数据的分析而提出假说，再设计新的实验来验证；（5）他对科学的热爱和锲而不舍的精神以及严谨的科学态度和勤于实践的作风，也值得我们学习。
四、旁栏思考题（P10）
从数学角度看，（3∶1）2的展开式为9∶3∶3∶1，即9∶3∶3∶1的比例可以表示为两个3∶1的乘积。对于两对相对性状的遗传实验结果，如果对每一对性状进行单独的分析，如单纯考虑圆和皱或黄和绿一对相对性状遗传时，其性状的数量比是圆粒∶皱粒=（315+108）∶（101+32）=3∶1；黄色∶绿色=（315+101）∶（108+32）=3∶1。即每对性状的遗传都遵循了分离定律。这无疑说明两对相对性状的遗传结果可以表示为它们各自的遗传结果的乘积，即9∶3∶3∶1来自于（3∶1）2。
五、思考与讨论（课本P11）
1.豌豆适于作杂交实验材料的优点有：（1）具有稳定的易于区分的相对性状，如高茎和矮茎，高茎高度在1.5～2.0 m，矮茎高度仅为0.3 m左右，易于观察和区分；（2）豌豆严格自花受粉，在自然状态下可以获得纯种，纯种杂交获得杂合子；（3）花比较大，易于做人工杂交实验。孟德尔正是因为选用了豌豆做杂交实验，才能有效地从单一性状到多对性状研究生物遗传的基本规律，才能对遗传实验结果进行量化统计，所以科学地选择实验材料是科学研究取得成功的重要保障之一。
2.如果孟德尔只是研究多对相对性状的遗传，很难从数学统计中发现遗传规律，因为如果研究n对相对性状，将会有2n个性状组合，这是很难统计的，也很难从数学统计中发现问题，揭示生物的遗传规律。这也是前人在遗传杂交实验中留下的经验与教训，孟德尔恰恰借鉴了前人的遗传研究经验，改变实验方法，从简单到复杂地进行观察、统计、分析实验结果，从而发现问题、提出假说、实验验证、得出结论。
3.如果孟德尔没有对实验结果进行统计学分析，他很难作出对分离现象的解释。因为通过统计，孟德尔发现了生物性状的遗传在数量上呈现一定数学比例，这引发他揭示其实质的兴趣。同时这也使孟德尔意识到数学概率，也适合于生物遗传的研究，从而将数学的方法引入对遗传实验结果的处理和分析。
4.作为一种正确的假说，不仅能解释已有的实验结果，还应该能够预测另一些实验结果。可参考教科书对“假说—演绎法”的解释。
5.（1）扎实的知识基础和对科学的热爱。孟德尔在维也纳大学进修学习时，通过对自然科学的学习，使他认识到生物类型是可变的，可以通过杂交产生新的生物类型等进化思想。同时孟德尔还学习数学，使他受到“数学方法可以应用于各门自然科学之中”的思想影响，产生应用数学方法解决遗传学问题的想法，使孟德尔成为第一个认识到概率原理能用于预测遗传杂交实验结果的科学家。
（2）严谨的科学态度。孟德尔对杂交实验的研究是从观察遗传现象出发，提出问题，作出假设，然后设计实验验证假设的研究方法。这在当时是一种新的研究思路，光是豌豆的杂交实验，他就没有局限于对实验结果的简单描述和归纳。
（3）勤于实践。孟德尔在豌豆的遗传杂交实验研究中，连续进行了8年的研究，并且对每次实验的结果进行统计分析，从中发现了前人没有发现的问题和规律。
（4）敢于向传统挑战。孟德尔通过实验研究，提出了“颗粒性遗传”的思想，这是对传统的遗传观念的挑战。
性状表现
项目
黄色圆粒
黄色皱粒
绿色圆粒
绿色皱粒
实际子粒数
F1作母本
31
27
26
26
F1作父本
24
22
25
26
不同性状的数量比
1 ∶ 1 ∶ 1 ∶ 1
基因的分离定律
基因的自由组合定律
研究的相对性状
一对
两对（或多对）
涉及的遗传因子（或等位基因）
一对
两对（或多对）
F1配子的种类及其比值
2种；比值相等
4种（2n种）；比值相等
F2基因型及比值
3种；1∶2∶1
9种（3n种）；（1∶2∶1）n
F2表现型及比值
2种；显∶隐=3∶1
4种（2n种）；9∶3∶3∶1（3∶1）n
F1测交后代基因型、表现型
种类及比值
2种；1∶1
4种（2n种）；1∶1∶1∶1（1∶1）n
遗传实质
F1形成配子时，成对的遗传因子（或等位基因）发生分离，分别进入不同的配子中，随配子遗传给后代
F1形成配子时，决定同一性状的成对的遗传因子（或等位基因）彼此分离，决定不同性状的遗传因子自由组合
联 系
两个遗传定律都发生在减数分裂形成配子时，且同时起作用；分离定律是自由组合定律的基础
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