人教课标版高中生物必修2第5章《基因突变和基因重组》教学设计.docx

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人教课标版高中生物必修2第5章《基因突变和基因重组》教学设计

教学设计

课标要求

通过减数分裂和受精作用、DNA分子结构及其遗传基本功能、遗传和变异的基本原理及应用等知识的研究。

从细胞水平和分子水平阐述生命的延续性，帮助学生理解生命的延续和发展，认识生物多样性，形成生物进化的观点，树立正确的自然观，养成健康的生活方式。

教师要善于引导学生从生活经验中发现和提出问题，创造条件让学生参与活动。

学习有关概念、原理、规律和模型，应用有关知识分析和解决实践中的问题。

具体内容标准：

举例说明基因突变的特征和原因。

举例说出基因重组的概念及其意义。

教学目标

1．举例说明基因突变的特点和原因。

2．举例说出基因重组的概念。

3．说出基因突变和基因重组的意义。

教学重点和难点

教学重点

（1）基因突变的概念及特点。

（2）基因突变的原因。

教学难点

基因突变和基因重组的意义。

设计思路

1．从镰刀型细胞贫血症的科学发现过程切入，创设问题情境，根据教学内容的梯度和广度将教学内容细化、具体化，并以编制成系列问题的形式，诱发学生思维，引导学生步步深入分析，探寻得出结论，突出体现了新课程倡导的问题式教学的理念。

2．通过分析基因分子结构的改变，导致功能改变的内在关系，使学生形成和认同结构与功能相统一，物质和信息变化相统一的观点，帮助学生逐步形成辩证唯物主义自然观和科学的世界观。

3．充分利用学生已有的生活经验来组织教学，鼓励学生搜集基因突变实例及其对生物性状影响的信息，并进行交流，既丰富充实了学生有关基因突变的知识，也加深了学生对STS思想的认识。

