《生物育种技术促进农业发展》教学设计-2024-2025学年济南版（2024）初中生物学七年级下册

《生物育种技术促进农业发展》教学设计-2024-2025学年济南版（2024）初中生物学七年级下册一、教材分析（一）教材的地位和作用本节课选自新教材济南版（2024）初中生物学七年级下册第四单元《物种的延续》第三章《遗传信息控制生物性状》。“生物育种技术促进农业发展”这一内容，紧密联系遗传学知识与农业生产实际，是对遗传信息传递和变异原理的深入应用。它不仅拓展了学生对生物遗传现象的理解，更让学生看到生物学知识如何直接服务于农业，推动农业的发展与进步。通过学习本节课，学生能够认识到生物育种技术在解决粮食问题、提高农作物品质等方面的重要意义，培养学生将理论知识与实际应用相结合的能力，激发学生对生物科学的兴趣以及对农业发展的关注，为未来可能投身农业科研或相关领域奠定基础。（二）教材内容的分析教材开篇以一幅现代化农田中农作物茁壮成长的图片，搭配文字描述全球人口增长对粮食产量和质量需求的不断提高，引出生物育种技术的重要性，从而开启本节课的主题。接着，教材详细介绍了几种常见的生物育种技术，包括杂交育种、诱变育种、单倍体育种和多倍体育种。在讲解每种育种技术时，教材先阐述其原理，如杂交育种利用基因重组，将不同个体的优良性状集中在一起；诱变育种利用物理或化学因素诱导基因突变，产生新的性状。然后，通过具体的农作物案例，像杂交水稻、太空椒等，详细描述育种过程，让学生清晰地了解每种育种技术的操作流程。教材还对比了不同育种技术的优缺点，如杂交育种周期长，诱变育种具有不定向性等，帮助学生全面认识各种育种技术。此外，教材还提及了现代生物技术在育种中的应用，如基因工程育种，拓宽学生的视野，让学生了解到生物育种技术的前沿发展。二、教学目标（一）知识目标准确阐述常见生物育种技术（杂交育种、诱变育种、单倍体育种、多倍体育种及基因工程育种）的原理、方法和过程。详细比较不同生物育种技术的优缺点，并能举例说明其在农业生产中的应用。解释生物育种技术如何利用遗传变异原理促进农业发展。（二）能力目标通过分析各种育种技术的案例，提高分析问题、归纳总结和逻辑推理的能力。能够根据给定的农业生产需求，选择合适的生物育种技术并制定简单的育种方案，培养知识应用和实践能力。（三）情感态度与价值观目标激发对生物科学和农业生产的兴趣，认识到生物科学技术对社会发展的重要推动作用。培养创新意识和科学探究精神，关注生物育种技术的发展前景，树立可持续发展的观念。三、教学重难点（一）教学重点掌握常见生物育种技术的原理、方法和过程。理解不同生物育种技术在农业生产中的应用及优缺点。（二）教学难点深入理解各种生物育种技术所依据的遗传变异原理，以及在育种过程中遗传物质的变化。能够综合运用所学知识，根据实际农业生产需求选择合适的育种技术并设计育种方案。四、教学过程（一）导入新课（5分钟）教师活动：展示一组图片，包括全球粮食短缺地区人们的生活现状、现代农业丰收的场景以及一些新型农产品的图片，如彩色棉花、巨型南瓜等。引导学生观察图片，提问：“大家从这些图片中看到了什么？为什么我们需要不断提高农作物的产量和培育新的品种呢？”学生活动：学生认真观察图片，积极思考教师提出的问题，可能会回答看到了粮食短缺和丰收的对比，为了满足人们对食物的需求、改善生活等需要培育新品种。设计意图：通过展示具有强烈对比性的图片，创设直观且富有冲击力的教学情境，激发学生的学习兴趣和好奇心，引发学生对农业生产与生物育种技术关系的思考，从而自然地导入本节课的主题——生物育种技术促进农业发展。