《染色體變異》教學(xué)設(shè)計

楊慶瑜

創(chuàng)新整合點

《全日制普通高中生物課程標準》中所提出生物課程的基本理念是，要提高生物科學(xué)素養(yǎng)，倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)，注重與現(xiàn)實生活的聯(lián)系，面向全體學(xué)生。在實際教學(xué)中如何將這些理念貫徹落實到教學(xué)環(huán)節(jié)的每一個細節(jié)中，是生物所要關(guān)注的重點。本節(jié)課以染色體變異導(dǎo)致的各種人類遺傳病為切入點，有意識地營造一個與學(xué)生生活密切聯(lián)系的教學(xué)情境，從而讓學(xué)生能主動地去觀察、猜測、發(fā)現(xiàn)、驗證，并積極地動手、動口、動腦，使他們在學(xué)知識的同時形成思想和方法。整個教學(xué)過程的創(chuàng)新之處體現(xiàn)如下：

①將抽象的難以理解的知識點以各種圖形、圖表、概念圖的形式體現(xiàn)出來，直觀、生動、形象。

②設(shè)置了大量的不同形式的互動環(huán)節(jié)：游戲形式的檢查反饋、問題引領(lǐng)的交流討論、全員參與的畫圖展示、提綱挈領(lǐng)的歸納總結(jié)等。大膽地組織學(xué)生討論演示，調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，真正體現(xiàn)了學(xué)生是課堂教學(xué)的主體。

③注重知識的生成過程，有意識地訓(xùn)練和養(yǎng)成學(xué)生發(fā)散思維能力，并引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會總結(jié)，形成一定的規(guī)律，做到舉一反三。

④緊密聯(lián)系生活，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用的觀念。

教材分析

1.教材內(nèi)容

“染色體變異”是人教版高中生物必修二第五章第二節(jié)的內(nèi)容，講述了染色體結(jié)構(gòu)和數(shù)目兩方面的變異。教材前后涉及了染色體組、二倍體、多倍體、單倍體等概念，其中染色體組是本節(jié)內(nèi)容的核心概念，是學(xué)習(xí)其他概念的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。

2.教材地位

本節(jié)內(nèi)容與前面學(xué)習(xí)的有絲分裂、減數(shù)分裂和受精作用、個體發(fā)育、植物雜交技術(shù)、組織培養(yǎng)技術(shù)等知識有聯(lián)系，也是學(xué)習(xí)后續(xù)“人類遺傳病和優(yōu)生”的基礎(chǔ)，還與生產(chǎn)、生活和人類的健康知識有關(guān)，對學(xué)生有著相當(dāng)大的吸引力。因此，本節(jié)教學(xué)通過設(shè)置問題情境，讓學(xué)生觀察、動手、思考和討論，不僅可以讓他們構(gòu)建生物學(xué)的有關(guān)概念，而且可以激發(fā)其學(xué)習(xí)生物科學(xué)的興趣，發(fā)展其探究學(xué)習(xí)的能力。

學(xué)情分析

①高一學(xué)生已經(jīng)學(xué)過染色體、同源染色體、非同源染色體等概念，為染色體組等新概念的建構(gòu)奠定了認知基礎(chǔ)。

②前面學(xué)習(xí)的有絲分裂、減數(shù)分裂和受精作用、個體發(fā)育、染色體是遺傳物質(zhì)的載體、植物雜交等的基礎(chǔ)知識，為創(chuàng)設(shè)問題情境、新舊知識融會貫通、形成完整的認知結(jié)構(gòu)、開展探究性學(xué)習(xí)提供了可能。

③大多數(shù)學(xué)生對學(xué)習(xí)有熱情，但學(xué)習(xí)的主動性不強，缺乏深層次的思考，對基本概念、過程和原理往往一知半解，不能靈活運用所學(xué)知識。因此，教學(xué)中應(yīng)設(shè)置好問題情境，讓學(xué)生觀察、動手、思考和討論，適時引導(dǎo)、適時啟發(fā)和適時鼓勵，由淺入深建構(gòu)染色體組等基本概念。

教學(xué)目標

知識與技能目標：①說出染色體結(jié)構(gòu)變異的基本類型。②理解染色體組、單倍體、二倍體和多倍體的概念。③理解單倍體以及多倍體的特點，并對單倍體、二倍體和多倍體進行比較。

過程與方法目標：①以果蠅為例，引出染色體組的概念，訓(xùn)練學(xué)生由具體到抽象的思維能力。②通過對單倍體、二倍體和多倍體的分類依據(jù)的學(xué)習(xí)，對學(xué)生進行比較、分類思維能力的訓(xùn)練。

情感態(tài)度與價值觀目標：①通過參與課堂小組活動和觀察多媒體演示，學(xué)會自主合作探索、仔細觀察，并提高分析問題和解決問題的能力。②通過探究過程的體驗，培養(yǎng)嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度。③通過了解在自然或人為條件下，染色體會發(fā)生結(jié)構(gòu)或數(shù)目的改變進而改變生物的遺傳性狀，樹立事物是普遍聯(lián)系的、外因通過內(nèi)因起作用的辯證唯物主義觀念。

