时间：2023-11-14 11:20:49
【关键词】课堂教学；分离规律；等位基因；相对性状；精讲；多练
分离规律是遗传规律的基本规律，在掌握其规律的基础上很容易掌握基因的自由组合规律、连锁互换规律及伴性遗传。因此在分离规律的教学过程中让学生理解掌握非常重要。
教学过程中主要是使学生了解等位基因的遗传行为与相对性状遗传表现之间的因果关系，从而理解性状分离的遗传学原理。课堂教学中，教师的精讲要抓住关键性概念和原理，以及与概念和原理有关的感性材料；学生课堂上的练习题要形式多样化，做到少讲多练。
一、分析感性材料要突出本质
分离规律和自由组合规律的提出要经历了由现象到假说、到理论的过程。学生理解概念和原理，也要求有相应的感性知识为基础。采取从感性到理性，从理论到实践的过程。在分离规律的教学中，首先讲述豌豆的一对相对性状的遗传实验，为学生提供与形成概念和原理有关的充分事实，符合学生思维活动的规律，有利于学生掌握分离规律的概念、原理及体系。那么，在一对相对性状的实验教学中，应当讲清哪些具体事实并突出其本质呢？
1．讲清豌豆的花部结构和传粉方式，使学生弄清自花授粉和异花授粉等基本概念。
2．讲清豌豆主要相对形状。使学生弄清相对性状的概念，明确纯种豌豆的自交后代仍然是纯种，纯种的杂交后代表现出相对性状的遗传差异。
3．讲清相对性状遗传表现的两个特点：一是F．全部表现为显性；二是出现相对性状的分离，比值近似3：1 0一对相对性状的遗传表现是孟德尔提出遗传因子F2分离假说的实验依据。所以，在教学中应当引导学生通过分析孟德尔的豌豆杂交实验资料，抓住相对性状遗传表现的本质，使之具备学习和理解分离规律相应的感性知识。
二、讲述分离规律要突出重点抓关键
基因的分离规律是解释相对性状分离的遗传原理，它是运用等位基因等科学概念所组成的判断，揭示出等位基因的遗传行为与相对性状遗传表现之间的因果关系。所以，分离规律教学的重点是讲清等位基因的定义、存在形式及其杂合体内的遗传行为。教学的关键在与抓住等位基因遗传行为的细胞学基础，也就是在减数分裂和受精过程中同源染色体的动态。
教学程序按照基因的遗传理论对分离现象的具体解释来安排，大致如下：
1．相对性状是由等位基因控制的。等位基因是指位于一对同源染色体的相同位置上，控制相对性状的成对基因。等位基因的概念：从数量看，是成对基因；从性质看，成对基因的遗传效应具有对应关系。从存在位置看，位于同源染色体的相同位点上。属性，所以等位基因又称对性基因。概括如下：其中，对应关系也是等位基因的本质等位基因与相对性状之间的关系可以概况如下：
2．等位基因在体细胞中是成对存在的，其中，等位基因的纯合状态称为纯合体，如高茎豌豆（DD）为显性基因纯合体；矮茎豌豆（dd）为隐性基因纯合体。等位基因的杂合状态称为杂合体，如高茎豌豆（Dd）．配子中之含等位基因中的一个。教学中应该避免将等位基因的概念和存在形式混淆，造成学生理解和记忆概念的困难。
3．杂合体内等位基因的遗传行为概括如下：①显性基因对隐性基因有显性作用，因此F1全部表现为显性（高茎）。但是，隐性基因并没有消失。显性作用是由于高茎基因（D）能够控制一种酶的合成，通过酶作用促使细胞胞合成足够的赤霉素，赤霉素刺激细胞生长的结果，使含有显性基因的豌豆植株表现高茎性状。矮茎基因（d）不能控制这种酶的合成，因此，含有矮茎基因的豌豆植株表现为矮茎性状，杂合体则表现出高茎基因的性状。教学中不一定讲述显性作用的机制，但不要把显性作用误解为显性基因对隐性基因的控制作用。②杂合体内等位基因虽然共存与一个细胞中，由于分别位于同源的两条染色体上，具有一定的独立性。独立性是指等位基因间互不融合，保持着各自的质的纯洁性。杂合体内等位基因的纯洁性，是F1产生两种纯质配子，以及受精后导致F2出现隐性纯和的前提。③在减数分裂时，杂合体内等位基因随着同源染色体的分离而彼此分开，各进入一个配子，结果，产生数目相等的两种类型的配子。配子是亲体的产物，子体的根源，上下两代相连续的桥梁，传递基因的唯一媒介，所以，配子的质（两种纯质类型）和量（数量相等）的变化，必然对后代的性状表现有着决定性作用。因此，等位基因的分离是性状分离的根本原因。
④杂合体产生的雌雄配子间通过受精作用的随机结合，使F2群体中既有等位基因的纯合状态，又有等位基因的杂合状态，其中显性纯和和隐形纯和各占四分之一，从而导致群体F2出现相对性状的分离，比值为3：1。
综合所述看出，F2的性状分离是由于F是杂合体。在减数分裂和受精作用过程中，杂合体内等位基因的分离和纯和，必然导致后代表现性状分离。分离规律的语言表达，就是对杂合体内等位基因的遗传行为的概况。
表现型和基因型的教学可以放在概括分离规律之后，教材在阐述表现型和基因型的关系时，主要强调“表现型相同的，基因型不一定相同”，而没有确认“基因型相同，表现型一定相同”的判断推理。教学中学生可能提出这个问题，教师应该通过分析典型的事例，使学生认识到表现型是基因型与环境条件共同作用的结果，所以，这种判断推理只有在一定条件下才具有真实性，否则是不能成立的。
测交实验验证了相对性状分离假说的真实性，使假说上升为理论。所以，测交实验是继续深入地进行原理教学的一个重要组成成分。教学程序如下：
1．阐明回交和测交的概念，启发学生应用等位基因分离和纯和的原理，画出测交实验的遗传图解。
2．根据测交实验的遗传图解，启发学生通过分析测交子代表现型和比例与F1配子类型和比例之间的关系，明确如果等位基因分离具有真实性，那么测交实验的结果与理论推断应该是完全一致的，测交则能够测定F1的基因型。
1 细胞分裂方式检索表(以二倍体为例)
①分裂过程中无纺锤体、染色体出现……………………………………………无丝分裂
①分裂过程中有纺锤体、染色体出现……②
②细胞中无同源染色体……………………③
②细胞中有同源染色体……………………④
③染色体着丝点排列于赤道板上…减Ⅱ中期
③染色体着丝点分裂，细胞质均等分配或不均等分配……………………………………减Ⅱ后期
(次级精母细胞、第一极体或次级卵母细胞)
④无同源染色体的变化……………………⑤
④有同源染色体的变化……………………⑥
⑤染色体着丝点排列于赤道板上………………………………………有丝分裂中期
⑤染色体着丝点分裂，子染色体分向两极………………………………………有丝分裂后期
