概念課中創設主線，注重思維訓練

沈靜丹

“基因突變和基因重組”是人教版高中生物《必修2·遺傳與進化》第五章第一節的內容。這節內容從基因變化的角度來認識生物發生變異的原因，是學習第七章“生物進化”的基礎，也是基因表達的延續和拓展。本節的課標要求是說出基因突變的概念、原因和特征等內容，通常的做法就是教師一項一項地帶著學生學習、總結基因突變的內因、外因、鐮刀型細胞貧血癥的根本原因和直接原因，難免會讓學生覺得枯燥而繁雜。

其實，這些總結性的語句大可以讓學生自己體會并歸納，而教師要做的就是在課堂上幫助學生把這些知識內部的關系理順，同時也應注重學生在接受這些知識的之外的思維能力的訓練和情感、態度與價值觀的滲透。

鐮刀型細胞貧血癥是基因突變的經典案例，教師不妨用這個例子將所要講述的知識串起來，讓學生在自然而然中跟著你思考，然后習得知識。另外，除了讓學生掌握基因突變的概念、原因和特征等內容以外，更重要的是要教會學生如何思考。

1 教學目標

1.1 知識目標

概述基因突變的概念；解釋基因突變的原因；舉例說明基因突變的特征；概述基因突變的意義。

1.2 能力目標

通過對課本實例的分析，形成歸納總結的邏輯推理能力；通過精心設計的智能訓練和反饋，發展理論聯系實際的能力。

1.3 情感、態度與價值觀目標

懂得如何確立健康的生活方式和保護環境。

2 引入

教師在課前展示“2015年諾貝爾生理學或醫學獎獲得者照片”，上課后以一連串追問調動學生參與課堂的積極性，活躍課堂氣氛，并引出本節課題：

你們知道右邊這位科學家是誰嗎？因為什么事而認識她？她為什么獲獎？青蒿素的發現挽救了數百萬瘧疾患者的生命。無獨有偶，70年前，也有三位科學家因發現青霉素而獲諾貝爾獎，青霉素在二戰中同樣拯救了千百萬傷員的生命。當時青霉素價格昂貴，現在卻非常便宜。因為科學家經過無數次的實驗，篩選出了高產青霉菌。你們知道培育高產青霉菌的原理嗎？這就涉及今天要學習的內容——基因突變。

設計意圖：利用媒體對屠呦呦鋪天蓋地的報道，引出基因突變的話題，在不知不覺間又滲透介紹了兩次諾貝爾獎，引導學生對科學界動態的關注，并在他們的心間播下對科學熱愛、關注的種子。

3 事例分析，復習舊知，構建概念

關于基因突變，教師還是從鐮刀型細胞貧血癥說起，展示一份關于鐮刀型細胞貧血癥的病理報告：鏡檢對比發現，病人的紅細胞不是正常的圓餅狀，而是彎曲的鐮刀狀。對病癥做了主要介紹以后，教師提出系列的問題，引導學生思考、討論：紅細胞異常，請利用所學知識，考慮下一步檢查什么？為什么？（引導學生深刻體會“蛋白質是生命活動的承擔者”）

確定是血紅蛋白的多肽鏈上某一個氨基酸發生了改變，那么血紅蛋白為什么會變化呢？你接下來又會檢查什么？為什么？（引導學生回憶基因控制蛋白質的過程，并且討論是模板出錯還是過程出錯，訓練學生的邏輯思維能力）

在討論的基礎上，學生補全書本P81頁“思考與討論”欄目的核酸部分。教師投影一學生的結論，請他說出分析過程，并請其他學生做出評價。

設計意圖：鞏固基因控制蛋白質合成的具體過程，以實際案例讓學生體會鐮刀型細胞貧血癥發病的“直接原因”和“根本原因”。

在學生詳細分析討論了鐮刀型細胞貧血癥后，教師再次引用前面教材中提到的基因突變引起的病例——囊性纖維病，告知學生囊性纖維病患者的跨膜蛋白CFTR蛋白只是508位缺少苯丙氨酸，其余氨基酸的種類和排列順序都沒有變。請學生用學過的知識推測：為什么CFTR蛋白會缺少一個氨基酸？甚至在學生推出“CFTR基因缺失3個堿基”以后，接著追問：“為什么是缺少3個堿基，如果缺少1個或者2個堿基會怎么樣呢？”

