自由组合

自由组合（共5篇）

自由组合 篇1

0 引言

市面上常规的组合式吸顶灯,是利用一个固定的底盘或吸顶盒,已经设定好形状,然后将发光模块安装到底盘或吸顶盒上,一般是用螺钉固定,不方便装拆。由于灯具是一体式,因此包装也是采用一个整体包装。

然而客户的需求是多种多样的,有时客户希望有DIY(do it yourself,自己动手)式灯具,根据自己的喜好和需求来进行组装使用。

结合广东省平面化光源的课题,文中探索了一种平面化吸顶灯,有一定的造型,能够实现自由组合,实现L型、T型、十字型、Z型、一字型等,如图1所示,同时功能上能够实现调光调色。

目前LED已成为主流光源在灯具中使用,使灯具的形式和功能具备更多的可能性[1]。

1 如何实现自由组合

自由组合式吸顶灯系统由发光模块、导轨条、转接头组成,其中发光模块由底盘组件和面罩组件组成。主要分析及解决以下几个问题:

●如何从结构上实现自由组合,同时要解决如何实现面罩的正面组装和拆卸。

●如何实现控制功能,控制硬件放置的位置。

●如何定义调光调色功能并保证其一致性。

●如何包装。

1.1 定义发光模块的尺寸

根据调研客户的使用习惯和需要拼接的成品尺寸,选择了发光模块的尺寸为350 mm×350 mm。考虑到造型和效果,选择了波浪形及侧面橙彩光或蓝彩光,光学高度最薄处为40 mm。单个发光模块的光通量≤1200 lm。发光模块表面亮度均匀性,要求中心区域>80%,边缘区域>50%。

1.2 定义拼接的方式

既要解决拼接的形状问题,还要解决接线问题,那么导轨是一种可以实现的形式,如图2所示。

考虑到实际的应用,最多可以用20个发光模块组合成整灯,可拼接的形状为L型、T型、十字型、Z型、一字型等,根据常规组合形态,共需6种长度的导轨条和3种转接头即可满足各种组合形态,如图3所示。图3举例说明了1个、4个、6个、9个发光模块组合成整灯所需的导轨条和转接头规格。

1.3 安装方式

根据所需拼接的形状,选取相应的导轨条和转接头。然后把导轨条和转接头连接成一个整体,通过膨胀螺钉安装到天花板上。

安装发光模块时,首先要把面罩组件和底盘组件拆开,其次安装底盘组件,最后安装面罩组件。安装底盘组件时,需要对位到导轨上的定位结构,然后将底盘组件上的手柄旋转到ON(开)的位置,完成底盘组件的机械固定和电气连接。这样组装好后,各个发光模块间的间隙保持均匀。

考虑到各种拼接的形状,各个发光模块之间的间隙小,人手无法操作,因此只能从正面安装。通过对比四种方案,本系统采用了一种自锁装置进行安装,如图4所示。在面罩组件的四个角上安装自锁开关,将面罩组件放置在底盘组件上,按压四个角,确保面罩卡住。如需取下面罩,按压四个角即可,为了避免面罩在取下时落下,加了安全绳保护。

2 如何实现控制功能

2.1 实现的功能定义

拼接的形状多样,本系统定义所有发光模块同时调光调色,这样产品的一致性和客户使用舒适感比较好。

2.2 无线方式选择

常用的无线控制方式为红外控制,蓝牙,Wi Fi,Zig Bee等。

经过对比后,选择了Zig Bee无线方式,主要有如下优点:

(1)低功耗:在低耗电待机模式下,二节5号干电池可支持一个节点工作6~24个月,甚至更长。这是Zig Bee的突出优势。相比之下蓝牙可以工作数周、Wi Fi可以工作数小时。

(2)短时延:Zig Bee的响应速度较快,一般从睡眠转入工作状态只需15ms,节点连接进入网络只需30ms,进一步节省了电能。相比较,蓝牙需要3~10s、Wi Fi需要3s。可组网,双向通信,高安全。