⑥同源染色体联会、形成四分体或对称排列于赤道板两侧………………………减I前期或中期
⑥同源染色体分离并移向两极……………⑦
⑦细胞质均等分配…减I后期(初级精母细胞)
⑦细胞质不均等分配……………………………减I后期(初级卵母细胞)
此检索表还可进一步细化和扩充。查用检索表时，根据图像的特征与检索表上所记载的特征进行比较，逐级递进，便可检索出该图像的归属。
[例1]图1为三个处于分裂期细胞的示意图，下列叙述中正确的是( )
A.甲可能是丙的子细胞
B.乙、丙细胞不可能来自同一个体
C.甲、乙、丙三个细胞均含有二个染色体组
D.甲、乙、丙三个细胞均含有同源染色体
解析：解答此题的关键是结合相关的原理准确地判断出相关图像的归属(分裂类型及时期)。据图1中显示的特征并结合检索表可知：三个细胞均无细胞壁但有中心体，故全为动物细胞。甲中有四条染色体，但无同源染色体，姐妹染色单体分开后形成的子染色体正在分离且细胞质均等分配，说明甲为处于减数第二次分裂后期的动物细胞，即甲可能是第一极体或次级精母细胞，此时细胞内有2个染色体组。乙中染色体着丝点分裂导致染色体暂时加倍，移向每一极的染色体中均有同源染色体，共含4个染色体组且细胞质均等分配，说明乙是处于有丝分裂后期的动物细胞。丙中有2个染色体组，同源染色体正在分离，且细胞质均等分配，应为处于减数第一次分裂后期的初级精母细胞。结合减数分裂过程，从非同源染色体的组合来看，甲可能是丙的两个子细胞(次级精母细胞)之一；从染色体组成来看，乙、丙染色体组成相同，可能来自同一雄性动物个体，只是两者所属分裂方式不同。
参考答案：A。
2 遗传病类型检索表
①患者表现为母系遗传(母病则子女均病，父病子女均无病)…………………………细胞质遗传病
①患者不表现为母系遗传…②细胞核遗传病
②患者表现为家族聚集倾向且发病受环境影………………………………………多基因遗传病
②患者无家族聚集倾向且发病不受环境影响……………………………………③单基因遗传病
③患者只在男性中出现…伴Y染色体遗传病
③患者在男女中都会出现…………………④
④患病夫妇不会有正常孩子………………⑤
④患病夫妇有正常孩子……………………⑥
⑤患者男多女少，正常夫妇无病女；母病子必病……………………………伴X染色体隐性遗传病
⑤患者男女均等，正常夫妇可能有病女；母病子未必病………………………常染色体隐性遗传病
⑥患者男少女多，患病夫妇无常女；父病女必病……………………………伴X染色体显性遗传病
⑥患者男女均等，患病夫妇有常女；父病女未必病……………………………常染色体显性遗传病
[例2]图2为某家系遗传病的遗传图解，该病不可能是( )
A.常染色体显性遗传病
B.常染色体隐性遗传病
C.X染色体隐性遗传病
D.细胞质遗传病
解析：遗传系谱分析是常见的遗传学题型之一，因其蕴涵着多种变化而常作为考查综合能力的难题。本题只为遗传病的分析提供了一个遗传系谱，因此不能从男女发病率(从自然人群调查中得到)角度分析，只能利用家系遗传图解提供的信息分析。利用检索表结合遗传系谱中相关患者的发病情况可知：“母病则子女均患病”，该病具有母系遗传的特点，说明该病可能是细胞质遗传；而从“母病、女病而父正”现象，不能排除该病为伴X染色体显性遗传病以及常染色体显性或隐陛遗传病的可能性，但可断定该病不会是伴X染色体隐陛遗传病。因为若为伴X染色体隐性遗传病，则“女病父必病”，与系谱中“女病而父正”现象相矛盾，所以只能选C项。
参考答案：C。
3 基因位置(遗传方式)的推断检索表
①正、反交的结果相同……………………细胞核遗传中的常染色体遗传
①正、反交的结果不同……………………②
②正、反交后代性状均同母本(即母系遗传)…………………………………………细胞质遗传
②正、反交后代性状与性别相关联且分离比在两性间不同………………………………………③
③表现为交叉遗传，患者男性多于女性…………………………………X染色体隐性遗传
③表现为交叉遗传，患者女性多于男性…………………………………X染色体显性遗传
[例3]某果蝇品系有三组性状：I和I’、Ⅱ和Ⅱ’、Ⅲ和Ⅲ’(I、Ⅱ、Ⅲ表示显性性状，I’、Ⅱ’、Ⅲ’表示隐性性状)，请根据以下几组实验结果，分析上述三组性状的控制基因的位置和遗传方式，并简要说明理由。
①早I×I’F1表现I性状；I’×IF1表现I性状，说明：_________。
②Ⅱ×Ⅱ’F1表现Ⅱ性状；Ⅱ’×ⅡF1表现Ⅱ性状()和Ⅱ’性状()，说明：___________。
③早Ⅲ×6Ⅲ’F1表现Ⅲ性状；Ⅲ’×6ⅢF1表现Ⅲ’性状，说明：__________。
解析：遗传方式的推断基于遗传学的相关原理(遗传的基本定律、伴性遗传等)，是教学的重点与难点之一。正交与反交的结果常用于细胞质遗传与细胞核遗传的鉴别，而其在细胞核遗传的伴性遗传中存在的差异却常被忽视。据检索表可知：实验①中正反交结果相同，说明I性状为显性性状且与性别无关，控制I和I’的基因在常染色体上，属于细胞核遗传中的常染色体遗传；实验②中正、反交所得后代表现型不同且与性别相关联，说明控制Ⅱ和Ⅱ’的基因在X染色体上，属于细胞核遗传中的伴性遗传；实验③中正、反交所得后代性状均与母本相同，具有典型的母系遗传特征，说明相关基因位于细胞质中，属于细胞质遗传。
参考答案：①控制I和I’的基因在常染色体上，属于细胞核遗传中的常染色体遗传。因为正交、反交的结果相同，F1总是表现显性性状
②控制Ⅱ和Ⅱ’的基因在性染色体上，属于细胞核遗传中的伴性遗传。因为F1在不同性别中出现了不同的性状分离比
③控制Ⅲ和Ⅲ’的基因在细胞质中，属于细胞质遗传。因为F1总是表现出与母本相似的性状
关键词遗传标记;生物技术;应用
AbstractAs the biological science and bio-technology developing，genetic markers，particularly molecular markers are increasingly widespread in biological research. In this article，the development and classification of genetic markers were discussed，and the application in biotechnology was introduced.
