1、第一节生物变异的来源教学设计一、设计意图：生物变异是生活中非常普遍的现象，本堂课通过引导学生对镰刀形细胞贫血症病因的分析，了解基因突变的相关知识；并结合减数分裂中染色体行为变化的过程，分析个体能否遗传致病基因，掌握基因重组也是生物变异的来源之一。从学生身边的例子导入新课，激发学生的学习欲望。学生通过对镰刀型细胞贫血症病因的分析，引起学生对生物变异的内在机理的探索与求知。同时，也使学生了解到生物变异的普遍性，以及如何规避因生物变异对自身带来的危害，养成健康的生活习惯、乐观的生活态度。二、教学分析：（一）教材分析本节课是浙科版必修二遗传与进化第四章第一节内容。本节内容与生物的进化、生物育种以及人类
2、健康有极为紧密的关联。变异是生活中非常普遍的现象，引导学生观察生活，从生活中体验生物学，做到从生活中学生物。教材中对于基因突变的内容分析，准确、细致、到位，而关于基因重组导致生物变异的相关内容则显得相对较为简单。学生对于细胞层面的减数分裂染色体的行为变化掌握相对较差，因此通过绘制减数分裂细胞图，切实体会到基因重组对遗传物质的改变。（二）学情分析首先，学生身边由于变异而引发的疾病的事例比较常见，以此导入容易引起激发学生的兴趣。且在第三章已经学习了基因的传递与表达，了解了性状改变的根本原因是遗传物质的改变引起的。其次，高二学生虽已具备了一定的学习、认知、获取新知识的能力，但对变异的内在机理缺乏科学
3、性的分析和正确的认识，需要进一步提高和完善。第三，生物变异的本质学生看不到、摸不着，因此教师需将微观的内容具体化、形象化。通过对“生物变异的内在机理的分析学习”，学生能更深层次理解变异的本质并且“学会”学习。（三）教学重点、难点1、基因突变、基因重组的特点与机理是本节教学内容的重点分子层面的内在变化，要求学生具备较强的想象能力，引导学生认同结构与功能相适应的观点，从性状的改变出发，结合基因的表达，逆推法得出基因突变的机理；同时，结合减数分裂过程中染色体的行为变化规律，总结出基因重组的本质。学生可以在逆推、建模过程中对生物变异的来源有更深入的认识，并了解生物变异的特点。2、基因突变的机理，是本节
4、教学内容的难点应用旧知解决新问题要求学生具备较丰富的知识储备，并能合理应用旧知解决新问题。对于基因突变内在机理的逆推法分析，是学生能力比较欠缺的一环。指导学生分布构建基因蛋白质性状的网络图，有助于较好的解决这一问题，进一步提高学生的生物科学素养。这也要求教师有较好对课堂生成性问题的处理能力和交流互动水平。三、教学目标：1. 知识与技能举例说明基因突变的概念、特点和原因。描述基因重组的两种方式。比较基因突变和基因重组的区别与联系。分析生物变异，对于实际生产生活的意义。2.过程与方法通过阅读疾病的资料，运用所学的知识，解释生活中关于生物变异所引起疾病的本质原因。尝试绘制减数分裂过程中染色体的行为变
5、化图，解释基因重组的内在机理。3. 情感态度与价值观感悟内因是变化的根据、外因是变化的条件、外因通过内因起作用的辩证唯物主义观点。通过对生物变异的来源的学习，养成健康的生活方式、良好的生活习惯、乐观的生活态度，尽可能避免引起生物变异的不利因素，减少对自身带来的危害。四、教学方法：通过分析“镰刀形细胞贫血症”的病因出发，引导学生思考基因表达与生物性状的内在联系，进而找到生物变异的根本原因，并认同生物体结构与功能相适应的观点。浙科版教材中，应用减数分裂、基因自由组合定律来介绍基因重组的本质，然而，学生想象能力和知识的迁移能力比较薄弱，所以借助于实际绘图，提升学生对基因重组方面的认识。由于课堂中很多
6、都是从细胞水平入手，所以需要借助多媒体课件，多角度、立体式、动态展示。六、教学过程：教学内容教师行为学生行为教学说明导入新课首先，介绍学生身边的例子镰刀形细胞贫血症导入新课，并介绍该疾病的相关研究进展，激发学生的学习兴趣。认真聆听，积极配合。由于是生活中常见的疾病，严重时会带走人的生命，激发学生学习、研究该病的兴趣。镰刀形细胞贫血症研究进展介绍斯坦福大学医学院的研究团队利用CRISPR技术，在人体干细胞中修复了造成镰状细胞贫血病的基因，修复后的细胞能生成正常功能的血红蛋白分子，可以在正常红细胞中携带氧气，这些干细胞可以正常移植到小鼠体内并蓬勃发育。认真聆听，积极配合，做好笔记。通过介绍相关的研
