第二节基因在染色体上 教学设计 授课教师 : 成都市第十二中学晏玉红授课班级 :2014 级 12 班授课时间 :2012 年 3 月 20 日第三节 教材分析 基因在染色体上 是人教版 普通高中课程标准实验教科书生物必修二 遗传与进化 第二章第二节的内容, 本节课科学史资料所蕴含的学生探究素材非常丰富, 它是沿着遗传学史的发展顺序, 在第 1 章人们是如何发现遗传因子的存在的基础上, 引导学生寻找遗传因子, 即基因在细胞中的位置, 而基因的行为与染色体的行为又有着重要的关系 因此, 第 1 章和本章的第 1 节减数分裂是本节学习的基础 本节的内容包括萨顿的假说 基因位于染色体上的实验证据及孟德尔遗传规律的现代解释三部分, 教材中的这些生物知识是为学生的思维能力培养服务的, 是重新演绎当年科学家探究过程 学生分析 在本节之前, 学生已经学习了孟德尔的两个遗传定律和减数分裂的过程 但此时学生对孟德尔定律和减数分裂过程的理解是相互孤立的, 不能把减数分裂和生物的遗传现象整合起来, 这就很难理解基因分离和自由组合定律的实质 而本节课正是二者之间的桥梁, 学生能够通过基因和染色体的关系, 把抽象的遗传因子具体化, 从减数分裂的角度理解基因的分离和自由组合定律的实质 也就是说, 遗传定律的发现是从性状的遗传规律来推测遗传物质的传递规律 ; 确定遗传物质在细胞中的位置是从细胞学观察的角度来直观地认识遗传物质的传递规律 要使学生能利用 类比推理 的方法探究基因与染色体的平行关系, 必须在其较好掌握减数分裂与孟德尔的遗传规律的基础上, 而这恰恰又是学生认知水平的两个难点 设计思想 本节内容涉及 类比推理 和 假说演绎法 这两种科学方法, 但如果两种方法在本节课都推进, 考虑到时间的问题, 必须做出适当的取舍 与许多教师讨论后, 发现类比推理科学方法在生活中很常用, 只是学生没有理论上的总结 可以将其作为学生已有的 缄默知识 处理, 只是适当的给予理论归纳, 而假说演绎法虽然在第一章中提出过, 但是这个方法是统领整本必修二的核心方法学生在本节中再次巩固应用也是很合理的 从染色体异常遗传病引入, 使学生产生困惑 : 基因与染色体究竟是什么关系? 从已学的知识入手, 列表对基因的行为和染色体的行为进行比较 发现两者行为的惊人相似性, 推理出 基因在染色体上 的假说 随后提出萨顿假说和类比推理法 引导假说不存在逻辑的必然性所以必须找证据, 提出摩尔根的果蝇实验, 从而提出核心问题 分析果蝇杂交实验图解, 探究基因和染色体的关系 学生观察果蝇杂交实验图解, 在教师的带领下用已学的孟德尔的一对相对性状杂交试验的方法进行推理完成遗传图解, 发现不符合 教师马上展示果蝇的染色体组成图, 帮助学生认识 常染色体 性染色体 以及 XY 染色体的结构, 再回归没有解决的问题, 作出三种假设 小组分别选择认为正确的假说进行推理认证, 发现有两种假设都与实验相符, 再次引起学生困惑 教师引导学生用 测交 实验进行验证, 随后发现结果还是一致, 学生再此陷入沉思 教师引导学生要学会借鉴前人的方法, 用孟德尔的 反交 实验进行验证 这次验证后两种假设下的结果不同了, 拿出摩尔根当时的实验数据, 证明只有一种假设成立 得出结论 : 控制果蝇眼色的基因在 X 染色体上, 而 Y 染色体上无等位基因 推而广之, 摩尔根等又用同样的方法发现控制果蝇很多性状的基因都在染色体上, 最终归纳出 : 基因在染色体上 展示现代分子生物学技术将基因定位在染色体上的图片, 学生更加直观的认同基因在染色体上的结论 反思提升总结整个找证据的过程 发现问题, 提出假说 实验验证 得出科学结论, 总结科学方法 : 假说 演绎法, 并运用新的结论, 阐明旧定律 教学目标 1. 能说出基因位于染色体上的理论假说和实验证据 1
