基因突變和基因重組教學(xué)設(shè)計(jì)

《基因突變和基因重組》的教學(xué)設(shè)計(jì)一、教材和學(xué)情分析本節(jié)課內(nèi)容包含了兩種可遺傳變異基因突變和基因重組，而基于前面已經(jīng)學(xué)習(xí)了自由組合定律和減數(shù)分裂知識(shí)，學(xué)生們對(duì)于基因重組已有了一定的理解，在這個(gè)知識(shí)點(diǎn)解決上應(yīng)重視對(duì)學(xué)生實(shí)際理解能力和圖形分析能力的培養(yǎng)，通過(guò)實(shí)踐提高學(xué)生的認(rèn)知能力。這節(jié)課的重點(diǎn)和難點(diǎn)就集中于基因突變這個(gè)知識(shí)點(diǎn)，要通過(guò)多個(gè)途徑來(lái)加深對(duì)基因突變的內(nèi)涵和外延的理解。二、教學(xué)目的及重難點(diǎn)知識(shí)目的1.結(jié)合實(shí)例.模型.游戲等辦法從分子水平（堿基對(duì)替代.增添.缺失）分析基因突變發(fā)生的時(shí)間，內(nèi)因，推導(dǎo)出基因突變概念。2.分析基因突變發(fā)生在體細(xì)胞和生殖細(xì)胞時(shí)對(duì)其控制合成的蛋白質(zhì).對(duì)性狀與子代的影響。3.基因突變的產(chǎn)生外在因素.特點(diǎn)及意義。4.掌握基因重組的概念.來(lái)源.意義，會(huì)分辨不同狀況下的基因重組。能力目的1.結(jié)合減數(shù)分裂過(guò)程，學(xué)會(huì)用圖示形式表達(dá)發(fā)生基因重組的因素，培養(yǎng)學(xué)生的作圖和識(shí)圖能力。2.借助示意圖的觀察和對(duì)問(wèn)題的思考，提高學(xué)生判斷.推理等能力。3.通過(guò)游戲、模型演示推出基因突變概念的過(guò)程，鍛煉學(xué)生們合作探究的能力。情感態(tài)度價(jià)值觀目的1.通過(guò)分析引發(fā)基因突變的外部因素培養(yǎng)學(xué)生對(duì)的的生活態(tài)度，愛(ài)惜愛(ài)惜生命。2.認(rèn)同基因簡(jiǎn)并性保持生物性狀穩(wěn)定性的意義，以及基因突變.基因重組對(duì)生物多樣性形成的主動(dòng)意義。重點(diǎn)1.基因突變發(fā)生的概念.因素及特點(diǎn)。2.基因重組的來(lái)源以及減數(shù)第一次分裂后期和交叉交換后對(duì)應(yīng)的的基因變化圖。難點(diǎn)基因突變及基因重組的意義。三、教學(xué)辦法及教具針對(duì)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目的，選擇的教學(xué)辦法為：情境教學(xué)法.問(wèn)題教學(xué)法.小組討論法.學(xué)生分析歸納法。教學(xué)流程大致為：提出問(wèn)題──觀察現(xiàn)象──分析探索──得出結(jié)論。針對(duì)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，由熟悉到陌生，我對(duì)教材做了調(diào)節(jié)，先學(xué)習(xí)基因重組，再進(jìn)行基因突變的學(xué)習(xí)。教具：多媒體.游戲紙條.磁條（制成基因堿基對(duì)）四、學(xué)時(shí)安排1學(xué)時(shí)五、教學(xué)過(guò)程導(dǎo)入：（呈現(xiàn)水毛茛圖片），為什么在水中和空氣中，葉片的形狀差距這樣大呢？這種變異能夠遺傳么？如果是遺傳物質(zhì)變化，會(huì)不會(huì)遺傳給后裔呢？學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生觀察分析，說(shuō)出環(huán)境引發(fā)的是不能夠遺傳的變異，而遺傳物質(zhì)的變化普通能夠遺傳的變異。