7、究进展，激发学生的社会认同感，立志于科学研究，突破各种疑难杂症。介绍变异相关知识生物的亲子代之间及同一双亲所生的各子代之间，在形态特征、生理特征等方面，均有或多或少的差异的现象称为变异。分为不遗传变异和可遗传变异。引出新课的主要内容基因突变基因突变基因重组机理与概念镰刀形细胞贫血症病因分析，结合基因表达的相关知识，从基因水平理解基因结构改变中的替换、增添和缺失，及其所产生的相应的变化，并总结出基因突变的内在机理。引导学生从基因突变的内在机理出发，概括出基因突变的概念：【过渡】从两种因基因突变所引起的疾病，改变了其表现型，过渡至基因突变类型的分析。学生利用旧知，迁移应用，解决实际问题，分析镰刀形
8、细胞贫血症血红蛋白改变的根本原因。充分调动学生的积极性，参与到课堂中，强化其知识的迁移应用能力。类型与特点【地中海贫血综合征】：由于基因突变导致血红蛋白(Hb)的珠蛋白太链生成障碍，称地中海贫血(又称海洋性贫血)重型患者多有贫血、黄疸、肝脾肿大和发育障碍。【镰刀形细胞贫血症】：患病者的血液红细胞表现为镰刀状，其携带氧的功能只有正常红细胞的一半。患者的红细胞容易破裂，使人患溶血性贫血，严重时会导致死亡。【过渡】基因突变对生物表现型的影响如此之大，甚至会致死，它有怎么样的特点？我们又该如何规避呢？1.(浙江1月学考)基因A可突变为其等位基因a1、a2、a3这说明基因突变具有( )2.(浙江6月学考
9、)番茄果皮的红色基因(R)可以突变为黄色基因(r)，r也可重新突变成R。这说明基因突变具有( )3.(浙江会考)大约105到108个高等动物的配子中才有一个发生基因突变，说明基因突变具有( )4.(宁波模拟)从低等生物到高等生物包括人类在内的所有生物，在生物个体发育的不同阶段，不同个体的任何细胞内均可发生基因突变。这说明基因突变具有( )5.(浙江理综)研究表明经适量射线后，基因突变产生的白化苗植株，无法合成叶绿素。说明基因突变具有( )【学生回答】通过对疾病中表现的介绍，找出与之相对应的基因突变类型。并总结得出：形态突变、致死突变，严格意义上来都是生化突变。由于基因突变的特点相对简单，因此，
10、通过一系列题目总结出其特点。引导学生总结概括的能力，并从中理解基因突变对大部分生物的是有害的。引导学生从题目中总结概括基因突变的特点，并从中理解基因突变的普遍性、稀有性、可逆性、多方向性、有害性。找到基因突变的诱因，有效规避，避免对自身带来不利的变异。结果与诱因通过第1题(浙江1月学考)基因A可突变为其等位基因a1、a2、a3这说明基因突变具有( )引导学生从题干中得出基因突变的结果是产生等位基因。通过第5题(浙江理综)研究表明经适量射线后，基因突变产生的白化苗植株，无法合成叶绿素。说明基因突变具有( )引导学生从题干中得出基因突变的原因：物理因素（各种射线的等）化学因素（亚硝酸盐、碱基类似物
11、等）生物因素（病毒等）通过读取题干信息，从题干中得到相应的答案，不仅学会要仔细读题，还要学会从题干中提取有效信息。通过强调学生对题干信息的获取，一方面强化读题、析题的重要性，同时有效强化学生的概括归纳能力。【思考】(1) 基因突变主要发生在细胞分裂的什么时期？有丝分裂间期或减数第一次分裂前间期DNA分子复制时(2) 基因突变，是否一定会引起蛋白质的改变？密码子的简并性(3) 细胞在上述时期发生的基因突变一定能遗传给后代吗？通过第（3）个小问，过渡至基因重组的内容的学习学生思考并回答问题要求学生应用旧知解决新问题要求学生具备较丰富的知识储备，并能合理应用旧知解决新问题。过渡介绍基因的概念：遗传的
