“染色體變異及其應用”(第1課時)的教學設計

吳文娟

(江蘇省大豐高級中學 224100)

1 教材分析

“染色體變異及其應用”是蘇教版高中生物學教材必修2《遺傳與進化》第3章“遺傳和染色體”的第3節內容，包括“染色體變異類型”“染色體變異在育種上的應用”兩部分內容，可分為2個課時，第一課時的教學內容是染色體變異類型——染色體結構變異和數目變異，本課時重點是要求學生能理解、簡述染色體結構變異的過程和染色體數目變異的非整倍性、單倍體和多倍體變異的區別。由于染色體變異屬于微觀生物學知識，且涉及了多個概念，其難點是讓學生理解染色體數目變異中的單倍性和多倍性。本課時的學習與前面的有絲分裂、減數分裂等知識有聯系，也是學習第4章第5節“關注人類遺傳病”中有關人類染色體遺傳病的基礎，與生活和人類的健康密切相關，對學生有一定的吸引力。因此，本節教學通過設置問題情境，讓學生動手操作橡皮泥的變化來理解染色體結構變異的過程及對生物性狀的影響，用橡皮泥模擬出精原細胞、卵原細胞、精細胞和卵細胞中的染色體組成，來理解染色體組和非同源染色體概念間的關系，并通過資料分析比較構建生物學的有關概念，激發學生學習興趣和發展探究能力。

2 教學目標

2.1 知識目標 區分染色體結構變異的四種類型及對生物的影響，說出染色體數目變異的類型，描述染色體組、二倍體、多倍體、單倍體概念并能準確運用。

2.2 能力目標 認識染色體變異的類型，通過分析文字資料、觀察圖表信息、制作生物模型，提高識圖能力、動手能力和分析歸納的能力。

2.3 情感態度和價值觀目標 養成交流、合作的學習品質，體驗快樂、科學的學習，形成積極、樂觀的生活意識。

3 教學過程

3.1 課前準備 多媒體課件、實物展示臺、每組一套橡皮泥(含有不同顏色)。

3.2 故事引入，激發學習興趣 教師用圖片和文字講述“舟舟的故事”：舟舟是享譽世界的音樂指揮家，但是他卻看不懂樂譜，因為他是先天性愚型患者，屬于出生缺陷。在我國出生缺陷每年新增90多萬例，而出生缺陷大多數由染色體變異、基因突變等因素導致的。舟舟就是因為染色體發生了變異導致他的智力相當于幾歲的孩子，那什么是染色體變異呢？染色體變異對生物體有什么樣的影響？從而引起學生的關注，激發學生學習本課的興趣。

3.3 邊做邊學，理解染色體結構變異的過程和影響 將學生分為4人一組，用橡皮泥模擬染色體結構變異的過程。同時用多媒體展示活動提示：①染色體是DNA的載體，基因是具有遺傳效應的DNA片段；②基因在染色體上呈線性排列；③用不同顏色的橡皮泥表示不同的基因。并要求學生在模擬的過程中思考、探究：染色體結構變異對基因產生了什么樣的影響？

由學生小組在實物展示臺上模擬染色體結構變異的過程，并對應染色體結構變異的類型——缺失、重復、倒位、易位。學生在模擬的過程中會發現缺失和重復使基因的數目發生了變化，而倒位和易位改變了基因的排列順序。教師引導學生得出染色體結構變異會導致遺傳物質發生改變，從而影響生物的性狀。并指出大多數染色體變異對生物是有害的，有的甚至會導致死亡。

3.4 觀察對比，總結染色體數目變異的類型 教師用多媒體課件展示Turner綜合征患者、21三體綜合征患者與正常人的染色體構成圖，讓學生觀察、對比它們之間的差異，學生會發現Turner綜合征患者的染色體比正常人少一條，而21三體綜合征患者則在21號染色體上多了一條。

教師再出示文字資料介紹普通西瓜和無子西瓜：普通西瓜的體細胞中含有22條染色體，分為2個染色體組；而無子西瓜的體細胞中含有33條染色體，分為3個染色體組。無子西瓜是普通西瓜的變異種，在染色體數目上比普通西瓜多了一個染色體組。學生閱讀后，教師引導學生歸納出染色體數目變異可以分為兩種類型：一種是以單個染色體數目發生的增加或減少，另一種是以染色體組的形式成倍地增加或減少。在歸納的同時，學生產生新的疑問：什么是染色體組？

3.5 構建模型，模擬果蠅染色體組的組成 教師用多媒體展示果蠅精原細胞、卵原細胞中的染色體組成，并提問：果蠅細胞中有幾對同源染色體，幾對常染色體及幾對性染色體？雌雄果蠅的染色體組成有什么不同？學生根據已有的知識，可以回答出果蠅細胞中有4對同源染色體，可以分為3對常染色體和一對性染色體，并且雌果蠅的性染色體形態相同，雄果蠅的性染色體形態不同。然后讓學生以小組為單位，用橡皮泥模擬出精原細胞、卵原細胞中的染色體組成。學生完成后，教師提問：精原細胞通過減數分裂得到精細胞、卵原細胞通過減數分裂得到卵細胞，分裂過程中染色體如何分離？學生已經學過減數分裂，可以回答出減數分裂過程中同源染色體彼此分離、非同源染色體自由組合，染色體數目減半。再讓學生小組模擬出精細胞、卵細胞的染色體組成，并讓學生觀察精細胞、卵細胞中染色體的特點和關系。學生通過觀察可以發現精細胞、卵細胞中的染色體形態大小不同，染色體之間互為非同源染色體。教師繼續引導：形態決定功能，且染色體上有決定生物性狀的基因。果蠅精細胞、卵細胞中的染色體組成一個染色體組。那染色體組的定義是什么？引導學生總結歸納出染色體組的定義：染色體組是指細胞中形態功能不同、攜帶控制生物生長發育、遺傳和變異全部信息的一組非同源染色體。

3.6 分析資料，定義染色體變異中的單倍性和多倍性 閱讀“蜜蜂家族”的資料，學生從資料中學習到蜂王、工蜂是體細胞中含有兩個染色體組的二倍體生物，并可以定義出二倍體的概念。教師繼續引導學生舉一反三地定義出三倍體、四倍體和多倍體的概念。

學生從資料中還會發現雄峰是由未受精的卵細胞直接發育而來的單倍體，教師再舉出六倍體小麥用花藥離體培養得到單倍體，學生對比總結出單倍體的概念，并認識到單倍體并不一定是只含有一個染色體組的個體，而是含有配子染色體組數目的個體。

4 教學反思

本節教學通過設置問題情境，讓學生動手操作橡皮泥的變化來理解染色體結構變異的過程及對生物性狀的影響。讓學生觀察比較遺傳病患者與正常人的染色體構成圖差異、資料分析無子西瓜染色體數目來明確染色體數目變異的類型。讓學生用橡皮泥模擬出精原細胞、卵原細胞、精細胞和卵細胞中的染色體組成，理解染色體組和非同源染色體概念間的關系及相關概念，并通過蜜蜂、小麥染色體組成的資料分析比較，構建單倍體、二倍體、三倍體及多倍體等生物學概念。教學中穿插動手操作、資料分析計較和討論，不僅可以激發學生學習生物科學的興趣和發展探究學習的能力，充分發揮學生主體、教師主導作用，教學中通過讓學生觀察、討論、動手制作和資料閱讀等活動，積極、主動地參與新知識的構建，引導學生自己總結歸納出概念，既培養學生獨立思考的創新精神，又發揚學生之間互相幫助、協同配合的團隊精神。