高中生物必修2《雜交育種與誘變育種》教學(xué)設(shè)計與反思

雜交育種與誘變育種教學(xué)設(shè)計【設(shè)計理念】根據(jù)高中生物課程原則的四個基本理念,高中生物學(xué)教學(xué)重在提高學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng),倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí),培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力。新課程對生物學(xué)教師和生物學(xué)教學(xué)都提出了新的規(guī)定，面對新課程，生物學(xué)教師要通力打造一種融啟發(fā)性、發(fā)明性、自主性、交互性于一堂的生物課堂教學(xué)氛圍。在生物學(xué)教學(xué)中，如何貫徹并達成新課程倡導(dǎo)的教學(xué)理念呢？在教學(xué)中認真貫徹主體性教學(xué)，重視課堂動態(tài)生成變資源的開發(fā)與運用,以切實提高學(xué)生的科學(xué)探究能力，訓(xùn)練學(xué)生科學(xué)的思維辦法?！窘虒W(xué)目的】1、知識與技能(1)簡述雜交育種和誘變育種的概念，舉例闡明雜交育種和誘變育種辦法的優(yōu)點和局限性。（簡述雜交育種和誘變育種的作用及其局限性。）(2)舉例闡明雜交育種、誘變育種在生產(chǎn)中的應(yīng)用。(3)討論遺傳和變異規(guī)律在生產(chǎn)實踐中的應(yīng)用。(4)總結(jié)雜交育種、誘變育種、多倍體育種、單倍體育種異同點。2、過程與辦法(1)嘗試將你獲得信息用圖表、圖解的形式體現(xiàn)出來。(2)運用遺傳和變異原理,解決生產(chǎn)和生活實際中的問題。3、情感態(tài)度和價值觀(1)討論從雜交育種到基因工程這一科技發(fā)展歷程中，科學(xué)、技術(shù)和社會的互相作用。(2)通過對我國雜交育種和誘變育種成果的理解，關(guān)注我國的育種技術(shù)的發(fā)展及在國際上的競爭能力，認同育種技術(shù)的改善對解決糧食危機等問題的重要性。(3)體會科學(xué)技術(shù)在發(fā)展社會生產(chǎn)力、推動社會進步等方面的巨大作用?！窘滩姆治觥勘竟?jié)在學(xué)習(xí)生物遺傳變異的基礎(chǔ)知識、理解遺傳變異基本規(guī)律的基礎(chǔ)上，并且生物育種知識是高中生物新課程教學(xué)中的重點知識，該知識內(nèi)容不僅是必修2的學(xué)習(xí)根本之一，還與選修3當(dāng)代生物科技專項中的基因工程專項有親密的聯(lián)系，進一步引導(dǎo)學(xué)生認識遺傳學(xué)的知識是如何用于指導(dǎo)生產(chǎn)實踐、提高和改善生產(chǎn)技術(shù)，最大程度地滿足人類不停增加的物質(zhì)需要的，通過該內(nèi)容的分析學(xué)習(xí)，還能夠訓(xùn)練學(xué)生的各方面能力?！緦W(xué)情分析】初中生物課中有關(guān)人類應(yīng)用遺傳變異原理哺育新品種的內(nèi)容，使學(xué)生對選擇育種與雜交育種有了初步的理解。在本書前幾章的學(xué)習(xí)中，學(xué)生又學(xué)習(xí)了分離定律與自由組合定律，為理解傳統(tǒng)育種辦法所根據(jù)的遺傳學(xué)原理打下了基礎(chǔ)。在本節(jié)教學(xué)中，教師能夠指導(dǎo)學(xué)生收集我國在育種實踐方面獲得成功的事例，分析其中包含的遺傳學(xué)規(guī)律，體會科學(xué)技術(shù)在發(fā)展社會生產(chǎn)力、推動社會進步等方面的巨大作用?！