《生物育種技術(shù)促進農(nóng)業(yè)發(fā)展》教學設(shè)計-2024-2025學年濟南版（2024）初中生物學七年級下冊

《生物育種技術(shù)促進農(nóng)業(yè)發(fā)展》教學設(shè)計-2024-2025學年濟南版（2024）初中生物學七年級下冊一、教材分析（一）教材的地位和作用本節(jié)課選自新教材濟南版（2024）初中生物學七年級下冊第四單元《物種的延續(xù)》第三章《遺傳信息控制生物性狀》。“生物育種技術(shù)促進農(nóng)業(yè)發(fā)展”這一內(nèi)容，緊密聯(lián)系遺傳學知識與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際，是對遺傳信息傳遞和變異原理的深入應用。它不僅拓展了學生對生物遺傳現(xiàn)象的理解，更讓學生看到生物學知識如何直接服務于農(nóng)業(yè)，推動農(nóng)業(yè)的發(fā)展與進步。通過學習本節(jié)課，學生能夠認識到生物育種技術(shù)在解決糧食問題、提高農(nóng)作物品質(zhì)等方面的重要意義，培養(yǎng)學生將理論知識與實際應用相結(jié)合的能力，激發(fā)學生對生物科學的興趣以及對農(nóng)業(yè)發(fā)展的關(guān)注，為未來可能投身農(nóng)業(yè)科研或相關(guān)領(lǐng)域奠定基礎(chǔ)。（二）教材內(nèi)容的分析教材開篇以一幅現(xiàn)代化農(nóng)田中農(nóng)作物茁壯成長的圖片，搭配文字描述全球人口增長對糧食產(chǎn)量和質(zhì)量需求的不斷提高，引出生物育種技術(shù)的重要性，從而開啟本節(jié)課的主題。接著，教材詳細介紹了幾種常見的生物育種技術(shù)，包括雜交育種、誘變育種、單倍體育種和多倍體育種。在講解每種育種技術(shù)時，教材先闡述其原理，如雜交育種利用基因重組，將不同個體的優(yōu)良性狀集中在一起；誘變育種利用物理或化學因素誘導基因突變，產(chǎn)生新的性狀。然后，通過具體的農(nóng)作物案例，像雜交水稻、太空椒等，詳細描述育種過程，讓學生清晰地了解每種育種技術(shù)的操作流程。教材還對比了不同育種技術(shù)的優(yōu)缺點，如雜交育種周期長，誘變育種具有不定向性等，幫助學生全面認識各種育種技術(shù)。此外，教材還提及了現(xiàn)代生物技術(shù)在育種中的應用，如基因工程育種，拓寬學生的視野，讓學生了解到生物育種技術(shù)的前沿發(fā)展。二、教學目標（一）知識目標準確闡述常見生物育種技術(shù)（雜交育種、誘變育種、單倍體育種、多倍體育種及基因工程育種）的原理、方法和過程。詳細比較不同生物育種技術(shù)的優(yōu)缺點，并能舉例說明其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用。解釋生物育種技術(shù)如何利用遺傳變異原理促進農(nóng)業(yè)發(fā)展。（二）能力目標通過分析各種育種技術(shù)的案例，提高分析問題、歸納總結(jié)和邏輯推理的能力。能夠根據(jù)給定的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求，選擇合適的生物育種技術(shù)并制定簡單的育種方案，培養(yǎng)知識應用和實踐能力。（三）情感態(tài)度與價值觀目標激發(fā)對生物科學和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的興趣，認識到生物科學技術(shù)對社會發(fā)展的重要推動作用。培養(yǎng)創(chuàng)新意識和科學探究精神，關(guān)注生物育種技術(shù)的發(fā)展前景，樹立可持續(xù)發(fā)展的觀念。三、教學重難點（一）教學重點掌握常見生物育種技術(shù)的原理、方法和過程。理解不同生物育種技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用及優(yōu)缺點。（二）教學難點深入理解各種生物育種技術(shù)所依據(jù)的遺傳變異原理，以及在育種過程中遺傳物質(zhì)的變化。能夠綜合運用所學知識，根據(jù)實際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求選擇合適的育種技術(shù)并設(shè)計育種方案。