基因在染色体上教学设计稿件（湖北）

1、教学设计“基因在染色体上”一节的教学设计摘要 由萨顿假说引出摩尔根的果蝇杂交试验，以类比推理确定白眼基因在性染色体上，抓住教材中“Y染色体不含有它的等位基因”，运用假说演绎方法发现新的问题、引导学生探寻解决问题的思路、找到基因在染色体上直接证据的实验方法。最后根据基因在染色体上理论，重新认识孟德尔遗传定律。关键词 基因 染色体 教学设计1 教材分析1.1本节的联系和地位本节是高中生物（人教版）必修2“遗传与进化”第2章的第2节。前一节学过了“减数分裂和受精作用”，由此人们推测到基因和染色体的关系，萨顿和博韦里提出遗传因子存在于染色体上。染色体学说为摩尔根的果蝇杂交实验所证实和发展，也对孟德尔假

2、设的颗粒状遗传因子作了科学的诠释，加深了对基因分离规律和自由组合规律的理解，又为后一节“伴性遗传”、“基因突变”等的学习奠定了基础。本节是联系细胞学和遗传学相关知识的枢纽，在整个高中生物学必修内容的知识体系中属于承上启下的关键内容，体现出遗传学史的发展历程。“类比推理”技能为下一章学习打下了伏笔。教材中内容的选用和编排也十分有利于培养学生的思维和探究的能力。 1.2本节主要教学内容设问导入：请学生尝试将孟德尔分离定律中的遗传因子换成同源染色体，探讨基因与染色体的关系。课程内容：萨顿的假说（基因就在染色体上）讨论、解释孟德尔一对相对性状杂交实验（类比推理）基因位于染色体上的实验证据（果蝇杂交实验

3、）孟德尔遗传规律的现代解释技能训练（课堂教学评价）。学生从了解基因与染色体平行相似现象开始，寻找基因的物质基础，确定遗传物质在细胞中的位置，来认识遗传物质传递的规律，通过提出假设，类比推理，凸现出科学方法在科学发现中重要的作用。本节课如果抓住“Y染色体不含有它的等位基因” 巧妙设计，可以激活学生思维开展探究活动。 2 教学目标 2.1 知识目标1）说出基因位于染色体上的理论假说和实验证据。2）运用有关基因和染色体的知识阐明孟德尔遗传规律的实质。2.2 能力目标尝试运用类比推理的方法，解释基因位于染色体上。2.3.情感目标 养成实事求是的科学态科，认同大胆质疑和勤奋实践的科学精神。3 教学重、难

4、点3.1教学重点1）基因位于染色体上的理论假说和实验证据.2）孟德尔遗传规律的现代解释.3.2教学难点1）运用类比推理的方法,解释基因位于染色体上.2）基因位于染色体上的实验证据  4 教学理念4.1教学理念开展探究性学习，引导学生以批判性眼光参与教学过程。教师根据学情创设一个可以生产知识的情景，让学生成为知识的发现者。选用设问导入自主学习质疑探究类比推理拓展升华的教学模式。4.2 教学策略与手段 围绕教学目标的达成，充分利教材资源、教师和学生资源，引导学生进入“问题探讨”，利用多媒体处理好“本节聚焦”，鼓励学生全面参与、积极开展“思考与讨论”，得出基因在染色体上的结论，解

5、释孟德尔分离定律和自由组合定律。运用类比推理方法推断基因与DNA长链的关系。5 教学过程设计5.1 创设情境孟德尔遗传定律中基因的行为和减数分裂中的染色体的行为都可以解释生物的遗传和变异的现象，基因和染色体之间可能有对应关系吗？ 比较孟德尔分离定律基因行为，等位基因分离；减数分裂染色体行为，同源染色体彼此分离。DddD图1：对比孟德尔自由组合定律基因行为，等位基因彼此分离，非等位基因自由组合；减数分裂中染色体行为， 同源染色体分离，非同源染色体自由组合。y rY rY y R rY Ry R图2：甲同学重新总结了分离定律：在生物的体细胞中，控制同一性状的同源染色体成对存在，不相融合；在形成配子