(3)高安全:Zig Bee提供了三级安全模式,包括无安全设定、使用接入控制清单(ACL)防止非法获取数据以及采用高级加密标准(AES128)的对称密码,以灵活确定其安全属性[2]。

2.3 三线制和四线制方案比较

无线控制每个发光模块时,可以用四根线,也可以用三根线。

(1)四线制方案,导轨条中布四根线,L、N和两根信号线。每个发光模块中有电源,电源由32 W有源PFC加两路电流可调BUCK组成,BUCK输出电流10%~100%可调,最大150 m A,最小15 m A。优点为电路方案可行性高,组合灵活,缺点是多路并联,开机冲击电流相对较大。

(2)三线制方案,导轨条中布三根线,2个外置式输出主控模块,输出电压60 V~80 V可调,主控模块的两路DC输出的正、负,再加一个GND,通过导轨条中的三根线接到后级,各挂N个(N为发光模块的数量)输出电流可调boost,主控部分输出的两个电压信号同时作为后级boost的主功率输入及调光信号。boost输出电流10%~100%可调,最大150m A,最小15m A。优点是只有二路PFC并联,导轨条中只需布三根线,节约成本,而且在外置的电源模块内做隔离,灯具内部不需做隔离。缺点是组合不灵活,方案复杂,开发成本高,开发周期长,当组合灯头数目较少时容易产生成本浪费。

通过比较,根据性价比和可靠性,选择了四线制方案。以9个发光模块组合为例,驱动和控制图,如图5所示[3]。

2.4 总控的结构形式

考虑到不同组合形态,将总控做成了一个转接头形式,既能实现结构上的拼接组合,也能实现总控的功能,如图6所示。

3 调光调色的实现

3.1 光学方案

由于选取的灯具造型是波浪形,意味着同样发光位置的LED距离面罩的位置是不一样的,采用常规的直下式发光,表面的光学效果就比较差。

根据比对,选择了透镜方案,考虑到发光模块的大小及安装方便性,确定了8合1透镜的方式。利用透镜将LED发出的光充分混合后再透出面罩,如图7所示。

除了面型上做了二次光学设计,同时结构的固定也做了处理,保证透镜和LED的精准对位,这样出光效果就比较好。

3.2 调光调色曲线的定义

3.2.1 色温和亮度调节

采用2 700 K色温和5 700 K色温的LED混合,通过调节2 700 K色温LED的电流和5 700 K色温LED的电流进行亮度和色温调节。

这里定义的亮度和色温调节分别是13级。

色温调节范围为3 250 K到4 810 K,每级相差130K。

光通量和亮度等级关系:

取值,a=0.02,c=-0.035

图8说明了全部调光调色的档位,共169档,13级亮度和13级色温[4]。

3.2.2 调光调色的一致性

对于组合式灯具来说,调光调色的一个难点是不同发光模块的发光效果一致性。

造成不一致的主要原因是LED的色温bin、亮度bin的不一致,还有采用的恒流驱动方案的精度。LED的色温bin和亮度bin可以通过分bin来实现,但是电流精度还需通过主观实验来确定,因为精度要求过高,比较难实现且成本又高。

测试方法为:

两个灯具同时点亮(LED同一批,面罩同一批)其中一个作为参考灯具,另一个灯具的电流在±3%,±5%,±7%和±9%四个档变化;灯具的测试点分别选取了三个色温点(3 250 K、3 900 K、4 810 K)和两个亮度挡(第1挡和第13挡);打分标准为(5分--完全看不出颜色差异;3分---刚能分辨出颜色差异;1分---颜色差异非常大;4分---介于5分和3分之间的状态;2分---介于3分和1分之间的状态)。

经过60个人的主观测试,确定了电流精度在±5%时,基本看不到明显色差[5]。

4 包装

自由组合式吸顶灯的包装方式和传统的组合吸顶灯(一体式)的包装方式是不同的。

传统的组合式吸顶灯是一个整体,需要一个大包装,一般来说灯具比较大,包装的体积也比较大,考虑到运输和使用,需要通过跌落测试,这个包装就比较厚重。而自由组合式吸顶灯,将灯具拆成零部件,发光模块可以单独包装,4个发光模块一个包装。导轨条和转接头用配件包进行包装。