（二）杂交育种讲解（15分钟）原理介绍（5分钟）教师活动：讲解杂交育种的原理是基因重组。利用具有不同优良性状的两个亲本进行杂交，使两个亲本的优良基因组合在一起，通过自交，在后代中筛选出具有所需优良性状组合的个体。以豌豆为例，假设豌豆的高茎（D）对矮茎（d）为显性，抗病（T）对感病（t）为显性，用高茎抗病（DDTT）和矮茎感病（ddtt）的豌豆进行杂交，F1代基因型为DdTt，表现为高茎抗病。教师提问：“在F1代自交后，F2代中会出现哪些表现型和基因型呢？大家尝试用遗传图解表示出来。”学生活动：学生思考教师的问题，回顾基因分离定律和自由组合定律，尝试绘制遗传图解，回答F2代会出现高茎抗病、高茎感病、矮茎抗病、矮茎感病四种表现型，基因型有9种。设计意图：通过具体的豌豆性状为例，结合已学的遗传定律，让学生理解杂交育种的基因重组原理，培养学生运用知识的能力，同时为后续理解杂交育种过程奠定基础。过程讲解（5分钟）教师活动：详细讲解杂交育种的过程。以培育高产抗倒伏小麦品种为例，展示图片和文字说明。选择高产不抗倒伏（AABB）和低产抗倒伏（aabb）的小麦品种进行杂交，得到F1代（AaBb），F1代自交产生F2代，在F2代中会出现高产抗倒伏（A_bb）的个体，但其中既有纯合子（AAbb），也有杂合子（Aabb）。教师提问：“如何从F2代中筛选出纯合的高产抗倒伏小麦品种呢？”学生活动：学生思考问题，回答可以让F2代中高产抗倒伏的个体连续自交，逐代筛选，直到不再发生性状分离，就可得到纯合的高产抗倒伏小麦品种。设计意图：通过具体的小麦育种案例，让学生清晰地了解杂交育种从亲本选择、杂交、自交以及筛选的全过程，培养学生的分析和理解能力。提问环节引导学生思考关键步骤，加深对知识的掌握。优缺点分析（5分钟）教师活动：引导学生分析杂交育种的优缺点。优点方面，能将不同个体的优良性状集中到一个个体上，如培育出兼具高产和抗倒伏特性的小麦。缺点是育种周期长，一般需要5-8年，且只能利用已有的基因组合，不能创造新基因。教师提问：“大家想一想，在农业生产中，育种周期长可能会带来哪些问题？”学生活动：学生思考教师的问题，回答可能会导致新品种推广慢，不能及时满足市场需求等问题。设计意图：通过引导学生分析优缺点，培养学生全面看待问题的能力，让学生认识到科学技术在应用中的局限性，同时也为后续学习其他育种技术做铺垫。（三）诱变育种讲解（10分钟）原理介绍（3分钟）教师活动：讲解诱变育种的原理是基因突变。利用物理因素（如X射线、紫外线、激光等）或化学因素（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）处理生物，使生物发生基因突变，从而产生新的性状。教师举例说明，如太空椒就是利用宇宙射线等太空环境因素诱导普通甜椒种子发生基因突变培育而成的。教师提问：“基因突变有什么特点？这些特点对诱变育种有什么影响？”学生活动：学生回顾基因突变的特点，回答基因突变具有不定向性、低频性等特点。不定向性导致诱变育种产生的变异方向不确定，低频性使得需要处理大量材料才能获得所需的变异。设计意图：通过联系已学的基因突变知识，让学生理解诱变育种的原理，培养学生知识迁移的能力，同时通过提问引导学生思考原理与育种实践的关系。过程讲解（4分钟）教师活动：以培育高产青霉素菌株为例，讲解诱变育种的过程。将普通青霉素菌株用紫外线照射等方法处理，由于基因突变，部分菌株的青霉素产量可能会发生变化，既有可能提高，也有可能降低。