教師點(diǎn)撥總結(jié)：變異分為不可遺傳的變異和可遺傳的變異，（教師點(diǎn)撥）：可遺傳的變異涉及基因重組.基因突變和染色體變異。這節(jié)課我們來(lái)探討基因突變和基因重組這兩種變異。（一）基因重組教師活動(dòng)：多媒體呈現(xiàn)多幅圖片圖片1：“一母生九子，連母十個(gè)樣”圖片2：美國(guó)一對(duì)夫婦和6個(gè)孩子的照片圖片3：我們一家三口（丈夫.兒子和我）的照片學(xué)生觀察，討論教師問(wèn)：生物子代與親代之間.子代與子代之間的個(gè)體差別又稱(chēng)為什么現(xiàn)象？學(xué)生回答：父母的遺傳物質(zhì)的重新組合。教師導(dǎo)出基因重組概念1.基因重組：是指在生物體進(jìn)行有性生殖的過(guò)程中，控制不同性狀的基因的重新組合。圖片4：本班中的兩個(gè)雙胞胎（王晶和王瑩）的照片學(xué)生們很感愛(ài)好，教師順勢(shì)指出同卵雙胞胎性狀非常相似，基本相似。教師問(wèn)：那么，基因重組是如何實(shí)現(xiàn)的呢？（出示減數(shù)分裂的圖片和學(xué)案上設(shè)計(jì)的交叉交換圖）學(xué)生任務(wù)：重溫基因的自由組合定律及減數(shù)分裂的知識(shí)，完畢學(xué)案上交叉交換后的基因重新組合狀況，歸納產(chǎn)生基因重組因素。2.基因重組的來(lái)源（1）減數(shù)第一次分裂時(shí)非同源染色體上的非等位基因的自由組合（2）減數(shù)第一次分裂時(shí)非姐妹染色單體上等位基因的交叉交換設(shè)立問(wèn)題情景：如何理解人群中個(gè)體性狀是多個(gè)多樣的？（多媒體出示擁擠的人群）人的體細(xì)胞中有23對(duì)染色體，請(qǐng)你根據(jù)自由組合定律計(jì)算，一位父親可能產(chǎn)生多少種染色體構(gòu)成不同的精子，一位母親可能產(chǎn)生多少子種染色體構(gòu)成不同的卵細(xì)胞？學(xué)生任務(wù)：計(jì)算.分析后得到都是223種。指導(dǎo)學(xué)生通過(guò)計(jì)算總結(jié)：3.基因重組的意義：能夠產(chǎn)生多個(gè)多樣的基因組合的子代，其中有某些子代有含有適應(yīng)某種環(huán)境變化的基因組合。因此，基因重組是形成生物多樣性的來(lái)源之一，對(duì)生物進(jìn)化含有重要意義?！驹O(shè)計(jì)意圖】通過(guò)生動(dòng)的圖片和身邊的人（我和本班同窗的照片）的真實(shí)照片來(lái)導(dǎo)入新課的學(xué)習(xí)，學(xué)生們非常感愛(ài)好。并且我做了大膽地內(nèi)容調(diào)節(jié)，把同窗們已有一定知識(shí)基礎(chǔ)的可遺傳變異基因重組放到基因突變這個(gè)知識(shí)點(diǎn)之邁進(jìn)行學(xué)習(xí)，學(xué)生們由自由組合定律和減數(shù)分裂的熟悉的知識(shí)入手，能夠快速地理解掌握基因重組這個(gè)知識(shí)，然后就能夠集中花大部分時(shí)間在基因突變這個(gè)知識(shí)的學(xué)習(xí)上了。（二）基因突變游戲?qū)牖蛲蛔儗W(xué)習(xí)：教師帶領(lǐng)學(xué)生做了一種游戲，把學(xué)生分成5排，給每排第一種學(xué)生發(fā)一種紙條，上面都寫(xiě)了一句英文句子THECATSATONTHEMAT．。由每排第一種同窗看完句子記住后口頭往后傳，每次只說(shuō)一遍，每排最后一種同窗回報(bào)成果，出來(lái)的成果千奇百怪，有的同窗丟了一種單詞或一種字母，有的增添了字母，我又讓學(xué)生來(lái)當(dāng)評(píng)委給這幾個(gè)句子找毛病，學(xué)生們運(yùn)用了英語(yǔ)上學(xué)的知識(shí)找出了錯(cuò)誤。