客户可以根据自己需要的拼接形状,订购不同的配件包和发光模块的数量。

这种包装方式可以灵活进行,对于制造、销售和客户均有一定的自由度。

5 结论

通过对自由组合式吸顶灯的探索,已有如下成果:

(1)完成产品实践,并作为创新型平面化配光LED光源和平面发光灯具的集成技术研发的应用之一,诠释了平面化光源在组合式灯具上的应用。

(2)对客户的灯具DIY需求做出了探索,并论证了其可行性。

申请了1项发明专利和6项实用新型专利。发明专利号为ZL2013104612549,摘要为:本发明公开了一种组合式灯具,包括若干照明组件以及至少一个连接件,每两个所述照明组件通过所述连接件连接,每一所述照明组件包括与所述连接件位置对应的连接装置,所述连接件位于两个所述照明组件之间,所述连接件的两端分别与对应的照明组件的连接装置连接,所述连接件中具有导电部,所述连接装置中具有导电部,所述连接件的导电部与所述连接装置的导电部连接,以实现所述不同的照明组件之间的电连接。

文中对自由组合式吸顶灯的一种形式进行了探讨,由于自由组合式方式的多样性,控制方式的多样性,调光调色的不同评价及应用,这个系统还可以进一步完善。

摘要：文中集中探索了一种自由组合式吸顶灯系统,外观为超薄波浪形,能够实现自由组合,拼接成L型、T型、十字型、Z型、一字型等形状,同时有调光调色的功能,满足不同消费者的多样化需求。从结构上实现自由组合及面罩正面拆装、无线控制的硬件和软件的设置、定义调光调色的功能及实现光色调节的一致性、包装方式等方面做出了可行方案并实施。

关键词：吸顶灯,自由组合,调光调色

参考文献

[1]杨清德,康娅.LED及其工程应用[M].人民邮电出版社,2007.

[2]照明微课堂.全面解析LED智能照明控制传输方式zig Bee技术[EB/OL].(2014-08-27)[2016-02-03].http://lights.of week.com/2014-08/ART-220001-8120-28871904-4.html.

[3]杨光.通用型发光二极管照明的驱动技术[J].光源与照明,2015(1):5-9.

[4]刘承彬,路博,何欣.一种新型的调光调色发光二极管灯具驱动方案[J].光源与照明,2014(1):5-9.

[5]罗晓霞,荣浩磊,曹钧.解析LED白光照明灯具中的色散问题[J].照明工程学报,2013,24(4):99-103.

自由组合 篇2

“基因的自由组合定律”5年高考总结

我们正在对近5年全国新课标卷高考的考点进行总结，旨在解读各考点的分布，对照考纲内容，进行命题趋势分析，做好备考。本文对必修二基因自由组合定律五年高考考点进行分析与备考建议。年份2016年2014年2013年题号新课标Ⅲ卷.6新课标II卷.32全国大纲卷.34新课标Ⅰ卷.31新课标Ⅱ.32分数612141010考点基因自由组合定律的应用和推理判断基因的自由组合定律中显隐性的判断与亲本基因型的判断 对基因自由组合定律进行解释、推理，做出合理的判断 基因自由组合定律与伴性遗传的结合进行判断分析基因自由组合定律与伴性遗传的结合进行判断分析

“基因自由组合定律”的教学设计 篇3

关键词：非等位基因；多感官；基因自由组合；教学设计

中图分类号：G633.91文献标识码：A 文章编号：1992-7711（2015）15-087-2

一、教材分析

基因自由组合定律是研究非同源染色体上非等位基因的自由组合现象，教材是以两对等位基因分别位于两对同源染色体上为例。它是基因分离定律与减数分裂的延缓和扩展，是后续学习伴性遗传、关注人类遗传病、育种的基础。