教學(xué)過程

1.預(yù)習(xí)檢查，總結(jié)疑惑

教師檢查學(xué)生的預(yù)習(xí)情況并了解學(xué)生的疑惑，使后續(xù)教學(xué)具有針對性。

2.情境導(dǎo)入，展示目標

師：生活在地球上的生物類群多種多樣，據(jù)不完全統(tǒng)計，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的大約有200多萬種，導(dǎo)致生物多樣性的主要原因就是生物的變異，生物變異的類型多樣，如基因突變、基因重組、染色體變異等。本節(jié)課圍繞其中的一種變異即染色體變異展開學(xué)習(xí)。一般來說，生物體細胞中染色體數(shù)目能保持穩(wěn)定，但在某些特殊情況下，如受到外界環(huán)境條件或生物內(nèi)部因素如自然和人為因素等的影響，生物體細胞中的染色體就會發(fā)生改變，從而產(chǎn)生可遺傳的變異。人類的許多遺傳病都是由染色體變異引起的，如下面視頻中的主人公舟舟所患的病就是其中之一。（學(xué)生觀看視頻）

3.合作探究，精講點撥

師：舟舟所患的是先天愚型，這種病的起因就是染色體變異，除此之外，人類還有不少由染色體變異引起的遺傳病，如貓叫綜合征、性腺發(fā)育不良等。雖然同屬染色體變異導(dǎo)致的遺傳病，但具體原因又有所不同，有的是結(jié)構(gòu)改變導(dǎo)致的，有的是數(shù)目改變導(dǎo)致的，因此染色體變異可分為兩種類型，即結(jié)構(gòu)變異和數(shù)目變異。

探究一：染色體結(jié)構(gòu)的變異

師：請同學(xué)們閱讀課本第47至48頁相關(guān)內(nèi)容，思考并小組討論下列問題：

①嘗試連線，并簡介每種結(jié)構(gòu)變異。

②想一想：發(fā)生易位的兩條染色體是什么關(guān)系的染色體？為什么染色體結(jié)構(gòu)的改變會導(dǎo)致性狀發(fā)生改變？染色體變異與基因突變相比，哪一種變異引起的性狀變化較大一些？

學(xué)生閱讀、討論、交流、演示并進行總結(jié)，匯報如下：

①易位屬于染色體結(jié)構(gòu)變異，發(fā)生在非同源染色體之間，是指染色體的某一片段移接到另一條非同源染色體上。

②基因位于染色體上，它決定生物的性狀，染色體結(jié)構(gòu)變異則會造成基因的種類、數(shù)量和排列順序的改變，進而引起生物性狀的改變。

③每條染色體上都含有許多基因，染色體變異會引起多個基因的變化，所以引起的性狀變化較大一些。

探究二：染色體數(shù)目的變異

①非整倍性變異。

教師以病例分析的形式介紹非整倍性變異。

②整倍性變異。

師：整倍性變異是指細胞內(nèi)的染色體數(shù)目以染色體組的形式成倍地增加或減少，可見搞清楚染色體組是關(guān)鍵。下面我們以果蠅為例來探究這一概念。

學(xué)生通過投影觀察雌雄果蠅體細胞染色體組成示意圖（如圖1）。

教師展開進一步探究學(xué)習(xí)。

師：果蠅體細胞中有多少對同源染色體？

生：4對。

師：其中常染色體有多少對？

生：3對。

師：性染色體有多少對？

生：1對。

師：分別是哪幾對？

生：X和X；X和Y。

師：同學(xué)們，回答得非常好，那么下面我們來看一下減數(shù)分裂時，該體細胞中的染色體如何分配，形成的雌雄配子中的染色體組成如何。

教師用圖示的方法呈現(xiàn)減數(shù)分裂過程（如圖2），強調(diào)減數(shù)分裂時同源染色體的變化特點（同源染色體要發(fā)生分離，非同源染色體要發(fā)生自由組合），引導(dǎo)學(xué)生觀察每個配子中的染色體組成（形態(tài)大小各不相同的非同源染色體），引出染色體組的定義并總結(jié)其特點。

③染色體組數(shù)目的判斷。

師：請同學(xué)們明確染色體組的特點——一組非同源染色體，形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能各不相同；攜帶該種生物生長發(fā)育繁殖的全部遺傳信息。請嘗試判斷不同細胞、不同基因型生物的染色體組數(shù)，完成圖形題（如圖3、圖4）。

學(xué)生根據(jù)教師的引導(dǎo)總結(jié)出解題規(guī)律：圖形題就看形狀大小相同的染色體（同源染色體）有幾條，就是幾個染色體組。

師：下面請同學(xué)們自主探究完成基因型題（如圖5），探究思路是同源染色體的相同位置上所含的基因是相同的或等位基因，根據(jù)此特點可將不同基因型個體的圖形畫出，再進行判斷。

