資源簡介

教學(xué)設(shè)計(jì)
課程基本信息
學(xué)科 生物學(xué) 年級 高一 學(xué)期 春季
課題 探究·實(shí)踐 建立減數(shù)分裂中染色體變化的模型
教科書 書 名：普通高中教科書 生物學(xué) 必修2 遺傳與進(jìn)化 教材 出版社：人民教育出版社
教學(xué)目標(biāo)
1. 通過選擇合適的材料，利用科學(xué)、技術(shù)、工程學(xué)、藝術(shù)原理，設(shè)計(jì)制作減數(shù)分裂中染色體主要行為和數(shù)目變化的模型，進(jìn)一步理解減數(shù)分裂各時期的特點(diǎn)。 2.通過建構(gòu)兩對同源染色體的行為和數(shù)目變化模型，體驗(yàn)建構(gòu)模型的科學(xué)思維方法，闡明遺傳信息在有性生殖中的傳遞規(guī)律，并在模型建構(gòu)與評價過程中增強(qiáng)自身的審美意識。 3. 通過建構(gòu)減數(shù)分裂中非同源染色體的自由組合和同源染色體上非姐妹染色單體的互換模型，闡明配子多樣性的原因，進(jìn)而解釋生物多樣性的原因。 4. 通過分析13三體綜合征的致病原因，認(rèn)同減數(shù)分裂的正常進(jìn)行對生物遺傳的重要意義。
教學(xué)重難點(diǎn)
教學(xué)重點(diǎn)： 1.減數(shù)分裂染色體數(shù)目和主要行為變化模型的建構(gòu)。 2.減數(shù)分裂中非同源染色體的自由組合和四分體時期非姐妹染色單體間的互換模型的建構(gòu)。 3.減數(shù)分裂對生物遺傳的重要意義。 教學(xué)難點(diǎn)： 1.減數(shù)分裂中非同源染色體的自由組合和四分體時期非姐妹染色單體間的互換模型的建構(gòu)。 2.減數(shù)分裂對生物遺傳的重要意義。
教學(xué)設(shè)計(jì)思路
教學(xué)過程
教師行為（講授、提問、 演示等） 學(xué)生行為 學(xué)習(xí)目標(biāo) 設(shè)計(jì)意圖
【提出問題】 在課前，同學(xué)們是否已經(jīng)完成了預(yù)習(xí)任務(wù)，準(zhǔn)備好模型建構(gòu)所需要的材料了呢？ 請同學(xué)們觀看這張全家福，父親體內(nèi)所有的精原細(xì)胞，其染色體組成并無差別，母親體內(nèi)的卵原細(xì)胞也是如此。這張全家福中，為什么同一對夫婦生的孩子會存在差異呢？ 回顧所學(xué)減數(shù)分裂的相關(guān)知識提出“同一對夫婦生的孩子會存在差異”的原因可能與減數(shù)分裂有關(guān)。 通過回顧減數(shù)分裂的知識，嘗試提出“同一對夫婦生的孩子會存在差異”的原因。 從日常生活中學(xué)生感興趣的問題入手，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲。
【作出假設(shè)】 教師進(jìn)行說明：減數(shù)分裂產(chǎn)生配子的過程中，同源染色體彼此分離，非同源染色體自由組合。因此，我們提出假設(shè)：子代多樣性與配子多樣性有關(guān)，即與減數(shù)分裂有關(guān)。 教師繼續(xù)發(fā)問：我們?nèi)绾悟?yàn)證這一假設(shè)呢？ 思考如何驗(yàn)證“子代多樣性與配子多樣性有關(guān)，即與減數(shù)分裂有關(guān)”這一假設(shè)，回顧減數(shù)分裂的時期和特點(diǎn)。 通過回顧減數(shù)分裂各時期的特點(diǎn)，作出假設(shè)。 結(jié)合學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)，引導(dǎo)學(xué)生思考子代多樣性與減數(shù)分裂的關(guān)系。
