“豌豆的生殖、發育與遺傳”單元式復習教學

劉曉燕 李建芝

（北京師范大學附屬中學 北京 100052）

核心素養是學生為了適應社會發展需求和個人成長需要所必備的能力。初中生物學教學過程中落實核心素養，就是引導學生樹立生命觀念，培養學生理性思維，發展科學探究能力，增強社會責任感。

單元式教學強調教學超越具體的、孤立的知識點，追求整體的、結構化的學習，是培養學生學科核心素養的重要途徑。教學單元可以是教材中的一個完整章節，也可突破教材的固有設定，選擇跨章節、跨模塊的內容進行單元重組[1]。以“豌豆的生殖、發育與遺傳”為例，展示基于核心素養的初中生物學單元式復習。

1 教學內容分析

“生物的生殖、發育和遺傳”是課程標準確定的十大主題之一，三者密不可分。生命的延續和發展依托于生殖和發育，而遺傳就伴隨在生殖發育的過程中。該主題難度大，是中考的“重頭戲”，有必要在復習課做一次完整回顧（圖1）。豌豆是遺傳學經典材料，以此為“抓手”不僅可復習遺傳部分，還可串起植物生殖、發育部分的內容。

圖1 單元概念結構

2 學情分析

學生已初步掌握花的結構、種子和果實的形成，認識到基因與性狀的關系，對遺傳學試題能進行簡單的計算。但學生對于這些概念之間的聯系缺乏系統化的認知。從解題能力的角度分析，學生對于生物學現象背后的科學原理缺乏深度理解，無法運用所學知識解決新情境中的問題。此外，由于是復習課，學生對相關知識缺乏興趣，容易出現倦怠現象，這就要求教師重新組織教學內容和材料，以激發學生的學習熱情。

3 教學目標

1）形成生命觀念：說出豌豆的生殖和發育過程，初步形成結構與功能相適應等生命觀念。

2）發展科學思維：能基于事實、實驗或理論證據對豌豆生殖、發育與遺傳中的相關問題進行分析，嘗試運用科學的思維方法展開討論和判斷。

3）體驗科學探究：針對育種實踐的需求，對給定的育種方案能正確地評判并提出科學的方案。

4）增強社會責任感：認同作物育種在農業生產和社會發展中的重要作用，關注生物技術的發展。

4 教學過程

4.1 引入 學生對豌豆的認識停留在教材上孟德爾的豌豆雜交實驗，對自己研究豌豆感到新奇。用3個問題點明本節課的學習內容，讓學生快速進入學習狀態。問題1：豌豆是遺傳學的“小明星”，現在學校生物園中的豌豆開花了，你是否觀察過豌豆花？問題2：你是否研究過豌豆果實？問題3：你是否關注過豌豆的病蟲害？

4.2 豌豆的生殖、發育 教師將采摘的豌豆花和豆莢分發給學生，要求觀察豌豆花的特點（圖2），分析豌豆花和豆莢之間的關系，在觀察實物的基礎上，完成學案任務1。

圖2 豌豆花和果實結構圖

任務1：豌豆的有性生殖。

1）觀察一朵完整的豌豆花，發現豌豆花開放時，花瓣____（打開/未打開）；輕輕去掉花瓣，觀察內部結構，發現雌蕊花柱彎曲，柱頭便于接觸到花藥，這些特征利于豌豆的 ____ （自花/異花）受粉。

2）打開一個豆莢，觀察種子的數量及發育情況。請你推測發育為該果實的子房中至少有____個胚珠，推測種子未發育（或發育不好）的原因可能是 ____________。

答案：1）未打開；自花；2）7；未傳粉、未受精或營養不足。

生命觀念是生物學所特有的核心素養，在中考中也屢屢出現。例如，2019年北京市中考第9題和第18題分別基于人體的呼吸系統和泌尿系統相關知識，以肺內氣體交換和腎單位的重吸收過程為例，考查考生應用“結構與功能觀”解釋生命現象。實際教學中很多教師對生命觀念重視不足，習慣于用“死物（圖片）”代替“活物（標本、實物）”，學生缺乏直觀體驗，不利于樹立生命觀念。

