基因突变的教案剖析

课程改革生物教学优秀教案评比苏教版苏教版必修2课题《基因突变》南京市雨花台中学 蒋勇-11-30

《基因突变和基因重组》第一学时的教案一、教学目的

知识方面

1.举例阐明基因突变的特性和因素（B：理解）2.说出基因突变的意义（A：理解）能力方面1．通过观察正常红细胞与镰刀型红细胞的构造特点，训练学生的观察和比较能力。通过发挥媒体的直观功效，培养学生的观察、探究能力。2．通过运用学生生活经验的创设，结合新知识培养学生的类比迁移能力。3．通过对镰刀型细胞贫血症病因的讨论分析，使学生通过“材料—比较—归纳”的方式来获得基因突变的概念并培养学生的合作交流能力。情感态度与价值观方面通过引导学生对镰刀型细胞贫血症病因的分析，让学生体验基因突变概念的形成过程。通过对基因突变因素及特点的逻辑论证过程，不仅能够使学生懂得生物界丰富多彩的本质，还能够对学生进行辩证唯物主义的思想教育。通过基因突变与生活的联系，使学生能形成关爱生命，热爱生命的态度。二、教学重难点分析1、教学重点：（1）基因突变的概念及特点（2）基因突变的因素2、教学难点基因突变的概念和意义三、教学设计思路 1.理论根据 （1）奥苏伯尔有关概念形成的学习理论 生物概念是人们对生物及生理现象本质特性的认识。对的的生物概念,既是生物学知识的构成部分,又为获得更系统的生物学知识奠定基础。奥苏伯尔认为学生获得概念重要有两条途径:概念形成和概念同化。概念形成:由学生从大量的同类事物或现象的不同例证中独立发现共同的本质特性,用归纳的方式抽取出一类事物的共同属性，从而获得某些概念。是获得概念的初级形式。概念同化:学生运用认知构造中原有的有关概念学习新概念的方式,是获得概念的重要形式。 生物学概念是生物学科思维的基本单位，是构成生物学学科知识的基本单位，概念教学是中学生物教学的重要内容。《基因突变和基因重组》这节课中的基因突变和基因重组就是遗传学中的两个重要概念，概念的形成是从感性认识上升到理性知识，将外部言语转化成内部言语的思维过程，因此在教学过程中要给学生提供丰富的感性材料，以进行观察、比较以及联系实际唤起学生原有的知识经验和生活体验学习，为进一步对原型的抽象和概括提供条件。由于学生头脑中没有用以同化基因突变这个新概念的有关知识，因此本节课有关基因突变的概念教学采用以概念形成方式进行教学。 （2）建构主义学习理论 建构主义认为：在教学中应是以学生为中心，在整个教学过程中由教师起组织者、指导者、协助者和增进者的作用，运用情境、协作、会话等学习环境要素充足发挥学生的主动性、主动性和首创精神，最后达成使学生有效地实现对现在所学知识的意义建构的目的。在教学活动中，教材所提供的知识不再是教师传授的内容，而是学生主动建构意义的对象；媒体也不再是协助教师传授知识的手段、办法，而是用来创设情境、进行协作学习和会话交流，即作为学生主动学习、协作式探索的认知工具。因此在本节课中要运用好学生身边的事或学生的生活经验为学生创设情境，通过比较、推理和归纳的办法来理解基因突变的概念，结合生活实例，再通过学生对问题的探究、讨论、比较归纳，总结来阐明基因突变的特性和引发的遗传效应从而构建出自己的知识构造。 （3）新课程原则下倡导的学习新理念 《高中生物课程原则》一种核心理念是倡导探究性学习，力图变化学生的学习方式，引导学生主动参加、乐于探究、勤于动手，逐步培养学生收集和解决科学信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力等，突出创新精神和实践能力的培养。生物课程中的科学探究是学生主动主动地获取生物科学知识、领悟科学研究办法而进行的多个活动。因此学习中的探究活动不仅能够是实验活动，也能够运用生物科学史、教材的资料、提出的问题、创立学习模型等进行探究。这些活动不一定含有实验探究活动的全部环节，但只要增进学生思维活动，那么这些学习过程就含有探究性。在本节课中，教材不仅提供了“主动思维”这样的能引导学生探究的好素材，同时也给学生提供了如解读图表、分析数据、举例描述等多个的探究活动，使学生能够形成对基因突变问题的解释或结论，并通过讨论和交流，进一步澄清事实、发现新的问题，对问题进行更进一步的研究。2.