緦W(xué)時安排】1學(xué)時【教學(xué)準備】教師根據(jù)下面幾方面制作多媒體課件1、課前準備教師指導(dǎo)學(xué)生收集我國在育種實踐方面獲得成功的事例，分析其中包含的遺傳學(xué)規(guī)律，體會科學(xué)技術(shù)在發(fā)展社會生產(chǎn)力、推動社會進步等方面的巨大作用。2、情境創(chuàng)設(shè)教師展示課前收集的古人馴化野生動物、栽培植物的圖片資料制成的課件，按課件圖片的次序，先向?qū)W生展示古人馴化狗、馬、牛、豬、雞，哺育玉米、小麥、水稻、多個蔬菜、水果的過程；再向?qū)W生展示現(xiàn)在的家禽、家畜、糧食、蔬菜、水果的多個優(yōu)良品種的圖片，引發(fā)學(xué)生的愛好。3、師生互動這些優(yōu)良的品種，都是人們運用生物的變異，通過長久的選擇，汰劣留良，哺育出來的優(yōu)良品種。教師要倡導(dǎo)或維護生生、師生平等交流互動的人際關(guān)系，教師要運用多個辦法，增進師生和生生的思維碰撞和情感的交流，達成《原則》對知識、情感、能力目的的規(guī)定?！窘虒W(xué)過程】教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖教師組織學(xué)生展示課前收集的有關(guān)選擇育種和雜交育種的資料（以圖片提出問題：1．古印第安人是最早選擇和哺育玉米的，最突出的奉獻是選育了果穗碩大、淀粉含量高的玉米。請分析古印第安人哺育玉米的辦法所隱含的遺傳學(xué)原理及其優(yōu)缺點。教師在學(xué)生閱讀教材的基礎(chǔ)上，組織學(xué)生交流上述問題?！緦W(xué)情預(yù)設(shè)】若學(xué)生不能較好地回答上述問題，教師能夠通過對問題的分解，實施進一步的引導(dǎo)：（1）古印第安人哺育玉米的辦法稱為。（2）這里的“選擇”的含義是。（3）“用作祭祀的玉米是在隔離條件下種植的”其中“隔離”作用是。（4）選擇育種的優(yōu)缺點是。選擇育種的局限性是：只能運用生物在自然環(huán)境條件下產(chǎn)生的有限變異，在已有的性狀組合中選育優(yōu)良品種。請同窗們閱讀課本的“問題探討”并提出問題：教師檢查，我們發(fā)現(xiàn)大家使用的辦法都是――雜交育種，看來你們已經(jīng)嘗試從理論上探索雜交育種的辦法了。學(xué)生的資料展示和交流學(xué)生閱讀資料，學(xué)生帶著問題閱讀教材P98頁并作答。學(xué)生作答：（1）選擇育種（2）汰劣留（3）避免質(zhì)劣玉米與選擇的含有優(yōu)良性狀的玉米雜交，使優(yōu)良性狀得到不停的積累。（4）優(yōu)點：技術(shù)簡樸、容易操作。缺點：選擇范疇有限，育種周期長。分組討論。學(xué)生把構(gòu)想描述出來。聽課的同窗對各方案進行評價。激發(fā)學(xué)生的探究欲望和學(xué)習(xí)愛好。師生共同解決問題，運用當(dāng)代遺傳學(xué)知識為學(xué)生闡明“選擇育種”做鋪墊。培養(yǎng)學(xué)生的概括能力和理解能力?，F(xiàn)在我們來分析各方案與否科學(xué)規(guī)范。引導(dǎo)學(xué)生討論并指出其優(yōu)點和局限性，以及自己的疑問。教師：點撥、解答同窗們的問題：雜交育種根據(jù)的遺傳學(xué)原理就是：基因的自由組合規(guī)律，即通過雜交，把生物不同品種間的基因重新組合，方便使不同親本的優(yōu)良基因組合到一起、從而發(fā)明出對人類有益的新品種。（2）選育出的新品種必須是純合子，否則其后裔就會由于發(fā)生性狀分離而失去優(yōu)勢。（3）遺傳圖解有更簡潔的表達辦法，即用我們在第一章所學(xué)的基因型的方式來表達。教師以課本的兩個小麥品種雜交為例:如果小麥中，高產(chǎn)（A）對低產(chǎn)（a）是顯性，不抗?。˙）對抗?。╞）是顯性，我們需要的是高產(chǎn)抗病的純種，假定兩個親本小麥品種都是純合子，請繪出育種過程的遺傳圖解：教師點評，并示范書寫過程以下：PAABBXaabb