大多數學生只見過豌豆花的圖片，沒有觀察過實物。筆者將豌豆花實物帶進課堂，讓學生親身接觸“活物”，學生將獲得深刻的印象和感性認知。為了讓學生獲得全方位的體驗，教師可提示學生“看”花瓣的形狀和排列、雌蕊與雄蕊的位置關系、柱頭與花藥位置關系，“摸”雌蕊的髯毛、花粉。通過浸入式體驗，學生可真切感悟生命的結構與功能相適應。

教材以桃花為例介紹植物的生殖、發育，現在換成豌豆花，材料的不同使學生對復習內容產生興趣。此外，桃花是1個子房1個胚珠，而豌豆是1個子房多個胚珠。學生需要“溫故”才能“知新”，增強了知識的遷移能力。問題“推測種子未發育（或發育不好）的原因”既貼近生活又具有開放性，學生容易想到未受精，教師可適當提示種子發育與營養有關。此問題既復習了植物的發育，又引出了后面的學習環節。

4.3 豌豆的遺傳 教師分發圓粒豌豆、皺粒豌豆及由營養不良造成的“凹陷”豌豆。提問：由于營養不足可導致種子出現凹陷，有點像皺粒。如何區分是營養原因還是遺傳物質導致的皺粒？完成學案任務2。

任務2：1）完成實驗方案：

圖3 雜交實驗方案

2）分析實驗結果：

根據表1第___組數據可知豌豆皺粒是___ （填“顯性”或“隱性”）性狀。用S、s表示控制種子形狀的基因，第Ⅱ組子代皺粒的基因組成___ ，皺?；騺碜訽__（1個/2個）親本，故第Ⅱ組親本的基因型為___。

表1 多組雜交實驗及結果

3）皺粒形成的原因：

①由圖4可知，豌豆體細胞中共有___條染色體，基因位于染色體上，基因是有遺傳效應的___片段。

圖4 皺粒形成原因示意圖

②S基因的改變使種子內___減少。種子皺縮，這一事實說明___控制生物的性狀。

答案：1）①圓粒；皺粒；③全是圓粒；圓粒；全是皺粒；皺粒；2）Ⅱ、Ⅲ組；隱性；ss；2；Ss；3）①14；DNA；②支鏈淀粉含量；基因。

此環節通過討論皺粒形成的原因，復習生物的遺傳及基因控制性狀，培養學生的實驗設計能力及科學思維。教學設計遵循人類認識事物的一般規律，即由種子表面凹凸不平現象逐步深入到本質，什么原因導致皺粒的產生？由環境因素引起還是由遺傳物質控制？學生提出通過觀察后代判斷皺粒產生原因，這是因為環境原因引起的“皺”大概率不會遺傳給后代，而遺傳物質改變引起的“皺”則可通過基因傳遞給后代，因此，可通過種植、觀察后代表現判斷“皺”產生的原因。若是由基因控制，通過雜交實驗及實驗結果還可判斷性狀的顯、隱性，分析皺?；蛉绾伟l揮作用，層層推進，使學生形成一個完整的認知結構。

第1小題著重考查學生設計實驗、依據基因的傳遞規律預測結果的能力。第2小題從雜交實驗結果分析的角度考查學生的邏輯推理能力。第3小題從“染色體、DNA、基因、性狀的關系”角度考查獲取圖文信息的能力及對概念內涵的理解，通過此小題可深化學生對基因與性狀表達之間關系的理解。

4.4 豌豆的育種 在栽培豌豆的過程中，學生遇到了各種困難，其中之一就是蟲害。出示豌豆象（Bruchus pisorum）及其在世界范圍內的分布圖片。完成學案任務3。