6、时，成对的同源染色体发生分离，分离后的同源染色体分别进入不同的配中，随配子遗传给后代。该同学认为：遗传因子是基因，基因就是染色体； 请看课本27-28页，说出你的观点和依据。（教学意图：让学生从复杂的知识体系中解脱出来，加深对教材的理解，引导学生利用原有的知识学习新的知识。将遗传因子替换成同源染色体，直接提炼出一个观点。指导学生有目的看书，激发学生求知欲望，自然引出课题。） 5.2萨顿的假说 学生独立阅读教材，在分析材料、思考问题的过程中掌握知识（学生从教材中找到答案：基因在染色体上。因为基因与染色体存在明显的平行关系）。教师设置问题：课本中四点还是不能否定基因就是染色体，联想人的基因和染色体

7、数目，请你补充说明基因是染色体一部分？（多媒体展示萨顿假说及四点原因，让学生在质疑声中审查课本上萨顿假说，找到答案：基因的数目多于染色体数目）；根据萨顿的假说完成第28页思考与讨论，标明染色体上基因，解释孟德尔豌豆杂交实验。教师用多媒体示范部分，剩余部分请学生完成。（学生很顺利）；萨顿运用了什么科学方法得出假说？（类比推理）；萨顿假说将遗传学引入到细胞学领域，并且可以很好解释孟德尔豌豆杂交实验，为寻找遗传的物质基础提供了理论依据。然而摩尔根为何不相信萨顿假说？（学生：萨顿假说是主观推断，缺少实验依据）。（教学意图：学生阅读，个体发言，结合减数分裂染色体行为和孟德尔的遗传规律中基因行为相关知识与

8、教师共同体验萨顿假说，了解类比推理的科学方法。）过渡：摩尔根对孟德尔的遗传理论，萨顿的基因位于染色体上的假说持怀疑态度，但他认真钻研，寻找证据解决疑点。请同学们阅读课本第28-29页，看摩尔根的实验能不能为萨顿假说提供依据？5.3基因在染色体上证据 1）基因在染色体上实验证据 摩尔根果蝇杂交试验是本节重点和难点，如果就课本教课本，仅仅进行假说-演绎法再训练，很难激发学生兴趣。传统的教学方法在这个知识点上会提出有四种假设，控制果蝇眼色的基因可能在：常染色体上，X染色体上，在Y染色体上，在XY染色体上都有。教师一节课很难讲清楚，学生会陷入解题困境，难以完成教学任务。学生根据教师设置的问题运用已学知

9、识有目的读书，训练学生自主学习能力。运用类比推理科学方法，跳过复杂计算，在学生掌握了新知识的后，抓住“Y染色体不含有它的等位基因” ，运用假说-演绎方法，发现新的问题，激活学生思维开展探究活动。多媒体展示摩尔根果蝇杂交实验，问题 哪一种性状是显性性状?（学生：红眼）；孟德尔分离规律可以解释红眼和白眼果蝇比例，但无法解释哪一个现象？（学生：F2代中白眼果蝇只有雄性）；根据白眼和性别相联系现象进行类比推理，推测白眼基因在常染色体上还是在性染色体上？（多媒体展示雌雄果蝇染色体，学生：性染色体上）。图3摩尔根果蝇杂交实验的解释1P 红眼 白眼 XW XW XwYF1 XWXw XWY红眼 红眼F2 X