學(xué)生按照教師的引導(dǎo)總結(jié)出解題規(guī)律：基因型題就看同種類型字母（不區(qū)分大小寫）的個數(shù)，有幾個就是幾組。

④整倍性變異的原因。

師：接下來，請同學(xué)們繼續(xù)探究整倍性變異的原因，請看動態(tài)圖示。

學(xué)生觀看動態(tài)圖示，并整理變異的原因，最終在教師的指導(dǎo)下得出：有絲分裂時發(fā)生異常停在后期，導(dǎo)致染色體數(shù)成倍增加；減數(shù)分裂形成的配子不經(jīng)過受精作用直接發(fā)育，導(dǎo)致染色體數(shù)成倍減少。

⑤及時復(fù)習(xí)。

教師要求學(xué)生動手畫圖完成例題4（如下頁圖6），利用授課寶拍照并上傳到電子白板，進行比較修補，完成鞏固復(fù)習(xí)，加深學(xué)生記憶。

探究三：二倍體、多倍體、單倍體

師：請同學(xué)們閱讀課本第48至50頁的相關(guān)內(nèi)容，理解二倍體、多倍體和單倍體的概念。（學(xué)生閱讀課本，展開自主探究學(xué)習(xí)）

教師進一步講解基本概念，并要求學(xué)生填表（如圖7），增強記憶。

4.歸納總結(jié)，查漏補缺

教師指導(dǎo)學(xué)生圍繞本課知識網(wǎng)絡(luò)進行小組討論，討論后形成本課的總結(jié)，同時派代表上臺為大家再一次分析重難點并查漏補缺。

教學(xué)反思

本節(jié)課是一次全新授課模式的探索，在教學(xué)中“兩條主線”并行，一條是科學(xué)知識主線。另一條是生物學(xué)科素質(zhì)培養(yǎng)主線。在實際操作中我有如下體驗和反思。

1.視聽沖擊，激疑創(chuàng)設(shè)

首先，開場環(huán)節(jié)，我通過強烈的視聽沖擊，在感官上吸引學(xué)生的注意力，進而使其產(chǎn)生“視頻中的主人公舟舟是誰”的疑問。接著，我適時地解惑，原來他是一位染色體異常的遺傳病患者。然后，我繼續(xù)展示更多的遺傳病患者的圖片，為接下來的探究性活動做好鋪墊。

2.游戲互動，事半功倍

在第一個探究活動中，我拋棄了傳統(tǒng)教學(xué)中慣用的按部就班地讓學(xué)生看圖總結(jié)的方法，而是將圖片與名稱的次序打亂，讓學(xué)生通過自己的觀察和理解，以游戲連線的形式達成教學(xué)目標，接下來我又使用了聚光燈小工具對學(xué)生掌握的情況進行了及時檢測。在實際教學(xué)活動中，上臺展示的學(xué)生一開始并沒有連線正確，但后來及時用擦除工具進行了改正，這一環(huán)節(jié)的達成，很好地體現(xiàn)了教學(xué)白板與使用者之間靈活機動的交互性特點，更加省時省力，事半功倍。

3.動態(tài)呈現(xiàn)，具體形象

隨著教學(xué)環(huán)節(jié)的層層推進，教學(xué)重難點逐漸凸顯，本節(jié)課的重難點比較抽象，傳統(tǒng)教學(xué)中是借助靜態(tài)的圖片輔助教學(xué)，但學(xué)生理解起來仍然有困難，這節(jié)課是在事先準備好的半成品課件上進行動態(tài)的再加工，完美地向?qū)W生展示了這一知識點形成的整個過程，這種層次性的展示方式，更加具體形象，也更符合學(xué)生的認知規(guī)律。

4.問題引領(lǐng)，合作交流

為了加深學(xué)生對染色體組這一核心概念的理解，我通過電子白板中的思維軸將幾個典型例題按照由易到難的順序呈現(xiàn)，在這些問題的引領(lǐng)下，在教師的點撥中，學(xué)生大膽地進行討論、展示、評價和總結(jié)，潛移默化中學(xué)生的思維能力得到了有效的培養(yǎng)和提升。在作圖環(huán)節(jié)中，我使用了授課寶，將學(xué)生的作圖過程拍下來，然后實時地傳送至電子白板界面，通過比較和學(xué)生在電子白板上的二次作圖，實現(xiàn)了對知識點的再提煉，授課寶的使用，大大地節(jié)省了時間，更深程度地實現(xiàn)了課堂資源的共享。

5.及時鞏固，能力提升

在最后的歸納總結(jié)階段，我運用表格、概念圖等多種形式，讓學(xué)生對本節(jié)課所學(xué)的知識進行歸納和整理，然后邀請學(xué)生走上講臺，扮演教師的角色，選取一種適合自己的表現(xiàn)形式來對學(xué)習(xí)的內(nèi)容進行總結(jié)，由此，學(xué)生由知識的被動建構(gòu)者轉(zhuǎn)變成信息加工的主體，在獲取知識的同時也提高了學(xué)習(xí)能力。

上完這節(jié)課，經(jīng)過反思，我對這節(jié)課的定位是“誘思探究理念指導(dǎo)下的問題探究式課堂”，這節(jié)課與以往的課堂相比，我充分地借助了電子白板這一平臺，并通過各種信息技術(shù)的使用，有效地提高了課堂教學(xué)的趣味性和師生互動、生生互動的積極性。