四、教學過程（一）導入新課（5分鐘）教師活動：展示一組圖片，包括全球糧食短缺地區(qū)人們的生活現(xiàn)狀、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)豐收的場景以及一些新型農(nóng)產(chǎn)品的圖片，如彩色棉花、巨型南瓜等。引導學生觀察圖片，提問：“大家從這些圖片中看到了什么？為什么我們需要不斷提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和培育新的品種呢？”學生活動：學生認真觀察圖片，積極思考教師提出的問題，可能會回答看到了糧食短缺和豐收的對比，為了滿足人們對食物的需求、改善生活等需要培育新品種。設(shè)計意圖：通過展示具有強烈對比性的圖片，創(chuàng)設(shè)直觀且富有沖擊力的教學情境，激發(fā)學生的學習興趣和好奇心，引發(fā)學生對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與生物育種技術(shù)關(guān)系的思考，從而自然地導入本節(jié)課的主題——生物育種技術(shù)促進農(nóng)業(yè)發(fā)展。（二）雜交育種講解（15分鐘）原理介紹（5分鐘）教師活動：講解雜交育種的原理是基因重組。利用具有不同優(yōu)良性狀的兩個親本進行雜交，使兩個親本的優(yōu)良基因組合在一起，通過自交，在后代中篩選出具有所需優(yōu)良性狀組合的個體。以豌豆為例，假設(shè)豌豆的高莖（D）對矮莖（d）為顯性，抗?。═）對感?。╰）為顯性，用高莖抗?。―DTT）和矮莖感?。╠dtt）的豌豆進行雜交，F(xiàn)1代基因型為DdTt，表現(xiàn)為高莖抗病。教師提問：“在F1代自交后，F(xiàn)2代中會出現(xiàn)哪些表現(xiàn)型和基因型呢？大家嘗試用遺傳圖解表示出來。”學生活動：學生思考教師的問題，回顧基因分離定律和自由組合定律，嘗試繪制遺傳圖解，回答F2代會出現(xiàn)高莖抗病、高莖感病、矮莖抗病、矮莖感病四種表現(xiàn)型，基因型有9種。設(shè)計意圖：通過具體的豌豆性狀為例，結(jié)合已學的遺傳定律，讓學生理解雜交育種的基因重組原理，培養(yǎng)學生運用知識的能力，同時為后續(xù)理解雜交育種過程奠定基礎(chǔ)。過程講解（5分鐘）教師活動：詳細講解雜交育種的過程。以培育高產(chǎn)抗倒伏小麥品種為例，展示圖片和文字說明。選擇高產(chǎn)不抗倒伏（AABB）和低產(chǎn)抗倒伏（aabb）的小麥品種進行雜交，得到F1代（AaBb），F(xiàn)1代自交產(chǎn)生F2代，在F2代中會出現(xiàn)高產(chǎn)抗倒伏（A_bb）的個體，但其中既有純合子（AAbb），也有雜合子（Aabb）。教師提問：“如何從F2代中篩選出純合的高產(chǎn)抗倒伏小麥品種呢？”學生活動：學生思考問題，回答可以讓F2代中高產(chǎn)抗倒伏的個體連續(xù)自交，逐代篩選，直到不再發(fā)生性狀分離，就可得到純合的高產(chǎn)抗倒伏小麥品種。設(shè)計意圖：通過具體的小麥育種案例，讓學生清晰地了解雜交育種從親本選擇、雜交、自交以及篩選的全過程，培養(yǎng)學生的分析和理解能力。提問環(huán)節(jié)引導學生思考關(guān)鍵步驟，加深對知識的掌握。優(yōu)缺點分析（5分鐘）教師活動：引導學生分析雜交育種的優(yōu)缺點。優(yōu)點方面，能將不同個體的優(yōu)良性狀集中到一個個體上，如培育出兼具高產(chǎn)和抗倒伏特性的小麥。缺點是育種周期長，一般需要5-8年，且只能利用已有的基因組合，不能創(chuàng)造新基因。教師提問：“大家想一想，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，育種周期長可能會帶來哪些問題？”學生活動：學生思考教師的問題，回答可能會導致新品種推廣慢，不能及時滿足市場需求等問題。設(shè)計意圖：通過引導學生分析優(yōu)缺點，培養(yǎng)學生全面看待問題的能力，讓學生認識到科學技術(shù)在應用中的局限性，同時也為后續(xù)學習其他育種技術(shù)做鋪墊。（三）誘變育種講解（10分鐘）原理介紹（3分鐘）教師活動：講解誘變育種的原理是基因突變。利用物理因素（如X射線、紫外線、激光等）或化學因素（如亞硝酸、硫酸二乙酯等）處理生物，使生物發(fā)生基因突變，從而產(chǎn)生新的性狀。教師舉例說明，如太空椒就是利用宇宙射線等太空環(huán)境因素誘導普通甜椒種子發(fā)生基因突變培育而成的。教師提問：“基因突變有什么特點？這些特點對誘變育種有什么影響？”