順勢(shì)，教師導(dǎo)出：字母好比是堿基對(duì)，句子好比是DNA片段，那么堿基對(duì)的增添.缺少或替代會(huì)不會(huì)影響句子原來(lái)的意思呀？學(xué)生異口同聲的說(shuō)：會(huì)。教師又問(wèn)：那么剛剛我們傳遞句子的過(guò)程是指什么過(guò)程呀？學(xué)生思考回答：DNA復(fù)制過(guò)程。教師又問(wèn)：那么堿基對(duì)的增添.缺少或替代從根本上變化了什么呀？學(xué)生思考回答：基因的堿基對(duì)排列次序。（教師點(diǎn)撥：基因構(gòu)造變化。）1.基因突變的概念：DNA分子中發(fā)生堿基對(duì)的替代.增添和缺失，而引發(fā)的基因構(gòu)造的變化。2.實(shí)質(zhì)：基因構(gòu)造的變化3.發(fā)生時(shí)期：細(xì)胞分裂間期（有絲分裂.減數(shù)第一次分裂前的間期）【設(shè)計(jì)意圖】通過(guò)游戲來(lái)導(dǎo)入，充足發(fā)揮了直觀教學(xué)的作用，學(xué)生們?cè)谟H身實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)了基因突變這個(gè)抽象的概念就類(lèi)似英語(yǔ)學(xué)習(xí)中句子中單詞的拼寫(xiě)出了問(wèn)題，并能發(fā)現(xiàn)基因突變發(fā)生的時(shí)期是DNA復(fù)制過(guò)程，也就是分裂間期。教師發(fā)問(wèn)過(guò)渡：那么基因突變又分為什么樣的類(lèi)型呢？一定能夠遺傳給后裔么？突變后一定會(huì)引發(fā)生物性狀的變化么？資料呈現(xiàn)：19，一位美國(guó)黑人青年由于發(fā)熱和肌肉疼痛到醫(yī)院看病，醫(yī)生檢查發(fā)現(xiàn)，他患的是當(dāng)時(shí)人們尚未認(rèn)識(shí)的一種特殊的貧血病──鐮刀型細(xì)胞貧血癥。（附正常紅細(xì)胞和異常紅細(xì)胞的圖片）教師敘述:我們懂得，正常人的紅細(xì)胞是圓餅狀的，而鐮刀型細(xì)胞貧血癥患者的紅細(xì)胞卻是彎曲鐮刀狀的。這樣的紅細(xì)胞容易破裂，使人患溶血性貧血，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成死亡。這種病是如何形成的呢？我們一起來(lái)探究。教師多媒體呈現(xiàn)：血紅蛋白分子的部分氨基酸次序正?！i氨酸—組氨酸—亮氨酸—蘇氨酸—脯氨酸—谷氨酸—谷氨酸—賴(lài)氨酸—異常……纈氨酸—組氨酸—亮氨酸—蘇氨酸—脯氨酸—纈氨酸—谷氨酸—賴(lài)氨酸—學(xué)習(xí)任務(wù)：找出鐮刀型細(xì)胞貧血癥患者血紅蛋白分子異常的因素。學(xué)生對(duì)比回答:谷氨酸被纈氨酸替代。學(xué)生借助學(xué)案和密碼子表分析推測(cè)對(duì)應(yīng)的DNA分子的堿基片段發(fā)生了什么變化？學(xué)生分析后回答：T//A被A//T取代。教師總結(jié)：直接因素：蛋白質(zhì)中氨基酸被替代根本因素：堿基對(duì)替代教師設(shè)計(jì)模型，運(yùn)用磁條構(gòu)建的脫氧核苷酸在磁性黑板上排成一種含有8個(gè)堿基對(duì)的DNA片段。學(xué)生活動(dòng)：以小組為單位展開(kāi)活動(dòng)，隨機(jī)在這個(gè)基因片段中增添.缺失或替代一種堿基對(duì)，并分別統(tǒng)計(jì)下轉(zhuǎn)錄后的mRNA，推測(cè)出這三種狀況下對(duì)性狀的影響狀況并對(duì)比影響程度的大小。