基因在染色體上教學設計稿件（湖北）

1、教學設計“基因在染色體上”一節(jié)的教學設計摘要 由薩頓假說引出摩爾根的果蠅雜交試驗，以類比推理確定白眼基因在性染色體上，抓住教材中“Y染色體不含有它的等位基因”，運用假說演繹方法發(fā)現(xiàn)新的問題、引導學生探尋解決問題的思路、找到基因在染色體上直接證據(jù)的實驗方法。最后根據(jù)基因在染色體上理論，重新認識孟德爾遺傳定律。關鍵詞 基因 染色體 教學設計1 教材分析1.1本節(jié)的聯(lián)系和地位本節(jié)是高中生物（人教版）必修2“遺傳與進化”第2章的第2節(jié)。前一節(jié)學過了“減數(shù)分裂和受精作用”，由此人們推測到基因和染色體的關系，薩頓和博韋里提出遺傳因子存在于染色體上。染色體學說為摩爾根的果蠅雜交實驗所證實和發(fā)展，也對孟德爾假

2、設的顆粒狀遺傳因子作了科學的詮釋，加深了對基因分離規(guī)律和自由組合規(guī)律的理解，又為后一節(jié)“伴性遺傳”、“基因突變”等的學習奠定了基礎。本節(jié)是聯(lián)系細胞學和遺傳學相關知識的樞紐，在整個高中生物學必修內容的知識體系中屬于承上啟下的關鍵內容，體現(xiàn)出遺傳學史的發(fā)展歷程?！邦惐韧评怼奔寄転橄乱徽聦W習打下了伏筆。教材中內容的選用和編排也十分有利于培養(yǎng)學生的思維和探究的能力。 1.2本節(jié)主要教學內容設問導入：請學生嘗試將孟德爾分離定律中的遺傳因子換成同源染色體，探討基因與染色體的關系。課程內容：薩頓的假說（基因就在染色體上）討論、解釋孟德爾一對相對性狀雜交實驗（類比推理）基因位于染色體上的實驗證據(jù)（果蠅雜交實驗

3、）孟德爾遺傳規(guī)律的現(xiàn)代解釋技能訓練（課堂教學評價）。學生從了解基因與染色體平行相似現(xiàn)象開始，尋找基因的物質基礎，確定遺傳物質在細胞中的位置，來認識遺傳物質傳遞的規(guī)律，通過提出假設，類比推理，凸現(xiàn)出科學方法在科學發(fā)現(xiàn)中重要的作用。本節(jié)課如果抓住“Y染色體不含有它的等位基因” 巧妙設計，可以激活學生思維開展探究活動。 2 教學目標 2.1 知識目標1）說出基因位于染色體上的理論假說和實驗證據(jù)。2）運用有關基因和染色體的知識闡明孟德爾遺傳規(guī)律的實質。2.2 能力目標嘗試運用類比推理的方法，解釋基因位于染色體上。2.3.情感目標 養(yǎng)成實事求是的科學態(tài)科，認同大膽質疑和勤奮實踐的科學精神。3 教學重、難

4、點3.1教學重點1）基因位于染色體上的理論假說和實驗證據(jù).2）孟德爾遺傳規(guī)律的現(xiàn)代解釋.3.2教學難點1）運用類比推理的方法,解釋基因位于染色體上.2）基因位于染色體上的實驗證據(jù)  4 教學理念4.1教學理念開展探究性學習，引導學生以批判性眼光參與教學過程。教師根據(jù)學情創(chuàng)設一個可以生產知識的情景，讓學生成為知識的發(fā)現(xiàn)者。選用設問導入自主學習質疑探究類比推理拓展升華的教學模式。4.2 教學策略與手段 圍繞教學目標的達成，充分利教材資源、教師和學生資源，引導學生進入“問題探討”，利用多媒體處理好“本節(jié)聚焦”，鼓勵學生全面參與、積極開展“思考與討論”，得出基因在染色體上的結論，解

5、釋孟德爾分離定律和自由組合定律。運用類比推理方法推斷基因與DNA長鏈的關系。5 教學過程設計5.1 創(chuàng)設情境孟德爾遺傳定律中基因的行為和減數(shù)分裂中的染色體的行為都可以解釋生物的遺傳和變異的現(xiàn)象，基因和染色體之間可能有對應關系嗎？ 比較孟德爾分離定律基因行為，等位基因分離；減數(shù)分裂染色體行為，同源染色體彼此分離。DddD圖1：對比孟德爾自由組合定律基因行為，等位基因彼此分離，非等位基因自由組合；減數(shù)分裂中染色體行為， 同源染色體分離，非同源染色體自由組合。y rY rY y R rY Ry R圖2：甲同學重新總結了分離定律：在生物的體細胞中，控制同一性狀的同源染色體成對存在，不相融合；在形成配子