任務3：閱讀資料，回答問題。

豌豆象是一種世界范圍內的豌豆害蟲。成蟲將卵產在豌豆葉或豆莢里，危害表現為幼蟲時期蛀食豌豆子葉，成蟲時期食用葉片、豆莢,危害時間長，防治十分困難。

目前，豌豆象在世界范圍內唯一有效的防治方法是在田間噴施殺蟲劑和儲藏期用化學藥劑熏蒸，且需多次施藥，因此，對環境的污染嚴重。能否培育抗豌豆象的品種？

科研人員研究了分布在不同區域的野生豌豆。野生豌豆雖與栽培豌豆是同一種生物，但性狀差別很大，例如，葉片、種子更小，豆莢更厚且成熟后易開裂。人們經過觀察發現豌豆象在某些野生豌豆豆莢上產卵后，會刺激該豌豆莢在產卵位置生長出瘤狀突起，對豌豆象卵進行包裹，從而導致產在瘤狀物上的豌豆象卵無法侵入豆莢，并在一定時間后隨瘤狀物的脫落而一同離開豆莢，結果使得豌豆象對豌豆侵染率明顯下降。這一發現讓研究者雀躍。遺傳研究表明該性狀是由NP基因控制的，該基因為顯性，能控制豆莢形成瘤，從而使野生豌豆具有一定的抗蟲能力。

怎樣利用野生豌豆培育抗蟲的栽培豌豆？科研人員進行了大量實驗，目前，仍在不斷摸索和改進中[2]。

1）野生豌豆具有“豆莢成熟后易開裂”的特征，利于_________ 。

2）野生豌豆之所以比栽培豌豆更能適應豌豆象危害嚴重的環境，是因為含有___ 。這種抗蟲能力的差異體現了生物多樣性的___ 多樣性，由此可見，保護生物多樣性尤為重要。

3）為培育出抗病的栽培豌豆，有人提出將野生豌豆和栽培豌豆雜交1代，從中篩選出抗病的個體即是所需要的。這一方案是否合理？如果不合理，請說明理由并提出一個新的育種方案。

答案：1）種子傳播；2）NP基因；基因；3）不合理，雜交1代F1個體含有雙親的遺傳物質，雖然有抗病基因，但也包含了野生豌豆“種子更小”“豆莢成熟后易開裂”等不利基因。育種方案：將野生型豌豆中的抗性基因轉入栽培豌豆，通過組織培養大量繁殖抗病豌豆。

本題涉及生物多樣性、生物對環境的適應、育種等內容。題目形式兼有封閉式和開放式特點，難度有梯度，為不同水平的考生搭建展示平臺。

生命觀點中的“生物與環境相適應”常出現在試題中。例如，2020年北京市學考題：“每種生物在與自然相處的過程中，都有自己適應環境的方式，請你試舉一例”。問題1就是引導學生從生物對環境的適應角度思考問題。問題2第1個空屬于考查檢索能力的封閉式問題，同時暗含了自然選擇的思想。第2個空學生需將題目信息（抗蟲能力的差異）與頭腦中已有的知識（生物多樣性3個層次）建立聯系。一般情況下，學生只知道雜交和轉基因都是育種的方式，對于二者的區別沒有考慮，是思維的盲點。問題3促使學生深入思考2種育種方式的使用場景，具有一定難度，學生需要抓住題干“1代”、文中“種子小”等，聯系學過的知識——子代的遺傳物質來自雙親，進而抽象概括出F1代會混有“不好”的基因，綜合分析以上信息才能正確評價。此題充分考查了學生的科學思維和科學探究能力，并有助于培養學生的社會責任感，讓學生體會所學知識在實踐中的應用。

單元式復習以“整體性原理”為依據，引導學生將分散于各章節、各單元中的知識與方法根據相關原則進行縱橫聯系，構建知識網絡。借助問題驅動，幫助學生加深知識理解，提升思維品質。單元式復習為在課堂教學中培養生物學學科核心素養提供了一種思路。

致謝：感謝西城教育學院潘青老師，北京市教研中心喬文軍老師對本單元設計的指導。