10、W XW XWXw XWY XwY红眼 红眼 红眼 白眼3 ： 1多媒体展示摩尔根的假设，教师边讲解边提问：雌果蝇的一对性染色体用XX表示（同型的），根据减数分裂分析，雌果蝇产生哪几种卵细胞？（学生：一种X卵细胞）；雄果蝇一对性染色体用XY表示（异型的），雄果蝇产生哪几种精子？（学生：X、Y两种精子）；雌雄果蝇产生比例为1：1。假设：白眼的基因（用w表示）在X染色体上，而Y染色体不含有它的等位基因。教师示范遗传图解前面部分，学生完成F2代，问摩尔根的假设可以解释他的果蝇杂交实验吗？（学生：可以）我们看课本第12页等位基因概念，分析课本中证明的是“白眼的基因（用w表示）在X染色体上，而Y染色体不

11、含有它的等位基因”吗？（学生：控制相对性状的基因，叫等位基因；课本只是证明Y染色体上没图4摩尔根果蝇杂交实验的解释2 P 红眼 白眼 XW XW XwYwF1 XWXw XWYw红眼 红眼F2 XW XW XWXw XWYw XwYw红眼 红眼 红眼 白眼3 ： 1有相应的基因）。我们把视野放开点，不妨把课文修改一下，大家一起完成“白眼的基因（用w表示）在X染色体上，而Y染色体不含有它的等位基因，即Y染色体上只有白眼基因的假设。请四个同学上来合作完成，下面同学四个同学一组讨论后在学案上完成（学生合作较顺利完成，教师指导学生规范画出遗传图解）；两种假设都可以解释摩尔根杂交实验，到底哪一种假设正确

12、呢，根据假说-演绎法应该设置什么实验验证假设？（学生：测交）；同学乙为此做了一个验证实验：四个同学组，两个按Y染色体上没有相应的基因假设完成预测部分，两个同学按Y染色体不含有它的等位基因”即Y染色体上只有白眼基因的假设完成预测部分。同时请四个同学到黑板上演示，由其他同学评价。图5验证实验测 白眼红眼 测 白眼红眼交 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 红眼 白眼 代 红眼 白眼验证同学乙的假设：用白眼和红眼果蝇测交实验，预测：测交后代果蝇表现型为 （学生：红眼全是 白眼全是）结论：实验结果和预测

13、一致，两种假设都成立，摩尔根果蝇杂交实验可以证实白眼基因在 （常、性）染色体上，摩尔根的实验可以为萨顿假说即基因在染色体上提供实验证据。（学生：性）2）基因在染色体上直接证据 多媒体展示比较两种假设所有杂交组合，教师设置问题：两种假设都可以解释摩尔根的果蝇杂交实验，可以确定基因在性染色体上，两种假设争论的核心是什么？图6两种假设所有杂交组合的现象比较Y染色体上无白眼基因Y染色体上只有白眼基因 现象比较果蝇 ×果蝇果蝇 × 果蝇 XW XWXW YXW XWXWYw现象一样XwYXwYw现象一样XWXwXW YXWXwXWYw现象一样XwYXwYw现象一样XwXwXW YXw

14、XwXWYw现象一样XwYXwYw现象一样（学生：Y染色体上有无白眼基因）；请你设计一个实验求证。实验课题是什么？（学生：探究果蝇Y染色体上有无白眼基因）；多媒体展示探究思路：果蝇异常减数分裂时形成无X染色体的卵细胞（图7图8）和果蝇正常减数分裂产生的Y精子（图9）结合，形成受精卵发育成OY染色体的异常果蝇，观察果蝇眼色并用显微镜观察其性染色体。图9果蝇正常减数分裂图图8果蝇异常减数分裂图2图7果蝇异常减数分裂图1 这样的思路合理吗？（学生会有各种想法如：这样的果蝇是否存在？性别？眼色？教师抓住学生好奇心引导学生课后探究）；实验方案：白眼雌果蝇和红眼雄果蝇杂交后代正常果蝇红眼全是 白眼全是，寻