4．教学设计中，充分利用本节教材中内容难度不大的特点（基因突变的原因和特点），让学生自主学习，充分体现了新课标所倡导的学生自主式学习的理念。

5．在基因突变的机理及基因突变和基因重组的意义教学设计中，充分运用类比、对比思维方式组织教学，有效的训练了学生的思维。

活动设计

教学过程

教师活动

学生活动

活动目标及说明

知识回顾

复习基因的概念及组成单位。

为什么DNA在复制过程中特定的脱氧核苷酸排列顺序一般会保持不变？

在学生回答的基础上要特别强调基因有特定的脱氧核苷酸排列顺序。

学生回答：

基因是有遗传效应的DNA片段，其基本组成单位是脱氧核苷酸，它的两条链为复制提供精确的模板，碱基互补配对原则确保复制准确无误地进行。

回顾基因的概念、基本组成单位及DNA精确复制的两点要素，为学习基因突变创造条件。

创设情境，引入课题

引导学生阅读教材“问题探讨”，然后学生分小组讨论：

1.三名同学抄写英语短句发生了差错，错在何处。

2.这些错误可能导致句子的意思发生怎样的变化，请尝试翻译。

3.如果DNA分子复制时，发生了类似的错误，DNA携带的遗传信息将会发生怎样的改变，可能会对生物体产生怎样的影响。

各小组将正确句式与错误句式对照，发现错误类型为一个字母种类的改变和一个单词丢失，经翻译可能导致句子的意思不变、变化不大和完全改变三种情况。

如果DNA分子复制时发生类似错误势必会导致DNA的脱氧核苷酸排列顺序发生改变，将改变DNA遗传信息，对生物性状可能会有有害影响或影响不大。

目的是为了从情境入手，采用类比思维的方法，将学生思维导向DNA的脱氧核苷酸排列顺序发生改变的问题上。

介绍基因突变实例，师生互动分析基因突变的机理

介绍基因突变的实例——镰刀型细胞贫血症，提出问题：

①镰刀型细胞贫血症患者有什么症状？

②这类患者的血红蛋白有怎样的异常？

③比较指导正常血红蛋白与异常血红蛋白合成的信使RNA差异；

④比较指导上述信使RNA合成的DNA的差异；

⑤以上区别根本原因是什么？

⑥要求学生自己写一段DNA碱基序列，猜想DNA的脱氧核苷酸序列还会不会有其他变化可能，这些变化会不会影响蛋白质的合成和性状表现。

把这种影响用流程图形式表示出来。

要求学生尝试归纳基因突变的概念。

学生分组讨论，根据转录和翻译理论归纳镰刀型细胞贫血症的发病机理：

DNA碱基序列改变引起性状改变流程图：

DNA分子中的碱基对发生变化→mRNA分子中的碱基对发生变化→相应氨基酸改变→相应蛋白质改变→相应性状改变。

学生形成学习小组，思考交流各自的观点，通过发散思维推导出DNA的脱氧核苷酸序列除了碱基对替换外，还有碱基对增添、缺失变化。

并且根据转录和翻译理论写出对性状改变的流程图。

归纳出基因突变是指DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失而引起的基因结构的改变。

通过设计问题串的形式，让学生从实例中亲身体验到基因突变是由于碱基对的替换，增添和缺失引起的，并形成基因突变的定义。

体现了分析实例→归纳推理→总结概念的思路。

体现了从现象到本质，从宏观到微观的认知规律。

教师精讲

基因突变的本质是基因内部分子结构发生了变化，指组成基因的脱氧核苷酸的种类、数量和排列顺序发生了改变。

提问：

学生分析得出结论：

1.A和a基因不同，两者本质差异是什么？

2.两者碱基排列顺序有多大差异？

3.分析基因突变发生在什么时期？

4.什么样的生物能发生基因突变？

5.真核生物的基因突变发生在什么细胞分裂中容易遗传给后代？

1.A和a基因本质差异是碱基排列顺序不同。

2.通过推理比较得出：

两者差异很小，这是个别碱基对的差异。

3.发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂间期。

4.所有的生物都能发生基因突变。

5.这种变化若发生在配子形成的减数分裂过程中，遵循遗传规律传递给后代，有可能影响后代的性状。

在师生讨论推导出基因突变的机理、基因突变的概念基础上，研究等位基因形成的原因，以及本质的差异，深化了对基因突变机理的认识。

并强调基因突变发生在生殖细胞形成过程中对生物性状的影响，为研究基因突变的意义作铺垫。

问题过渡，研究基因突变产生的原因

教师可先引导学生回忆必修1教材“细胞的癌变”的内容中导致正常细胞原癌基因、抑癌基因发生突变的致癌因子有哪些；再阅读教材中基因突变的原因。

讨论：

日常生活中哪些因素可能会引起基因突变。

学生分组讨论，回忆致癌因子有三类：

物理致癌因子、化学致癌因子、生物致癌因子。

联系日常生活中的致癌、致基因突变的因素有：

物理因素有紫外线、X射线等；化学因素有HNO2、碱基类似物等；生物因素有某些病毒，并归纳出基因突变分诱发基因突变和自发基因突变。

①让学生掌握引起基因突变三个因素。

②知道基因突变是由于DNA复制时发生了差错。

自主学习基因突变的特点的知识

播放基因突变实例图片，图片涉及低等生物、高等动植物、人体。

引导学生说出我们常见的基因突变现象。

引导学生阅读教材基因突变特点，和学生一起分析基因突变的特点。

学生看书，自己归纳基因突变的特点，而后小组相互交流形成比较全面的有关基因突变特点的知识。

学生归纳出基因突变的特点：

普遍性、随机性、不定向性、低频性。

基因突变特点内容不是太难的，学生在观看了一定量的基因突变图片后，已初步形成基因突变是普遍存在的概念，再通过阅读教材和相互讨论便可以归纳出基因突变的其他特征。

提供资料，引导探究基因突变对生物性状的影响

教师提供两则基因突变导致脱氧核苷酸序列变化实例，要求学生推导出两种基因突变引起的信使RNA变化及指导合成的蛋白质的氨基酸变化，并推测对生物性状产生的影响。

DNA（基因）碱基序列：

CGATCATACGATCCGTCG

发生基因突变后的DNA碱基序列：

第一种变化为：

CGATCATACGAACCGTCG

第二种变化为：

CGATCATACCATCCGTCG

学生根据基因控制蛋白质的合成理论及基因对性状控制理论依次推导出信使RNA变化、蛋白质中氨基酸变化。

发生第一种突变后，转录出的信使RNA为：

GCUAGUAUGCUUGGCAGC

该信使RNA指导合成的蛋白质的氨基酸排列顺序没有发生变化。

发生第二种突变后转录出的信使RNA为：

GCUAGUAUGGUAGGCAGC

该信使RNA指导合成的蛋白质的氨基酸排列顺序发生了变化：

第四号位氨基酸由亮氨酸变为缬氨酸。

培养发散思维为学习基因突变的意义作准备。

问题引导学生自学

提问：

这两种基因突变会对生物的性状产生怎样的影响？

设计问题引导学生阅读教材中基因突变的意义。

学生回答：

有的基因突变没有改变生物性状，有的基因突变改变了生物的性状。

以问题的形式诱思导学，有助于避免学生死记硬背，加深对知识的理解。

教师精问精讲，共同探究基因突变的意义

1.基因突变会产生新的基因吗？

2.新基因若产生新的性状对生物生存有什么影响？

3.自然环境会选择哪些个体生存下来？

4.基因突变对生物进化有何意义？

学生回答：

1.基因突变会产生新的基因。

2.对生物而言，若基因突变改变了生物性状，可能破坏生物体与现有环境的协调关系，因而对生物是有害的，但也有些基因突变使生物产生的新性状适应改变的环境，获得新的生存机会。