然后对大量处理后的菌株进行筛选，选出青霉素产量高的菌株进行培养繁殖。教师提问：“在诱变育种过程中，为什么要处理大量的生物材料？”学生活动：学生思考问题，回答因为基因突变具有低频性，处理大量材料才能增加获得所需突变个体的机会。设计意图：通过具体的青霉素菌株育种案例，让学生了解诱变育种的操作过程，提问环节加深学生对诱变育种特点的理解。优缺点分析（3分钟）教师活动：引导学生分析诱变育种的优缺点。优点是能提高突变率，在较短时间内获得更多的变异类型，有可能培育出优良品种，如太空椒比普通甜椒果实更大、口感更好。缺点是由于基因突变的不定向性，需要处理大量材料，且具有盲目性，难以控制突变方向。教师提问：“大家想想，如何在诱变育种中尽量减少盲目性呢？”学生活动：学生思考问题，可能会回答可以结合一些现代检测技术，提前筛选出可能有用的突变等。设计意图：通过分析优缺点和提问，培养学生思考如何改进技术的能力，提高学生的创新思维。（四）单倍体育种和多倍体育种讲解（15分钟）单倍体育种（7分钟）原理介绍（3分钟）教师活动：讲解单倍体育种的原理，先通过花药离体培养获得单倍体植株，然后用秋水仙素处理单倍体幼苗，使染色体数目加倍，得到纯合的二倍体或多倍体植株。以基因型为AaBb的个体为例，其花粉（AB、Ab、aB、ab）经离体培养得到单倍体植株，再用秋水仙素处理，染色体加倍后得到AABB、AAbb、aaBB、aabb四种纯合子。教师提问：“为什么单倍体育种得到的植株都是纯合子呢？”学生活动：学生思考教师的问题，回答因为单倍体植株只有一套染色体，用秋水仙素处理后，染色体加倍，每个基因都有两个相同的，所以都是纯合子。设计意图：通过具体基因型的例子，让学生理解单倍体育种的原理，培养学生对染色体变异知识的应用能力。过程讲解（2分钟）教师活动：以培育矮秆抗病小麦（aaBB）为例，展示单倍体育种过程图。用高秆抗病（AABB）和矮秆感病（aabb）的小麦杂交得到F1代（AaBb），取F1代的花药进行离体培养，得到单倍体幼苗（AB、Ab、aB、ab），再用秋水仙素处理单倍体幼苗，得到纯合的二倍体植株（AABB、AAbb、aaBB、aabb），从中筛选出矮秆抗病（aaBB）的植株。教师提问：“与杂交育种相比，单倍体育种在育种时间上有什么优势？”学生活动：学生对比两种育种过程，回答单倍体育种能明显缩短育种年限，一般只需两年，而杂交育种可能需要多年。设计意图：通过具体案例和对比，让学生清晰地了解单倍体育种的过程和优势，培养学生的比较分析能力。优缺点分析（2分钟）教师活动：引导学生分析单倍体育种的优缺点。优点是能明显缩短育种年限，且得到的后代都是纯合子，能稳定遗传。缺点是技术复杂，需要进行花药离体培养和秋水仙素处理等操作，成本较高。教师提问：“在实际农业生产中，单倍体育种技术的成本较高可能会限制其推广，大家有什么办法可以降低成本呢？”学生活动：学生思考问题，可能会提出改进培养技术、提高操作效率等建议。设计意图：通过分析优缺点和提问，培养学生关注技术应用实际问题的意识，激发学生的创新思维。多倍体育种（8分钟）原理介绍（3分钟）教师活动：讲解多倍体育种的原理是染色体数目加倍。常用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞两极，从而使染色体数目加倍。以三倍体无子西瓜的培育为例，普通二倍体西瓜（2N）用秋水仙素处理后得到四倍体西瓜（4N），四倍体西瓜与二倍体西瓜杂交得到三倍体西瓜（3N），由于三倍体西瓜在减数分裂过程中染色体联会紊乱，不能形成正常的配子，所以不能产生种子，即得到无子西瓜。