师：好，同学们。大家好，上一节课我们学习了孟德尔的豌豆杂交实验一第一课时。在开始今天的学习之前，我们先提三个问题，同学们一边思考一边回忆。第一个问题，豌豆作为遗传学的实验材料有哪些优点呢？第二个问题，孟德尔的假说和融合式的遗传，本质区别在哪里呢？第三个问题，孟德尔是如何对一对相对性状的杂交实验进行解释的？其实第三个问题是我们上节课学习的主要内容，既可以采用遗传图解的方式来表示，也可以概括为4个要点。
我们首先认为生物的性状是由遗传因子决定的；其次，在体细胞当中，遗传因子是成对存在的；第三，在形成配子的时候，成对的遗传因子会彼此分离；第四，受精的时候，雌雄配子随机结合。在满足这四个条件的情况下，子一代通过自交就会出现子二代3 : 1的性状分离比。这是我们理论上的预期，但是实际上真的会出现3 : 1的性状分离比吗？由于无法开展杂交实验，今天老师将通过性状分离比的模拟实验，带着同学们一起探究。
这个实验的目的，是认识和理解遗传因子的分离、配子随机结合与性状之间的数量关系。也就是说，要想出现子二代3 : 1的性状分离比，必须满足两个前提条件：其一，遗传因子要正常分离，这样才能产生数量相等的两种配子；其二，配子要进行随机结合。另外，在今天的实验里，同学们将会看到预期数据和真实实验数据之间存在差异，从而体验统计学规律在遗传学上的应用。
实验材料方面，我们需要两个小桶，分别标上甲和乙；还需要不同颜色的彩球各20个，一种颜色标为大D，另一种颜色标为小d。实验步骤如下：首先在甲乙两个小桶中各放入两种彩球各十个，即甲桶放十个大D、十个小d，乙桶同样放十个大D、十个小d；然后摇动两个小桶，使桶内彩球充分混合。实验开始时，分别从两个小桶内随机抓取一个小球，组合在一起，记下字母组合；再把抓取的两个小球放回原来的桶中摇匀，重复50 - 100次。
请同学们注意，这是一个模拟实验，关键在于搞清楚对应关系，即小球、小桶、模拟组合与有性生殖过程中遗传因子的传递过程之间的关系。只有弄清楚这种对应关系，才能真正理解实验的意义。我们从以下四个方面来找这种对应关系：
第一，两个小桶代表什么？小桶内的大D和小d小球又代表什么？其实不难理解，它们代表雌性和雄性的生殖器官，如果是动物，就是精巢和卵巢。精巢中充满精子，卵巢中充满卵细胞，所以小桶里的小球代表精子和卵细胞，也就是雄性配子和雌性配子。
第二，为什么每个小组内大D和小d的小球数目要相等？就像前面说的，精巢里充满精子，小桶里都是小球，小桶里大D等于小d，意味着精巢里大D型的精子和小d型的精子数量相等，也意味着卵巢里大D型的卵细胞和小d型的卵细胞数量相当。更重要的是，这种相等能保证两种配子在参与结合时机会相等。
第三，分别从两个小桶内抓取一个小球组合在一起是什么含义？从雄性和雌性生殖器官里抓取一个小球组合在一起，模拟的是雌雄配子的随机结合，在现实中就是受精作用。
第四，为什么将抓取的小球放回去再摇匀？其实也不难理解，放回去能保证每次做实验前，小桶内大D和小d数目相等，也就确保了每次实验中两种配子参与结合的机会相等。
搞清楚这些对应关系后，我们来看看实验结果。如果在班级开展这个实验，一般是分组进行，每个小组模拟完后，统计实验数据，同学们会得到三种不同类型的组合：大D大D型组合、大D小d型组合。记录每种组合出现的次数，并计算比值。最后把全班的数据统计汇合后，也计算出比值。但由于条件限制，现在没法开展这个实验，如果同学们感兴趣，可以在课下自己模拟，看看会出现什么结果。不过老师这里有一个模拟随机结合的小程序，能帮助我们在短时间内完成模拟结合。（展示小程序模拟过程）
刚才同学们看到，我们进行了两次模拟，相当于两个小组各做了100次随机结合，发现实验数据不一样，为什么呢？因为这是随机结合，所以可能出现数据差异。事实上，上课前老师已经帮同学们进行了十次模拟，相当于10个小组，每个小组做100次，这是实验数据，请同学们仔细观察。（展示数据）老师有两个问题：第一个问题，同学们看每个小组以及全班合计的实验数据，跟我们预期的结果是不是基本一致？应该基本一致。第二个问题，如果把每个小组的实验结果和全班总的实验结果做比较，你有什么发现？我们看到，每个小组的实验数据跟预期的实验数据可能存在差异，我们预期大D小d和小d小d这样1 : 2 : 1的组合，预期显性性状和隐性性状的比值接近3 : 1。但实际上，比如第二小组这个比值只有2.03 : 1，第六和第七小组这个比值是4.26 : 1，明显跟预期比值偏差较大。但是看全班的数据，基本上就是3 : 1，这是为什么呢？其实答案不难，统计规律告诉我们，观察的样本数量越多，就越接近于预期值。这就不难理解当年孟德尔为什么要做大量的数量统计了。我们再看看当年孟德尔进行的7对相对性状的实验结果，确实发现统计的实验数据越多，就越接近于3 : 1，比如种子颜色统计数量最多，也最接近3 : 1；反过来，实验数据越少，就越偏离3 : 1，比如豆荚颜色。所以通过这个模拟实验，从某种意义上可以把遗传学理解成一种统计学规律。
孟德尔通过前面的假说，对实验现象进行了合理的解释，我们也在这个过程中有所体验。但一个正确的假说，不仅要能解释以前出现过的实验现象，还要能预测将来未出现的实验现象。下面我们看看孟德尔是如何对自己的假说进行验证的。当时孟德尔在验证假说时，抓住了问题的关键，关键在于如果假说是正确的，那么子一代的遗传因子组成就是个非常关键的问题。因为子一代由两个亲本杂交产生，子二代出现性状分离比3 : 1，也是因为子一代自交产生。所以如果能证明子一代是杂合体，遗传因子组成是大D小d，就能验证孟德尔的假说。
但如何证实子一代表面是高茎，而遗传物质是大D小d的组合呢？肉眼无法区分，因为高茎有两种可能，大D大D可以，大D小d也可以。因此，孟德尔想到了杂交实验。确实，采用杂交实验的方法可以进行验证。请同学们思考，如何从以下杂交方案中选择最佳方案，来证明F1的遗传因子组成：第一个方案，F1进行自交；第二个方案，F1与大D大D进行杂交；第三个方案，让F1和小d小d进行杂交。同学们可以思考一下，如果是你，会选择哪个方案？大家有答案了吗？其实不难分析，同学们应该选择第三个方案。为什么呢？首先，第一个方案不合理。如果让子一代自交，问题在于当年孟德尔就是让子一代自交，子二代出现3 : 1的性状分离比后，孟德尔产生疑惑才进行假说。现在我们这样做，相当于重复原来的实验，重复实验无法说明问题。其次，第二个方案也不合理，因为让子一代和大D大D进行杂交，大D大D是显性纯合子，一定会产生含有大D型的遗传因子，这个含有大D型遗传因子的配子无论和谁结合，子代都一定呈现高茎。也就是说，方案二子代全是高茎，根本无法区分，所以只能是方案三。