Key wordsgenetic marker;biotechnology;application
遗传和变异作为生物的重要特征之一，决定着生物的生存和进化。在对物种的遗传和变异进行研究的过程中，遗传标记(Genetic Marker)是指那些表现变异性，且遵循简单遗传方式的性状或物质，是非常重要的任何遗传分析都不可缺少的工具，其作为遗传物质特殊的易于识别的表现形式，可以用来研究基因遗传和变异的规律[1]。
1遗传标记的发展
19世纪60年代，Mendel以豌豆为材料，详细研究了豌豆的7对相对性状的遗传规律。由于这些性状都具有典型的外部形态，很容易识别，从而构成了最早的遗传标记，即形态学标记，由此奠定了近代遗传学的基础。1900 年以后，Morgan等将Mendel所称的“遗传因子”(Inherited factor)的行为与细胞核内染色体的行为相联系进行研究，导致细胞遗传学的诞生，从而使细胞学标记得到应用。随着生物学各个分支学科的发展，遗传标记从可见形态的表现型扩展到生理、生化、细胞、发育和免疫等多个方面，但所有这些标记都是从生物学方面进行判别。1941年Beald和Tatum通过研究红色面包酶的生化突变型，提出了“一个基因一个酶”的假说，创立了生化遗传学，这也是第1个将生化标记用于遗传多样性分析的实例。生化标记在50年代末60年代初被大量应用。同工酶标记的兴起，使遗传标记的识别突破了活体形式，但仍然没有突破表达基因的范围。1953年，Watson和Crick提出了DNA分子结构的双螺旋模型，宣布分子遗传学时代的到来。1974年，Grodzicker等首次提出DNA限制性片段长度多态性(RFLP)可以作为遗传标记，开创了直接应用DNA多态性作为遗传标记的新阶段。1985年Mullis等发明了聚合酶链式反应(Polymerase chain reaction，PCR)，使直接扩增DNA的多态性成为可能，随着PCR的迅速发展，又产生了各种新型的分子标记，从而使遗传标记进入了一个日新月异的发展阶段[2]。
2遗传标记的分类
2.1形态学标记
形态学标记是最原始的生物性状遗传标记，是指肉眼可见的生物特定的外部特征特性。经过遗传学家的努力，已建立了许多形态标记的遗传图谱，但需要寻找或人工诱变突变体。这就使形态标记构建时间变长，并且这种标记易受环境影响，突变对有利形态标记会产生不利影响[3]。
2.2细胞学标记
随着遗传学和细胞学的发展，人们将遗传现象与染色体结合起来。染色体数目及结构的变化常常引起表型的变化，因此染色体的变化可以作为一种遗传标记。
2.3生物化学标记
1952年Neilands首次结晶出2种类型的乳酸脱氢酶，并证实它们为同工酶，即它们是来源相同、催化反应性质相同而分子结构有差异的酶蛋白分子。不同的同工酶所带的电荷不同，可通过电泳分离，并经与底物反应或染色，检测它们的存在与否和分子质量的大小，因而可作为遗传标记。但在植物的群体研究中，仅有10～20 种同工酶表现出位点的多态性[4]。
2.4免疫学标记
免疫学标记是以动物个体的免疫学特征为遗传标记。早在1900年，Ehrlich和Morgenroth指出山羊红细胞表面存在抗原，并证明这些抗原具有个体差异。20世纪80年代初，人们转向白细胞抗原的研究，即主要组织相容性复合体(MHC)，根据个体淋巴细胞抗原特异性，研究品种间、个体间的性状差异，并应用于遗传育种[5]。
2.5分子标记
生物体之间的差异本质上是DNA水平上的差异。以DNA多态性与性状间的紧密连锁关系为基础遗传标记，是性状基因的真实反映，能在不同发育阶段对不同组织DNA进行检测分析。分子标记具有以下优点:直接以DNA的形式出现，不受环境和其他因素的影响;多态性几乎遍及整个基因组;表现为中性标记;不影响目标性状的表达，与不良性状无必然连锁;有许多分子标记为共显性;部分分子标记可分析微量DNA样品[6]。
3遗传标记检测技术的分类
DNA分子标记检测技术大致可分为3类:第1类是以电泳技术和分子杂交技术为核心的分子标记技术;第2类是以电泳技术和PCR技术为核心的分子标记技术;第3类是以DNA测序为核心的分子标记技术。
3.1以电泳技术和分子杂交技术为核心的分子标记
3.1.1限制性片段长度多态性(Restriction Fragment Length Polymorphism，RFLP)。RFLP是利用放射性同位素标记(如32P)或非放射性标记(如地高辛标记)探针，与转移于支持膜上的总DNA(经过限制性酶消化)杂交，通过显示限制性酶切片段的大小，来检测不同遗传位点变异(多态性)的一种技术。
3.1.2DNA指纹(DNA finger printing)标记。DNA指纹标记是以重复序列为探针进行分子杂交，由于不同基因型中的重复次数不同而产生多态性的分子标记。目前常用的DNA指纹标记主要有微卫星DNA(Microsatellite DNA)标记和小卫星DNA(Minisatellite DNA)标记。
3.2以电泳技术和PCR技术为核心的分子标记
PCR技术问世不久，便以简便、快速和高效等特点迅速成为分子生物学研究的有力工具，尤其是在DNA分子标记技术的发展上更是发挥了巨大作用。根据所用引物的特点，这类分子标记可概括为3种类型:
3.2.1单引物PCR标记。是以一个寡核苷酸序列为引物，对基因组DNA进行PCR扩增来鉴别多态性DNA的过程。其代表性技术是RAPD。随机扩增多态性DNA(Random amplified polymorphism DNA，RAPD)是以寡核苷酸序列(通常为10个核苷酸)为引物，对基因组DNA随机扩增，从而得到多态性图谱作为遗传标记的方法。
3.2.23′端具有选择性的双引物PCR标记。该类最典型的技术为扩增片段长度多态性(Amplified fragment length poly-morphisms，AFLP)。其基本原理是利用一个在基因组DNA中酶切位点少的内切酶和一个内切酶位点多的内切酶组合，对基因组DNA进行完全消化，再使用双链人工接头与酶切片段的粘性末端连接作为反应模板，先进行预扩增，之后再进行选择性PCR扩增，最后通过变性聚丙烯酰胺凝胶电泳展现其多态性[7]。
3.2.3基于特异双引物的PCR标记。切割的扩增产物多态性序列(Cleaved amplified polymorphism sequence，CAPS)标记是指PCR产物经限制性内切酶消化后所表现出的DNA片段长度的变异，表现为共显性遗传。特异引物序列来自基因数据库、基因组或cDNA克隆以及已克隆的RAPD条带等。
3.3以DNA测序技术为核心的分子标记
随着人类基因组研究计划的深入和DNA自动测序技术的不断改进，以DNA序列为核心的分子标记也孕育而生，其中最具代表性的是表达序列标定标记(Expressed sequence tags，EST)。EST标记主要是在cDNA文库中随机挑选克隆，并进行单向测序(Single pass sequencing)生成的250～400 bp的核苷酸序列片段。由于ETS来源于cDNA克隆，因此部分反映了基因组的结构及不同组织中基因的表达模式[2]。
4遗传标记的应用
4.1遗传图谱的构建
一般步骤包括:选择用于作图的遗传标记;根据遗传材料的多态性确定作图群体的亲本和组合;培育具有大量遗传标记处于分离状态的群体或衍生系;作图群体中不同个体和品系标记基因型确定;标记之间的连锁群的构建。
4.1.1经典遗传图谱。经典遗传图谱构建理论基础是染色体的交换和重组。用重组率来揭示基因间的遗传图距，其单位用厘摩(centiMorgan，cM)表示，1个cM的大小大致符合1%的重组率[8]。
4.1.2分子遗传图谱。在高等植物中，RFLP最初用于已被经典遗传学比较详细研究的一些作物的遗传图谱的构建，如玉米和番茄[9-10]。对样品提取所得DNA采用多种限制性内切酶处理，对所有探针在亲本间的多态性进行检测。AFLP能够揭示大量的多态性位点，可以弥补传统的RFLP标记多态性低的缺点，特别是对于没有很多DNA序列的物种来说，利用其近源种的DNA序列(包括EST)而发展的其他分子标记结合AFLP标记，构建高密度的遗传连锁图是非常有效的一种策略[11]。
4.2基因定位
基因定位是遗传学和育种学研究中的重要内容，也是基因克隆的基础工作。目的基因的定位一般要经过初步定位和精细定位2个过程。目的基因的初步定位是利用分子标记技术在一个目标性状的分离群体中把目的基因定位在染色体的一个区域内。在初步定位的基础上，利用高密度的分子标记连锁图对目的基因区域进行区域高密度分子标记连锁分析，以便精细定位目的基因。
5小结
动物遗传标记是随着人类对基因由现象到本质的认识而由形态标记向分子标记逐步发展的过程，技术手段由复杂、高成本向简便、低成本转变。各个阶段的遗传标记方法，各有其优缺点和使用范围。随着分子生物学技术的深入和完善，遗传标记手段必将逐步改进，为遗传学研究和遗传育种起到巨大的推动作用。
6参考文献
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[5] 魏麟，黎晓英，黄英，等.遗传标记及其发展概述[J].动物育种，2004，21(10):42-45.
