?“基因突變和基因重組”教學(xué)設(shè)計(jì)
一、 設(shè)計(jì)思路
1. 學(xué)習(xí)內(nèi)容分析：
《基因突變和基因重組》是人教版高中生物學(xué)必修二《遺傳與進(jìn)化》第5章“基因突變及其他變異”第1節(jié)的內(nèi)容。該內(nèi)容是在學(xué)習(xí)完基因的表達(dá)之后進(jìn)行的。本節(jié)課主要講解了可遺傳變異中的基因突變和基因重組。關(guān)于基因突變，教材選用了鐮刀型細(xì)胞貧血癥的實(shí)例，從現(xiàn)象開始，追根溯源， 讓學(xué)生理解基因突變的根本原因是DNA分子的堿基對(duì)發(fā)生了變化。這種變化可能會(huì)導(dǎo)致生物體的性狀發(fā)生改變。又從多個(gè)角度分析了基因突變的影響因素，進(jìn)而分析了基因突變的特點(diǎn)以及意義。關(guān)于基因重組，教材簡(jiǎn)單的解釋了兩種類型，這與減數(shù)分裂有一定聯(lián)系，較為簡(jiǎn)單，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)于基因重組已經(jīng)有了一定的了解，在這個(gè)知識(shí)點(diǎn)處理上應(yīng)注重對(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。對(duì)于基因重組的意義，可以通過(guò)舉例子讓學(xué)生體會(huì)并掌握。
本節(jié)與其他章節(jié)有密切的聯(lián)系，具有承上啟下的重要作用，通過(guò)本節(jié)的學(xué)習(xí)，可以對(duì)前面基因重組進(jìn)行復(fù)習(xí)，也可以對(duì)第六章《生物的進(jìn)化》起一個(gè)鋪墊作用。
2. 學(xué)習(xí)者分析：
《基因突變和基因重組》是人教版高中生物學(xué)必修二《遺傳與進(jìn)化》第5章“基因突變及其他變異”第1節(jié)的內(nèi)容，是學(xué)生在學(xué)習(xí)了生物遺傳之后從分子水平(基因變化的角度)來(lái)理解生物變異的原因，也是學(xué)生對(duì)《基因表達(dá)》的延續(xù)和延伸。基因突變是遺傳學(xué)中重要的概念，是學(xué)生學(xué)習(xí)變異和進(jìn)化的基礎(chǔ)。教材在設(shè)計(jì)本節(jié)課內(nèi)容上，通過(guò)以鐮刀型貧血癥為例，對(duì)血紅蛋白分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，從宏觀到微觀，逐漸推導(dǎo)出基因結(jié)構(gòu)的改變講述了基因突變。
該部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)者為高一年級(jí)的學(xué)生，以下將從其一般特征、學(xué)習(xí)風(fēng)格以及學(xué)習(xí)起點(diǎn)三方面對(duì)其進(jìn)行分析。
1.一般特征分析
根據(jù)皮亞杰的認(rèn)知發(fā)階段理論,高一階段的學(xué)生正處于形式運(yùn)算階段，具備較強(qiáng)的邏輯思維能力，能通過(guò)觀察、比較、分析等方法解決問(wèn)題；理解能力較強(qiáng)，一定程度上能獨(dú)立進(jìn)行自我思考與拓展。
2.學(xué)習(xí)風(fēng)格分析
高中階段的學(xué)生普遍對(duì)新知識(shí)的學(xué)習(xí)興趣很強(qiáng)，對(duì)未知的內(nèi)容充滿好奇心，但也容易出現(xiàn)理解的偏差，在學(xué)習(xí)過(guò)程中需要加強(qiáng)對(duì)探索能力的培養(yǎng)，注重直觀教學(xué)。此外,大部分學(xué)生仍缺乏探究精神，普遍習(xí)慣于對(duì)事物的直觀描述，容易忽視細(xì)節(jié)，且習(xí)慣于教師的講授而不愿意深入思考，在教學(xué)中要注意激發(fā)學(xué)生的探究興趣和欲望，有意識(shí)地轉(zhuǎn)換教學(xué)方式。同時(shí)學(xué)生對(duì)與生活聯(lián)系密切的實(shí)際問(wèn)題有著濃厚興趣，本節(jié)課可以通過(guò)對(duì)生活實(shí)際中問(wèn)題分析，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生物的興趣。