設計意圖：從學生學過的案例（此案例堿基對的變化類型與鐮刀型細胞貧血癥不同）入手，在復習舊知的基礎上，為學生構建基因突變的概念打下基礎。

最后教師用示意圖表示兩種疾病的病因，鐮刀型細胞貧血癥和囊性纖維病分別為堿基對的替換和缺失。并告知學生還有增添的情況。這些都稱之為基因突變。

教師嘗試給基因突變總結概念，對學生的回答進行點評，著重注意3個地方：發生變化的主語是基因突變的堿基對而不是基因，發生3種類型的變化后導致的結果是基因結構的改變，也就是不改變基因的數目和基因在染色體上的位置。

設計意圖：經過前面兩個案例的鋪墊，學生總結出概念，對概念的理解和記憶會更加深入和深刻。

4 文本閱讀，分析原因

師：在了解了概念以后，同學們自然而然地想知道，什么原因使得基因發生了突變呢？基因突變的原因是多種多樣。你能說出一些嗎？

設計意圖：設問句將學生的思維自然過渡到對基因突變原因的探究。

師：如果你不是很了解，可以打開老師給你們準備的“錦囊”1（以下為放在一個信封里的閱讀材料）：

1943年，青霉菌產生青霉素只有20單位/mL，極少數的菌株自發突變能達250單位/mL，產量很低，不能滿足要求。后來科學家用X射線、紫外線等照射青霉菌，結果大部分青霉菌死亡，少量生存下來。在存活下來的青霉菌中，產生青霉素的量存在很大的差異，其中有的青霉菌株產生的青霉素的量提高了幾百倍（最高達到20 000單位/mL），從而選育出了高產青霉菌株。

現在，科學家利用紫外線與2-去氧-D-葡萄糖復合誘變的方法，選育出的高產青霉菌株，使發酵效價和總產量分別提高12.2%和10.9%。

教師提出問題串，帶領學生閱讀：

如果不處理，青霉菌株會不會發生高產突變？

既然不處理也會基因突變，為什么還要處理？

從材料可以看出哪些因素可以引起基因突變？

聯系學過的“致癌因子”這一內容和生活實際，舉例說明還有哪些外因會誘發基因突變。

設計意圖：在預設學生回答有困難的地方，準備“錦囊”，以此，激發學生的學習熱情；錦囊材料就是本節課的引入“高產青霉菌”的培育，與開始相呼應，并且該材料可形成后面探究基因突變特征的主線。教師設計一系列問題，讓學生邊閱讀邊思考。問題回答完后，學生無形中對自發突變、誘發突變、誘發突變的頻率增加、哪些因素會引起基因突變等內容就已經掌握了。

師：請你說一說：為什么強烈的日光下要涂抹防曬霜，做X射線透視的醫務人員要穿防護衣？你能還舉例說說日常生活中我們應注意哪些問題？

教師對學生的回答作出點評，希望他們在以后的生活中養成健康的生活習慣。

設計意圖：理論聯系實際，用所學知識解釋日常生活中的一些行為習慣，培養學生理論聯系實際的能力；并且滲透情感價值觀教育。

5 舉例說明，概括特征

師：從“錦囊”材料可以看出，自然條件下，青霉菌株的突變頻率是高還是低？并用表格展示不同生物：不同基因的自發突變頻率，提出問題：從中你可以發現什么共同點？（頻率都很低）繼續看“錦囊”材料，經誘導而發生基因突變以后，得到的都是高產青霉菌株？存活下來的菌株產量一樣嗎？