12、基本功能单位基因，就是一段有功能的核酸，在大多数生物中即一段DNA，而在 RNA 病毒中则是一段RNA。总结得出：基因主要位于染色体上学生回忆必修二第二章第一节的内容为后续的知识内容进行铺垫内容铺垫假设正常基因A，镰刀形细胞贫血症基因为a，位于一对同源染色体(常染色体)上，且基因突变发生在精原细胞试从减数分裂中染色体行为变化的角度分析，镰刀形细胞贫血症致病基因a是否一定会遗传给他的子代？学生回忆减数分裂和记忆自由组合定律的相关内容激活学生的旧知，以便迁移应用至新知识的学习理解由于学生对于先前的知识可能会有遗忘，为了使的课堂更加高效紧凑，所以，关于从减数分裂中染色体行为变化的角度分析，镰刀形细胞
13、贫血症致病基因a是否一定会遗传给他的子代？这个问题由教师在课堂上讲解展示，以期激活学生相关的知识内容。学生努力回忆先前的旧知【问题扩展，过渡至基因重组】【位于两对同源染色体(常染色体)上，且基因突变发生在精原细胞】假设正常基因A，镰刀形细胞贫血症基因为a，假设正常基因B，地中海贫血综合征基因为b，试从减数分裂中染色体行为变化的角度分析，某个体的两种致病基因a和b能否同时遗传给他的子代？减数分裂后期时期，同源染色体分离，非同源染色体自由组合，导致基因重组【位于一对同源染色体(常染色体)上，且基因突变发生在精原细胞】假设正常基因A，镰刀形细胞贫血症基因为a，假设正常基因B，地中海贫血综合征基因为b
14、，试从减数分裂中染色体行为变化的角度分析，某个体的两种致病基因a和b能否同时遗传给他的子代？减数分裂前期时期，同源染色体上的之间发生交叉互换，导致基因重组学生结合之前所学的减数分裂、基因自由组合相关内容思考，如何才能使得a和b，同时遗传给子代学生结合之前所学的减数分裂、基因自由组合相关内容思考，如何才能使得a和b，同时遗传给子代图中所示，交叉互换前、交叉互换后以及交叉互换后的减数分裂后期和时期目的在于让学生通过绘图，切实掌握基因重组的内在机理，并邀请同学上去讲解，所绘图示理论结合实际，将基因重组与之前的所学结合在一起学生需要更加扎实的基础，原因在于这种情况使得a和b，同时遗传给子代要考虑在减数
15、分裂前期时期，发生同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换理论结合实际，将基因重组与之前的所学结合在一起通过绘制基因重组的实际过程，有助学生更好的掌握基因重组的实质。引导学生从中概括出基因重组的概念：有性生殖中，控制不同性状的基因重新组合的过程学生聆听，归纳概念课堂知识总结：以列表比较的方式，总结基因突变和基因重组的相关内容，掌握两者对于生物变异的作用及其机理。学生聆听，并做好笔记。归纳总结，形成知识网络体系，便于学生的复习巩固。1.下列选项中都属于基因重组的是()同源染色体的非姐妹染色单体交换片段染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上DNA碱基对的增加、缺失非同源染色体上的非等位基因自由
16、组合大肠杆菌细胞中导入了外源基因A.B.C.D.学生应用课堂所学知识解决问题。小结反馈课堂板书的总结学生形成知识网络七、板书设计：第一节生物变异的来源八、教学评价：1.下列选项中都属于基因重组的是(C)同源染色体的非姐妹染色单体交换片段染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上DNA碱基对的增加、缺失非同源染色体上的非等位基因自由组合大肠杆菌细胞中导入了外源基因A.B. C.D.2.央视一则报道称，孕妇防辐射服不仅不能防辐射，反而会聚集辐射。辐射对人体危害很大，可能导致基因突变。下列相关叙述中正确的是(B) A.碱基对的替换、增加和缺失都是由辐射引起的B.环境所引发的变异可能为可遗传变异C.辐射能导致人体遗传物质发生定向改变D.基因突变可能造成某个基因的缺失3.如图是某二倍体(AABb)动物的几个细胞分裂示意图。据图判断不正确的是() A.甲图表明该动物发生了基因突变B.乙图表明该动物在减数第一次分裂前的间期发生基因突变C.丙图表明该动物在减数第一次分裂时发生交叉互换D.甲、乙、丙所产生的变异均可遗传给后代