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配子ABab

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F1AaBbF2基因型1/16AABB1/16aaBB1/16AAbb1/16aabb2/16AaBB2/16aaBb2/16Aabb2/16AABb4/16AaBb體現(xiàn)型9/16高產(chǎn)不抗3/16低產(chǎn)不抗3/16高產(chǎn)抗病1/16低產(chǎn)抗病【學(xué)情預(yù)設(shè)】：根據(jù)自由組合定律，在F2中高產(chǎn)抗病（一顯一隱）品種占總數(shù)的3／16。思考:（1）我們得到的這種含有雜種優(yōu)勢的品種能夠代代遺傳嗎？（2）如何能得到能夠代代遺傳的優(yōu)勢品種？（3）我們選育出的純合子新品種AAbb，在F２全部的后裔中的概率是1/16。哪么它在F２的高產(chǎn)抗病后裔中的概率又是多少？教師引導(dǎo)，總結(jié)教材P99頁的雜交育種的概念。請舉出我國在雜交育種方面成就。【學(xué)情預(yù)設(shè)】：與選擇育種比較，雜交育種有什么優(yōu)點？【思考與討論】：總而言之雜交育種的優(yōu)點是很明顯的，但是在實際操作中，會碰到不少困難。請從雜交后裔可能出現(xiàn)的類型，以及育種時間等方面，分析雜交育種辦法的局限性。有無更加好的育種辦法來彌補這些缺點呢？二、誘變育種教師引導(dǎo)學(xué)生回想基因突變的內(nèi)容。運用基因突變的原理應(yīng)用在育種中，就發(fā)展為一種新的辦法——誘變育種。教師引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材P100頁，教材列舉了哪些誘變育種的實例？教師通過大量的圖片資料介紹了誘變育種的實例教師總結(jié)：誘變育種的概念指什么？教師引導(dǎo)，組織開展生生、師生的討論與雜交育種相比，誘變育種有什么優(yōu)點？聯(lián)系基因突變的特點，談?wù)務(wù)T變育種的局限性。要想克服這些局限性，能夠采用什么方法？教師小結(jié)：兩種育種辦法都為我們發(fā)明許多優(yōu)良的品種，育種技術(shù)的發(fā)展為我們的社會經(jīng)濟發(fā)明了許多價值，我國作為現(xiàn)在世界上能發(fā)射返回式衛(wèi)星的三個國家之一，在作物空間技術(shù)育種方面已經(jīng)進入世界先進行列。在上一章我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了多倍體育種、單倍體育種的辦法，現(xiàn)在請同窗們列表比較：雜交育種、誘變育種、多倍體育種、單倍體育種在辦法、原理、優(yōu)缺點的異同點。出示部分學(xué)生的遺傳圖解學(xué)生疑問：雜交育種蘊含著哪些遺傳學(xué)規(guī)律？哺育出的一種新品種，如何判斷它與否符合預(yù)期的規(guī)定呢？（3）有無更簡潔的遺傳圖解呢？學(xué)生每人都在作業(yè)本上嘗試書寫，請兩位同窗在黑板上書寫。（1）不能夠，由于其中有2/16的植株是雜合體，它的下一代會出現(xiàn)性狀分離。