2. 能运用有关基因和染色体的知识阐明孟德尔遗传规律的实质 3. 在果蝇杂交实验图解的分析过程中, 体验直觉思维与逻辑思维的关联 4. 在果蝇杂交实验图解的分析过程中, 体验基因和染色体的关联 ; 体验减数分裂和孟德尔遗传规律之间的关联 教学重难点 如何作出合理的假设, 并分析实验现象 教学手段 多媒体设备, 多媒体课件及学案 核心问题 分析果蝇杂交实验图解, 探究基因和染色体的关系 教学环节提出问题解决问题 教学过程 教师活动 学生活动 设计 意图 1. 比较孟德尔遗传实验中基因的行为 1. 比较染色体和基因在行为上的关系 复习已有 和减数分裂染色体行为 比较项目 基因的行为 染色体的行为 知识, 构 2. 引导学生发现基因与染色体之间有体细胞中以同源染色体的形式建逻辑推成对存在相似的变化规律 存在形式成对存在理的起点 配子中存只有同源染色体中的成单存在在形式一条 1 成对基因彼此分激活学生 1 同源染色体分离形成配子离用类比方 2 非同源染色体自由组 3. 提问 : 看出基因与染色体之间具有时变化 2 决定不同对性状法推理的合什么关系? 的基因自由组合缄默知识 4. 提出萨顿假说和类比推理的科学方亲 子代亲 子代细胞中基法体细胞之亲 子代细胞中染色体的因的种类和数量完提出核心问题 : 分析果蝇杂交实验图间的形态种类和数量完全相同解, 探究基因和染色体的关系全相同与数目 得出结论 : 基因与染色体的行为变化具有一致性, 即平行关系 提出 : 摩尔根及其实验材料果蝇, 并 认识实验 展示摩尔根果蝇杂交实验的图解 材料和遗 引导 : 学生学习孟德尔的方法, 在实 传图解, 验中去找到证据 引起学生 1. 展示果蝇的一对红, 白眼的相对性 学生根据遗传图解分析发现 : 红眼是显性性状, 比例上符合孟 认知冲 状的图片和杂交图谱 引导学生模仿 德尔的分离定律, 但是白眼性状只出现在雄性果蝇中 得出白 突, 为实 孟德尔的豌豆杂交实验的方法来分 眼性状与性别相关, 猜测可能控制这对性状的基因在性染色体 验设计做 析 : 哪种是显性性状? 是否符合孟德 上 铺垫 尔的分离定律? 你有没有发现什么不 同的现象? 2. 展示果蝇的染色体组图解, 讲解性别决定 : 性染色体用 X Y 来表示, 两条性染色体大小形态相同的表示为 XX 性别为雌性, 而两条性染色体形 学生作出三种假设 : 1. 控制眼色基因只在 Y 染色体上 Ⅲ 区段 ; 2. 控制眼色基因只在 X 染色体上 Ⅰ 区段 ; 3. 控制眼色基因在 X Y 的同源 Ⅱ 区段上 学生活动 : 小组讨论完成学案中每种假设下的遗传图解 小组同学发现第 1 种假设不成立, 但是 2 3 假设结果相同 2. 眼色基因只在 X 染色体上 Ⅰ 区段 2
态大小不同的, 表示为 XY, 性别为 F1 红眼 X W X w 白眼 X w Y 雄性 细胞中的其它染色体为常染色 体 X W X W X W Y X w X w X w Y 红眼 红眼 白眼 白眼 3. 展示果蝇一对性染色体的图片, 并 1 : 1 : 1 : 1 分析结构上的区别 3. 眼色基因在 X Y 同源 Ⅱ 区段上 F 1 红眼 X W X w 白眼 X w Y w X W X W X W Y w X w X w X w Y w 红眼 红眼 白眼 白眼 4. 引导写出以上假设中的每种性状的 1 : 1 : 1 : 1 基因型 又陷入疑问, 两者结果还是相同 5. 寻求新思路 : 引导学生模仿孟德尔 测交实验 ( 反交 ): 解决问题的思路, 运用侧交实验的方 2. 眼色基因只在 X 染色体上 Ⅰ 区段 法来证明假设 2 和 3 白眼 X w X w 红眼 X W Y 6. 探寻新方法 : 提示学生运用正交的 基础上, 采用反交实验的方法 X W X w X w Y 红眼 白眼 1 : 1 3. 眼色基因在 X Y 同源 Ⅱ 区段上 白眼 X w X w 红眼 X W Y W 7. 展示摩尔根当时的实验结果, 与我 X W X w X w Y W 们的演绎推理过程对比 红眼 红眼 1 : 1 学生得出结论 : 控制果蝇眼色的基因在 X 染色体上, 而 Y 染色 8. 展示摩尔根后续研究的成果和用现 体上不含有它的等位基因 代分子生物学技术将基因定位在染色 推而广之 : 基因在染色体上 体上的图片 归纳 1. 引导学生总结得出结论的过程, 提 1. 学生根据过程总结假设演绎法的步骤 缄默知识 提升 出类比推理法和假设演绎法 显性化, 2. 运用新的结论, 阐明旧定律 要求 提炼科学 用基因解释 分离定律 和 自由组 2. 阐明遗传定律, 构建遗传定律的知识体系 方法和归 合定律 的实质 纳实质 运用 反馈 引导学生完成学案上的课后巩固练习思考, 分析并解答练习题题 板书设计 第二节基因与染色体的关系 ------ 基因在染色体上核心问题 : 分析果蝇杂交实验图解, 探究基因和染色体的关系 一 萨顿假说 : 基因位于染色体上二 实验证据 1. 提出问题 : 白眼性状的表现总与性别相联系? 2. 作出假设 :( 依据学生的情况确定板书的先后顺序 ) (1) 控制眼色的基因位于 X 染色体上,Y 上没有其等位基因 3 达成结果 性目标