【建模驗(yàn)證】 教師引導(dǎo)學(xué)生一起建立減數(shù)分裂中染色體數(shù)目和行為變化的模型，從而驗(yàn)證假說是否正確。 模型一：模擬減數(shù)分裂中染色體數(shù)目和主要行為變化。 教師請學(xué)生拿出提前準(zhǔn)備好的材料——白紙和扭扭棒，思考如何制作一對同源染色體。 教師引導(dǎo)：可以用兩種不同顏色的扭扭棒制作兩條大小、形態(tài)相同的染色體，兩種顏色分別代表來自父方和母方，以此來模擬一對同源染色體。 教師繼續(xù)發(fā)問：若細(xì)胞中有兩對同源染色體，減數(shù)分裂I后期，非同源染色體有幾種組合方式？一個精原細(xì)胞形成的配子有多少種可能性？ 【學(xué)習(xí)任務(wù)一】 教師請同學(xué)們帶著這一問題，認(rèn)真閱讀學(xué)習(xí)任務(wù)單上的制作要求，建構(gòu)“一個精原細(xì)胞中標(biāo)有1、2和3、4的兩對同源染色體的行為和數(shù)目變化”模型，記錄配子的染色體組成。并完成學(xué)習(xí)任務(wù)單上任務(wù)二中的繪圖任務(wù)。 教師進(jìn)行模型一演示。 教師對模型一的模擬過程進(jìn)行說明：當(dāng)細(xì)胞中含有兩對同源染色體時，減數(shù)分裂I前期同源染色體聯(lián)會，形成四分體，中期同源染色體排列在赤道板兩側(cè)，整個過程染色體數(shù)目不變，均為4條，兩對。 當(dāng)由減數(shù)分裂I中期進(jìn)入到減數(shù)分裂I后期時，同源染色體分離，非同源染色體自由組合，會出現(xiàn)以下兩種情況：移向兩極的染色體標(biāo)號為13和24或14和23.此時細(xì)胞中仍然含有4條，即兩對染色體。 以第一種情況為例：隨著減數(shù)分裂I后期同源染色體分離并移向兩級，末期細(xì)胞分裂進(jìn)入兩個次級精母細(xì)胞中，染色體數(shù)目減半，變?yōu)閮蓷l，此時細(xì)胞中無同源染色體。 減數(shù)分裂II中期染色體著絲粒排列在赤道板上，后期著絲粒分裂，姐妹染色單體分開，染色體暫時加倍，變?yōu)?條。 隨著末期染色體移向兩極進(jìn)入兩個子細(xì)胞中，染色體數(shù)目減半，變?yōu)?條。 教師對模型一的建構(gòu)進(jìn)行總結(jié)： 染色體主要行為變化有： ①減數(shù)分裂I前期同源染色體聯(lián)會，形成四分體。 ②減數(shù)分裂I后期同源染色體分離，非同源染色體自由組合。 ③減數(shù)分裂II后期著絲粒分裂，染色單體分開，移向兩極。 染色體數(shù)目變化有： ①減數(shù)分裂I末期由于細(xì)胞分裂染色體數(shù)目減半； ②減數(shù)分裂II后期著絲粒分裂，染色體數(shù)目暫時加倍； ③減數(shù)分裂II末期由于細(xì)胞分裂染色體數(shù)目減半。 通過減數(shù)分裂，配子中的染色體數(shù)目最終變?yōu)轶w細(xì)胞中的一半。 教師結(jié)合圖示總結(jié)：對于一個精原細(xì)胞來說，減數(shù)分裂I后期，非同源染色體有兩種組合方式，通過減數(shù)分裂II最終可以產(chǎn)生兩種配子。 教師請學(xué)生結(jié)合演示視頻對自己建構(gòu)的模型進(jìn)行反思，并完成學(xué)習(xí)任務(wù)單上的自評量表，請從科學(xué)性、藝術(shù)性、意志品質(zhì)三個維度對自己建構(gòu)的模型進(jìn)行評價和改進(jìn)，請?jiān)诰唧w的評價等級前的方框中打勾并計(jì)算總分，滿分為20分。 教師提出思考3：若上述模型建構(gòu)的是一個雄性個體，則可以得到幾種染色體組成不同的配子？ 教師總結(jié)：對于一個雄性個體來說，其體內(nèi)有多個精原細(xì)胞，通過減數(shù)分裂，既可能形成組合為1、3和2、4的配子，也可能形成組合為1、4和2、3的配子，即可以形成4種配子。 