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[教材分析]
理顺思路，明确地位。新教材是按照科学发展史的顺序进行编排的，第一章通过孟德尔的遗传实验提出了遗传因子（基因）控制生物性状;然后1903年萨顿在研究蝗虫和卵细胞的形成过程时，发现了基因和染色体的平行关系，利用类比推理提出了“基因在染色体上”的假说;1910年，摩尔根通过果蝇的杂交实验找到了“基因在染色体上”的实验证据。科学发展至此，人们很自然地希望继续探索――基因到底是什么物质，它有什么作用？第三章就向我们介绍了《基因的本质》。因此，第三章是一、二章的延续，它们之间具有很强的逻辑性。在开始第3章学习时，适当帮助学生复习前面的知识，理清思路，把握方向。
[学情分析]
“什么是遗传物质”？对于这个问题，大部分学生知道答案。学生知道是什么，但不熟悉为什么，怎么得出结论？因此，新教材把科学发展史的教育和实验思维的养成作为一项新的教学目标，让学生在原汁原味的实验过程中重温科学的探索历程。在体验的过程中，一方面能增强学生的兴趣，另一方面又能培养学生的生物实验设计能力。但是，学生对于实验的背景知识、实验原理、实验技术了解甚少，给他们的理解增加难度。所以，在教学中教师必须做好铺垫工作、介绍相应的技术，也鼓励学生通过搜集资料自我学习，开阔视野。
[教学目标]
（一）知识目标
掌握证明DNA是遗传物质的实验过程和原理，以及从实验中得出的结论（DNA是遗传物质）。
（二）能力目标
通过重演科学家发现DNA是主要遗传物质的过程，初步学会科学研究的方法和实验设计的基本步骤。
（三）情感目标
1.概述人类对遗传物质的探索过程，认同科学认识是不断深化、不断完善的过程。
2.通过学生自己设计验证性实验，培养分析问题、解决问题的能力，发展科学思维和创新的能力。
[重点难点]
1.重点：肺炎双球菌转化实验的原理和过程。
2.难点：肺炎双球菌转化实验的原理和过程。
[教学方法]
学生合作学习，自主探究，讨论和讲述相结合，动画展示实验过程。
[教学过程]
1.总结基因的探索历史，提出课题
2.早期对遗传物质的推断：大部分科学家认为，蛋白质是生物的遗传物质
3.肺炎双球菌的转化实验
（1）两种菌落的比较
（2）实验过程及分析
①对比第一、二组的实验现象，这说明了什么？
②对比第二、三组的实验现象，说明了什么？
③第四组小鼠为什么会死亡呢？你认为有哪些可能的原因。
④第四组中活的S型细菌如何出现的？
⑤在什么条件下，活的R型细菌会转变成活的S型细菌？
⑥从这个实验结果，你可以得出什么结论？
4.验结论：已经被加热杀死的S型细菌中，必然含有某种促成R型细菌转化为S型细菌的活性物质（转化因子）
5.寻找“转化因子”
学生运用“假说―演绎法”自我设计实验，验证哪种物质是“转化因子”？
问题假设确定思路选择材料设计方案实施方案结果分析得出结论
6.艾弗里的体外转化实验
艾弗里的思路
（1）实验材料：选用肺炎双球菌。
（2）假设：DNA是遗传物质。
（3）实验操作：将S型细菌中的多糖、 蛋白质、脂类和DNA等提取出来，分别与R 型细菌进行混合。
（4）预期结果：只有DNA与R型细菌进行混合，才能使R型细菌转化成S型细菌。
（5）实验结果：与预期结果吻合。
（6）分析结论：DNA是遗传物质。
[学生讨论]
结合数学中的“必要条件、充分条件和充要条件”分析艾弗里的实验设计。
“DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质”。你认为通过此实验能得出这一结论吗，请说明理由。
由此可见，科学家是设法把DNA与蛋白质分开，从而单独地、直接地去观察DNA的作用。但是，艾弗里转化实验所使用的DNA中仍然含有极少量的蛋白质。因此人们认为不能完全排除蛋白质的作用。既然如此，还有没有更具有说服力的方法来证明DNA是遗传物质呢？
7.小结
8.题中求知
（1）下列各项中，肺炎双球菌转化实验的关键一步是（ ）
A.区别S型细菌和R型细菌
B.无荚膜菌不会使小白鼠死亡
C.有荚膜菌可使无荚膜菌的后代长出荚膜
D.灭活的有荚膜菌可使无荚膜菌的后代长出荚膜
（2）用DNA酶处理过的S型细菌不能使R型细菌发生转化。下列关于这一实验的叙述，不正确的是（ ）
A.这个实验是为了证实DNA的分解产物不是遗传物质。
B.这个实验是为了从反面证明DNA是遗传物质。
C.这个实验证实DNA的分解产物不是“转化因子”。
D.这个实验是艾弗里关于遗传物质研究的重要工作之一。
【强调说明】学生体验艾弗里此步实验设计的巧妙，懂得实验设计的严谨性。
（3）格里菲斯和艾弗里所进行的肺炎双球菌转化实验，证实了（ ）
A.DNA是遗传物质
B.蛋白质和多糖不是遗传物质
C. S型细菌的性状是由DNA决定的
D.在转化过程中，S型细菌的DNA可能进入到了R型菌细胞中
9.作业
关键词:植物遗传资源;保存;利用
植物遗传资源是生物多样性的重要组成部分,是地球上极为重要的财富,是人类生存和发展的重要物质基础。作物遗传资源也称种质资源,是具有特定种质或基因,可用于栽培、育种和生物学研究的各种生物类型的总称。长期以来,人类对作物遗传资源的保存缺乏足够的认识和重视,遗传资源流失加速,遗传多样性减少和一致性增强,其后果是导致作物遗传脆弱性和病虫害的暴发而造成农业损失,并影响农业的可持续发展。
1.植物遗传资源保存的紧迫性
1.1人类活动的加剧,加速了植物遗传资源的流失
随着人类认识自然、改造自然能力的不断增强,人口增长,对资源的需求增多,特别是对资源不合理的过度开发与利用,加速了作物遗传资源的流失。N.Meuers(1988)估计在过去2亿年间,大约每27年有一种高等植物灭绝,而现在的灭绝速度是自然灭绝速度的1000倍(E.O.Wilson 1988)。我国云南景洪原有野生稻分布点26个(1968年),现仅剩1处;江西东乡原有野生稻分布点7～8个(1978年),现仅有2处。这些种质的消失,是难以用任何现代生物技术重新创造的。
1.2遗传多样性的减少,导致遗传脆弱性和病虫害的暴发造成农业损失
20世纪以来,随着新品种的大量推广,少数品种成为优质品种,品种遗传的多样性减少,遗传基础越来越狭窄,现代品种基因的等位性变异愈来愈少。建国初期,我国有1万个小麦品种(主要是农家品种)在种植使用,到20世纪70年代仅存1000个品种。我国育成的小麦品种数百个,其亲本大都离不开14个骨干亲本。贾继增等用分子检测方法证明现代选育品种遗传多样性最差,地方品种较好,野生种遗传多样性最丰富。用RFLP标记在14个普通小麦品种各条染色体的472个位点进行遗传多样性检测,发现283个位点有多态性,其中硬粒小麦与粗山羊草杂交后染色体加倍育成的Synthetic持有等位变异175个,10个品种间杂交育成的品种只有0～7个。美国在过去100年间,玉米品种丧失91%,西红柿品种丧失81%。作物品种单一化和遗传基础狭窄,增加了作物对病虫害抵抗能力的遗传脆弱性。19世纪40年代,爱尔兰马铃薯晚疫病流行,造成200万人移居美国,50万人死亡。
1.3作物遗传资源的保存,关系到农业的可持续发展