得出：普通狀況下，增添或缺失一種堿基對(duì)引發(fā)的基因突變影響不不大于替代引發(fā)的基因突變。教師布置課下進(jìn)一步探究任務(wù)：是不是增添或缺失的堿基對(duì)越多對(duì)性狀影響越大呢？【設(shè)計(jì)意圖】通過(guò)模型的構(gòu)建過(guò)程，充足發(fā)揮了直觀教學(xué)的作用，學(xué)生們?cè)谟H身實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)了基因突變發(fā)生的幾個(gè)狀況，突破了這個(gè)抽象的概念，并運(yùn)用了前面轉(zhuǎn)錄和翻譯的知識(shí)來(lái)解決分析了基因突變的幾個(gè)狀況對(duì)性狀的影響。思考：基因突變一定能夠遺傳給后裔么？學(xué)生結(jié)合有性生殖知識(shí)總結(jié)出：基因突變?nèi)舭l(fā)生在配子中，將會(huì)遺傳給后裔，發(fā)生在體細(xì)胞中的基因突變，普通是不能夠遺傳的。（教師補(bǔ)充：發(fā)生在植物體細(xì)胞中的基因突變，如何能夠遺傳？---無(wú)性繁殖.營(yíng)養(yǎng)繁殖）教師引出：突變后一定會(huì)引發(fā)生物性狀的變化么？學(xué)生分析學(xué)案中發(fā)生下列狀況與否尚有引發(fā)鐮刀型細(xì)胞貧血癥呢？學(xué)生合作:轉(zhuǎn)錄寫(xiě)出密碼子并查密碼子表得出兩種密碼子決定的都是谷氨酸，不會(huì)引發(fā)性狀變化。教師點(diǎn)撥：由于一種氨基酸可能有幾個(gè)密碼子，這一現(xiàn)象稱(chēng)做密碼子簡(jiǎn)并，以致DNA分子堿基對(duì)的替代不一定會(huì)造成生物性狀的變化?！驹O(shè)計(jì)意圖】通過(guò)小組討論和分析，讓學(xué)生們發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并結(jié)合以前的知識(shí)來(lái)解決現(xiàn)在的問(wèn)題，提高了學(xué)生分析解決問(wèn)題的能力和自我獲取知識(shí)的能力。引入下一知識(shí)內(nèi)容：如果人體某些細(xì)胞基因突變，有可能發(fā)展為癌細(xì)胞。癌癥就是原癌基因與抑癌基因的突變逐步積累的成果。設(shè)立問(wèn)題情境：在生活中有什么因素容易引發(fā)癌癥，從而發(fā)生基因突變呢？學(xué)生思考.討論.舉例闡明：物理因素：在強(qiáng)日光照射下容易得皮膚癌；在醫(yī)院放射室工作的醫(yī)生容易得癌癥等化學(xué)因素：咸菜等腌制食品必須檢測(cè)亞硝酸鹽的含量，亞硝酸鹽含量過(guò)多可能會(huì)致癌等)教師總結(jié)誘發(fā)基因突變的因素：4.外因：①物理因素：紫外線.X射線.激光等②化學(xué)因素：亞硝酸鹽.堿基類(lèi)似物等③生物因素：某些病毒.細(xì)菌的代謝產(chǎn)物等內(nèi)因：DNA復(fù)制過(guò)程中出錯(cuò)?！驹O(shè)計(jì)意圖】通過(guò)分析引發(fā)基因突變的外部因素培養(yǎng)學(xué)生對(duì)的的生活態(tài)度，愛(ài)惜愛(ài)惜生命。教師提問(wèn)：基因突變的特點(diǎn)有哪些？學(xué)生閱讀學(xué)案上資料：資料1：自然界中，流感病毒可分為甲.乙.丙三型；肺炎雙球菌的種類(lèi)有有莢膜和無(wú)莢膜類(lèi)型；豌豆種子的圓滑和皺縮；番茄的紅果和黃果；小麥的高桿和矮桿；果蠅的白眼和紅眼；雞的玫瑰冠和單冠；兔的白毛和黑毛；正常綿羊和短腿安康羊；正常人和白化病病人等。用幻燈片展示10幅多個(gè)生物相對(duì)性狀的圖片教師提示：注意觀察以上展示的相對(duì)性狀發(fā)生在什么生物上？例子中列舉了病毒.細(xì)菌.