“染色體變異及其應用”(第1課時)的教學設計

吳文娟

(江蘇省大豐高級中學 224100)

1 教材分析

“染色體變異及其應用”是蘇教版高中生物學教材必修2《遺傳與進化》第3章“遺傳和染色體”的第3節(jié)內(nèi)容，包括“染色體變異類型”“染色體變異在育種上的應用”兩部分內(nèi)容，可分為2個課時，第一課時的教學內(nèi)容是染色體變異類型——染色體結(jié)構變異和數(shù)目變異，本課時重點是要求學生能理解、簡述染色體結(jié)構變異的過程和染色體數(shù)目變異的非整倍性、單倍體和多倍體變異的區(qū)別。由于染色體變異屬于微觀生物學知識，且涉及了多個概念，其難點是讓學生理解染色體數(shù)目變異中的單倍性和多倍性。本課時的學習與前面的有絲分裂、減數(shù)分裂等知識有聯(lián)系，也是學習第4章第5節(jié)“關注人類遺傳病”中有關人類染色體遺傳病的基礎，與生活和人類的健康密切相關，對學生有一定的吸引力。因此，本節(jié)教學通過設置問題情境，讓學生動手操作橡皮泥的變化來理解染色體結(jié)構變異的過程及對生物性狀的影響，用橡皮泥模擬出精原細胞、卵原細胞、精細胞和卵細胞中的染色體組成，來理解染色體組和非同源染色體概念間的關系，并通過資料分析比較構建生物學的有關概念，激發(fā)學生學習興趣和發(fā)展探究能力。

2 教學目標

2.1 知識目標 區(qū)分染色體結(jié)構變異的四種類型及對生物的影響，說出染色體數(shù)目變異的類型，描述染色體組、二倍體、多倍體、單倍體概念并能準確運用。

2.2 能力目標 認識染色體變異的類型，通過分析文字資料、觀察圖表信息、制作生物模型，提高識圖能力、動手能力和分析歸納的能力。

2.3 情感態(tài)度和價值觀目標 養(yǎng)成交流、合作的學習品質(zhì)，體驗快樂、科學的學習，形成積極、樂觀的生活意識。

3 教學過程

3.1 課前準備 多媒體課件、實物展示臺、每組一套橡皮泥(含有不同顏色)。

3.2 故事引入，激發(fā)學習興趣 教師用圖片和文字講述“舟舟的故事”：舟舟是享譽世界的音樂指揮家，但是他卻看不懂樂譜，因為他是先天性愚型患者，屬于出生缺陷。在我國出生缺陷每年新增90多萬例，而出生缺陷大多數(shù)由染色體變異、基因突變等因素導致的。舟舟就是因為染色體發(fā)生了變異導致他的智力相當于幾歲的孩子，那什么是染色體變異呢？染色體變異對生物體有什么樣的影響？從而引起學生的關注，激發(fā)學生學習本課的興趣。

3.3 邊做邊學，理解染色體結(jié)構變異的過程和影響 將學生分為4人一組，用橡皮泥模擬染色體結(jié)構變異的過程。同時用多媒體展示活動提示：①染色體是DNA的載體，基因是具有遺傳效應的DNA片段；②基因在染色體上呈線性排列；③用不同顏色的橡皮泥表示不同的基因。并要求學生在模擬的過程中思考、探究：染色體結(jié)構變異對基因產(chǎn)生了什么樣的影響？

由學生小組在實物展示臺上模擬染色體結(jié)構變異的過程，并對應染色體結(jié)構變異的類型——缺失、重復、倒位、易位。學生在模擬的過程中會發(fā)現(xiàn)缺失和重復使基因的數(shù)目發(fā)生了變化，而倒位和易位改變了基因的排列順序。教師引導學生得出染色體結(jié)構變異會導致遺傳物質(zhì)發(fā)生改變，從而影響生物的性狀。并指出大多數(shù)染色體變異對生物是有害的，有的甚至會導致死亡。

3.4 觀察對比，總結(jié)染色體數(shù)目變異的類型 教師用多媒體課件展示Turner綜合征患者、21三體綜合征患者與正常人的染色體構成圖，讓學生觀察、對比它們之間的差異，學生會發(fā)現(xiàn)Turner綜合征患者的染色體比正常人少一條，而21三體綜合征患者則在21號染色體上多了一條。

