唐英姿

一、研究目的

“孟德爾的豌豆雜交實(shí)驗(yàn) （二）”一節(jié)是人教版新課標(biāo)教材生物必修2《遺傳與進(jìn)化》的內(nèi)容，是在學(xué)習(xí)了 “孟德爾豌豆雜交實(shí)驗(yàn) （一）”的基礎(chǔ)上，以孟德爾的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)過程為主線，對一對相對性狀的遺傳現(xiàn)象到多對相對性狀的遺傳現(xiàn)象進(jìn)行探究，在觀察和分析雜交實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，借助想象和推理提出解釋問題的假設(shè)，再通過實(shí)驗(yàn)對假設(shè)進(jìn)行驗(yàn)證，然后運(yùn)用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法分析數(shù)據(jù)并提出結(jié)論。

我們選擇廣州市協(xié)和中學(xué)2012級高一 （7）班學(xué)生，由授課教師運(yùn)用講授式教學(xué)方法進(jìn)行教學(xué)后，設(shè)計(jì)了一份針對這部分知識的紙筆測試題?？疾閮?nèi)容分為兩部分，第一部分考查自由組合定律的實(shí)質(zhì)，第二部分考查自由組合定律的相關(guān)概率計(jì)算。在2012級高一 （7）班隨機(jī)抽取10名學(xué)生參加紙筆測試。學(xué)生紙筆測試的結(jié)果有以下特點(diǎn)：在考查自由組合定律實(shí)質(zhì)的測試題中，絕大部分學(xué)生的正答率較低，有的出現(xiàn)正答率為0；在考查自由組合定律的相關(guān)概率計(jì)算測試題中，絕大部分學(xué)生的正答率相對較高。我們對此進(jìn)行了反思并查閱相關(guān)資料，初步推測，這部分學(xué)生沒有真正掌握 “自由組合定律”這一重要概念的內(nèi)涵和外延。

第二年，在該校2013級高一 （7）班教學(xué)中，由授課教師使用活動體驗(yàn)式組織教學(xué)，以與傳統(tǒng)講授法的效果進(jìn)行比較。目的在于比較兩種教學(xué)法的教學(xué)效果。

二、活動體驗(yàn)式教學(xué)的設(shè)計(jì)

體驗(yàn)式教學(xué)的理論基礎(chǔ)是美國大衛(wèi)·科爾布提出自己的經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)模式亦即經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)圈理論 （見圖1）。科爾布認(rèn)為，經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)過程是由四個適應(yīng)性學(xué)習(xí)階段構(gòu)成的環(huán)形結(jié)構(gòu)，包括具體經(jīng)驗(yàn)，反思性觀察，抽象概念化，主動實(shí)踐。

圖1 科爾布的認(rèn)知模型

關(guān)于體驗(yàn)式學(xué)習(xí)，教育領(lǐng)域的學(xué)者從不同角度給出了不同的定義。張蓉認(rèn)為，體驗(yàn)式教學(xué)是通過實(shí)踐來認(rèn)識周圍事物，用親身的經(jīng)歷去認(rèn)知、理解、感悟、驗(yàn)證教學(xué)內(nèi)容的一種教學(xué)模式?！?〕孫瑜則認(rèn)為體驗(yàn)式學(xué)習(xí)是 “學(xué)生以自然或結(jié)構(gòu)性的方式獲得親身體驗(yàn)和實(shí)踐，接著反思發(fā)生在自己身上的直接、具體的生活事件，得出抽象、概況的結(jié)論，并據(jù)此調(diào)節(jié)或指導(dǎo)自己的后繼行為”。〔2〕

我們根據(jù)本節(jié)課的三維教學(xué)目標(biāo)，結(jié)合高一年級學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，利用恰當(dāng)?shù)慕叹咴O(shè)計(jì)課堂體驗(yàn)活動如下。

（一）情境引入

〔情景1〕如圖2所示，親本純種黃色豌豆與純種綠色豌豆雜交，F(xiàn)1全是黃色，F(xiàn)1自交得到F2代中黃色種籽有416粒，綠色種籽有140粒，用遺傳圖解表示。

圖2

問題1：請指出圖中發(fā)生分離定律的部分。

問題2：雌雄配子是怎樣結(jié)合的？

設(shè)計(jì)意圖：知識重現(xiàn)，激發(fā)學(xué)生原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)分離定律的實(shí)質(zhì)的知識。