农业的发展历史,充分证明植物遗传资源在农业发展中具有不可替代的重要作用。洲际引种开创了高产作物引种,使农业总产量提高1倍;石油农业虽使作物产量进一步提高,但也带来了环境污染、作物倒伏等问题的出现。1960年左右小麦、水稻等矮秆基因的开发和利用,标志着第三次农业发展“绿色革命”开始了。杂交水稻之父袁隆平发明的“水稻野败型雄性不育株转育成不育系”,开创了我国“三系”配套杂交水稻生产的新局面。农业未来的发展取决于人类对植物遗传资源的保存和广泛利用,用一种生产效益型、资源节约型、环境保护型、食物安全型的可持续发展农业方式代替传统的农业运作方式。
1.4遗传资源是人类赖以生存和发展的物质基础,应进行科学分析和客观评价
对植物遗传资源的科学分析和评价是推广利用的前提,特别是利用现代生物技术从分子水平上研究遗传多样性。随着生产发展,人民生活水平的提高,对品种的要求越来越高,也越来越多,而任何一个品种和类型都不可能具有与社会发展需要完全相适应的性状(基因),必须通过育种途径来实现这一需要。育种工作就是要按人类的意图对植物遗传资源进行加工、改造、选择和培育出符合人类需要的品种,遗传资源为人类提供食品、药品,并为人类构建了良好的生态环境。
2.植物遗传资源的保存方法
保存就是人类利用生物圈(即全部生物)的管理,使其能给人最大的持久利益,并保持其潜力以满足后代人的需要和愿望。植物遗传资源的保存是以天然或人工创造的适宜环境保持样本一定数量和原有生活力及遗传性,使生物个体的遗传物质具有完整性,并能通过繁殖将其遗传物质传递下去,减少繁殖过程中的遗传漂变。保存可采用自然(原生境)和基因库(非原生境保存)相结合的方法。
2.1原生境保存
原生境保存是指在原有生态环境中,就地进行繁殖保存。可通过建立自然保护区或天然公园等途径来保护野生及近缘植物物种。据国家林业局保护司数据显示,截至2003年底,我国现有的各级各类自然保护区共有1999处,面积为14398万km2,占国土总面积14%左右。建有3个部级珍稀野生植物保护区:广东高州和江西东乡的野生稻保护区,山东垦利野生大豆保护区,我国卧龙山、长白山和鼎湖山三处被列为国际生物圈保护区。
2.2非原生境保存
非原生境保存是指将植物遗传资源迁出植物原有生态环境以外的地方进行保存的方式。
2.2.1植株保存。可采用种质圃、植物园等保存植物遗传资源的种子或无性繁殖器官的生活力。该保存方法为使植物遗传资源保持一定数量,必须隔一定年限(1～5年)种植繁殖一次。特别适合于产生顽拗型种子的植物(如槭树、七叶树等)。这种种子在干燥(种子水分低于12%),低温(10～15℃)的条件下迅速失去活力。
2.2.2种子保存。主要通过保存种子的种质库来完成。根据库温、保存年限、相对湿度可分为:(1)短期库:库温10～15℃,相对湿度60%,种子含水量为8%左右。主要是临时贮存应用材料,并分发供种子研究、鉴定、利用。种子存放于布袋或纸袋,可保存2～5年。(2)中期库:库温0～10℃,相对湿度<60%,种子含水量为7%左右。以中期贮存为目的。种子存放于玻璃瓶或纸袋,可保存15年以上。(3)长期库:库温为-18℃或-20℃,相对湿度<50%,种子含水量为5～7%。为种子长期贮存,为保证遗传完整性,一般不分发种子。种子存放于种子盒或小铝盒,可保存50年或更长。
2.2.3离体保存。主要是利用细胞具有全能性的特点,采用试管保存细胞培养物质或组织和超低温保存。陈振光于1985年将柑橘试管苗培养在20℃、12h光照条件下,不做转移继代培养保存长达13年。我国建立的马铃薯和甘薯试管苗种质库保存900份和1600份。
超低温保存是利用超低温冰箱(-80℃)、干冰(-79℃)、液态氮(-196℃)、气态氮(-140℃)保存细胞或组织。目前,豌豆和苹果茎尖在液态氮中贮藏时间最长,1～2年后仍有60%以上培养物分化植株。
关键词：创新型混合教学模式；自主性学习；研究性学习；遗传学；
作者简介：刘向东(1965-)，男，农学院，博士，教授，博士研究生导师。研究方向：水稻生殖发育遗传和分子细胞学研究。
遗传学是生物科学中一门最具活力、发展最迅速的理论科学，对探索生命起源和本质，以及推动整个生物科学的发展起着巨大的作用，同时又是一门紧密联系生产实际的基础应用科学，对动植物新品种选育、良种繁育和遗传性疫病防治等都具有重要的指导作用。因此，该课程也就成为生物类、农学类和医学类学生最重要的专业基础课之一。国内外的相关大学都十分重视遗传学的教学工作，并做了大量卓有成效的工作，包括教材编写和教学方法改革等。就拿我国来讲，不同版本的遗传学教材不下10种，且多数是由遗传学的名家主编；教学方法的改革与新型教学模式也层出不穷。[1，2，3，4，5，6，7，8]华南农业大学是遗传学教学改革比较早的学校之一。从20世纪90年代至今，对农科类专业的遗传学教学方法进行过多种改革。归纳起来，主要是进行了四个阶段的四种改革：一是1997年至2001年间，改变原有单一粉笔教学的模式，利用电脑制作CAI课件，进行多媒体教学。从1997年开始编写基于PPT的CAI课件，1999年试用PPT的多媒体教学，2000年在农学类专业中全面推行以PPT为主的课堂教学，取得一定的成绩。遗传学课程的主讲教师刘向东也因此于2000年获得广东省“南粤优秀教师(讲坛新秀)”称号。二是进行“基于web-quest遗传学教改试验”，即“基于网上资源遗传学自主性学习教改试验”。于2001年至2003年间制作并完成了遗传学教改试验网站——《遗传学》网站，2003年成功地应用于教学，以后结合所获得的广东省教育厅“151工程”项目开展“基于web-quest遗传学教改试验”，取得良好的效果。[4]作为该项改革的原创性教学资源网站——《遗传学》网站于2007年获得第二届全国百佳网站(十佳学术类网站)，其改革成果也于2008年1月获广东省教育厅“151工程”项目课程改革奖(三等奖)。2001年至2004年期间还开展遗传学综合性实验和双语教学。[3]三是2003年至2006年间开展研究性、探索性的教改试验。四是2006年至今在原来以单一或数种教改方法简单结合的基础上，提出较适合农科类学生的“创新型混合教学模式”遗传学教改试验。
一、“创新型混合教学模式”遗传学教改试验的教学理念和总体设计
进入21世纪后，随着信息技术的迅速发展及其在教学上的广泛应用，原有单一的多媒体教学已难以适应诸如遗传学等迅速发展学科的教学需要了。为此，国外提出“混合式学习”概念(Blending-Learning)，[2]我国的浙江大学于2007年也提出“信息化环境下遗传学课程混合教学模式”。[2]“混合式学习”是把传统课堂教学的优势和利用信息技术学习(E-Learning)的优势相结合，从而达到发挥教师的引导作用、激发学生主动学习，以及培养学生能动性和创造性的目的。于2005年在农科类专业的遗传学教学中引入混合式学习的方式，2006年在农科类专业的遗传学教学中全面采用“混合教学模式”的教学方法，取得明显成效。2007年对该教学方法以及之前的教学改革方法进行全面的总结，提出适合华南农业大学农科类专业的遗传学教学的“创新型混合教学模式”遗传学教学改革法。该法的教学理念体现在创新和“混合”两个方面：创新要求教师在教学方法的改革上与时俱进，不断发展创新，发展主要体现在教师应该根据学生情况的发展进行教学改革，具体来讲，体现以人为本和科学改革；“混合”则要求教师在教学方法的采用上，不是采用单一的模式或几种简单方法的结合，而是灵活地应用多种教学方法，包括“基于web-quest(网上资源)自主性教与学”、研究性、探索性教学、教与学角色互换、综合性实验和双语教学等多种教学方法，并把这些方法整合成有机的整体，特别是“以问题为中心”的教法贯穿整个教学过程，形成适应不同年级和专业学生的教与学模式。