教師補充果蠅眼色突變的例子，引導學生概括出“基因突變的不定向性”。

師：果蠅是一種模式生物，常用作實驗材料，科研工作者常用一些方法誘導果蠅使它突變，誘導后是不是只有控制眼色的基因會發生突變？推及到不同生物，基因突變是否確定發生在某個細胞、某個DNA分子、某個DNA分子的固定部位？能不能用一個詞概括下這個特點？既然基因突變是隨機發生的，可以發生在體細胞，也可以發生在生殖細胞。發生在體細胞中的，可以遺傳嗎？發生在生殖細胞中的，可以遺傳嗎？

設計意圖：以“錦囊”材料為主線，再輔以表格、圖片、問題討論等形式，讓學生自行得出基因突變在自然條件下頻率很低、不定向的和隨機發生的特征。又自然引發“基因可遺傳嗎”的討論，過渡自然并不突兀。

師：你能再說出一些日常生活中你們所知道的基因突變的例子嗎？

教師補充更多基因突變的例子，提出問題：基因突變還有什么特征？

師生總結：基因突變盡管是隨機的、不定向的，在自然狀態下突變頻率很低，但卻是普遍存在的。

設計意圖：符合課標“舉例說明基因突變的特征”的要求。

6 分析討論、體會意義

師：各種生物都有基因突變，基因突變產生什么結果呢？你能說說看嗎？如果你覺得回答這個問題有困難，可以打開“錦囊”2。以囊性纖維蛋白為例，CFTR基因在第7號染色體的某個位置，請問發生3個堿基的缺失突變以后，CFTR基因還在不在？和原來的CFTR基因一樣嗎？這個基因是原來在自然界有嗎？

設計意圖：用材料加問題引導，讓學生體會基因突變是產生新基因的途徑，是生物變異的根本來源。

師：基因可以通過控制蛋白質的結構或者酶的合成來控制生物的性狀，那么基因突變是否一定產生新的性狀呢？

設計意圖：自然引發對“基因突變是否一定會改變性狀”的討論。

師生總結：基因突變不一定會改變性狀。

師：如果性狀改變了，有害還是有利呢？請大家看一個例子：英國某地區有一種樺尺蛾，基因突變形成的兩種體色，灰色和黑色。19世紀中葉以前，該地區沒有被污染，黑色突變應該是（有害的）。隨著英國工業的發展，樹干被熏成黑褐色，黑色突變應該是（有利的）。這個例子說明了什么？（有害和有利并不是絕對的，會隨著環境的改變而改變）

教師總結：基因突變能（不一定）產生新的基因，基因突變不一定改變性狀，如果性狀不變，往往既無利也無害；如果產生了新性狀，有可能適應改變的環境，獲得新的生存空間，所以說基因突變為進化提供了原材料。

設計意圖：以實際例子引發學生討論，討論過程中理解基因突變為進化提供原材料。

師：有人說自然條件下基因突變頻率很低，因此它不可能為生物進化提供原材料，你認為這樣的看法正確嗎？為什么？

設計意圖：培養學生的辯證思維能力。

7 總結反饋，埋下伏筆

總結本節課知識框架的基礎上，輔以3道課堂反饋練習。

設計意圖：幫助學生總結知識和對學習效果進行反饋。

師：胡桃冠的雞相互交配，后代除了胡桃冠，還出現了其他不同的表現型，是不是發生了基因突變呢？請先思考分析，在課后進行查閱。

設計意圖：以實例檢測學生對基因突變特征的理解情況，并為下節課“基因重組”埋下伏筆。

8 教學反思

本節課的設計讓整堂課具有主線，節奏緊湊，過渡自然，學生專注地跟著教師設計的思路走，不僅習得了概念知識，也鍛煉了思維能力，另外也培養了學生保持思考、探究的習慣。

上課的語氣略顯平淡，激情不夠。學生的活動還可以更豐富些。