〔情景2〕如果親本純種圓粒豌豆與純種皺粒豌豆雜交，F(xiàn)1全是圓粒，F(xiàn)1自交得到F2代中圓粒種籽有423粒，皺粒種籽有133粒，用遺傳圖解表示 （圖略）。

設(shè)計(jì)意圖：知識再次重現(xiàn)，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生對分離定律實(shí)質(zhì)的認(rèn)知。

〔情景3〕同時考慮豌豆的兩對相對性狀時，雜交結(jié)果如圖3所示。

設(shè)計(jì)意圖：利用概念同化模式學(xué)的原理，引發(fā)反思性思考，引導(dǎo)學(xué)生從分離定律探索自由組合定律。同時引導(dǎo)學(xué)生思考：兩對相對性狀雜交時，成對的遺傳因子分離后，到底發(fā)生了什么事情？產(chǎn)生了怎樣的配子才能在F2代中出現(xiàn)9：3：3：1的比例呢？

圖3

（二）體驗(yàn)活動的設(shè)計(jì)

一般情況下，教師一般會引導(dǎo)學(xué)生閱讀課本，直接找出孟德爾的假設(shè)： “成對的遺傳因子分離，不成對的遺傳因子自由組合”。這樣做的結(jié)果是學(xué)生沒有經(jīng)過自己的思考、假設(shè) （各種可能性）、推理、驗(yàn)證等主動的思維過程，而是被動機(jī)械的接受孟德爾的假設(shè)。

F1代中，基因型為YyRr的雄性個體和雌性個體，在形成配子時，Y與y分離，R與r分離。我們分別用貼著上述4種字母的乒乓球表示，每一種各20各，共80個，Y與y、R與r分別放在同一個小桶內(nèi)。兩個小桶分別代表雌雄個體的生殖器官 （見圖4、圖5）。那么，圖4（♂）小桶之間的乒乓球要怎樣組合，形成什么類型的精子，才能與圖5桶內(nèi)的卵細(xì)胞受精后得到9：3：3：1的比例呢？讓學(xué)生們通過角色參與，體驗(yàn)可能出現(xiàn)的各種情況。

圖4

圖5

（三）體驗(yàn)活動的假設(shè)

學(xué)生做出的假設(shè)，除了課本所指出的孟德爾的那一種組合方式之外，還會做出各種各樣的假設(shè)，比如：

（1）各抓1個球，行嗎？

（2）各抓2個球，行嗎？4個球呢……

（3）各抓2個球，行嗎？

（4）能抓都是Y和Y，或者兩個都是y和y，不行，因?yàn)橛锌赡軆蓚€桶都是YY或yy，因?yàn)槭芫珪r隨機(jī)的，那受精后是YYYY或者yyyy。能抓Y與y嗎？不行，不符合分離定律。

（5）比較合理的假設(shè)：Y與y分離，R與r分離后，Y可以與R組合，形成YR配子，也可以與r組合，形成Yr配子；y可以與R組合，形成yR，也可以與r組合形成yr配子。

在這個過程中，學(xué)生能不斷地進(jìn)行反思、猜想、推理、驗(yàn)證。

（四）體驗(yàn)活動的實(shí)施

學(xué)生們采用小組合作模式，每人抓50次，分別得出個人、小組、班級的最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

測交驗(yàn)證，得出自由組合定律的內(nèi)容。并領(lǐng)悟到分享規(guī)律的實(shí)質(zhì)：等位基因彼此分開，非等位基因自由組合。

（五）應(yīng)用提升

分離定律是自由組合定律的前提，自由組合定律是分離定律的進(jìn)一步深化運(yùn)用。兩個遺傳規(guī)律解決遺傳問題時，常常用分離定律解決自由組合的問題，即： “分支法”，這樣非?？旖莘奖愫蜏?zhǔn)確。

三、研究數(shù)據(jù)和分析

在2012、2013年級的兩個班分別運(yùn)用講授式的教學(xué)方法、活動體驗(yàn)式的教學(xué)方式完成教學(xué)，分別隨機(jī)抽取2012級高一 （7） 班的10名學(xué)生和2013級高一 （7） 班的10名學(xué)生進(jìn)行紙筆測試，對每位學(xué)生每道題的答題情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。試題設(shè)計(jì)有10道題目，其中3道題目考查自由組合定律的實(shí)質(zhì)，7道考查自由組合定律的相關(guān)概率計(jì)算。課題組對對每位學(xué)生3道考查自由組合定律實(shí)質(zhì)考題的答題情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。每道題設(shè)置為5分，考查時間是新授課教學(xué)結(jié)束后。