二、“创新型混合教学模式”遗传学教改试验的实施步骤
根据“创新型混合教学模式”遗传学教改试验的总体设计，主要按照六个步骤(方式)进行：
第一步。框架式引导教学。在介绍框架前，首先让学生了解什么是遗传学？遗传学研究什么？学习遗传学有什么用？然后介绍遗传学课程内容的框架，即包括哪些章节等。为了便于学生了解掌握，我们把遗传学分成7个单元，即：遗传学的细胞学基础，经典遗传学(即遗传学三大规律)，细胞遗传学基础(即染色体结构和数目变异)，微生物遗传学基础(细菌和病毒的遗传)，分子遗传学基础(基因概念的发展、基因组结构特征、DNA分子标记及应用、基因组学、后基因组学和生物信息学基础)，细胞质遗传学基础，数量和群体遗传学基础。这样，学生对遗传学的结构就有一个大概的了解，学习也就有了方向性。
第二步。教师以问题为中心，讲授课程重点内容。先是提出问题，然后着重介绍有关的重要名词、基本原理、实(试)验推导、解释、验证和应用等。比如在讲授孟德尔遗传规律时，先提出性状是如何遗传的问题，然后介绍孟德尔著名的遗传试验、所获的结果、结果假设、分析、解释和进行合乎性验证等，最后归纳为杂交试验、结果分析和验证三部曲等。对于一些发展较快的知识(领域)，如分子遗传等适当地采用双语教学，要求学生掌握有关的英语名词，帮助他们能自己查阅一些有关的英文文献。
第三步。教与学角色的互换，引导学生进行主动性、自主性学习。具体做法是讲完每个单元，要求学生自己出试题考察学习效果，出题的形式不拘一格。学生所出的试题交给老师汇总后，选择其中的一些题目作为期中考试和期未考试试卷的部分内容。期中考试的题目全部选自学生自己出的题，考试采用三种方式：一是抽样混合试题，即每个学生出的题目抽1-2题，集中成一份试卷，全部学生参加考核；二是交换题目彼此考查，一个学生用另一个学生出的考题考核；三是自考，学生自己出题自己考。这种教与学角色互换的方法得到学生的充分肯定。调查发现，90%以上的学生认为自己出题比纯粹由教师出题难，学习效果更好，如果没有真正掌握有关的内容是出不了好题目的。通过出题使学生从被动学习转入主动学习，调动了学习的积极性，增加学习的兴趣，而且使学生善于提炼问题和进行举一反三的思考，拓宽了思路。当然为了让学生出好题，教师开始需要做一些引导，告诉他们出题的技巧。另外，也要鼓励他们出有创意(新)的题目，通过出创意(新)题目，不但可以培养学生的创新精神，在一定程度上也培养了其应变能力。为了更好地通过考试来培养学生的创新能力，我们对期末考试也进行了较大的改革，比如出一些让学生分析遗传学现象、总结和阐述遗传规律的主观性题目，培养其透过自然界的现象探寻生命的遗传本质的能力。
第四步。选择性开展Web-quest的自主性学习。根据之前改革已取得的经验，主要是选择近年来发展较快的一些遗传学内容(如基因工程等)开展基于Web-quest的自主性学习。基本做法是以已制作的《遗传学》网站为依托，按照以下的步骤进行：(1)教师引导学习，教授遗传学章(节)重点内容(框架)；(2)学生利用《遗传学》网站进行网上自主学习和讨论；(3)教师提问；(4)教师讲解重要问题(包括疑难问题)；(5)学生开展网上测试、延伸自主学习和论坛活动；(6)学生展示延伸学习的成果和体会；(7)教师总结。期间为了增加学生学习的积极性，在学生查阅文献时，如果找到一些有关遗传学最新进展和动态的资料，鼓励学生浓缩写成快讯在《遗传学》网站交流，使他们有成就感，进一步增加主动和自主学习的兴趣和积极性。
第五步。自愿性的研究性学习。主要采用三种方式：一是结合研究生的研究工作，选择一些与遗传学课程内容关系较密切的内容，让学生分组在研究生指导下开展小实验。比如，实验室每年都有多个研究生开展DNA分子标记研究，鼓励有兴趣的学生与研究生一起开展有关的实验，包括DNA提取、PCR扩增和电泳等。通过短期的研究，一方面加深学生对遗传学基本原理的理解，另一方面也培养学生的动手能力和应用知识的能力。由于这种方式所需的时间相对较短，结果容易得到，与一般的实验教学相比，前者较为灵活、有创意、成本相对较低，所以学生普遍较欢迎。二是采用通常的研究性教学，即让学生根据兴趣，分组选择一个与遗传学相关的研究小课题，独立组织和开展研究工作，应该说，这个方式效果很好，[9][10]但往往在遗传学上课期间难以完成，在一定程度上影响效果。三是结合毕业论文工作开展研究性的学习。[11]具体做法是在学习遗传学课程的主要内容后，在指导教师的引导下，让学生选择一个与遗传学内容有关的题目作为毕业论文。为了有效地进行此项的研究性学习，抓住两个关键问题：一是毕业论文开始的时间安排在遗传学课程修读期间。遗传学课程修读的时间一般是在大学三年级上学期，也把毕业论文开始时间安排在该学期，这样就可以让学生通过边学遗传学课程边发现与遗传学有关的问题。课程结束前，在教师的引导下，选择一个与遗传学知识有关，而学生本人又有兴趣的题目，开展毕业论文的研究工作。由于毕业论文一直要做到四年级下学期，历时2年时间，所以，可以深入开展一些与遗传学有关的研究工作。二是处理好遗传学主讲教师和毕业论文指导教师的关系。其中最佳方案遗传学主讲教师既是遗传学课程的教师，同时又是毕业论文的指导教师，这样不但可以达到研究性教学的目的，也可以保证毕业论文能顺利完成。如果两者不一致，就需要遗传学的主讲教师与毕业论文的指导教师进行协调商讨确定。为了更好地开展研究性学习，结合研究性同时开展相关的综合性实验。
第六步。采用融会贯通式、生动活泼的课程大总结。一是理论总结，通过以“可遗传变异的类型、创造方法、基本原理、应用和意义”为主脉把所有单元的内容有机联系在一起，形成该课程的系统性；另外是以“遗传与健康(疾病)”为专题讲座进行形象生动的总结，通过“遗传病”提出一条主线，把遗传学各章节的内容串在一起。二是实践总结，主要是利用我们拥有的部级重点学科作物遗传育种和广东省植物分子育种重点实验室的100多亩校内实验基地，在每学期课程学习结束后带学生到该基地进行参观和实习。由于该基地每年种植(早晚两季)的材料很丰富，包括有20多个野生稻种、2000多份不同类型的野生稻居群、各种突变体、杂种后代和特殊的遗传材料(如单片段代换系等)等，可以让学生对遗传学研究的物质实体和研究内容有较好的直观认识，并在实际中进行总结。比如，通过参观各种野生稻和栽培稻，让学生认识基因型与表现型的关系，以及遗传的多样性；通过观察各种分离世代的材料，让学生认识三大遗传规律；通过参观同源四倍体水稻，让学生认识染色体数目变异的遗传效应；通过参观水稻单片段代换系和分子标记辅助选择的后代，让学生深入认识分子遗传学的有关知识；通过参观三系和二系杂交稻，让学生认识细胞质遗传学和生殖遗传学的有关问题。通过参观田间不同世代材料，让学生认识许多数量遗传学和群体遗传学的问题。实践证明，采用以上方法的总结，不但让学生对遗传学有了直观、生动的认识，而且使学生接近自然、接近科学研究的第一线，丰富了教学的内容，达到了既教书又培养学生科学研究的思想和兴趣的目的，深受学生的欢迎。