3.學(xué)習(xí)起點(diǎn)分析
在知識(shí)方面，生物的變異現(xiàn)象對(duì)于學(xué)生而言并不陌生。通過(guò)前面章節(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)初步認(rèn)識(shí)到生物的性狀不僅由基因控制而且受環(huán)境影響。本節(jié)在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)遺傳物質(zhì)究竟是如何引起生物的變異的，這些變異的特點(diǎn)和對(duì)生物個(gè)體和進(jìn)化的意義。在能力方面, 學(xué)生經(jīng)過(guò)近一學(xué)期的學(xué)習(xí)，已經(jīng)初步掌握了科學(xué)探究的一般方法，具備了一定通過(guò)資料獲取信息的能力，因此本節(jié)可完全可以通過(guò)問(wèn)題引領(lǐng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)基因突變的概念和特點(diǎn)，基因重組的類型和意義。
二、 教學(xué)目標(biāo)
1. 生命觀念：通過(guò)基因突變和基因重組的基本原理，建立起結(jié)構(gòu)與功能，進(jìn)化與適應(yīng)的觀點(diǎn)。
2. 科學(xué)思維：通過(guò)基因突變與生物性狀的關(guān)系、基因突變和基因重組的比較，提高歸納與概括能力。
3. 科學(xué)探究：舉例說(shuō)明基因突變和基因重組在育種，人類遺傳等方面的應(yīng)用。
通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)鐮刀型細(xì)胞貧血癥病因的分析，讓學(xué)生體驗(yàn)基因突變概念的形成過(guò)程。
4. 社會(huì)責(zé)任：挖掘引發(fā)基因突變的因素有哪些，在生活中更好的做到自我保護(hù)。
三、 教學(xué)重難點(diǎn)
1、重點(diǎn)：
　　(1)基因突變的概念及特點(diǎn)；
　　(2)基因突變的原因。
2、難點(diǎn)：
基因突變和基因重組的意義。
四、 方法和策略
本節(jié)課教學(xué)策略為:
① 從科學(xué)發(fā)現(xiàn)切入，設(shè)置問(wèn)題情境，引導(dǎo)學(xué)生探究。
② 用類比推理的方法引導(dǎo)學(xué)生理解基因突變的類型。
③ 通過(guò)生活中的具體事例理解抽象的概念。
④ 以設(shè)問(wèn)和討論的方式引導(dǎo)學(xué)生思考基因突變和基因重組的意義。
⑤ 以填表的形式引導(dǎo)學(xué)生對(duì)比和總結(jié)。
教學(xué)方法：利用多媒體課件，創(chuàng)設(shè)形象生動(dòng)的教學(xué)氛圍，同時(shí)應(yīng)用講述法、談話法、比較法、發(fā)現(xiàn)法、演示法、指導(dǎo)讀書法等，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性。配合知識(shí)內(nèi)容，用投影打出資料或電腦演示相應(yīng)軟件，解決知識(shí)上的難點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、增加課容量。
五、 媒體使用
用多媒體展示教學(xué)過(guò)程中的圖片，視頻與課件。
六、 教學(xué)過(guò)程
教學(xué)環(huán)節(jié)
教師的組織與引導(dǎo)
學(xué)生行為
教學(xué)意圖
（課前準(zhǔn)備）
準(zhǔn)備好圖片與教學(xué)課件，引導(dǎo)學(xué)生預(yù)習(xí)課本
預(yù)習(xí)本節(jié)課內(nèi)容
培養(yǎng)學(xué)生提取重要信息的能力
導(dǎo)入
導(dǎo)入：DNA的準(zhǔn)確復(fù)制保證了遺傳信息的穩(wěn)定遺傳，而在代代相傳的過(guò)程中會(huì)不會(huì)發(fā)生變化呢？會(huì)的，發(fā)生的這種變化就是變異，生活中存在著很多變異現(xiàn)象：
思考并回答問(wèn)題，回顧之前學(xué)習(xí)的關(guān)于遺傳的知識(shí)，并與本節(jié)課聯(lián)系起來(lái)。
引導(dǎo)學(xué)生思考，回顧之前的知識(shí)。
發(fā)展:

講授“變異的類型”
（圖片展示）
1、整修過(guò)的眉毛可不可遺傳
2、水毛茛水上和水中葉片的形狀不同？為什么？3、一母生九子，連母十個(gè)樣
這些實(shí)例中，哪些可遺傳，哪些不可遺傳？
總結(jié)變異的類型：可遺傳變異和不可遺傳變異。
分類依據(jù)：遺傳物質(zhì)是否發(fā)生改變。可遺傳變異分成三大類：基因突變、基因重組和染色體變異。
邊看圖片邊聽老師描述，并討論
引導(dǎo)學(xué)生練習(xí)實(shí)際生活并總結(jié)變異的類型


講授基因突變的實(shí)例
同學(xué)們?cè)诟忻鞍l(fā)燒的時(shí)候，你怎么做？
如果持續(xù)發(fā)燒呢，醫(yī)生會(huì)建議查血。1910年，一位美國(guó)黑人青年由于發(fā)燒和肌肉疼痛到醫(yī)院看病，醫(yī)生檢查發(fā)現(xiàn)，他的紅細(xì)胞不正常。正常人的紅細(xì)胞是什么樣的？
（圖片展示：正常的紅細(xì)胞），
可這位青年的紅細(xì)胞卻是鐮刀型的，運(yùn)輸氧氣的能力下降而患貧血。于是給他的病起了個(gè)名字——鐮刀型細(xì)胞貧血癥。
（圖片展示：異常的紅細(xì)胞）
后來(lái)，人們慢慢認(rèn)識(shí)到鐮刀型細(xì)胞貧血癥是可以遺傳的，是一種分子?。ㄑt蛋白結(jié)構(gòu)異常），最終發(fā)現(xiàn)了它的病因。我們也來(lái)探究探究它的病因
（圖片展示：氨基酸的排序）
蛋白質(zhì)是由氨基酸構(gòu)成的這是正常血紅蛋白的氨基酸排序，下面這是異常血紅蛋白的氨基酸排序，請(qǐng)同學(xué)們觀察有什么不同

這是直接原因，那根本是什么呢？根據(jù)我們所學(xué)的 :基因怎樣控制蛋白質(zhì)合成往上追溯它的源頭。
生回答問(wèn)題：






回答：圓餅型






















回答:氨基酸變了





以學(xué)生身邊的生產(chǎn)實(shí)例和熟悉的事例，創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情景，引導(dǎo)學(xué)生思考





引導(dǎo)學(xué)生觀察、分析，培養(yǎng)歸納能力




總結(jié)鐮刀型細(xì)胞貧血癥的原因




總結(jié)：這是根本原因

鐮刀型細(xì)胞貧血癥可以表達(dá)基因?qū)π誀羁刂频哪臈l途徑呢？
學(xué)生思考與討論
（查閱密碼子表，后完成DNA序列，而后自己找出鐮刀型細(xì)胞貧血癥的原因——堿基對(duì)發(fā)生了替換

回答以下問(wèn)題
鍛煉學(xué)生的合作能力
開始講授基因突變的概念
師：這是一種基因突變，堿基對(duì)除了替換還會(huì)發(fā)生什么樣的變化？
我們來(lái)做個(gè)游戲，我手里的紙上有一句話，我只給第一個(gè)同學(xué)看，讓他往后傳，傳的過(guò)程中只能說(shuō)一遍（找一句話讓學(xué)生傳遞，只說(shuō)一遍，組織學(xué)生活動(dòng)）
學(xué)生游戲：充當(dāng)傳話筒，最后一位同學(xué)將結(jié)果說(shuō)出來(lái)，與第一位同學(xué)看到的做個(gè)比較
通過(guò)游戲引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而可以理解基因突變的原因
引出基因突變的概念
我們把這句話比作DNA片段，一個(gè)字看做一個(gè)堿基對(duì)，傳話過(guò)程看做DNA復(fù)制過(guò)程，最后意思變了——DNA（基因）結(jié)構(gòu)變了，變成幾種意思了？
基因在傳遞信息的過(guò)程中也會(huì)出現(xiàn)這些情況，以堿基對(duì)為單位，多了，少了，換了，而引起基因結(jié)構(gòu)改變，這就是基因突變。
找同學(xué)起來(lái)復(fù)述，讓同學(xué)看課本。