二、教学设计的指导思想和背景

“多感官学习”是通过学生的视觉、听觉、动觉及触觉等通道从不同角度、不同层面感知事物，加深对事物理解的一种学习方式。在已有的减数分裂和分离定律的基础上，设计活动让学生发现、分析两对相对性状在遗传上的特殊现象，并想出对策验证之，从而总结出基因自由组合定律的本质。在整个教学过程中，尽可能地调动学生的多感官参与学习，让他们在从不同角度的探究中理解基因自由组合定律的本质。

三、教学目标

1.知识目标

①阐明孟德尔的两对相对性状的杂交试验，并能描述实验的特殊现象。

②尝试总结基因自由组合定律的实质。

2.能力目标

①尝试书写“棋盘式”遗传图解。

②通过分析、总结，寻找规律。

3.情感态度价值观目标

①在多感官学习中感悟多感官学习的魅力。

②通过两对性状的实验研究，体会孟德尔探索过程中的执着精神。

③通过小组合作，养成团队合作意识。

四、教学过程

1.课堂导入

孟德尔研究了一对相对性状的遗传实验，并提出了基因的分离定律，面对豌豆的7对相对性状，孟德尔开始思考：如果把两对相对性状放在一起考虑，结果又会怎样呢？我们先观看一段视频：当爱因斯坦遇见玛丽莲梦露……

师问：如果爱因斯坦和玛丽莲梦露结合，他们的后代一定是既聪明又美丽吗？

生答：不一定。可以是既笨又不美丽……

2.新知学习

（1）活动一：了解孟德尔两对相对性状的杂交实验过程及结果。

呈现孟德尔的两对相对性状的杂交实验，请学生提出问题。

生：为什么F1中只出现黄色圆粒？为什么F2会出现4种类型？……

师：其实当时孟德尔也陷入了沉思：他也提出了和我们同学类似的系列问题：两对相对性状杂交试验的结果是否还符合分离定律？F1中为什么只有黄色圆粒？F2中新类型的豌豆是如何产生的？

孟德尔尝试将两对相对性状分开研究，只研究种子的颜色或种子的形状，发现每对分离比均为3∶1。孟德尔面对这样的统计结果是既惊喜又诧异，于是他尝试来解释这个问题，在解释之前他先做出了两点假设：

孟德尔假设1：控制黄色和绿色、圆粒和皱粒两对相对性状的遗传因子的分离是互不干扰的。

师生共同写出亲本的的基因型：YYRR和yyrr（提示：体细胞中的基因是成对存在的），根据配子的基因只是体细胞中的一半。引导学生写出亲本的配子：YR、yr。雌雄配子结合产生F1，其基因型是：YyRr。让学生解释F1为什么只表现的是黄色圆粒。这就顺利解释了F1的表现型。孟德尔还让F1自交产生了F2，那F1产生配子情况又是怎样的呢？

（2）活动二：结合减数分裂知识，理解黄色圆粒豌豆和绿色皱粒豌豆杂交后产生的F1形成的配子种类和比例。

孟德尔假设2：控制这两对相对性状的遗传因子之间是可以自由组合的。即Y与R、r结合的机会相同，y与R、r结合的机会相同。请大家再结合已学过的基因分离定律的知识，推测F1产生的配子的种类。给大家三分钟的讨论时间，请4位同学到前面来表演配子的种类。（事先备好带有Y、y、R、r的四张小卡纸，每人手中拿一张）。学生热烈讨论后会有只能站出YR、yr或Yr、yR，不能同时把4种都呈现出来，这时可以提示：精原细胞和卵原细胞数目不止一个，引导他们把完整的4种找出来。

根据减数分裂的图，师生共同认同雌雄配子的类型和比例都是1∶1∶1∶1，并得出结论：在形成配子时，决定同一性状的成对的基因要分离，决定不同性状的基因自由组合。

（3）活动三：模拟两对性状杂交实验中F1自交产生后代的情况，了解F2性状组合现象。

组织学生用棋盘式写出雌雄配子的组合方式。请各小组长领取材料（画有棋盘的大白纸一张，豌豆的四种表现型图案若干，双面胶，黑色水笔一支）。

要求：在棋盘里写出对应的基因型，并在基因型的下方贴出相应表现型的豌豆图案，并统计形成的F2中表现型有几种？和亲本相比，F2中出现的新性状即重组性状有几种？F2中基因型有几种？