學生活動：學生回顧基因突變的特點，回答基因突變具有不定向性、低頻性等特點。不定向性導致誘變育種產(chǎn)生的變異方向不確定，低頻性使得需要處理大量材料才能獲得所需的變異。設(shè)計意圖：通過聯(lián)系已學的基因突變知識，讓學生理解誘變育種的原理，培養(yǎng)學生知識遷移的能力，同時通過提問引導學生思考原理與育種實踐的關(guān)系。過程講解（4分鐘）教師活動：以培育高產(chǎn)青霉素菌株為例，講解誘變育種的過程。將普通青霉素菌株用紫外線照射等方法處理，由于基因突變，部分菌株的青霉素產(chǎn)量可能會發(fā)生變化，既有可能提高，也有可能降低。然后對大量處理后的菌株進行篩選，選出青霉素產(chǎn)量高的菌株進行培養(yǎng)繁殖。教師提問：“在誘變育種過程中，為什么要處理大量的生物材料？”學生活動：學生思考問題，回答因為基因突變具有低頻性，處理大量材料才能增加獲得所需突變個體的機會。設(shè)計意圖：通過具體的青霉素菌株育種案例，讓學生了解誘變育種的操作過程，提問環(huán)節(jié)加深學生對誘變育種特點的理解。優(yōu)缺點分析（3分鐘）教師活動：引導學生分析誘變育種的優(yōu)缺點。優(yōu)點是能提高突變率，在較短時間內(nèi)獲得更多的變異類型，有可能培育出優(yōu)良品種，如太空椒比普通甜椒果實更大、口感更好。缺點是由于基因突變的不定向性，需要處理大量材料，且具有盲目性，難以控制突變方向。教師提問：“大家想想，如何在誘變育種中盡量減少盲目性呢？”學生活動：學生思考問題，可能會回答可以結(jié)合一些現(xiàn)代檢測技術(shù)，提前篩選出可能有用的突變等。設(shè)計意圖：通過分析優(yōu)缺點和提問，培養(yǎng)學生思考如何改進技術(shù)的能力，提高學生的創(chuàng)新思維。（四）單倍體育種和多倍體育種講解（15分鐘）單倍體育種（7分鐘）原理介紹（3分鐘）教師活動：講解單倍體育種的原理，先通過花藥離體培養(yǎng)獲得單倍體植株，然后用秋水仙素處理單倍體幼苗，使染色體數(shù)目加倍，得到純合的二倍體或多倍體植株。以基因型為AaBb的個體為例，其花粉（AB、Ab、aB、ab）經(jīng)離體培養(yǎng)得到單倍體植株，再用秋水仙素處理，染色體加倍后得到AABB、AAbb、aaBB、aabb四種純合子。教師提問：“為什么單倍體育種得到的植株都是純合子呢？”學生活動：學生思考教師的問題，回答因為單倍體植株只有一套染色體，用秋水仙素處理后，染色體加倍，每個基因都有兩個相同的，所以都是純合子。設(shè)計意圖：通過具體基因型的例子，讓學生理解單倍體育種的原理，培養(yǎng)學生對染色體變異知識的應用能力。過程講解（2分鐘）教師活動：以培育矮稈抗病小麥（aaBB）為例，展示單倍體育種過程圖。用高稈抗?。ˋABB）和矮稈感?。╝abb）的小麥雜交得到F1代（AaBb），取F1代的花藥進行離體培養(yǎng)，得到單倍體幼苗（AB、Ab、aB、ab），再用秋水仙素處理單倍體幼苗，得到純合的二倍體植株（AABB、AAbb、aaBB、aabb），從中篩選出矮稈抗?。╝aBB）的植株。教師提問：“與雜交育種相比，單倍體育種在育種時間上有什么優(yōu)勢？”學生活動：學生對比兩種育種過程，回答單倍體育種能明顯縮短育種年限，一般只需兩年，而雜交育種可能需要多年。設(shè)計意圖：通過具體案例和對比，讓學生清晰地了解單倍體育種的過程和優(yōu)勢，培養(yǎng)學生的比較分析能力。優(yōu)缺點分析（2分鐘）教師活動：引導學生分析單倍體育種的優(yōu)缺點。優(yōu)點是能明顯縮短育種年限，且得到的后代都是純合子，能穩(wěn)定遺傳。缺點是技術(shù)復雜，需要進行花藥離體培養(yǎng)和秋水仙素處理等操作，成本較高。教師提問：“在實際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，單倍體育種技術(shù)的成本較高可能會限制其推廣，大家有什么辦法可以降低成本呢？”學生活動：學生思考問題，可能會提出改進培養(yǎng)技術(shù)、提高操作效率等建議。設(shè)計意圖：通過分析優(yōu)缺點和提問，培養(yǎng)學生關(guān)注技術(shù)應用實際問題的意識，激發(fā)學生的創(chuàng)新思維。多倍體育種（8分鐘）原理介紹（3分鐘）教師活動：講解多倍體育種的原理是染色體數(shù)目加倍。常用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗，抑制紡錘體的形成，導致染色體不能移向細胞兩極，從而使染色體數(shù)目加倍。