(2) 控制眼色的基因位于 X 与 Y 染色体上的共有区段 (3) 控制眼色的基因只位于 Y 染色体上, 而 X 染色体上没有其等位基因 3. 实验验证 : 测交 4. 得出结论 : 控制果蝇眼色的基因位于 X 染色体上,Y 上没有其等位基因 三 归纳提升 1. 科学方法 1 类比推理法 2 假说演绎法 2. 孟德尔遗传规律的现代解释四 反馈应用 4
教学流程图 开始 导入 : 染色体遗传病 概念比较 提出核心问题, 展示遗传图解 明确核心问 题, 激发学习 动机 用孟德尔一对相对性状的实验方法, 进行推理观察果蝇染色体组成图, 认识性染色体和常染色体以及 XY 染色体结构的不同, 根据实验现象做出三种假设 提出疑问 : 与实验现象不符合引导, 分析 自选假设, 进行验证 巡视, 指导 展示推理过程, 发现两种假 设都成立 引导找方法 验证两种假 设 用测交实验验证 用反交实验验证 得出最终结论, 归纳科学方法 反馈运用 结束 教学反思 1. 教学设计反思 : 在设计这堂课时我没有直接按照课本上的教学内容来进行教学, 而是对其进行了合理的再加工 以学生的思维过程为线索, 力求再现摩尔根当初的探究过程, 可能当初摩尔根的思路和我们想的并不完全一样, 5
但是我觉得这种教学过程的设计有利于引起学生探究过程中的矛盾冲突, 便于突破教学重点和难点 在这节课中, 学生经历了一个科学探究过程, 首先深入思考作出自己的假设, 并与其他同学一起探讨交流, 然后自己的推理分析又推翻了自认为很有道理的假设, 当三组提出不同假设的学生集合自己的智慧结晶, 最终用遗传图解的方式解决这个矛盾后, 学生对正确的结论会有更深刻的认识, 在自己的脑海中也会留下深刻的印象, 同时通过尝试书写遗传图解解释实验现象, 不仅能提高应用遗传图解分析和解释遗传学问题的能力, 还可以提高学生分析现象 推理验证和解决问题的综合思维能力, 体验直觉思维与逻辑思维的关联 通过这个探究过程也让学生明白了科学研究的艰辛, 感受了科学家严谨治学的精神, 也在这种潜移默化的学习中提升了学生的生物科学素养 因此在对本节教材的处理上, 大胆地将重点放在找 基因在染色体上 证据上 重视遗传图谱的书写和逻辑推理上, 而这个又是高中生物遗传知识学习中学生易错易忽略的部分, 但往往又是解遗传题的关键, 所以本节课在找证据的同时, 训练学生对遗传图解的书写的能力 2. 课堂反馈 : 学生表现核心问题能有效的激活学生探究的思维 学生能较好的根据遗传图解 提出问题 ----- 自己作出假设 --- 写遗传图解验证 ------ 自己得出结论 当两种方法的结论相同, 遇到思维瓶颈时能根据教师的提示, 另辟蹊径完成最后的验证, 找出最后的正确结论 充分体验了科学研究的一般过程, 深度体验 直觉思维与逻辑思维 在找证据过程中的重要性 3. 反思调整本节课教师和学生能围绕核心问题展开教学活动, 很好的完成了核心任务 特别是在找证据过程中, 学生根据遗传图解, 通过直觉思维得出假设, 最终又用逻辑思维将不正确的假设推翻的过程, 一环扣一环, 对逻辑的严密性以及遗传图解的书写都要求较高 但这节课也留有许多遗憾 : 首先, 本节课本该可以引起更多的学生讨论高潮, 但教师制造的矛盾冲突不够, 从而失去了这个形成亮点的机会 第二, 教师由于经验不足, 在学生表达观点时, 没有即时要求学生互评 第三, 学生活动时, 给学生的指令还不是很明确, 应采用更加干净的语言表达 针对以上问题作出以下调整 : (1) 反思提升时太仓促, 应要求学生回顾 找证据 的过程, 归纳科学方法 ---- 假设演绎法, 效果更好, 教师归纳 类比推理法 时, 不要另外运用其他例子, 可根据本节课的内容进行挖掘, 总结 (2) 由于时间的原因, 反馈应用 没有出来 在前面实验过程中应尽量语言精练, 指示明确以免耽误太久造成时间不够, 课堂不完整的遗憾 总的来说, 结合课后听课的专家 领导及老师们给与的评价, 这堂课在教学设计上以及教学执行过程中还算是成功的, 我相信, 我会在以后的教学中, 带着这次积累的经验, 改进不足, 争取更进一步 6