学生交流展示讨论结果，并相互纠错。教师评价总结。

（4）活动四：验证孟德尔对两对相对性状的杂交实验现象的解释，并总结出基因自由组合定律。

孟德尔用自己的假设成功解释了两对相对性状的遗传现象，但正确与否，尚待验证，请大家推测他应该用什么实验验证？学生阅读书本提出测交。请同学写出测交的遗传图解，最后总结出基因自由组合定律。

3.总结提升

每一对等位基因的分离都遵循基因分离定律，在此基础上研究延伸出了自由组合定律：控制不同性状的基因的分离和组合是互不干扰的；在形成配子时，决定同一性状的成对的基因分离，决定不同性状的基因自由组合。

五、教学反思

自由组合 篇4

“相对性状提取法”的理论基础是基因的分离规律和自由组合规律。孟德尔在解释自由组合现象时认为, 每对相对性状的遗传都符合基因的分离规律, 而综合起来考虑则符合基因的自由组合规律。因此在解答与基因的自由组合规律有关的判断、计算等题目时, 可先提取相对性状或相对性状基因型考虑分离现象, 然后再根据题目要求综合考虑自由组合现象。

一、判断亲代或子代的基因型

例1.某种哺乳动物的直毛 (B) 对卷毛 (b) 显性, 黑色 (D) 对白色 (d) 显性, 这两对基因独立遗传。基因型为BbDd的个体与个体X交配, 子代的表现型及其比率为直毛黑色︰卷毛黑色︰直毛白色︰卷毛白色=3∶1∶3∶1, 则个体X的基因型为_____。

解析:本题可先按题中“子代的表现型及其比率为直毛黑色∶卷毛黑色∶直毛白色∶卷毛白色=3∶1∶3∶1”的条件, 分别提取子代中的相对性状并计算它们的相对性状分离比, 即直毛∶卷毛= (3+3) ∶ (1+1) =3∶1, 黑色∶白色= (3+1) ∶ (3+1) =1∶1。根据分离规律可知, 只有在亲本基因型均杂合的情况下, 后代表现型比才为3∶1;只有在测交或相当于测交的情况下, 后代表现型比才为1∶1。由此根据分离规律和子代每对相对性状的表现型比率推导, 可轻松求得亲代相对性状的基因型。提取相对性状的具体推导过程如下:

由题给条件和上述推导过程可知, 亲代一方的基因型为BbDd, 则亲代另一方的基因型肯定为Bbdd。故X的基因型为Bbdd。

例2.花生种皮的紫色 (R) 对红色 (r) 显性, 厚壳 (T) 对薄壳 (t) 显性, 这两对基因自由组合。试推断亲本Rrtt与RrTt杂交后代的基因型。

解析:本题应先根据已知条件提取亲本相对性状基因型, 然后分别按分离规律考虑分离现象, 最后再按“多项式乘法法则”考虑自由组合现象。具体推断过程如下:

后代基因型自由组合的结果可按“多项式乘法法则”展开求得, 即RR与Tt组合、RR与tt组合、Rr与Tt组合、Rr与tt组合、rr与Tt组合、rr与tt组合。因此, 后代的基因型分别为RRTt、RRtt、RrTt、Rrtt、rrTt、rrtt。

二、判断子代表现型

例3.已知豌豆高茎 (Y) 对矮茎 (y) 显性, 子叶黄色 (G) 对绿色 (g) 显性, 两对相对性状独立遗传。现让yygg豌豆与YyGg豌豆杂交, 则后代的表现型是_______

解析:根据分离规律和自由组合规律可知, 此种情况, 无论正交或反交, 其后代表现型都是一样的。提取亲本相对性状基因型的推断过程如下:

可知其后代的表现型是YG、Yg、yG、yg。即高茎 (Y) 子叶黄色 (G) 、高茎 (Y) 子叶绿色 (g) 、矮茎 (y) 子叶黄色 (G) 、矮茎 (y) 子叶绿色 (g) 。