教師引導(dǎo)學(xué)生一起歸納得出結(jié)論：減數(shù)分裂I后期非同源染色體自由組合，會導(dǎo)致配子多樣性，進(jìn)而導(dǎo)致子代多樣性。 拿出提前準(zhǔn)備好的材料，思考如何制作一對同源染色體，并用材料進(jìn)行制作。 小組認(rèn)真閱讀制作要求，然后進(jìn)行分工。小組合作建構(gòu)模型一，以標(biāo)有1、2和3、4的兩對同源染色體為例，初步建構(gòu)并記錄減數(shù)分裂中染色體的數(shù)目和行為變化過程，完成學(xué)習(xí)任務(wù)單上的繪圖任務(wù)。 小組結(jié)合教師的說明對自己建構(gòu)的模型進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，及時糾錯，進(jìn)一步鞏固減數(shù)分裂的過程的相關(guān)知識，熟悉減數(shù)分裂的時期和特點(diǎn)。 結(jié)合制作的模型一，寫出染色體在減數(shù)分裂I前期、減數(shù)分裂I后期和減數(shù)分裂II后期的主要行為變化或數(shù)目變化的原因，并及時進(jìn)行糾正。 結(jié)合量表，對小組制作的模型進(jìn)行自評和改進(jìn)，并在具體的評價等級前的方框中打勾并計(jì)算總分。 自主思考并嘗試?yán)媚Ｐ湍M并說明雄性個體經(jīng)過減數(shù)分裂得到的配子種類為4種。 闡述減數(shù)分裂I后期非同源染色體自由組合，會導(dǎo)致配子多樣性，進(jìn)而導(dǎo)致子代多樣性。 通過模擬一對同源染色體，進(jìn)一步理解同源染色體的定義。
通過建構(gòu)“一個精原細(xì)胞中標(biāo)有1、2和3、4的兩對同源染色體的行為和數(shù)目變化”模型，進(jìn)一步加深對減數(shù)分裂各時期特點(diǎn)的理解。 通過模擬減數(shù)分裂過程，歸納總結(jié)減數(shù)分裂中染色體的主要行為和數(shù)目變化。 通過繪圖，闡明減數(shù)分裂過程中非同源染色體自由組合的方式及產(chǎn)生的配子種類。 通過自評，對模型進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，增強(qiáng)自身的科學(xué)思維和審美意識。 通過建構(gòu)模型，歸納得出“減數(shù)分裂I后期非同源染色體自由組合，會導(dǎo)致配子多樣性，進(jìn)而導(dǎo)致子代多樣性”，初步驗(yàn)證假說。 通過引導(dǎo)學(xué)生思考如何制作一對同源染色體，為后續(xù)內(nèi)容做鋪墊。 通過引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)“減數(shù)分裂中非同源染色體的自由組合”模型，加深學(xué)生對減數(shù)分裂各時期特點(diǎn)的理解，讓學(xué)生在親身經(jīng)歷的過程中獲得知識，促進(jìn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)。 通過對減數(shù)分裂中染色體數(shù)目和主要行為變化進(jìn)行總結(jié)，進(jìn)一步幫助學(xué)生掌握減數(shù)分裂的特點(diǎn)。 通過引導(dǎo)學(xué)生從從科學(xué)性、藝術(shù)性、意志品質(zhì)三個維度對自己建構(gòu)的模型進(jìn)行評價和改進(jìn)，培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑和反思精神，并將美育融入到生物學(xué)教學(xué)中，有利于培養(yǎng)學(xué)生的審美意識。 通過引導(dǎo)學(xué)生分析雄性個體形成的配子種類，增強(qiáng)學(xué)生的類比推理能力。