研究使用的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)軟件是Excel和SPSS19.0。

（一）雙樣本方差齊性的顯著性檢驗(yàn)

兩組學(xué)生答對的題目數(shù)量與總的題目數(shù)量的比值匯總?cè)绫?。在進(jìn)行雙樣本等方差假設(shè)的t檢，要先判斷兩樣本的總體方差是否相等，若兩樣本方差相等，即方差齊性，則選用分析工具中的 “t檢驗(yàn)：雙樣本等方差假設(shè)”；若兩樣本方差不相等，則選用 “t檢驗(yàn)：雙樣本異方差假設(shè)”。經(jīng)F檢驗(yàn) （表2）得知兩樣本的總體方差相等，故可做雙樣本等方差t檢驗(yàn)。〔3〕

表1 在不同教學(xué)方式下兩組人的測試題答題情況

表2 F-檢驗(yàn)：雙樣本方分析

（二）雙樣本等方差t檢驗(yàn)

表3 t-檢驗(yàn)：雙樣本等方差假設(shè)

（三）分析

雙樣本等方差t檢驗(yàn)，結(jié)果兩個樣本測驗(yàn)成線p<0.05，呈顯著性差異?？梢?，在兩種不同的教學(xué)方式對學(xué)生測驗(yàn)成績顯著不同。

四、結(jié)果討論

研究表明，活動體驗(yàn)式教學(xué)對于學(xué)生準(zhǔn)確理解 “自由組合定律”這一重要概念的實(shí)質(zhì)具有顯著幫助。科學(xué)家的研究過程比較復(fù)雜和曲折，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是教材中幾行文字所能體現(xiàn)的。尤其是在當(dāng)年的歷史條件和社會環(huán)境條件下，孟德爾提出這一重要的假設(shè)也不會是靈光一現(xiàn)，而是通過多次的假設(shè)、推理、驗(yàn)證等過程才能得出。我們通過利用小桶和乒乓球等簡單用具設(shè)計(jì)組織一個巧妙的體驗(yàn)過程，該過程能使學(xué)生深刻理解自由組合定律的本質(zhì)特征。通過對乒乓球不同抓取組合的觀察、假設(shè)、推理等思維活動，學(xué)生不但獲得了知識，而且在體驗(yàn)過程中，還發(fā)展了他們的歸納推理能力。此外，體驗(yàn)的過程還可以促使學(xué)生體會孟德爾在科學(xué)研究過程中的曲折和艱辛，形成科學(xué)的探究思想和態(tài)度。

本研究采用的是紙筆測試的形式，對學(xué)生在兩種不同教學(xué)方式下的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行增值評價。然而，紙筆測試不是考查學(xué)生學(xué)業(yè)成績的唯一標(biāo)尺。如果能采用多種考查形式，對學(xué)生進(jìn)行學(xué)業(yè)增值評價評估，并進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)分析，將會使本研究獲得更得力的證據(jù)。

從兩組數(shù)據(jù)我們可以看出，活動體驗(yàn)式教學(xué)對學(xué)生學(xué)習(xí)有明顯的促進(jìn)作用，傳統(tǒng)的講授式教學(xué)也具有相當(dāng)?shù)纳Α１狙芯康幕顒芋w驗(yàn)式教學(xué)中也穿插了講授式教學(xué)的方式，這兩種教學(xué)方式在課堂教學(xué)中分別占有多大比例才能帶來最好的教學(xué)效果呢？這要求教育工作者積極開展更多的教學(xué)實(shí)踐，從而獲得更豐碩的成果。

〔*本文系廣州市教育科學(xué) “十二五”規(guī)劃課題 “新課程標(biāo)準(zhǔn)下 ‘活動體驗(yàn)法’在高中生物教學(xué)中的探索與應(yīng)用”（編號：11D028）成果之一。〕

注釋：

〔1〕張蓉．體驗(yàn)式教學(xué)模式淺析 〔J〕.四川教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2006 （6） .

〔2〕孫瑜．體驗(yàn)式學(xué)習(xí)理論及其在成人培訓(xùn)中的運(yùn)用 〔D〕.上海：華東師范大學(xué)碩士學(xué)位論文，2007.

〔3〕方紅，顧紀(jì)鑫．簡論體驗(yàn)式學(xué)習(xí) 〔J〕.高等教育研究，2002 （2）： 82-83.