三、计算子代基因型概率

例4.基因型为AaBb的个体 (两对基因独立遗传) 自交, 子代基因型为AaBB的概率为______。

解析:提取亲本相对性状基因型推算如下:

故则其子代AaBB的概率为

四、计算子代表现型概率

例5.人类多指 (T) 对正常指 (t) 显性, 肤色正常 (A) 对白化 (a) 显性, 都属常染色体独立遗传。一个家庭中, 父亲多指, 母亲正常, 他们生有一白化病且手指正常的孩子, 则再生一个孩子只患一病和二病皆患的概率分别是_____。

解析:根据已知条件, 可由已出生孩子的表现型推断出其父的基因型为AaTt, 母亲的基因型为Aatt。则题中所求的答案根据提取亲本的相对性状基因型推算如下:

由F可知, 只患一病的孩子的概率为二病皆患的孩子的概率为

“相对性状提取法”还可在自由组合规律的相关题目中快速、准确地判断亲代表现型, 亲、子代表现型种类, 亲、子代基因型种类, 计算子代基因型比率和表现型比率等。此外, 凡符合基因自由组合规律的两对以上相对性状遗传的判断、计算等问题也都可与上述例举类同处理。

自由组合 篇5

关键词：扑克牌；自由组合定律；模拟实验

在中学生物学的探究过程中，有些研究对象由于受到时间和空间以及物质条件等因素制约，是难以直接通过真实的实验得出结论的。此时，用模拟实验来替代真实实验，即模仿实验对象制作模型，或模仿实验中的某些条件来进行实验，使得抽象的生物学概念更为形象化、直观化，不仅能够使学生在探究中主动理解生物学概念的实质，更为重要的是使学生能够体验科学过程，形成一定的科学探究能力和科学态度与价值观，培养创新精神，从而提高学生的生物学素养。本文就以扑克牌为材料，通过设计模拟实验来强化自由组合定律的理解。

一、孟德尔两对相对性状的杂交实验的模拟实验

1.模拟F1（YyRr）产生配子的情况

取扑克牌一副，去掉其中的大小王，用一种花色代表一种基因，即所有的方块代表Y基因，所有的红桃代表y基因，所有的梅花代表R基因，所有的黑桃代表r基因。将该副牌中所有的方块、红桃组合为一叠，充分洗牌；所有的梅花、黑桃組合为另一叠，充分洗牌，然后两叠牌同时操作，在每一叠牌中抽出一张亮牌，一次操作所亮的两张牌即为该亲本所产生的配子。重复操作多次，并用画“正”字来记录配子类型数目，统计各种配子比例，完成模拟F1（YyRr）产生配子的情况。值得注意的是，每一次亮牌后需放回重新洗牌，且两叠扑克牌之间始终不能相混。

2.模拟F1（YyRr）自交产生F2的情况

取两副牌，去掉其中大小王，一副牌代表雄性亲本，另一副牌代表雌性亲本。用上述方法同时操作两副牌，每副牌每一次所亮的两张牌就代表该亲本所产生的一种配子。由于每一次亮牌前均充分洗牌，因此，每一次同时亮出的4张牌的两两结合即可模拟出雌雄配子的随机结合。然后，重复多次操作，用画“正”字来记录所得到的F2基因型、表现型数目，统计出相应比例，这样就完成了F1（YyRr）自交产生的F2代的模拟实验。值得注意的是，每一次亮牌后需放回，重新洗牌，再进行第二次操作，且每副牌的两叠始终不能相混，两副牌之间也始终不能相混。

3.分析与体会

（1）通过模拟实验，学生能够体会到F2得到多种基因型和表现型的主要原因：F1形成配子时非同源染色体上非等位基因的自由组合形成了多种配子，于是，配子间的随机结合导致了后代出现了性状的自由组合现象。

（2）本模拟实验设计需要小组合作完成，一般建议4人小组，分工要明确，一人为组长，一人记录，两人操作扑克牌。实验统计结果与理论值存在差异，可引导学生分析出主要原因：重复操作次数不够多，样本较少。因此，建议小组实验结束后将全班各组所得的数据进行汇总统计。