動(dòng)植物和人的某些相對(duì)性狀，闡明以上的生物體都有可能發(fā)生基因突變，基因突變?cè)谏锝缰惺菑V泛存在的。師生共同總結(jié)：基因突變的第一種特性：普遍性資料2：基因突變能夠發(fā)生在生物個(gè)體發(fā)育的任何時(shí)期；能夠發(fā)生在細(xì)胞內(nèi)不同的DNA分子上；同一DNA分子的不同部位。學(xué)生閱讀材料，總結(jié)出基因突變的第二個(gè)特性：隨機(jī)性資料3：以基因A為例，它不僅能夠突變成為a1，并且還可能突變?yōu)閍2.a3等一系列的等位基因。如:控制小鼠毛色的基因能夠突變成黃色基因，也能夠突變成黑色基因。學(xué)生分析.討論，教師總結(jié).拓展：基因的突變方向并不擬定，基因與其一系列的等位基因之間的關(guān)系，是能夠互相轉(zhuǎn)化的。教師畫(huà)出黑板圖：師生共同小結(jié)基因突變的第二個(gè)特點(diǎn)：不定向性資料4：幾個(gè)生物不同基因的自然突變率生物名稱(chēng)突變類(lèi)型突變頻率單位大腸桿菌組氨酸缺點(diǎn)型2×10—6每個(gè)配子的突變頻率玉米皺縮種子1×10—5每個(gè)配子的突變頻率果蠅白眼4×10—5每個(gè)配子的突變頻率小鼠粉紅色眼3．5×10—6每個(gè)配子的突變頻率人軟骨發(fā)育不全5×10—5每個(gè)配子的突變頻率教師提示：以上表格中多個(gè)生物的突變頻率的數(shù)量級(jí)在什么范疇？學(xué)生分析：多個(gè)生物的突變頻率的數(shù)量級(jí)別在10—5到10—6，闡明頻率極低。師生共同歸納：基因突變的第三個(gè)特性：低頻性設(shè)立問(wèn)題情景，引導(dǎo)學(xué)生思考.分析：生物發(fā)生基因突變后來(lái)的性狀對(duì)生物的生存有何影響？展示4個(gè)幻燈片，引導(dǎo)探究：殘翅果蠅.短腿安康羊.白化病病人.鐮刀型細(xì)胞貧血癥的患者圖片。教師提示：任何一種生物都是長(zhǎng)久進(jìn)化過(guò)程的產(chǎn)物，它們與環(huán)境條件之間已經(jīng)獲得了高度的協(xié)調(diào)。如果發(fā)生基因突變，就有可能破壞這種協(xié)調(diào)關(guān)系，因此基因突變普通是對(duì)生物的生存是有害的。師生共同歸納：基因突變多害少利性。設(shè)立問(wèn)題情景，引導(dǎo)學(xué)生思考.分析：生物發(fā)生的基因突變普通是利少害多，這是絕對(duì)的嗎？學(xué)生拓展思維訓(xùn)練，閱讀資料，分析問(wèn)題：材料5：非洲是瘧疾猖獗的地區(qū)。瘧疾是一種經(jīng)按蚊傳輸而引發(fā)的寄生蟲(chóng)病，惡性瘧疾發(fā)病常侵犯內(nèi)臟，嚴(yán)重者或醫(yī)治不及時(shí)會(huì)引發(fā)病人的死亡。鐮刀型貧血癥是一種溶血性貧血癥，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成死亡，在非洲黑人中發(fā)病率最高，是一種在20世紀(jì)才被人們發(fā)現(xiàn)的常染色體隱性遺傳病。在非洲含有鐮刀型細(xì)胞貧血癥突變基因的個(gè)體（即雜合體）不體現(xiàn)鐮刀型貧血癥的癥狀，由于該個(gè)體能同時(shí)合成正常和異常的血紅蛋白，但卻對(duì)瘧疾含有較強(qiáng)的抵抗力。師生共同總結(jié)歸納：基因突變而產(chǎn)生的性狀對(duì)生物生存的有害或有利是相對(duì)而言的，應(yīng)視環(huán)境條件而定。提出思考題：既然突變普通利少害多，自然條件下基因突變的頻率很低，基因突變能否成為生物的進(jìn)化提供原材料呢？