教师提问：“为什么三倍体西瓜会出现染色体联会紊乱呢？”学生活动：学生思考教师的问题，回答因为三倍体西瓜细胞中有三组染色体，在减数分裂时无法正常配对，所以联会紊乱。设计意图：通过具体的三倍体无子西瓜培育案例，让学生理解多倍体育种的原理，培养学生对染色体变异知识的深入理解和应用能力。过程讲解（3分钟）教师活动：详细展示三倍体无子西瓜的培育过程图，从二倍体西瓜种子用秋水仙素处理培育出四倍体西瓜，到四倍体西瓜与二倍体西瓜杂交产生三倍体西瓜种子，再到种植三倍体西瓜种子，授以二倍体西瓜的花粉刺激子房发育成果实（无子西瓜）。教师提问：“在培育三倍体无子西瓜过程中，为什么要授以二倍体西瓜的花粉？”学生活动：学生思考问题，回答二倍体西瓜花粉能刺激三倍体西瓜子房发育成果实。设计意图：通过详细讲解培育过程和提问，让学生全面了解多倍体育种的操作流程，加深对知识的掌握。优缺点分析（2分钟）教师活动：引导学生分析多倍体育种的优缺点。优点是多倍体植株茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，营养物质含量高，如四倍体葡萄比二倍体葡萄果实更大更甜。缺点是多倍体植物发育延迟，结实率低，且有些多倍体育种过程复杂，不易操作。教师提问：“对于多倍体植物结实率低的问题，在农业生产中可以采取哪些措施来尽量减少影响呢？”学生活动：学生思考问题，可能会提出采用人工授粉、加强田间管理等措施。设计意图：通过分析优缺点和提问，培养学生解决实际问题的能力，让学生认识到科学技术在应用中需要不断改进和完善。（五）基因工程育种介绍（5分钟）教师活动：简单介绍基因工程育种的原理，是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。以抗虫棉的培育为例，将苏云金芽孢杆菌中的抗虫基因提取出来，导入棉花细胞中，使棉花具有抗虫特性。教师展示基因工程育种的示意图，提问：“与前面几种育种技术相比，基因工程育种最大的优势是什么？”学生活动：学生观察示意图，思考教师的问题，回答基因工程育种能定向改造生物的性状，按照人们的意愿培育出所需品种。设计意图：通过简单介绍和实例展示，让学生对基因工程育种有初步了解，通过对比提问，突出基因工程育种的优势，拓宽学生的视野，激发学生对现代生物技术的兴趣。（六）课堂小结（5分钟）教师活动：引导学生回顾本节课所学内容，包括各种生物育种技术的原理、方法、过程、优缺点以及在农业生产中的应用。以表格的形式在黑板上呈现知识总结，将杂交育种、诱变育种、单倍体育种、多倍体育种和基因工程育种的相关内容进行对比罗列，帮助学生构建系统的知识体系。学生活动：学生跟随教师的引导，回顾知识点，补充笔记中的不足。学生可以提出自己在本节课学习中存在的疑问。设计意图：通过课堂小结，梳理本节课的重点知识，强化学生的记忆，构建知识网络。鼓励学生提问，及时解决学生的疑惑，确保学生对知识的全面掌握。（七）课堂练习（5分钟）教师活动：在PPT上展示与本节课内容相关的练习题，包括选择题、填空题和简答题。选择题如“下列育种方法中，依据的原理是基因重组的是（）A.诱变育种B.杂交育种C.单倍体育种D.多倍体育种”；填空题如“单倍体育种常用的方法是先进行______，再用______处理单倍体幼苗”；简答题如“请简述杂交育种和诱变育种的优缺点”。要求学生在规定时间内完成练习，然后请学生回答问题，进行点评和讲解。2.学生活动：学生认真完成练习题，