模型二：模擬減數(shù)分裂中四分體時期非姐妹染色單體間的互換。 教師提問：在減數(shù)分裂I前期，同源染色體上的非姐妹染色單體可能發(fā)生互換，互換會影響配子種類嗎？由此引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)模型二。 【學(xué)習(xí)任務(wù)二】 教師引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)非姐妹染色單體間互換的模型，分析一對同源染色體考慮互換的情況下會產(chǎn)生多少種配子，并完成任務(wù)單上的繪圖。 教師進(jìn)行演示，并引導(dǎo)學(xué)生請結(jié)合量表，對模型二進(jìn)行自評和改進(jìn)，并在具體的評價等級前的方框中打勾并計(jì)算總分，滿分為20分。 教師對模型二進(jìn)行說明：當(dāng)一對同源染色體上的非姐妹染色單體間發(fā)生互換時，如圖所示。 教師講解由于減數(shù)分裂I后期非同源染色體的自由組合，可能形成如圖兩種情況的次級精母細(xì)胞，以第一種為例，通過減數(shù)分裂II可以得到四種染色體組成不同的配子。 教師引導(dǎo)學(xué)生一起歸納：減數(shù)分裂I前期四分體中的非姐妹染色單體間發(fā)生互換，導(dǎo)致配子多樣性，進(jìn)而導(dǎo)致子代多樣性。 教師總結(jié)：通過以上兩個模型的建構(gòu)，我們進(jìn)一步理解減數(shù)分裂過程中染色體的變化： ①減數(shù)分裂I后期，同源染色體分離，非同源染色體自由組合。 ②減數(shù)分裂I前期，四分體中的非姐妹染色單體間發(fā)生互換。 通過模擬非同源染色體的組合和同源染色體上非姐妹染色單體的互換，我們可以得出結(jié)論：減數(shù)分裂過程會導(dǎo)致配子多樣性，進(jìn)而導(dǎo)致子代多樣性。 結(jié)合教師的講解對任務(wù)二進(jìn)行訂正。 小組首先確定如何模擬同源染色體上姐妹染色單體的互換并設(shè)計(jì)方案，在模擬過程中記錄配子種類，完成任務(wù)單上的繪圖。 結(jié)合量表，對小組制作的模型進(jìn)行自評和改進(jìn)，并在具體的評價等級前的方框中打勾并計(jì)算總分。 結(jié)合教師的講解對任務(wù)二進(jìn)行訂正，并對模型進(jìn)行進(jìn)一步修正。 闡述減數(shù)分裂I前期四分體中的非姐妹染色單體間發(fā)生互換，導(dǎo)致配子多樣性，進(jìn)而導(dǎo)致子代多樣性。 歸納總結(jié)：減數(shù)分裂過程會導(dǎo)致配子多樣性，進(jìn)而導(dǎo)致子代多樣性。證明假說正確。 通過建構(gòu)非姐妹染色單體間互換的模型，闡明發(fā)生互換時產(chǎn)生的配子種類。 通過自評，對模型進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，增強(qiáng)自身的科學(xué)思維和審美意識。 通過建構(gòu)模型，歸納得出“減數(shù)分裂I前期四分體中的非姐妹染色單體間發(fā)生互換，導(dǎo)致配子多樣性，進(jìn)而導(dǎo)致子代多樣性。”，進(jìn)一步驗(yàn)證假說。 通過引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)“減數(shù)分裂中四分體時期非姐妹染色單體間的互換”模型，讓學(xué)生在親身經(jīng)歷的過程中獲得知識，促進(jìn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)。 通過引導(dǎo)學(xué)生對自己建構(gòu)的模型進(jìn)行評價和改進(jìn)，培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑和反思精神，并將美育融入到生物學(xué)教學(xué)中，有利于培養(yǎng)學(xué)生的審美意識。 通過引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)歸納得出“減數(shù)分裂過程會導(dǎo)致配子多樣性，進(jìn)而導(dǎo)致子代多樣性”，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。
