基于“5E”的摩尔根果蝇杂交实验教学探究

福建省莆田市第十中学（351146） 郑春粦

以“摩尔根果蝇杂交实验”为例，尝试运用“5E”教学模式进行探究教学，介绍该模式的教学策略和操作程序。

“5E”教学模式是美国生物学课程研究（BSCS）开发出的基于建构主义教学理论的一种探究性教学模式，这种教学模式适用于理科教学特别是生物教学。该模式强调通过小组合作学习促进学生对科学概念的理解和知识的建构；强调学生是学习的主体，是活动的中心，教师是引导者和帮助者，教师的作用是促进学生更好地探究而获取科学的概念，从而提高学生的生物科学素养。“5E”教学模式包括吸引（ Engagement）、探究（Exploration）、解释（ Explanation）、精致（Elaborate）和评价（Evalua-tion）5个教学环节。本文以“摩尔根果蝇杂交实验”为例介绍“5E”教学模式的教学策略和操作程序。

1教学目标

1.1 知识目标

（1）说明基因在染色体上的实验证据。

（2）在探究过程中，能正确写出雌、雄果蝇不同眼色性状的基因型。

1.2 能力目标

（1）通过学习基因位于染色体上的实验证据，培养学生实验分析能力。

（2）规范的运用遗传图解解释实验现象。

1.3情感态度与价值观

（1）通过本节学习激发学生对科学研究的热爱，认识科学研究的客观性、曲折性。

（2）形成“生物体的物质一结构一功能相互统一”的基本观点。

（3）教学重点：基因位于染色体上的实验证据。

（4）教学难点：对摩尔根实验现象的解释。

2教学策略

教学设计以学生的思维过程为线索，引导学生重走摩尔根的探究之路。教学不仅是让学生获得知识，更重要的是让学生学习科学研究的过程与方法。

学生是小组合作学习的主体和课堂教学活动的中心，教师是全班小组合作学习的组织者、促进者和引导者。通过指导小组成员展开合作学习，发挥群体的积极功能，提高个体的学习动力和能力，激发了学生学习的主动性、创造性。

3课前准备

建立合作学习小组：按照“组间同质、组内异质”的原则将全班54名学生分成9组，并明确组内分工。

4教学过程

4.1吸引——创设问题情境激发探究欲望

本环节一般通过创设问题情境，引起学生认知冲突，从而激发学生对学习任务的探究欲望。

先让学生阅读教材中的果蝇杂交实验，并思考以下问题。

（1）摩尔根为什么用果蝇进行实验？

（2）摩尔根的实验与孟德尔的实验有哪些共同的地方？

（3）用孟德尔的方法去分析摩尔根的实验，有哪些现象是解释不了的？

摩尔根用果蝇作为实验材料是因为果蝇个体小、易饲养、繁殖快、后代个体多、染色体数目少等优点。从实验中，不难看出果蝇的红眼和白眼由一对等位基因来控制，红眼对白眼为显性，而且F2中红眼和白眼数量之比为3:1，这也是符合分离规律的。所不同的是F2中的白眼全出现在雄果蝇中，学生可能会产生疑问：实验中为什么白眼只出现在雄果蝇中？孟德尔遗传规律不适用于果蝇的眼色遗传吗？果蝇的眼色与性别到底有什么联系？

4.2探究——搭建思维“支架” 引导学生探究

本环节是“5E”教学的中心环节，教师可以根据前面产生的认知冲突提供一些必要的背景知识，引导学生进行探究。

展示雌雄果蝇的染色体组成图解，让学生识别雌雄果蝇的染色体组成，进一步分析比较并得出性染色体和常染色体的概念。

引导：按照萨顿基因在染色体上的假说，根据雌雄果蝇的染色体组成图解和果蝇杂交实验，那么控制果蝇白眼的基因是在常染色体上还是在性染色体上呢？如果在性染色体上，那又有哪些可能呢？你能提出哪些可能？（提示学生可以用假说一演绎法）

学生利用所学知识通过小组讨论，提出几种假说。

假说一：控制果蝇眼色的基因位于常染色体上。

假说二：控制果蝇眼色的基因位于Y染色体上。

假说三：控制果蝇眼色的基因位于X染色体上。

引导学生利用刚刚学过的书写遗传图解的方式来探究。但是性染色体上的基因型写法是学生以前从未接触过的，所以先教会大家书写性染色体上的基因型，然后让学生尝试用遗传图解演绎推理实验现象。经过探究，学生发现假说一和假说二的假设明显不能解释该实验，而假说三可以解释摩尔根果蝇杂交实验。

4.3解释——分析探究结果鼓励学生表达交流

解释环节是在探究完成后，让学生用自己的语言对探究的过程和结果进行推理解释，如果学生推理有困难，教师可以直接借助于学生的探究过程和结果来分析推理，帮助学生正确地理解新概念。

让学生在黑板上写出基因位于X染色体上的遗传图解，并用自己的语言解释，教师适时进行点评。

4.4精致——解释类似情境 提升探究技能

本环节主要是让学生运用新知识、技能来解决新问题，进行拓展性探究和实践。使学生加深或扩展对新概念的理解。

进一步介绍果蝇的性染色体，果蝇的Y染色体比X染色体长一些。X和Y染色体有一部分是同源的，该部分基因互为等位基因；X染色体上的非同源区段、Y染色体上的非同源区段，该部分基因不互为等位基因。

前面的假说二和假说三其实是假设控制果蝇眼色的基因位于Y染色体的非同源区段和控制果蝇眼色的基因位于X染色体的非同源区段。于是有些学生就提出了第4种假说：控制果蝇眼色的基因位于X、Y染色体的同源区段。

假说四演绎推理的结果和摩尔根的实验结果也相符，难道这两种假说都对？而摩尔根只提出假说三，摩尔根错了吗？

在学生愤悱之际，教师适当点拨，引导学生模仿孟德尔“假说一演绎”过程中验证假说时采用的测交实验。学生自然而然想到将实验中所得的F1中的红眼雌蝇和白眼雄蝇进行杂交，实验过程见表1。

通过演绎过程发现两个测交实验的结果还是相同。怎么办呢？学生通过小组讨论发现：X染色体同源区段Ⅱ和非同源区段Ⅰ的差异表现在雄性个体的基因型上。如果在X染色体同源区段Ⅱ上，那么一只纯合红眼雄蝇基因型为XBYB，如果在X染色体非同源区段上，则红眼雄基因型为XBY，那么如何显现这两种差异呢？学生小组讨论决定：继续测交，即刚才测交所得的白眼雌蝇和野生型的红眼雄果蝇进行杂交，实验过程见表2。

至此，学生发现两种假说出现了差异，证明了假说三控制果蝇眼色的基因位于X染色体上的非同源区段是正确的。

4.5评价

该环节是教师对学生在前4个学习环节的学习活动形成一定的评价。可通过小测验或练习来评价学生的知识体系构建状况，也可通过观察学生的活动来评价学生的掌握技能，或者提出开放性问题来评价学生对所学知识的理解和应用情况。

4. 5.1过程评价

在学生小组探究过程中，适时做出点评。对于学生在小组探究活动中出色的表现给于肯定和表扬，对于存在的问题也要明确指出，并帮助他们分析原因，指引正确的思维方向。

4.5.2 学生小结

如何判断基因位于常染色体上还是X染色体上；如何判断基因位于X、Y染色体的同源区段还是位于X染色体上的非同源区段。

4.5.3 当堂训练

通过一些练习来评估学生对知识的掌握情况。

收稿日期：2014 -12 -09