思考并回答問(wèn)題，查閱課本并復(fù)述基因突變的概念

加強(qiáng)課本知識(shí)的印象
引導(dǎo)學(xué)生思考基因突變對(duì)生物體的影響
突變后對(duì)生物體的性狀有什么影響
學(xué)生通過(guò)閱讀課本回答相關(guān)問(wèn)題
鍛煉學(xué)生的自習(xí)能力
引入基因突變的原因
生活中有哪些因素容易引起基因突變，引發(fā)癌癥呢？
指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材中有關(guān)基因突變?cè)虻膬?nèi)容
學(xué)生思考、討論，并舉例說(shuō)明
利用生活中的實(shí)例幫助學(xué)生理解基因發(fā)生突變的原因
講授基因突變的特點(diǎn)
指導(dǎo)學(xué)生自學(xué)教材，并進(jìn)行總結(jié)
基因突變是廣泛存在的，但不是所有的基因突變都是不利的，有什么意義呢？我們來(lái)思考問(wèn)題
1、基因突變能產(chǎn)生新基因么？
2、新基因的產(chǎn)生對(duì)生物的生存有意義么？
3、環(huán)境會(huì)選擇哪些個(gè)體生存？
這就是基因突變的意義。（圖片展示）
學(xué)生自學(xué)并總結(jié)




學(xué)生回答問(wèn)題
內(nèi)容較簡(jiǎn)單，便于學(xué)生自學(xué)
講授基因重組











1. 基因重組的概念






2. 基因重組的來(lái)源










































3.基因重組的意義
展示同卵雙生和龍鳳胎的照片，你知道為什么么？我們來(lái)看一下：
（圖片展示：減Ⅰ后期圖像）
這一時(shí)期的主要特點(diǎn)是什么？這一時(shí)期可表達(dá)出孟德爾遺傳定律的本質(zhì)所在。
展示基因、和產(chǎn)生的配子后問(wèn)：基因A-a與B-b什么關(guān)系？所在的染色體什么關(guān)系？
就實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基因重組，使非同源染色體上的非等位基因重新組合。
一個(gè)精原細(xì)胞可不可以產(chǎn)生更多種的配子呢？
對(duì)了。我們來(lái)看看（圖片展示：交叉互換圖）。基因重組還有一個(gè)來(lái)源，仍是在減數(shù)分裂過(guò)程中，這實(shí)現(xiàn)了同源染色體上的非等位基因的重組，基因重組有兩個(gè)來(lái)源
展示幻燈——基因重組的來(lái)源
不管是哪種來(lái)源，基因重組都發(fā)生于減數(shù)分裂過(guò)程中，通過(guò)受精作用表現(xiàn)出來(lái)，也就是說(shuō)通過(guò)有性生殖去實(shí)現(xiàn)
那同學(xué)們能不能對(duì)基因重組的概念描述一下呢？
這是傳統(tǒng)意義上的基因重組。社會(huì)在進(jìn)步，科學(xué)在發(fā)展，基因重組的來(lái)源也增多了，例如抗蟲棉的出現(xiàn)、胰島素的大量生產(chǎn)，利用了基因重組的原理，使基因重組不僅限于能進(jìn)行有性生殖的生物之間，實(shí)現(xiàn)了真原核生物之間的基因重組。
來(lái)源會(huì)不會(huì)再增加呢，希望寄托在你們身上了，有信心么？老師很期待。在此之前我們要用足夠的知識(shí)把自己武裝起來(lái)。
我們說(shuō)基因突變可以產(chǎn)生新基因，那基因重組可不可以呢？