教学程序设计首先用一种学生学习中会出现的一种实际问题创设境来引入新课，然后从实例入手，通过设计主动思维活动，来引导学生对镰刀型细胞贫血症的分析，让学生归纳基因突变的概念。然后在教师的引导下，不停地提出新问题让学生讨论、质疑，在师生的对话中让学生理解基因突变的因素和类型。接着通过由学生举例并自学教材内容来归纳基因突变的特点和重要意义。最后，通过引导学生以概念图的方式对本节课中的重要概念进行知识构建，使学生对基因突变的概念、时间、因素和遗传效应及突变的特性、意义等有着进一步的理解，用课堂练习对本节课的知识进行巩固训练，给学生提出一种课外继续探究的问题，使学生能在课外有继续拓展提高的空间。这节课是对《基因控制蛋白质合成》的延续和延伸，创设好教学情境是本节课的核心环节，如果能够合理创设和运用教学情境，不仅能够激发和增进学生的情感活动，还在于激发和增进学生的认知活动和实践活动，能够提供丰富的学习素材，更有效地教与学。3.教学过程流程图创设问题情境，提出问题，导入新课创设问题情境，提出问题，导入新课学生观察、讨论、类比DNA复制的状况结合“主动思维”，分析镰刀型细胞贫血症的病因，归纳基因突变的概念通过图片材料，学生自学基因突变的特点学生举例、讨论基因突变的因素讨论基因突变的意义课堂练习反馈评价本节小结、构建概念图，课外拓展研究图例： 教师活动学生活动 师生活动四、教学办法 根据本节课的特点，学习情境设计为真实情境与问题性情境相结合的模式，采用PowerPoint制作的线性构造课件。教学模式为“材料分析——比较归纳——讨论总结”的模式。五、教学资源 苏教版高中生物教材《必修2遗传与进化》；多媒体课件；图片图表及文本资料六、教学过程教学内容教师活动学生活动教学意图一、基因突变的概念<主动思维>镰刀型细胞贫血症的病因是什么？二、基因突变的因素和类型三、基因突变的特点四、基因突变的意义五、本节内容小结六、练习反馈七、课外拓展〈创设问题情境〉，在幻灯片上展示：三位同窗在抄写英语句子“THECATSATONTHEMAT”时，分别抄成了“Thekatsatonthemat”，“Thehatsatonthemat”，“Thecatonthemat”。请将抄写的句子与原句进行比较，看看意思发生了哪些变化？有性生殖的生物在通过减数分裂形成配子的过程中，要进行染色体的复制，实质是遗传物质DNA的复制，通过碱基互补配对原则，能确保DNA复制的精确性，使亲子代间的遗传信息保持一致。但类似抄错句子同样的错误会不会发生呢？DNA分子携带的遗传信息将会发生如何的变化？可能对生物体产生什么影响？用幻灯的形式展示正常红细胞和镰刀型细胞贫血症红细胞图片。出示供学生阅读的材料。（1）19，美国的一位医生在芝加哥初次发现一名严重贫血病人的血液充满着镰刀状的红细胞，而正常人的红细胞是圆饼状的。他把这种病称为“镰刀型细胞贫血症”。在缺氧的状况下，患者的红细胞由圆饼状变得像镰刀同样（图4—16），严重时红细胞破裂，造成严重贫血，直至死亡。（2）科学家进一步研究发现，镰刀型细胞贫血症患者的血红蛋白的一条多肽链上的氨基酸构成发了变化。DNA测序发现，决定血红蛋白的有关基因也发生了变化。这段有区别的肽段的氨基酸次序参见教科书图4—17。幻灯展示新的探讨问题，血红蛋白基因的CTTGAA当决定血红蛋白基因中的碱基缺失1个碱基对时，翻译成的氨基酸序列将有何变化？缺失3个碱基对时又会对氨基酸序列产生什么样的影响？这种变化与缺失1个碱基对相比，哪种对蛋白质构造的影响较大？如果是基因的某个位点增加一种碱基对，对氨基酸序列又将产生什么影响？增加2个或3个呢？动画引导学生分析基因中碱基对的增添或缺失对性状的影响。教师引导学生归纳概括下列问题：DNA分子中的碱基对发生哪些变化会引发基因发生变化？基因突变的本质是什么？教师进一步叙述：细胞分裂间期DNA分子复制过程中，由于外界环境或生物体内外因素的作用下，使DNA分子复制发生差错，即DNA分子中脱氧核苷酸（碱基）的种类、数量和排列次序发生变化，从而引发基因构造的变化，遗传信息的变化。能不能举例阐明在日常生活过程中可能会产生基因突变的某些现象，人们是如何去保护的呢？能不能对产生基因突变的因素进行归纳呢？根据致变因素的来源，能够将基因突变分成几个类型？指导学生自学教材，并进行总结。给学生出示有关基因突变特点知识的幻灯片。组织学生对下列问题进行讨论：DNA在什么时候容易发生突变？