6、時，成對的同源染色體發(fā)生分離，分離后的同源染色體分別進入不同的配中，隨配子遺傳給后代。該同學認為：遺傳因子是基因，基因就是染色體； 請看課本27-28頁，說出你的觀點和依據(jù)。（教學意圖：讓學生從復雜的知識體系中解脫出來，加深對教材的理解，引導學生利用原有的知識學習新的知識。將遺傳因子替換成同源染色體，直接提煉出一個觀點。指導學生有目的看書，激發(fā)學生求知欲望，自然引出課題。） 5.2薩頓的假說 學生獨立閱讀教材，在分析材料、思考問題的過程中掌握知識（學生從教材中找到答案：基因在染色體上。因為基因與染色體存在明顯的平行關系）。教師設置問題：課本中四點還是不能否定基因就是染色體，聯(lián)想人的基因和染色體

7、數(shù)目，請你補充說明基因是染色體一部分？（多媒體展示薩頓假說及四點原因，讓學生在質疑聲中審查課本上薩頓假說，找到答案：基因的數(shù)目多于染色體數(shù)目）；根據(jù)薩頓的假說完成第28頁思考與討論，標明染色體上基因，解釋孟德爾豌豆雜交實驗。教師用多媒體示范部分，剩余部分請學生完成。（學生很順利）；薩頓運用了什么科學方法得出假說？（類比推理）；薩頓假說將遺傳學引入到細胞學領域，并且可以很好解釋孟德爾豌豆雜交實驗，為尋找遺傳的物質基礎提供了理論依據(jù)。然而摩爾根為何不相信薩頓假說？（學生：薩頓假說是主觀推斷，缺少實驗依據(jù)）。（教學意圖：學生閱讀，個體發(fā)言，結合減數(shù)分裂染色體行為和孟德爾的遺傳規(guī)律中基因行為相關知識與

8、教師共同體驗薩頓假說，了解類比推理的科學方法。）過渡：摩爾根對孟德爾的遺傳理論，薩頓的基因位于染色體上的假說持懷疑態(tài)度，但他認真鉆研，尋找證據(jù)解決疑點。請同學們閱讀課本第28-29頁，看摩爾根的實驗能不能為薩頓假說提供依據(jù)？5.3基因在染色體上證據(jù) 1）基因在染色體上實驗證據(jù) 摩爾根果蠅雜交試驗是本節(jié)重點和難點，如果就課本教課本，僅僅進行假說-演繹法再訓練，很難激發(fā)學生興趣。傳統(tǒng)的教學方法在這個知識點上會提出有四種假設，控制果蠅眼色的基因可能在：常染色體上，X染色體上，在Y染色體上，在XY染色體上都有。教師一節(jié)課很難講清楚，學生會陷入解題困境，難以完成教學任務。學生根據(jù)教師設置的問題運用已學知

9、識有目的讀書，訓練學生自主學習能力。運用類比推理科學方法，跳過復雜計算，在學生掌握了新知識的后，抓住“Y染色體不含有它的等位基因” ，運用假說-演繹方法，發(fā)現(xiàn)新的問題，激活學生思維開展探究活動。多媒體展示摩爾根果蠅雜交實驗，問題 哪一種性狀是顯性性狀?（學生：紅眼）；孟德爾分離規(guī)律可以解釋紅眼和白眼果蠅比例，但無法解釋哪一個現(xiàn)象？（學生：F2代中白眼果蠅只有雄性）；根據(jù)白眼和性別相聯(lián)系現(xiàn)象進行類比推理，推測白眼基因在常染色體上還是在性染色體上？（多媒體展示雌雄果蠅染色體，學生：性染色體上）。圖3摩爾根果蠅雜交實驗的解釋1P 紅眼 白眼 XW XW XwYF1 XWXw XWY紅眼 紅眼F2 X