這是二者的區(qū)別之一。
由于基因重組產(chǎn)生了多種多樣的配子，雌雄配子的隨機(jī)結(jié)合就使“一母生九子，連母十個(gè)樣”，
你如何理解人群中個(gè)體性狀如此多樣化呢？
我們來(lái)看（圖片展示：配子多種組合）正由于配子的種類與配子的組合方式如此之多，成就了如此多樣的人，在這么多的基因組合中，總有適應(yīng)某種變化環(huán)境的，有助于物種在一個(gè)無(wú)法預(yù)測(cè)的變化環(huán)境中生存。所以說(shuō)它為生物變異提供了極其豐富的來(lái)源，對(duì)生物的進(jìn)化具有重要意義，這就是基因重組的意義。（圖片展示：意義）




學(xué)生思考并回答

師生共同總結(jié)




觀察圖片并思考后回答：交叉互換


思考討論并結(jié)合課本回答














思考，查閱課本并回答














學(xué)生通過(guò)閱讀課本，計(jì)算來(lái)回答以下問(wèn)題








觀察圖片并思考













用已有知識(shí)對(duì)基因重組理解學(xué)習(xí)，加深對(duì)知識(shí)的理解。

























鍛煉學(xué)生的總結(jié)能力














以問(wèn)題的形式引起學(xué)生的思考
總結(jié)
我們這節(jié)課就基因突變和基因重組進(jìn)行了探究
同學(xué)們回顧一下，把二者做一下比較，從這幾個(gè)方向進(jìn)行
學(xué)習(xí)填表、總結(jié)
通過(guò)對(duì)比，給學(xué)生以系統(tǒng)和相對(duì)完整的知識(shí)，并學(xué)習(xí)用表格的方式進(jìn)行總結(jié)。
作業(yè)
組織同學(xué)們下課復(fù)習(xí)本節(jié)課的內(nèi)容，并完成課后習(xí)題。
復(fù)習(xí)并完成作業(yè)
及時(shí)鞏固所學(xué)內(nèi)容
七、 板書提綱
基因突變和基因重組
1、基因突變
概念：DNA分子中發(fā)生堿基對(duì)的替換，增添，缺失而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變，叫做基因突變。
實(shí)質(zhì):基因結(jié)構(gòu)的改變
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)
基因突變的原因：
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
基因突變的意義：
基因突變是新基因產(chǎn)生的途徑，是生物變異的根本來(lái)源，是生物進(jìn)化的原始材料。
2、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)生的原因
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互換
（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)化具有重要的意義
八、 教學(xué)反思
在新課程改革背景下，在教學(xué)中需要教師引導(dǎo)學(xué)生形成概念，幫助他們構(gòu)建關(guān)于基因突變概念的本質(zhì)和外延的關(guān)系，通過(guò)對(duì)問(wèn)題的探究和思維過(guò)程來(lái)發(fā)展學(xué)生的能力，形成科學(xué)的情感態(tài)度和價(jià)值觀。在基因突變的其他內(nèi)容(原因、特點(diǎn)、意義等)教學(xué)上要達(dá)到目標(biāo)的有效性，在質(zhì)疑、討論、交流中培養(yǎng)學(xué)生形成良好的思維方式，也進(jìn)一步提高學(xué)生自己的學(xué)習(xí)能力。引導(dǎo)他們畫關(guān)系圖、概念圖，使我看到了學(xué)生在畫概念圖中表達(dá)了對(duì)基因突變概念正確或錯(cuò)誤的理解，學(xué)生洞悉概念要素之間的內(nèi)在聯(lián)系使他們整合起來(lái)后，課堂教學(xué)效率得到明顯地提升。從在本節(jié)課結(jié)束后，學(xué)生又給我提出了許多值得討論探究的新問(wèn)題，如基因突變?yōu)槭裁粗蛔兂伤牡任换蚨皇瞧渌姆堑任换颍繛槭裁丛谏镞M(jìn)化中只有基因突變才能提供最初的原材料？等等。課上完后，使我對(duì)了人本主義強(qiáng)調(diào)學(xué)生為“中心”的教育理念有了更深入的理解。



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高中生物人教版 (2019)必修2《遺傳與進(jìn)化》電子課本

第1節(jié) 基因突變和基因重組

版本： 人教版 (2019)

年級(jí)： 必修2《遺傳與進(jìn)化》

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