与否只有杂合子才会发生突变？纯合子能否发生基因突变？与否只有进行有性生殖的生物才会发生基因突变？进行无性生殖的生物能否发生基因突变？基因突变可发生在配子中，也能够发生在体细胞中，普通说哪类突变能够遗传给下一代？为什么？基因突变为什么普通由一种基因变成它的等位基因而不会发生大幅度的变化而变成其它的非等位基因？基因突变不仅多害，并且频率又低，那么人工诱变在生产上有无价值？为什么？基因突变是广泛存在的，在前面，我们所列举的基因突变的实例都是有害的，那么广泛存在的基因突变是不是都不利于生物生存呢？基因突变有什么样的意义呢？请思考下列问题：基因突变能产生新的基因吗？这些新的基因产生的新性状对生物的生存有什么意义（有利还是有害）？自然环境会选择哪些个体生存下来？基因突变对生物的进化有何意义？教师总结：基因突变是生物变异的根原来源，为生物的进化提供了原材料。引导学生进行有关基因突变概念的内涵、外延、因素、成果、特点、意义等概念要素进行概念图整顿。幻灯展示课堂练习题请学生运用课后时间收集生产生活中有关基因突变原理的应用资料，写成调查报告或以小论文的形式进行交流。学生运用英语字典分别进行翻译，观察比较；思考句意的变化的因素是由于抄写时抄错了一种字母及抄漏了一种字母等。学生讨论回答：完全有可能发生。分析：DNA在复制时，由于要解螺旋而使DNA的双螺旋构造变得不稳定，易受到外界多个因素的影响而出现差错，DNA分子携带的遗传信息将会发生变化，生物的性状可能会发生变化。变化的性状对生物的生存，可能有害，也可能有利。学生分析：病人的血红蛋白的一条多肽链发生了什么变化？填写出mRNA上的对应碱基。血红蛋白的多肽链的变化和基因变化之间有什么关系学生得出结论：控制血红蛋白的基因中的一种碱基对的变化造成了血红蛋白的一种氨基酸的变化从而引发了血红蛋白构造的变化并最后造成镰刀型贫血症的发生。学生分析：学生思考回答：学生1：如图基因中的碱基发生变化时，编码的氨基酸没有变化，因素是一种氨基酸能够由多个密码子来共同决定，这就是密码子的兼并性。这对于确保生物的稳定发展有着重要的作用。学生2：若编码蛋白质的DNA的碱基序列中的碱基缺失也会造成蛋白质的构造变化；缺失1个碱基比缺失3个碱基的影响大。学生3：若编码蛋白质的DNA中的碱基增添了，也会造成蛋白质构造的变化。学生概括：DNA分子中发生碱基对的替代、增添或缺失，而引发基因构造的变化叫做基因突变。学生思考、讨论，并举例阐明：处在生长旺盛时期的青少年不适宜长时间使用手机，避免手机辐射对大脑等器官发育的影响。怀孕的妇女不适宜长时间使用电脑以免电脑辐射对胎儿的不利影响。在强日光下暴晒容易得皮肤癌。前苏联的切尔诺贝利核电站发生核泄漏时，核电站周边的居民得癌症的几率大大增加。生活在进行过豪华装潢的居室中的小朋友易患白血病。长久食用咸菜等腌制食品过多可能会致癌。某些肿瘤病毒能诱发细胞癌变。学生讨论归纳：生物因素、物理因素和化学因素。基因能够分为自发突变和诱发突变。学生自学并总结基因突变的普通特点。学生根据教师前面提供的图片素材并思考回答。学生讨论认识到只有基因突变才干变化基因本身而产生基因的多态性，因此基因突变是生物变异的根原来源。它不仅增加了基因存在方式的多样性，为生物进化提供了原始材料，使生物能够适应新的环境变化，不停发展、进化；并且还揭示了生物性状遗传变异的规律，从而成为进行动植物遗传改良的基础。学生在教师的指导下画概念图学生完毕课堂练习。课后完毕探究运用多媒体的直观性，培养学生的观察能力，为学生的问题探究提供材料。运用学生生活经验创设教学情境，引导学生通过想象活动，体会类比推理的办法，提出问题，为下面的探究做准备。运用多媒体的优势进行直观性教学，培养学生的观察能力。创设情境，让学生进行问题的探究、发明讨论与交流机会。培养学生的观察能力和比较能力。理解血红蛋白是一种大分子物质。理解蛋白质分子不同，构成蛋白质的氨基酸的种类也不同，而氨基酸的种类是由密码子来决定的。密码子的排列是由DNA分子决定的。密码子发生变化是由于DNA分子发生了变化。培养学生的知识运用能力。促使学生归纳和概括，以把握基因突变的实质或内涵在于基因构造的变化，领略基因突变的外延涉及碱基对的增添、缺失或替代。培养学生的列举事实和归纳能力运用生活中的实例协助学生理解基因发生突变的因素。