【學(xué)以致用】 教師引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合所學(xué)知識分析：正常人的體細(xì)胞中有23對染色體。有一種叫“13三體綜合征”的遺傳病，患者頭小，智力遠(yuǎn)低于常人。對患者進(jìn)行染色體檢查，發(fā)現(xiàn)患者的13號染色體不是一對，而是三條。接下來，請同學(xué)們嘗試使用“減數(shù)分裂中染色體變化的模型”，從精子或卵細(xì)胞的角度分析這種病產(chǎn)生的原因。 教師對兩種情況進(jìn)行講解： 情況1：若精子或卵細(xì)胞中的兩條13號染色體如圖所示，顏色不同，逆推可知次級精母細(xì)胞或次級卵母細(xì)胞中含有兩條13號染色體，說明減數(shù)分裂I時期初級精母或卵母細(xì)胞中的兩條13號同源染色體沒有分離，而是移向同一極進(jìn)入同一個次級精母或卵母細(xì)胞，再經(jīng)過減數(shù)分裂II，就會形成含有兩條13號染色體的精子或卵細(xì)胞。 情況2：若精子或卵細(xì)胞中的兩條13號染色體如圖所示，顏色相同，逆推可知次級精母或卵母細(xì)胞中含有一條13號染色體，說明減數(shù)分裂I正常，可能是減數(shù)分裂II時13號染色體著絲粒分裂，形成兩條13號染色體，但沒有移向兩極，而是移向同一極進(jìn)入一個精細(xì)胞或卵細(xì)胞。這樣異常的精子或卵細(xì)胞就含有24條染色體，其中13號染色體是兩條。 當(dāng)上述異常的精子或卵細(xì)胞與與正常的精子或卵細(xì)胞結(jié)合成受精卵時，則該受精卵中含有47條染色體，其中13號染色體是三條，由這樣的受精卵發(fā)育而成的個體就是13三體綜合征患者。 利用“減數(shù)分裂中染色體變化的模型”完成【學(xué)以致用】，分析原因，嘗試?yán)L圖分析原因。 結(jié)合教師的講解進(jìn)行訂正，認(rèn)真梳理兩種情況的不同之處。 對兩種情況進(jìn)行梳理，闡述13三體綜合征產(chǎn)生的原因，說明13三體綜合征患者染色體數(shù)目的變化。 通過利用“減數(shù)分裂中染色體變化的模型”，分析并闡明13三體綜合征產(chǎn)生的原因。 通過引導(dǎo)學(xué)生分析13體綜合征的病因，培養(yǎng)學(xué)生利用模型解決生活中實(shí)際問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。
【拓展延伸】 教師引導(dǎo)學(xué)生思考：“同一對夫婦生的孩子存在差異”。還有其他原因會造成這一現(xiàn)象嗎？教師請學(xué)生預(yù)習(xí)受精作用，提出假說并嘗試進(jìn)行驗(yàn)證。 教師布置作業(yè)：課后請充分利用減數(shù)分裂中染色體變化的模型，完成作業(yè)練習(xí)。 思考造成“同一對夫婦生的孩子存在差異”現(xiàn)象的其他原因并嘗試從受精作用的角度進(jìn)行驗(yàn)證。 課后完成作業(yè)。 通過作業(yè)，進(jìn)一步利用減數(shù)分裂模型解決實(shí)際問題。 設(shè)置懸疑，激發(fā)學(xué)生的探究欲。 設(shè)置作業(yè)，檢測學(xué)生聽課效果。

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