10、W XW XWXw XWY XwY紅眼 紅眼 紅眼 白眼3 ： 1多媒體展示摩爾根的假設，教師邊講解邊提問：雌果蠅的一對性染色體用XX表示（同型的），根據(jù)減數(shù)分裂分析，雌果蠅產生哪幾種卵細胞？（學生：一種X卵細胞）；雄果蠅一對性染色體用XY表示（異型的），雄果蠅產生哪幾種精子？（學生：X、Y兩種精子）；雌雄果蠅產生比例為1：1。假設：白眼的基因（用w表示）在X染色體上，而Y染色體不含有它的等位基因。教師示范遺傳圖解前面部分，學生完成F2代，問摩爾根的假設可以解釋他的果蠅雜交實驗嗎？（學生：可以）我們看課本第12頁等位基因概念，分析課本中證明的是“白眼的基因（用w表示）在X染色體上，而Y染色體不

11、含有它的等位基因”嗎？（學生：控制相對性狀的基因，叫等位基因；課本只是證明Y染色體上沒圖4摩爾根果蠅雜交實驗的解釋2 P 紅眼 白眼 XW XW XwYwF1 XWXw XWYw紅眼 紅眼F2 XW XW XWXw XWYw XwYw紅眼 紅眼 紅眼 白眼3 ： 1有相應的基因）。我們把視野放開點，不妨把課文修改一下，大家一起完成“白眼的基因（用w表示）在X染色體上，而Y染色體不含有它的等位基因，即Y染色體上只有白眼基因的假設。請四個同學上來合作完成，下面同學四個同學一組討論后在學案上完成（學生合作較順利完成，教師指導學生規(guī)范畫出遺傳圖解）；兩種假設都可以解釋摩爾根雜交實驗，到底哪一種假設正確

12、呢，根據(jù)假說-演繹法應該設置什么實驗驗證假設？（學生：測交）；同學乙為此做了一個驗證實驗：四個同學組，兩個按Y染色體上沒有相應的基因假設完成預測部分，兩個同學按Y染色體不含有它的等位基因”即Y染色體上只有白眼基因的假設完成預測部分。同時請四個同學到黑板上演示，由其他同學評價。圖5驗證實驗測 白眼紅眼 測 白眼紅眼交 XwXw XWY 交 XwXw XWY w配 配子 Xw XW Y 子Xw XW Y w子 XWXw XwY 子XWXw XwY w代 紅眼 白眼 代 紅眼 白眼驗證同學乙的假設：用白眼和紅眼果蠅測交實驗，預測：測交后代果蠅表現(xiàn)型為 （學生：紅眼全是 白眼全是）結論：實驗結果和預測

13、一致，兩種假設都成立，摩爾根果蠅雜交實驗可以證實白眼基因在 （常、性）染色體上，摩爾根的實驗可以為薩頓假說即基因在染色體上提供實驗證據(jù)。（學生：性）2）基因在染色體上直接證據(jù) 多媒體展示比較兩種假設所有雜交組合，教師設置問題：兩種假設都可以解釋摩爾根的果蠅雜交實驗，可以確定基因在性染色體上，兩種假設爭論的核心是什么？圖6兩種假設所有雜交組合的現(xiàn)象比較Y染色體上無白眼基因Y染色體上只有白眼基因 現(xiàn)象比較果蠅 ×果蠅果蠅 × 果蠅 XW XWXW YXW XWXWYw現(xiàn)象一樣XwYXwYw現(xiàn)象一樣XWXwXW YXWXwXWYw現(xiàn)象一樣XwYXwYw現(xiàn)象一樣XwXwXW YXw

14、XwXWYw現(xiàn)象一樣XwYXwYw現(xiàn)象一樣（學生：Y染色體上有無白眼基因）；請你設計一個實驗求證。實驗課題是什么？（學生：探究果蠅Y染色體上有無白眼基因）；多媒體展示探究思路：果蠅異常減數(shù)分裂時形成無X染色體的卵細胞（圖7圖8）和果蠅正常減數(shù)分裂產生的Y精子（圖9）結合，形成受精卵發(fā)育成OY染色體的異常果蠅，觀察果蠅眼色并用顯微鏡觀察其性染色體。圖9果蠅正常減數(shù)分裂圖圖8果蠅異常減數(shù)分裂圖2圖7果蠅異常減數(shù)分裂圖1 這樣的思路合理嗎？（學生會有各種想法如：這樣的果蠅是否存在？性別？眼色？教師抓住學生好奇心引導學生課后探究）；實驗方案：白眼雌果蠅和紅眼雄果蠅雜交后代正常果蠅紅眼全是 白眼全是，尋