三、“创新型混合教学模式”遗传学教改试验的成效分析
为了评估“创新型混合教学模式”遗传学教改试验的效果，2006和2007年先后对其中180名参加试验改革的学生进行匿名问卷调查，发现92.87%的学生认为“创新型混合教学模式教学改革”可激发其学习兴趣，提高主动性；91.69%的学生认为可提高自学能力；93.37%的学生认为有助于基本知识的理解和应用；93.66%的学生认为扩大了知识面；91.95%的学生认为可培养学生独立思考问题的能力；91.55%的学生认为知识收集、加工、处理能力得到提高；92.14%的学生认为提高了综合能力；91.12%的学生认为充分运用了计算机等信息技术；90.53%的学生认为有助于学习者相互学习。与之前采用单一模式或简单几种方法的效果相比较，“创新型混合教学模式”在以上每项指标的得分均比之前的方法高出10%左右。除了以上量化的结果外，还得到参试学生的书面评价，其中绝大多数的学生给予高度评价，比如有学生认为，“创新型混合教学模式”“使原本深奥的遗传学变得简单，使同学们在活跃的氛围中掌握了遗传学的基本知识”；“使学生综合和创新能力得到提高”；“能启发学生的思维、激发学习遗传学的兴趣、增强探索的欲望”；等等。这些结果充分说明我们的改革是成功的，有进一步推广的价值。
四、结语
[关键词]遗传学实验；教学改革；创新
遗传学是研究生物体遗传和变异规律的科学，是当今生物科学的基础学科，也是一门实验性很强的学科。实验教学的改革和创新是创新型人才培养的迫切需要。针对实验教学中存在的问题，我校也在不断进行实验教学改革，逐步从传统的以教师为主体的封闭式实验教学向以学生为主体的开放式实验教学转变，努力使学生在积极主动的实验过程中学到知识，培养学生的创新思维，为其以后的科研工作打下坚实的基础。
近年来，社会对科研人才需求越来越偏向于基础牢、素质高、能力强、具有创新精神的复合型高级人才[1]。我校也采取有效措施，培养学生的动手实验能力、综合实验设计能力和创新能力，努力克服过去培养中专业划分过细、毕业生知识面窄、适应性差等问题。遗传学是生命科学中至关重要的基础学科，在高等院校所有与生物相关专业的课程设置中具有不可替代的地位。遗传学实验内容涵盖经典遗传学、细胞遗传学、微生物遗传学及分子遗传学等领域，主要是从个体、细胞、分子三个水平解释遗传学的基本现象与规律。如何完善这门实验课，发挥它的真正价值呢？我校在多年遗传学实验教学的基础上进行了教学改革，改进了教学方法，完善了教学体系，有效地培养了学生的综合能力和创新思维。
一、实验教学的现状
现今各综合性大学及专科院校均开设了遗传学实验课程。遗传学实验是重要的专业基础课实验，也是锻炼学生能力的重要实验。大部分院校开设的实验课以验证性实验为主，例如果蝇或玉米的杂交实验、链孢霉的分离和交换实验等，还有一部分是与染色体有关的操作技术实验，如细胞有丝分裂、减数分裂、压片法、植物的杂交、植物多倍体的诱导等[2]。学生做实验的目的主要是验证试验结果，因而缺乏主动性且效果不佳，达不到培养创新能力的目的，也不能发挥遗传学实验的价值。要想跟上现代遗传学的发展步伐，进一步提高实验教学质量，就必须进行实验教学体系和教学内容的改革。
二、实验教学的内容
目前多数高校的遗传学实验教材中，主要是经典遗传学实验，一般都是比较容易操作，而且涉及的技术含量不是很高，如有丝分裂制片、减数分裂制片、染色体组型分析以及利用玉米或果蝇进行的性状遗传分析等。而设计分子操作的实验较少，如DNA和RNA的分离、DNA的凝胶电泳、PCR和核酸杂交、限制性内切酶消化以及DNA分子标记、果蝇或细菌的突变体诱导与鉴定、大肠杆菌的转化、噬菌体的基因重组、基因功能实验等，大多没有在本科遗传学实验教材中体现，或学校很少开展这些实验。分子遗传学实验手段是全世界各个遗传学研究单位和实验室中使用最多的常规分析手段。随着遗传学的应用越来越广泛，遗传学实验教学也应该增加分子遗传学的实验内容，这样学生才能全面掌握遗传学实验的基本实验技能，提高实际操作能力。
目前的实验教学中，通常是教师先讲解实验，然后学生再动手做实验。学生在听完讲解后对每一个实验环节并不一定很清楚，所以教师要将每个实验环节讲清楚，并使其形象化。如在开始分子实验之前，必须非常详细地讲解每一个步骤的原理以及可能遇到的问题，讲解实验中的许多关键步骤或试剂的作用，然后再由学生来完成整个实验。在实验过程中，先请学生来分析出现相关问题可能存在的原因，然后再由教师来分析。教师应在学生操作过程中再具体讲解，不仅要教学生怎样做，还要讲明原理，避免出现学生只知道怎么操作，却不知道为什么这样操作的问题[3]。教师要遵循边实践边讲解的原则，当实验中遇到问题时，应让学生独立思考原因，而后再与学生一块探讨，更好地调动学生思维的积极性。
三、实验教学的策略
（一）划分实验层次
我们将整个实验内容分为两个模块：基础性实验和探究性实验。基础性实验即常规的实验，不需学生自己设计，只需按实验步骤操作即可。探究性实验则要求学生以课题组的形式，自由组合，一起探讨，一起设计，共同完成实验。每个课题组探究性实验终结后，应以论文的形式上交指导教师。学生可以选择导师已定的探究性实验的题目，也可以自行设计，但是学生必须预先写出实验设计方案及可行性报告，经导师审核后方可进行，对一些好的想法要推荐申报学校的实验室开放基金和团委学生课外学术科技活动基金项目，以调动学生参与创新课题研究的积极性。
（二）验证性实验与设计性实验相结合
学生只有掌握了基础性实验，才能了解设计实验的思路。因此，一些最基本、最能代表学科特点的实验需要学生熟练掌握。若验证性实验过多，会影响学生创新能力的发展，所以应加大综合性、设计性、创新性实验的比例。大二时应让学生接触一些典型的遗传学实验，如有丝分裂制片、减数分裂制片、染色体组型分析以及利用玉米或果蝇进行的性状遗传分析等，通过掌握这些相对简单的验证性实验使学生对如何开展科学实验、如何解决科研问题有一个略为清晰的认识，为学生独立设计、组织、实施实验奠定基础[4]。之后再逐步展开大型的技术含量高的实验，如DNA和RNA的分离、DNA的凝胶电泳、PCR和核酸杂交、限制性内切酶消化以及DNA分子标记、果蝇或细菌的突变体诱导与鉴定、大肠杆菌的转化等。接触并掌握这些实验，有助于培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。
（三）建立开放式实验教学模式
为了培养学生独立思考、动手操作、科研创新的能力，学校可以以成立课外活动小组、科研小组等形式向学生开放实验室[5]。对于学生在学习中提出的问题，能用实验来解决的，教师应指导学生通过亲自实验来获取答案。具体做法是：先让学生查阅大量的文献资料，然后建立科研小组，设计实验思路，再向学校提出申请，经学校审查批准后给学生开放实验室，提供实验仪器等条件，最后由学生自己动手进行操作。在实验过程中学生如果遇到问题，教师要给予适当指导，但教师在实验过程中的作用仅是辅助和指导，实验操作所有环节都应由学生独立完成。
（四）让学生参与实验准备工作
