摩尔根实验 科学史上真实的摩尔根果蝇实验

——"基因在染色体上"的教学策略 陈晓燕 新疆乌鲁木齐市第四中学 830000         "基因在染色体上"是人教版新课标教材必修3《遗传与进化》模块中至关重要的内容,起着承上启下的作用,既将遗传规律与减数分裂巧妙地联系起来,揭示了分离定律和自由组合定律的实质,又为伴性遗传的学习打下了基础。

教材在编排上采用了假说演绎模式,考虑到学生的接受水平,教材对摩尔根的果蝇实验这段科学史进行了简化处理,与高等教材中相关的内容有较大差异。

        一、问题         1.

人教版新课标教材中本节内容的假说演绎模式[1]         (1)摩尔根的实验结果(发现问题):摩尔根在一群红眼果蝇中发现了一只白眼雄果蝇,并做了如下实验:                 由实验可判断红眼为显性性状(W),白眼为隐性性状(w)。

F2中红眼果蝇和白眼果蝇之间的数量比是3∶1,这样的遗传表现符合分离定律,但如何解释F2中白眼果蝇只有雄性这一现象呢?         (2)分析问题(提出假设):摩尔根设想,如果控制白眼的基因在X染色体上,而Y染色体不含它的等位基因,则可合理解释图1所示的果蝇实验,见图2。

                (3)对假设进行推理性解释(演绎推理):依据假设可预测测交实验的结果,见图3。

此处的测交实验也叫回交实验,是指最早出现的那只白眼雄果蝇与它的红眼女儿交配[2]。

                (4)设计或分析实验(验证推理的正确性从而说明假设成立):回交实验结果与预测结果一致,从而验证了假设。

        2.

刘祖洞《遗传学》上册中的假说演绎模式         人教版新课标教材P29指出:摩尔根做了图1所示的实验,然后提出了假设,并通过测交(回交)等实验验证了假设。

        刘祖洞《遗传学》上册则指出[3]:摩尔根先做了图1所示的实验,紧接着做了回交实验,然后提出假设。

假设内容为:控制白眼的基因在X染色体上,而Y染色体不含它的等位基因。假设可合理地解释图1所示实验和回交实验。为了验证假设,摩尔根设计了三个新的实验,其中有一组实验最为关键,即白眼雌果蝇与亲本中红眼雄果蝇交配,按照假设可预期,子代中雄果蝇都是白眼,雌果蝇都是红眼。

实验的结果和预期完全符合,假设得到了证实。         3.

假设控制白眼的基因在X染色体上,Y染色体上也有它的等位基因         按照人教版新课标教材中的假说演绎模式,如假设控制白眼的基因在X染色体上,Y染色体上也有它的等位基因,也能合理解释图1所示实验和回交实验,见图4。

而刘祖洞《遗传学》上册中的假说演绎模式则可排除上述假设,摩尔根用白眼雌果蝇与亲本红眼雄果蝇交配,子代的雄果蝇都是白眼,雌果蝇都是红眼,见图5。

                上述两种假说演绎模式,在实验过程和演绎推理两个步骤有较大差异。

人教版新课标教材的假说演绎模式简洁明了,刘祖洞《遗传学》上册的假说演绎模式真实严谨,教学中教师该如何取舍?         二、对策         1.

新授课策略         考虑到学生的接受水平和认知基础,新授课可按上文1模式处理。         2.

一轮复习课策略         高三一轮复习时,学生已有一定的知识储备,已经知道基因在染色体上这个结论,这时可以精心设计问题串来引导学生,还原真实的摩尔根果蝇试验。

        一轮复习本节内容时,可先快速回顾上文1的内容,并介绍X、Y染色体同源区段和非同源区段的相关知识,引导学生做出三种假设。

        假设一:控制眼色的基因位于Y非同源区段,Y染色体上有,而X染色体上没有。

假设二:控制眼色的基因位于X非同源区段,X染色体上有,而Y染色体上没有。假设三:控制眼色的基因位于X、Y同源区段,X染色体和Y染色体上都有。         接着让学生自己用三种假设去解释图1所示实验和回交实验,并写出遗传图解。

假设一很容易排除;假设二正是摩尔根的假设,可合理解释图1所示实验,也可合理解释回交实验;假设三也同样能合理解释图1所示实验和回交实验。

学生很容易发现问题所在:按照人教版新课标教材的假说演绎模式,假设二和假设三都是正确的。         学生疑惑之时,抛出问题:现有白眼雌果蝇、亲本红眼雄果蝇,如何验证假设二和假设三的正确性?学生容易想到杂交。

让学生写出遗传图解,结果见图5。事实上,摩尔根正是通过图5所示的这组关键的实验验证了假设二是正确的。

        至此可总结出真实的摩尔根果蝇实验:摩尔根先做了图1所示的实验,紧接着做了回交实验,然后提出假设:控制白眼的基因在X染色体上,而Y染色体不含它的等位基因。

假设可合理地解释图1所示实验和回交实验。为了验证假设,摩尔根设计了三个新的实验,其中有一组实验最为关键,即白眼雌果蝇与亲本红眼雄果蝇交配。

按照假设可预期,子代中雄果蝇都是白眼,雌果蝇都是红眼。实验的结果和预期完全符合,假设得到了证实。         三、小结         科学史蕴含着科学家研究问题的思路,是很好的教学素材。

运用科学史进行教学,可以培养学生发现问题、做出假设、验证假设的能力。

教材在编写时需要考虑诸多因素,比如学生的接受水平、选取素材所占的篇幅等等。因此人教版新课标教材对摩尔根的果蝇实验这段科学史进行了适当的简化处理,这样有利于新授课时学生掌握"基因在染色体上的实验证据"这部分教学内容。

但是,作为教师,在备课时应当了解真实的摩尔根果蝇试验,并在适当的时候引导学生还原这部分科学史,这也体现了"用教材教"而不是"教教材"。 参考文献 [1]刘本举 "基因在染色体上"基于科学史的教学设计.

生物学通报,2010,45(1):35~39。 [2]刘祖洞 遗传学(上).第二版.北京.高等教育出版社,1990,5:120。 [3]刘祖洞 遗传学(上).第二版.北京.高等教育出版社,1990,5:119~122。