予以学生在健康保健方面的某些指导建议，使他们对生命价值的关爱更加重视。培养学生的归纳能力内容较简朴，便于学生自学。培养学生分析问题的能力。创设情景，提供交流机会，培养学生的协作学习能力。以基因突变的概念和因素为知识的“生长点”，衍生出突变的成果，突变的低频性、方向不拟定性和随机性的特点。师生对话、交流，让学生在问题诱导下主动思考，使他们得到良好的独立性和发明性的训练。培养学生的综合归纳能力。课堂效果反馈，巩固知识。使课堂教学有延续性和生成性，增进学生的自主发展。七、板书设计第四节 基因突变和基因重组一、基因突变1、实例分析：镰刀型细胞贫血症的病因是什么？概念图板书2、基因突变的概念概念图板书3、基因突变的因素4、基因突变的特性5、基因突变的意义八、教学反思： 这节课在充足备课的前提下，获得了令自己满意的效果，对于获得的成功，重要有下列几个方面的体会。 1、有效课堂教学需要当代教育理论的科学指导。 在新课程改革背景下,用新教材教学已有两年。能不能从老的教学思路、模式中跳出来，把握好课程改革的精神、理念使常态课堂真正成为有效课堂、高效课堂，进一步学习《课程原则》、根据《课标》来指导平时的教学是非常重要的前提。本课中有关基因突变的原则规定是：理解镰刀状细胞贫血的病因，形成基因突变的概念；简述基因发生突变的时间、因素和遗传效应（分子病或代谢缺点）；举例阐明自然突变的特性，简述基因突变的意义。从中能够看出在教学中需要教师引导学生形成概念，协助他们构建有关基因突变概念的本质和外延的关系，通过对问题的探究和思维过程来发展学生的能力，形成科学的情感态度和价值观。通过对《原则》的学习和解读，使我明确了这节课重点在于基因突变概念的教学，而对于概念教学有诸多理论进行了叙述，其中最典型的就是奥苏伯尔的概念学习理论。在平时注意学习当代教育理论的基础上，使我在课堂教学实践活动中能够依靠这些理论来形成自己的教学模式，并增进教学质量提高。 这节课中为达成让学生理解基因突变概念的内涵和外延的目的，我首先给学生列举了学习中容易出现的错误问题引入新课，事实上是根据学生的生活体验来进行类比、推理从而为背面所学知识进行概括来提供根据。然后通过正常人与镰刀型细胞贫血症患者在红细胞、蛋白质和基因不同层次上进行比较、归纳，在学生思考、讨论分析中理解基因突变的内涵和外延，即基因突变的本质属性是基因构造的变化，而它的外延涉及碱基对的增添、缺失或替代。在对这些教学问题解决时，我先组织引导分析教材中的“主动思维”，在这个基础上，再引导学生分析其它两个方面的例证，这样就能够涵盖概念的外延，从而达成揭示概念内涵的目的。在教学中本人遵照了由现象出发，进一步研究到问题的本质这一研究规律，从而获得了较好的教学效果。 在基因突变的其它内容（因素、特点、意义等）教学上要达成目的的有效性，就必须让学生主动地参加认知活动，主动地建构信息的意义，进行故意义的学习而不是被动地接受现成结论。我又让学生以自己的生活经验来举出与基因突变的因素、特点的实例，来引导他们进行分析、比较、归纳等思维活动，将上述内容在师生的对话互动中顺利地完毕了课前所预定的目的。通过在以学生认知水平下的生活现象、经验来创设情境较好地激发了学生的形式逻辑思维、发散性思维和批判性思维，同时也重视培养他们对生命价值的认同。在质疑、讨论、交流中培养学生形成良好的思维方式，也进一步提高学生自己的学习能力。 2、运用好概念图教学提高教学质量概念图是指运用图示的办法来体现人们头脑中的概念、思想和理论等，是把人脑中隐形知识显性化、可视化，便于思考、交流和体现。美国康乃尔大学教育系的诺瓦克专家提出：“意义学习”是将新的概念同化到已有的认知构造中，概念图对学习者和教师同样重要，能够在教学活动中协助师生的认知活动，有助于整合新旧知识，在大脑中构建知识网络。奥苏贝尔认为新知识的学习取决于新旧知识能否达成意义的同化。换言之，知识的构建是通过已有的概念对事物的观察和认识开始的。学习就是建立一种概念网络，不停地向网络增添新内容。为了使学习故意义，学习者个体必须把新知识和学过的概念联系起来。而概念图的作用就是能够增进这个过程的形成。这是由于概念图能够把整合的过程清晰地呈现出来，并使学习者看到概念之间的关系。根据《课程原则》编写的生物教材不管是人教版还是苏教版，在课程设计上都十分重视引导学生构建概念图，培养他们的综合归纳