⒈近三年各省市理综高考遗传题考查情况分析
全国卷（Ⅰ）：
2010年T33（12分）南瓜性状遗传（两对基因控制）9：3：3：1的变形（自由组合定律）。
全国卷（Ⅱ）：
2010年T4（6分）致死效应和自由（分离定律）；T33（11分）系谱图分析（分离定律）；
2011年T34（10分）秃顶与非秃顶的常染色体遗传，涉及性别影响性状（分离定律）；
2012年T34（12分）果蝇体色、翅形遗传（自由组合定律）。
新课标卷（湖南卷）：
2010年T32（13分）9：3：3：1的变形及画遗传图解（自由组合定律）；
2011年T32（8分）4对等位基因的自由组合规律判断；
2012年T31（10分）结合基因突变考查分离定律。
北京卷：
2010年T4（6分）自由组合的几率计算；
2011年T30（16分）果蝇眼色遗传，考查2对基因在一对同源染色体上的连锁，涉及减数分裂；
2012年T30（16分）小鼠体毛性状遗传，涉及基因与性状、基因与密码子的关系、及遗传定律的判断。
天津卷：
2010年T6（6分）食指长短的遗传，涉及性状受性别的影响（自由组合定律）；
2011年T6（6分）系谱图分析涉及基因诊断（分离定律定律）；
2012年T6（6分）果蝇眼色、翅形遗传，涉及伴性遗传和减数分裂（自由组合定律）。
浙江卷：
2010年T30（18分）考查自由组合定律和遗传图解的书写，涉及转基因技术；
2011年T32（18分）系谱图分析，要求画遗传图解（自由组合定律）；
2012年T32（18分）玉米性状遗传，涉及变异与育种、画遗传图解（自由组组合定律）。
福建卷：
2010年T27（15分）以蟠桃生物育种为题材考查遗传规律，根据后代判断是否遵循自由组合定律；
2011年T5（6分）火鸡的性别决定，涉及致死效应；T27（12分）甘蓝的叶色遗传（9：3：3：1的变形）（自由组合定律）；
2012年T27（12分）果蝇翅形遗传、用遗传图解形式判断基因的位置、涉及纯合致死（分离定律和自由组合定律）。
四川卷：
2010年T31（18分）果蝇性状遗传，涉及伴性遗传、致死效应及随机中基因频率的计算； 2011年T31-Ⅱ（14分）由小麦育种考查自由组合定律，涉及染色体变异和减数分裂；
2012年T31-Ⅱ（14分）果蝇眼色由2对（常、X染）基因控制，涉及隐性纯合致性反转的雄性不育（自由组合定律）。
重庆卷：
2010年T30（16分）绵羊性状遗传（自由组合定律）；
2011年T31（16分）拟南芥种皮和叶片性状的遗传，涉及基因工程育种（自由组合定律）；
2012年T31-（1）（6分）青蒿两对性状的遗传（自由组合定律）。
安徽卷：
2010年T4（6分）南瓜性状的遗传，涉及非等位基因之间的相互作用（自由组合定律）；
T31-Ⅰ（15分）棉花性状遗传，涉及基因突变和育种，画遗传图解（自由组合定律）；
2011年T31-Ⅱ（12分）家蚕的体色和茧色遗传，涉及伴性遗传和画遗传图解（自由组合定律）；
2012年T4（6分）植物抗性遗传、一对等位基因、涉及随机、隐性致死（分离定律定律）；
T31（18）系谱图分析涉及性染色体异常分析。
山东卷：
2010年T27（18分）通过果蝇性状遗传判断基因的位置，涉及致死现象及实验设计；
2011年T27（18分）荠菜果实形状遗传，涉及基因型判断的实验设计（自由组合定律）；
2012年T6（4分）系谱图分析（自由组合定律）；
T27（14分）以果蝇染色体数目异常为背景，综合考查了果蝇性状的遗传、变异的基础知识（自由组合定律）
2.命题情况分析
综合分析近三年各地高考试题的考查情况，高考命题在本章节有如下规律：
（1）从知识点上来看：单独考查分离定律的试题比分较少，大多是通过两对性状的遗传来综合考查分离定律和自由组合定律。涉及多对基因控制性状的题型极少见，仅在2011年湖南卷T32出现四对等位基因控制性状的情况。大多数试题综合程度大，涉及变异、育种、基因工程等内容。
（2）从命题思路上来看：试题重在定律本身的理解与应用，单纯的概念等小知识点涉及的比例在减少。自由组合定律中的一些特殊比例考查程度加深，多从非常规角度考查自由组合定律，如9：3：3：1的变形，致死效应导致的比例改变，如2010年全国卷ⅠT33、湖南卷T32等。
（3）从命题形式上来看：主要是非选择题形式出现，而且多以一个具体实例为媒介，把遗传定律内容和相关的实验设计能力、作图能力一并来考查，如2011年山东T27。另外，试题以选择题形式在某些省市理综卷中也时有出现，如2010年全国卷ⅡT4、北京卷T4、安徽卷T4、2011年福建卷T5、2012年安徽卷T4、山东卷T6。
（4）从分值分布来看：占分少的有6分，如天津卷2010-2012年一直只有一个6分的选择题，占分多的有20多分，如10年安徽卷占21分，山东、浙江卷一直占18分，而湖南卷近三年的分值是13分、8分、10分不等。
（5）从试题难度来看：试题绝大多数综合程度大、材料新颖、信息量大、能力要求高，导致试题难度偏大。以湖南卷为例，2010年T32难度系数是0.26，2011年T32难度系数是0.27，2012年T31难度系数是0.58，与前两年相比，难度下降幅度大。
3.遗传专题复习备考策略
根据近几年高考命题的特点和规律，复习本章时，要注意以下几个方面：
（1）熟悉考纲考情、制订具体的复习方案。
高考对遗传规律的考查体现在以下几个方面：
①遗传学基本概念、原理的理解和应用
②亲子代基因型、表现型及其概率的判定与计算
③遗传病系谱中遗传病类型的判定、发病率的计算
④运用分离定律基本原理解决自由组合定律有关问题的基本思想
⑤应用遗传基本定律分析解决一些生产、生活中生物的遗传问题
（2）重视教材、夯实基础
在复习过程中要重视遗传定律本身的发现过程，因为其过程本身就是一个科学研究过程，在体验过程中明确科学探究的一般步骤，学会怎样去作出假设、如何去推理、如何去验证，从而明确定律的实质。
在充分理解遗传定律的内容的基础上，把定律本身应用到实践中去。同时注意非正常比例与正常比例之间的关系，其实这也是对定律本身的一种理解。
（3）加强学法指导，提升解题能力
在教学过程中教师要指导学生学会用分离规律结合乘法原则和加法原则去解决复杂问题，如涉及多对等位基因的个体杂交后代基因型和表现型种类求算、遗传病发病概率的求算等。
（4）熟悉题型，明确解法
遗传基本规律包括基因的分离定律、基因的自由组合定律和基因的连锁与互换定律。基因的连锁与互换定律高考不作要求。本部分知识考查题型主要有以下几种情况：
（1）生物性状显、隐性关系的判断
（2）基因型的确定与表现型概率的计算
（3）分离定律中的特殊情况；多等位现象（如ABO血型）；不完全显性或共显性；表现型受环境或性别的影响；致死效应，包括合子致死（显性纯合致死、隐性致死）和配子致死
（4）自由组合定律中的特殊比例；9：3：3：1的变形（基因的相互作用）；致死效应引起的比例变化（包括显性致死、隐性致死）；基因的累加效应，如皮肤颜色的遗传（1：4：6：4：1）。
（5）遗传方式的判断。包括常染色体的显隐性、伴X的显隐性、伴Y遗传、伴XY同源区段遗传的判断方法。
在复习过程中，教师要引领学生构建专题知识网络，同时以典型例题引路，明确解题思路和方法，从而达到事半功倍的效果。