15、找異常OY果蠅。過度：摩爾根及其他科學家繼續(xù)努力，利用類似的實驗方法把一個特定的基因和一條特定染色體聯(lián)系起來，將基因定位在某條染色體上，為薩頓的假說提供直接證據(jù)。從此，摩爾根成為孟德爾理論的堅定支持者。3) 基因在染色體上直接證據(jù)的研究發(fā)展 我們現(xiàn)在知道人的基因的數(shù)目遠遠多于染色體的數(shù)目。摩爾根和他的學生們又發(fā)明了測定基因位于一條染色體上相對位置的方法，得出基因在染色體上呈線性排列的結論?，F(xiàn)代科學家利用現(xiàn)代生物化學技術（熒光標記），可以準確知道基因在染色體上位置。（教學意圖：閱讀摩爾根果蠅雜交實驗的有關段落，認真分析，初步學會運用新知識的能力。抓住“Y染色體不含有它的等位基因”，從等位基因的概

16、念入手，說明課本只是介紹Y染色體上沒有相應的基因。設置Y染色體上只有白眼基因的情況留待學生分析，然后學生根據(jù)假說-演繹方法驗證假說，發(fā)現(xiàn)新的問題，引導學生探究，鍛煉學生批判性思維。給學生足夠的時間，讓他們把問題記下來，開展再討論。小組分組時注意適當?shù)拇钆?，讓學生在小組中充分表現(xiàn)，獲得成就感。）過度：通過剛才的學習，我們明白了基因位于染色體上，根據(jù)這一理論重新認識孟德爾遺傳定律。5.4孟德爾遺傳規(guī)律的現(xiàn)代解釋 因為學生對孟德爾遺傳定律熟悉，教師利用多媒體直接從舊概念入手，由淺到深形成新的概念，而不只是記住新概念。多媒體展示孟德爾分離定律：在生物的體細胞中，控制同一性狀的遺傳因子成對存在，不相融合

17、；在形成配子時，成對的遺傳因子發(fā)生分離，分別進入不同的配中，隨配子遺傳給后代。問題：一對遺傳因子為一對 上的一對 基因（學生：同源染色體、等位基因）；結合基因在染色體上的觀點解釋孟德爾豌豆雜交實驗（一）的基因行為： 圖10D ddDF1 代Dd減數(shù)分裂形成配子時，同源染色體彼此分離， 隨同源染色體的分開而分離（學生：等位基因D和d）；對比分離定律實質：在雜合體的體細胞中，位于一對同源染色體上的等位基因，具有一定的獨立性；在減數(shù)分裂形成配子的過程中，等位基因會隨同源染色體的分開而分離，分別進入兩個配子中,獨立地隨配子遺傳給后代。YRyrYryRYryR圖11多媒體展示自由組合定律：控制不同性狀的

18、遺傳因子的分離和組合是互不干擾的；在形成配子時，決定同一性狀的成對的遺傳因子彼此分離，決定不同性狀的遺傳因子自由組合?？刂撇煌誀畹倪z傳因子是位于 上的 基因（學生：非同源染色體、非等位基因）；結合基因在染色體上的觀點簡述孟德爾豌豆雜交實驗（二）基因行為： F1 代YyRr減數(shù)分裂形成配子時，同源染色體上的等位基因（Y與y，R與r）彼此分離的同時，非同源染色體上的 自由組合。（學生：非等位基因Y與R，Y與r ，y與R，y與r）；總結自由組合定律實質：位于非同源染色體上的非等位基因的分離或組合是互不干擾的；在減數(shù)分裂過程中， 。（學生：同源染色體上的等位基因的分離同時，非同源染色體上的非等位基因

19、自由組合。）圖12位于一對同源染色體上非等位基因能自由組合嗎，請說明原因？（學生：不能，因為非同源染色體上的非等位基因才能自由組合）。（教學意圖：教學過程是師生互動的過程，當教師以組織教學為主時，主要是分析、整合教材中的知識，將知識有組織地呈現(xiàn)出來，學生通過傾聽、練習，回答課本的問題，生成新的知識體系，并和教學目標相呼應。最后一問為學生的發(fā)展學習打開一扇窗戶。）6鞏固訓練1、下列關于基因和染色體關系的敘述，錯誤的是（ ）A、染色體是基因的主要載體 B、基因在染色體上呈線性排列C、一條染色體上有多個基因 D、染色體就是由基因組成的2.果繩的紅眼為伴性顯性遺傳，其隱性性狀為白眼，在下列雜交組合中，通過眼色即可直接判斷子代果蠅性別的一組是 （ ）A、雜合紅