也可能有些基因突变对生物生存无害也无益。

3.自然环境会选择保留带有利变异性状的个体。

4.基因突变会产生新的基因，是生物变异的根本来源，是生物进化的原始材料。

以问题回顾形式，导入基因重组的学习

学生自学探究基因重组的意义

编制问题，引导学生回顾孟德尔自由组合定律，推导基因重组定义。

1.基因重组是指基因的重新组合，哪些基因可以重新组合？

学生答：

非等位基因可以重新组合。

围绕基因重组理论，设计出有梯度的问题串，层层引导，让学生的思维步步深入，培养了学生逻辑推理能力，培养了学生归纳总结的学习能力。

让学生理解后代发生了变异的原因在于基因重组，并简要说明连锁互换也可发生基因重组。

2.以孟德尔自由组合为例，非等位基因为什么会重新组合？

学生答：

因为非等位基因位于非同源染色体上，非同源染色体要重新组合，必然导致非等位基因重新组合。

3.非同源染色体在什么时期重新组合？

学生答：

非同源染色体的重新组合发生在减数第一次分裂后期。

4.减数第一次分裂后期，同源染色体和等位基因是怎样变化的？

学生答：

相互分离。

5.基因重组除了通过非同源染色体重新组合形成外，还有什么形式？

学生答：

还有同源染色体的非姐妹染色单体对应片段的互换。

6.归纳基因重组的定义。

师生共同归纳：

基因重组是指生物体在进行有性生殖的减数分裂过程中，控制不同性状的非等位基因重新组合，可以通过同源染色体分离，位于非同源染色体上的非等位基因进行重组；也可以通过四分体时期，配对联会的一对同源染色体上的非姐妹染色单体对应片段交换实现。

举例说出人或动物、植物的基因突变并在教师引导下分析这些基因突变的特点。

7.基因重组产生新的基因吗？

学生答：

不会产生新基因，只会产生新的基因组合，即新的基因型。

8.基因重组产生新的基因型，若新基因型导致生物产生新的性状，则对生物生存有什么影响？

学生答：

对生物而言，若基因重组改变了生物性状，可能破坏生物体与现有环境的协调关系，因而对生物是有害的，但也有些基因重组使生物产生的新性状适应改变的环境，获得新的生存机会。

也可能有些基因重组对生物生存无害也无益。

训练检测

9.自然环境会选择哪些个体生存下来？

自然环境会选择保留带有利变异性状的个体。

利用生活中的实例，以想象和类比的形式引导学生理解基因重组导致变异的多样性原理。

10.请阅读教材思考与讨论栏，并思考基因重组对生物进化有何意义？

学生通过思考和讨论得出思考与讨论栏中三个问题的答案：

1.父亲可产生223种精子，母亲可产生223种卵细胞。

2.需要有（246＋1）个个体，才会有两个所有基因完全相同的个体。

3.由于人的染色体上约有3万多个基因，减数分裂形成生殖细胞的过程中，非等位基因进行重组，因此，形成的生殖细胞的类型也非常多，由生殖细胞经受精作用形成的受精卵的类型也就非常多，所以人群中个体性状是多种多样的。

由此推导，基因能重组产生多样化的基因组合的子代，其中可能有些子代会含有适应某种变化的、生存所必需的基因组合，因此基因重组也是生物变异的来源之一，对生物进化有重要意义。

总结归纳

教师列表总结基因突变和基因重组的本质，发生时间及原因、条件和意义等。

学生填表、总结。

学习用表格的形式进行总结，并通过对比，让学生形成系统和相对完整的知识。

同行点评

教学设计与案例《基因突变和基因重组》能以提高学生的科学素养为核心，面向全体学生，着眼于学生的终身发展，以三个维度的目标落实为目标，充分整合课程资源，凸显新课程新理念，为新课程要求策略与方式的优化提供了一种范式。

首先注意将《标准》中的教学内容细化、具体，从深广度提出三维教学要求，准确分析教学目标，提出自己的教学思路，力图实现“教教材”向“用教材教”的转变。

以“问题驱动”为教学策略，重视在问题解决过程中逐渐学会解决问题，激发学习主体的思维；重视从科学发现过程切入，结合设置问题情境，激发学生的求知欲望和学习热情。

在此基础上重视联系学生生活实际，充分调动学生原有的生活经验和知识基础，通过生活中的具体事例，从细胞癌变、核泄漏延伸到基因突变与工作环境、饮食习惯、环境污染等方面的关联性，引导学生理解抽象的概念。

重视情感教学目标的落实，通过基因突变原因分析与意义分析，使学生形成“结构与功能相统一”“生物进化”“生物与环境相适应”的观点。