以三倍體無子西瓜的培育為例，普通二倍體西瓜（2N）用秋水仙素處理后得到四倍體西瓜（4N），四倍體西瓜與二倍體西瓜雜交得到三倍體西瓜（3N），由于三倍體西瓜在減數(shù)分裂過程中染色體聯(lián)會紊亂，不能形成正常的配子，所以不能產(chǎn)生種子，即得到無子西瓜。教師提問：“為什么三倍體西瓜會出現(xiàn)染色體聯(lián)會紊亂呢？”學生活動：學生思考教師的問題，回答因為三倍體西瓜細胞中有三組染色體，在減數(shù)分裂時無法正常配對，所以聯(lián)會紊亂。設(shè)計意圖：通過具體的三倍體無子西瓜培育案例，讓學生理解多倍體育種的原理，培養(yǎng)學生對染色體變異知識的深入理解和應用能力。過程講解（3分鐘）教師活動：詳細展示三倍體無子西瓜的培育過程圖，從二倍體西瓜種子用秋水仙素處理培育出四倍體西瓜，到四倍體西瓜與二倍體西瓜雜交產(chǎn)生三倍體西瓜種子，再到種植三倍體西瓜種子，授以二倍體西瓜的花粉刺激子房發(fā)育成果實（無子西瓜）。教師提問：“在培育三倍體無子西瓜過程中，為什么要授以二倍體西瓜的花粉？”學生活動：學生思考問題，回答二倍體西瓜花粉能刺激三倍體西瓜子房發(fā)育成果實。設(shè)計意圖：通過詳細講解培育過程和提問，讓學生全面了解多倍體育種的操作流程，加深對知識的掌握。優(yōu)缺點分析（2分鐘）教師活動：引導學生分析多倍體育種的優(yōu)缺點。優(yōu)點是多倍體植株莖稈粗壯，葉片、果實和種子都比較大，營養(yǎng)物質(zhì)含量高，如四倍體葡萄比二倍體葡萄果實更大更甜。缺點是多倍體植物發(fā)育延遲，結(jié)實率低，且有些多倍體育種過程復雜，不易操作。教師提問：“對于多倍體植物結(jié)實率低的問題，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中可以采取哪些措施來盡量減少影響呢？”學生活動：學生思考問題，可能會提出采用人工授粉、加強田間管理等措施。設(shè)計意圖：通過分析優(yōu)缺點和提問，培養(yǎng)學生解決實際問題的能力，讓學生認識到科學技術(shù)在應用中需要不斷改進和完善。（五）基因工程育種介紹（5分鐘）教師活動：簡單介紹基因工程育種的原理，是按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細胞里，定向地改造生物的遺傳性狀。以抗蟲棉的培育為例，將蘇云金芽孢桿菌中的抗蟲基因提取出來，導入棉花細胞中，使棉花具有抗蟲特性。教師展示基因工程育種的示意圖，提問：“與前面幾種育種技術(shù)相比，基因工程育種最大的優(yōu)勢是什么？”學生活動：學生觀察示意圖，思考教師的問題，回答基因工程育種能定向改造生物的性狀，按照人們的意愿培育出所需品種。設(shè)計意圖：通過簡單介紹和實例展示，讓學生對基因工程育種有初步了解，通過對比提問，突出基因工程育種的優(yōu)勢，拓寬學生的視野，激發(fā)學生對現(xiàn)代生物技術(shù)的興趣。（六）課堂小結(jié)（5分鐘）教師活動：引導學生回顧本節(jié)課所學內(nèi)容，包括各種生物育種技術(shù)的原理、方法、過程、優(yōu)缺點以及在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用。以表格的形式在黑板上呈現(xiàn)知識總結(jié)，將雜交育種、誘變育種、單倍體育種、多倍體育種和基因工程育種的相關(guān)內(nèi)容進行對比羅列，幫助學生構(gòu)建系統(tǒng)的知識體系。學生活動：學生跟隨教師的引導，回顧知識點，補充筆記中的不足。學生可以提出自己在本節(jié)課學習中存在的疑問。設(shè)計意圖：通過課堂小結(jié)，梳理本節(jié)課的重點知識，強化學生的記憶，構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)。鼓勵學生提問，及時解決學生的疑惑，確保學生對知識的全面掌握。（七）課堂練習（5分鐘）教師活動：在PPT上展示與本節(jié)課內(nèi)容相關(guān)的練習題，包括選擇題、填空題和簡答題。選擇題如“下列育種方法中，依據(jù)的原理是基因重組的是（）A.誘變育種B.雜交育種C.單倍體育種D.多倍體育種”；填空題如“單倍體育種常用的方法是先進行______，再用______處理單倍體幼苗”；簡答題如“請簡述雜交育種和誘變育種的優(yōu)缺點”。要求學生在規(guī)定時間內(nèi)完成練習，然后請學生回答問題，進行點評和講解。2.學生活動：學生認真完成練習題，