（3）浙科版教材中的模拟孟德尔杂交实验是用信封和自制卡片作材料进行模拟的，教师前期准备工作较大，且要求在信封中将卡片取出，操作不方便，并难以做到随机性，因此，改用扑克牌作为材料进行模拟，不仅使学生兴趣浓厚，而且取材容易，操作方便，随机性更容易做到。

二、减数分裂过程的模拟实验——拓展自由组合的实质

1.精原细胞中染色体的模拟

取扑克牌中的方块A、黑桃A、方块K、黑桃K，共4张牌，纵向竖直对半剪开，得到8张对半分开的扑克牌，每一张牌代表一条染色体，强磁片代表着丝粒。

取两张重叠方块A和两张重叠的黑桃A代表一对同源染色体，两张重叠方块K和两张重叠黑桃K代表另一对同源染色体，分别用强磁片把牌中央固定在黑板上预先画好的代表细胞核的圆圈中。这样可模拟精原细胞中的4条未复制过的染色体。

2.减数第一次分裂过程的模拟

将重叠的两张牌旋转一定角度露出相应数字，即可表示一条染色体复制后产生的两条姐妹染色单体。通过摆放扑克牌在圆圈中的位置可模拟出同源染色体配对，四分体，同源染色体成对排列在赤道面上等减数分裂的现象。

通过方块A与黑桃A的分离、方块K与黑桃K的分离，方块A既能与方块K组合，也能与黑桃K组合，即可模拟出同源染色体分离和非同源染色体自由组合的现象。从而得到由含有姐妹染色单体的两条非同源染色体组成的两个次级精母细胞的模型。

3.减数第二次分裂过程的模拟

选取一种组合方式产生的两个次级精母细胞，再通过摆放扑克牌可以模拟减数第二次分裂各时期的染色体分布图。值得注意的是，将交叉的两张相同A分开，再分别用强磁片固定，可模拟减数第二次分裂后期着丝粒分裂，姐妹染色单体分开现象，从而得到染色体组成两两相同的4个精细胞。

4.将基因定位在染色体上体验自由组合定律

在上述减数分裂过程中，如将扑克牌中的字母表示基因，即方块A和黑桃A代表一对等位基因，方块K与黑桃K代表位于另一对同源染色体上的等位基因。那么，在同源染色体上的等位基因分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合现象就一目了然了。

5.分析与体会

（1）通过上述模拟实验，学生能自主体验到自由组合发生的 时间是有性生殖产生配子的过程中，即减数第一次分裂后期。学生亲身体验后，也能明确自由组合的本质是指同源染色体上的等位基因分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。

（2）学生通过扑克牌的摆放能主动体会同源染色体、四分体、自由组合等减数分裂过程中的重要特征，同时也可以拓展模拟减数第一次分裂过程中一对同源染色体未分离或减数第二次分裂中着丝粒分开而姐妹染色单体未分离等异常现象，有利于学生思维的拓展。

三、总结与思考

1.通过上述两个模拟实验，学生不仅能够直观地体会孟德尔的杂交试验，体验自由组合的现象，体验非同源染色体上的非等位基因自由组合及配子的随机结合引起了后代性状的自由组合的现象，而且也能够进一步理解自由组合定律的细胞学基础——减数分裂，从而加深对自由组合的实质理解。

2.扑克牌作为模拟实验的材料，能够有效地发挥学生的想象力和创造力，不受现实实验物质条件的限制。这也体现了模拟试验的优点：简单，易于操作，直观形象。当然，模拟实验也有缺点，如，准确度不是很高，容易发生主观原因导致的错误等。因此，教师在指导学生进行模拟实验时要注意培养学生科学的思维方法，注重实验原理的分析与讨论，正确理解模拟实验与实验原型的科学类比关系。

（3）模拟实验一般是通过学生小组合作探究完成的，这就要求教师在指导学生进行模拟实验时首先要注重学习小组的建设，明确分工。其次，教师要给予学生适当的思维拓展空间，避免学生局限于教材或教师的设计思路，机械地进行模仿。另外，实验结束后还需要组织学生进行讨论分析、总结归纳。