資料6：在適宜的條件下，生長(zhǎng)1～2天的大腸桿菌培養(yǎng)物的濃度約為每毫升109個(gè)細(xì)胞，DNA復(fù)制的錯(cuò)誤率約為10—9，也就是每連接109個(gè)核苷酸才可能發(fā)生一種錯(cuò)誤。在含有109個(gè)細(xì)胞的培養(yǎng)物中，由于DNA的差錯(cuò)就可能發(fā)生幾百萬(wàn)個(gè)突變，可能包含大腸桿菌基因的上千種變異形式。學(xué)生分析：基因突變頻率低是針對(duì)個(gè)體水平而言，但在進(jìn)化時(shí)，并不是考慮生物個(gè)體。教師總結(jié)：一種物種在漫長(zhǎng)的進(jìn)化歷程中，由許多個(gè)體構(gòu)成物種，在物種這個(gè)水平上，生物發(fā)生的基因突變是不少的，其中也有不少的有利變異，這對(duì)于生物的進(jìn)化是很故意義的。教師提問(wèn)：普遍發(fā)生的基因突變有何意義？引導(dǎo)學(xué)生思考.分析：①基因突變能產(chǎn)生新基因嗎?②新基因的產(chǎn)生對(duì)生物生存故意義嗎？③自然環(huán)境會(huì)選擇哪個(gè)個(gè)體留存下來(lái)？④基因突變對(duì)生物進(jìn)化有何意義？學(xué)生思考回答：6.基因突變的意義：基因突變是新基因產(chǎn)生的途徑，是生物變異的根原來(lái)源，是生物進(jìn)化的原始材料。教師點(diǎn)撥：基因突變是新基因產(chǎn)生的途徑這個(gè)意義?！驹O(shè)計(jì)意圖】通過(guò)閱讀資料獲取有用的信息，創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)自主學(xué)習(xí)和小組合作來(lái)總結(jié)歸納出基因突變的特點(diǎn)和意義。課堂總結(jié)：我們學(xué)習(xí)了兩種可遺傳變異，它們有何異同呢？列表對(duì)比：基因突變和基因重組的比較項(xiàng)目基因突變基因重組本質(zhì)發(fā)生時(shí)期發(fā)生因素意義六.板書(shū)設(shè)計(jì)5．1基因突變和基因重組一.基因重組1.概念：在生物體進(jìn)行有性生殖的過(guò)程中，控制不同性狀的基因的重新組合2.產(chǎn)生的因素（1）減數(shù)第一次分裂時(shí)非同源染色體上的非等位基因的自由組合（2）減數(shù)第一次分裂時(shí)非姐妹染色單體上等位基因的交叉交換3.基因重組的意義基因重組是生物變異的來(lái)源之一，對(duì)生物的進(jìn)化含有重要的意義。二、基因突變1.基因突變的概念DNA分子中發(fā)生堿基對(duì)的替代.增添.缺失，而引發(fā)的基因構(gòu)造的變化，叫做基因突變2.實(shí)質(zhì)：基因構(gòu)造的變化3.發(fā)生時(shí)期：細(xì)胞分裂間期（有絲分裂.減數(shù)第一次分裂前的間期）4.基因突變的因素誘變因素的種類(lèi)①物理因素：紫外線、X射線、激光等②化學(xué)因素：亞硝酸鹽、堿基類(lèi)似物等③生物因素：某些病毒、細(xì)菌的代謝產(chǎn)物等5.基因突變的特點(diǎn)普遍性、隨機(jī)性、不定向性自然狀態(tài)下基因突變的頻率很低多害少利性6.基因突變的意義基因突變是新基因產(chǎn)生的途徑，是生物變異的根原來(lái)源，是生物進(jìn)化的原始材料。七、教學(xué)反思建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為：在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，獲得知識(shí)的多少取決于學(xué)習(xí)者根據(jù)經(jīng)驗(yàn)去建構(gòu)有關(guān)知識(shí)的能力，而不取決于學(xué)習(xí)者記憶和背誦教師講授內(nèi)容的能力。對(duì)