（2）要想得到能夠代代遺傳的優(yōu)勢品種，就必須對在F２中所得到體現(xiàn)型為高產(chǎn)抗病（一顯一隱）的植株持續(xù)自交和育種，逐步裁減不符合規(guī)定的植株，直到不再發(fā)生性狀分離，就是我們要選育的能夠穩(wěn)定遺傳的純合子新品種――AAbb。（3）1/3。雜交育種就是將兩個或多個品種的優(yōu)良性狀通過交配集中在一起，再通過選擇和哺育，就得到新品種的辦法。袁隆平的雜交水稻，中國荷斯坦牛等能將兩個不同品種的優(yōu)良性狀集中在一起，產(chǎn)生新的性狀組合的新品種；育種的目的性較強。雜交育種只能運用已有基因的重組，按需選擇，并不能發(fā)明新的基因。雜交后裔會出現(xiàn)性狀分離現(xiàn)象，育種進程緩縵（普通需5至7年），過程繁瑣。這些都是雜交育種辦法的局限性。學(xué)生回想學(xué)過的知識，并交流和討論：基因突變：誘發(fā)基因突變的因素（物理因素、化學(xué)因素和生物因素）如黑農(nóng)五號；衛(wèi)星“87－2”青椒、“航育1號”水稻、“豫麥13號小麥”等；青霉菌高產(chǎn)菌株等。誘變育種就是運用物理因素（如X射線、r射線、紫外線、激光等）或化學(xué)因素（亞硝酸、硫酸二乙脂等）來解決生物，使生物發(fā)生基因突變。誘變育種的優(yōu)點是能夠提高突變率，在較短的時間內(nèi)獲得更多的優(yōu)良變異類型。誘變育種的局限性是誘發(fā)突變的方向難以掌握，突變體難以集中多個抱負性狀。要想克服這些局限性，能夠擴大誘變后裔的群體，增加選擇的機會。結(jié)合學(xué)生的生活經(jīng)驗，引導(dǎo)學(xué)生思考有關(guān)的育種辦法。充足發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，讓學(xué)生主動參加討論。運用自由組合定律的知識和書寫遺傳圖解的技能解釋雜交育種中的基因重組的現(xiàn)象。培養(yǎng)學(xué)生的問題意識，予以學(xué)生發(fā)散思維、啟動已有知識的空間。培養(yǎng)學(xué)生運用所學(xué)的知識和技能解決實際問題的能力。理解雜交育種在產(chǎn)生F1代后，還需要通過選擇和哺育形成能穩(wěn)定遺傳個體的過程。培養(yǎng)學(xué)生提煉和歸納能力。突出雜交育種的局限為后續(xù)學(xué)習(xí)埋下伏筆。師生共同解決疑惑的問題，強化對概念的學(xué)習(xí)。掌握基本概念培養(yǎng)自學(xué)能力，使學(xué)生在反饋、思考中進一步突破難點。四種育種辦法的比較雜交育種誘變育種多倍體育種單倍體育種解決雜交用物理、化學(xué)因素解決生物，用秋水仙素解決萌發(fā)的種子或幼苗花藥離體培養(yǎng)原理通過基因重組，把兩個親本的優(yōu)良性狀的組合在同一種后裔中，從而產(chǎn)生符合規(guī)定的新類型。用人工辦法誘發(fā)基因?qū)嵶儯a(chǎn)生新性狀，發(fā)明新品種或新類型?？酥萍毎至阎屑忓N體的形成。使染色體的數(shù)目加倍后不能形成兩個細胞。誘導(dǎo)精子直接發(fā)育成植株，再用秋水仙素加倍成純合子。優(yōu)缺點辦法簡樸，容易操作。不能發(fā)明新的基因，育種進程緩縵，過程繁瑣。能提高變異的頻率，大幅改良某些性狀，變異性狀較穩(wěn)定，可加速育種進程。有利變異少，需大量解決供試材料，誘發(fā)突變的方向難以掌握，突變體難以集中多個抱負性狀。器官較大，營養(yǎng)物質(zhì)含量高。發(fā)育延遲，結(jié)實率底。自交后裔不發(fā)生性狀分離，可縮短育種年限（2年）。辦法復(fù)雜，成活率低。實例小麥高莖（易倒伏）、抗銹病的純種與矮莖（抗倒伏）易染病的純種進行雜交，哺育出矮莖抗銹病小麥品種。青霉菌經(jīng)X射線、紫外線照射以及綜合解決，哺育出青霉素產(chǎn)量很高的菌株三倍體無籽西瓜、八倍體小黑麥?？