教師再出示文字資料介紹普通西瓜和無子西瓜：普通西瓜的體細胞中含有22條染色體，分為2個染色體組；而無子西瓜的體細胞中含有33條染色體，分為3個染色體組。無子西瓜是普通西瓜的變異種，在染色體數(shù)目上比普通西瓜多了一個染色體組。學生閱讀后，教師引導學生歸納出染色體數(shù)目變異可以分為兩種類型：一種是以單個染色體數(shù)目發(fā)生的增加或減少，另一種是以染色體組的形式成倍地增加或減少。在歸納的同時，學生產(chǎn)生新的疑問：什么是染色體組？

3.5 構建模型，模擬果蠅染色體組的組成 教師用多媒體展示果蠅精原細胞、卵原細胞中的染色體組成，并提問：果蠅細胞中有幾對同源染色體，幾對常染色體及幾對性染色體？雌雄果蠅的染色體組成有什么不同？學生根據(jù)已有的知識，可以回答出果蠅細胞中有4對同源染色體，可以分為3對常染色體和一對性染色體，并且雌果蠅的性染色體形態(tài)相同，雄果蠅的性染色體形態(tài)不同。然后讓學生以小組為單位，用橡皮泥模擬出精原細胞、卵原細胞中的染色體組成。學生完成后，教師提問：精原細胞通過減數(shù)分裂得到精細胞、卵原細胞通過減數(shù)分裂得到卵細胞，分裂過程中染色體如何分離？學生已經(jīng)學過減數(shù)分裂，可以回答出減數(shù)分裂過程中同源染色體彼此分離、非同源染色體自由組合，染色體數(shù)目減半。再讓學生小組模擬出精細胞、卵細胞的染色體組成，并讓學生觀察精細胞、卵細胞中染色體的特點和關系。學生通過觀察可以發(fā)現(xiàn)精細胞、卵細胞中的染色體形態(tài)大小不同，染色體之間互為非同源染色體。教師繼續(xù)引導：形態(tài)決定功能，且染色體上有決定生物性狀的基因。果蠅精細胞、卵細胞中的染色體組成一個染色體組。那染色體組的定義是什么？引導學生總結(jié)歸納出染色體組的定義：染色體組是指細胞中形態(tài)功能不同、攜帶控制生物生長發(fā)育、遺傳和變異全部信息的一組非同源染色體。

3.6 分析資料，定義染色體變異中的單倍性和多倍性 閱讀“蜜蜂家族”的資料，學生從資料中學習到蜂王、工蜂是體細胞中含有兩個染色體組的二倍體生物，并可以定義出二倍體的概念。教師繼續(xù)引導學生舉一反三地定義出三倍體、四倍體和多倍體的概念。

學生從資料中還會發(fā)現(xiàn)雄峰是由未受精的卵細胞直接發(fā)育而來的單倍體，教師再舉出六倍體小麥用花藥離體培養(yǎng)得到單倍體，學生對比總結(jié)出單倍體的概念，并認識到單倍體并不一定是只含有一個染色體組的個體，而是含有配子染色體組數(shù)目的個體。

4 教學反思

本節(jié)教學通過設置問題情境，讓學生動手操作橡皮泥的變化來理解染色體結(jié)構變異的過程及對生物性狀的影響。讓學生觀察比較遺傳病患者與正常人的染色體構成圖差異、資料分析無子西瓜染色體數(shù)目來明確染色體數(shù)目變異的類型。讓學生用橡皮泥模擬出精原細胞、卵原細胞、精細胞和卵細胞中的染色體組成，理解染色體組和非同源染色體概念間的關系及相關概念，并通過蜜蜂、小麥染色體組成的資料分析比較，構建單倍體、二倍體、三倍體及多倍體等生物學概念。教學中穿插動手操作、資料分析計較和討論，不僅可以激發(fā)學生學習生物科學的興趣和發(fā)展探究學習的能力，充分發(fā)揮學生主體、教師主導作用，教學中通過讓學生觀察、討論、動手制作和資料閱讀等活動，積極、主動地參與新知識的構建，引導學生自己總結(jié)歸納出概念，既培養(yǎng)學生獨立思考的創(chuàng)新精神，又發(fā)揚學生之間互相幫助、協(xié)同配合的團隊精神。