15、找异常OY果蝇。过度：摩尔根及其他科学家继续努力，利用类似的实验方法把一个特定的基因和一条特定染色体联系起来，将基因定位在某条染色体上，为萨顿的假说提供直接证据。从此，摩尔根成为孟德尔理论的坚定支持者。3) 基因在染色体上直接证据的研究发展 我们现在知道人的基因的数目远远多于染色体的数目。摩尔根和他的学生们又发明了测定基因位于一条染色体上相对位置的方法，得出基因在染色体上呈线性排列的结论。现代科学家利用现代生物化学技术（荧光标记），可以准确知道基因在染色体上位置。（教学意图：阅读摩尔根果蝇杂交实验的有关段落，认真分析，初步学会运用新知识的能力。抓住“Y染色体不含有它的等位基因”，从等位基因的概

16、念入手，说明课本只是介绍Y染色体上没有相应的基因。设置Y染色体上只有白眼基因的情况留待学生分析，然后学生根据假说-演绎方法验证假说，发现新的问题，引导学生探究，锻炼学生批判性思维。给学生足够的时间，让他们把问题记下来，开展再讨论。小组分组时注意适当的搭配，让学生在小组中充分表现，获得成就感。）过度：通过刚才的学习，我们明白了基因位于染色体上，根据这一理论重新认识孟德尔遗传定律。5.4孟德尔遗传规律的现代解释 因为学生对孟德尔遗传定律熟悉，教师利用多媒体直接从旧概念入手，由浅到深形成新的概念，而不只是记住新概念。多媒体展示孟德尔分离定律：在生物的体细胞中，控制同一性状的遗传因子成对存在，不相融合

17、；在形成配子时，成对的遗传因子发生分离，分别进入不同的配中，随配子遗传给后代。问题：一对遗传因子为一对 上的一对 基因（学生：同源染色体、等位基因）；结合基因在染色体上的观点解释孟德尔豌豆杂交实验（一）的基因行为： 图10D ddDF1 代Dd减数分裂形成配子时，同源染色体彼此分离， 随同源染色体的分开而分离（学生：等位基因D和d）；对比分离定律实质：在杂合体的体细胞中，位于一对同源染色体上的等位基因，具有一定的独立性；在减数分裂形成配子的过程中，等位基因会随同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子中,独立地随配子遗传给后代。YRyrYryRYryR图11多媒体展示自由组合定律：控制不同性状的

18、遗传因子的分离和组合是互不干扰的；在形成配子时，决定同一性状的成对的遗传因子彼此分离，决定不同性状的遗传因子自由组合。控制不同性状的遗传因子是位于 上的 基因（学生：非同源染色体、非等位基因）；结合基因在染色体上的观点简述孟德尔豌豆杂交实验（二）基因行为： F1 代YyRr减数分裂形成配子时，同源染色体上的等位基因（Y与y，R与r）彼此分离的同时，非同源染色体上的 自由组合。（学生：非等位基因Y与R，Y与r ，y与R，y与r）；总结自由组合定律实质：位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互不干扰的；在减数分裂过程中， 。（学生：同源染色体上的等位基因的分离同时，非同源染色体上的非等位基因

19、自由组合。）图12位于一对同源染色体上非等位基因能自由组合吗，请说明原因？（学生：不能，因为非同源染色体上的非等位基因才能自由组合）。（教学意图：教学过程是师生互动的过程，当教师以组织教学为主时，主要是分析、整合教材中的知识，将知识有组织地呈现出来，学生通过倾听、练习，回答课本的问题，生成新的知识体系，并和教学目标相呼应。最后一问为学生的发展学习打开一扇窗户。）6巩固训练1、下列关于基因和染色体关系的叙述，错误的是（ ）A、染色体是基因的主要载体 B、基因在染色体上呈线性排列C、一条染色体上有多个基因 D、染色体就是由基因组成的2.果绳的红眼为伴性显性遗传，其隐性性状为白眼，在下列杂交组合中，通过眼色即可直接判断子代果蝇性别的一组是 （ ）A、杂合红