共≈仓甑挠??！局R鏈接】1、雜種優(yōu)勢與雜交育種的區(qū)別雜種優(yōu)勢是生物界普遍存在的現(xiàn)象。它是指基因型不同的親本個體互相雜交產(chǎn)生的雜種第一代，在生長勢、生活力、繁殖力、抗逆性、產(chǎn)量和品質(zhì)等一種或多個性狀上優(yōu)于兩個親本的現(xiàn)象。雜種優(yōu)勢含有下列特點：雜種優(yōu)勢不是某一兩個性狀單獨體現(xiàn)突出，而是許多性狀綜合體現(xiàn)突出；雜種優(yōu)勢的大小，取決于雙親的遺傳差別和互補程度；親本基因型的純合程度不同，雜種優(yōu)勢的強弱也不同；雜種優(yōu)勢在F1代體現(xiàn)最明顯，F(xiàn)2代后來逐步削弱。雜種優(yōu)勢在性狀上體現(xiàn)為不同類型，如營養(yǎng)體發(fā)育較旺的營養(yǎng)型、生殖器官發(fā)育較旺的生殖型和對外界不良環(huán)境適應(yīng)能力較強的適應(yīng)型。育種實踐上，人們常運用雜種優(yōu)勢獲得較好的經(jīng)濟性狀。早在數(shù)年前，我國勞動人民就用馬和驢交配而獲得體力強大、耐力好的雜種──騾，首創(chuàng)了運用雜種優(yōu)勢的先例。雜種優(yōu)勢在植物中更是非常普遍的現(xiàn)象。為什么雜交種F1會有優(yōu)勢呢？這是一種比較復(fù)雜的問題，人們從多個方面對其機理進行了研究。一種比較通俗的解釋是：普通來說，多數(shù)顯性基因有助于個體的生長發(fā)育，而相對的隱性基因不利于生長和發(fā)育。通過雜交，親本雙方帶入子代雜合子中的顯性（有利）基因掩蓋了隱性（有害）基因，因而體現(xiàn)出有助于生長發(fā)育的雜種優(yōu)勢。雜交育種普通是指把不同遺傳類型的動物或植物進行交配，使優(yōu)良性狀結(jié)合于雜種后裔中，通過哺育和選擇，發(fā)明出新品種的辦法。它是動植物育種工作的基本辦法之一。在雜交育種中應(yīng)用最為普遍的是品種間雜交(兩個或多個品種間的雜交)，另首先是遠緣雜交(種間以上的雜交)。生產(chǎn)上，經(jīng)常把用雜交辦法哺育優(yōu)良品種或運用雜種優(yōu)勢都稱為雜交育種，事實上，兩者之間是有區(qū)別的。雜交育種過程就是要在雜交后裔眾多類型中選留符合育種目的的個體進一步哺育，直至獲得優(yōu)良性狀穩(wěn)定的新品種。雜交育種不僅規(guī)定性狀整潔，并且規(guī)定哺育的品種在遺傳上比較穩(wěn)定。品種一旦育成，其優(yōu)良性狀即可相對穩(wěn)定地遺傳下去。雜種優(yōu)勢則重要是運用雜種F1代的優(yōu)良性狀，而并不規(guī)定遺傳上的穩(wěn)定。作物育種上就經(jīng)常在尋找某種雜交組合，通過年年配制F1代雜交種用于生產(chǎn)的方法，獲得經(jīng)濟性狀，而并不規(guī)定其后裔還能夠保持遺傳上的穩(wěn)定性。2、太空育種介紹太空育種重要是運用返回式衛(wèi)星和高空氣球所能達成的空間環(huán)境，通過強輻射、微重力和高真空等條件誘發(fā)植物種子的基因發(fā)生變異的作物育種新技術(shù)。經(jīng)歷過太空遨游的農(nóng)作物種子返回地面后再進行種植，不僅植株明顯增高增粗，果型增大，并且品質(zhì)也得到提高。我國從1987年開始太空育種。1987年8月5日我國發(fā)射的第9顆返回式衛(wèi)星初次搭載了青椒、小麥、水稻等一批種子，開始了我國太空育種的嘗試。至今，我國已先后8次進行了太空育種實驗。通過太空育種的青椒、番茄、黃瓜、水稻等作物，高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、抗病性強。美