第5章 基因突变及其他变异第1节 基因突变和基因重组教学课例执教者： 湘机中学 黄 睿一、教学目标（1）知识方面1.举例说明基因突变的特征和原因（B：理解）2.说出基因突变的意义（A：了解）3.说明基因重组的概念和意义（B：理解）（2）能力方面1通过比较正常红细胞与镰刀型红细胞的结构特点和形成原因，发展观察、比较和探究能力。2通过情境创设，发展类比迁移能力。3通过对概念的归纳，发展抽象与概括的能力。4. 通过讨论的形式，发展合作与交流能力。（3）情感态度与价值观方面1 通过对基因突变和基因重组的学习，懂得生物界丰富多彩的本质，发展辩证唯物主义观点。2 通过基因突变、基因重组与生活的联系，使学生能形成关爱生命，热爱生命的态度。二、教学重、难点1、教学重点：基因突变的概念、原因及特点，基因重组的概念2、教学难点（1）基因突变的概念（2）基因突变和基因重组的意义三、教学设计1.有关理论依据（1）建构主义学习理论建构主义学习理论认为：概念是学习者在一定的情境，即社会性背景下，借助其他人（包括教师和学习伙伴）的帮助，利用必要的学习材料，通过意义建构的方式而获得的。概念教学是中学生物教学的重要组成部分，因为理解生物学的基本概念是掌握生物学的基础，是形成科学思维的正确途径。建构主义学习理论认为，学生获得概念主要有两条途径:即概念形成和概念同化。（1）概念形成:是指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征,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，所以在教学过程中教师要给学生提供丰富的感性材料，以观察、比较以及联系实际等方式唤起学生原有的知识经验和生活体验，为进一步对原型的抽象和概括提供条件。（2）概念同化:是指学生利用认知结构中原有的有关概念学习新概念的方式,是获得概念的主要形式。概念同化是从概念学习概念，新概念的获得，依赖原有认知结构中相关的概念。所以，教师要充分利用学生已掌握的概念，揭示原有概念的特征，帮助学生对其进行进一步的结构化和系统化，同时在新的高度或角度发现新的问题，通过新旧知识的相互作用，即新旧意义的同化，使新的概念得得以建构。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，由于学生头脑中没有用以同化“基因突变”这个新概念的相关知识，所以本节课关于“基因突变”的概念教学采用概念形成的方式进行，而“基因重组”这个概念， 因为学生已经获得了基因的自由组合定律和减数分裂过程中同源染色体交叉互换等用来同化新概念的相关知识，适合以概念同化的方式教学。此外，建构主义学习理论认为，学习不是知识由教师向学生传递的过程，而是学生主动建构的过程，学习者不是被动的信息吸收者，相反，他有主动地建构信息的意识。这意味着学习是主动的，学习者要对外部信息做主动的选择和加工。在课堂教学中，学生是自己知识的积极建构者，教材是学生主动建构意义的对象，媒体是用来创设情境、进行合作学习和会话交流、探索的认知工具，教师是组织者、指导者、帮助者和促进者，教师的作用就是利用情境、合作、会话等学习环境要素，充分发挥学生的主动性、积极性，最终达到使学生有效地实现对当前所学知识意义建构的目的。因此在本节课中要利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、推理和归纳的方法来理解基因突变和基因重组的概念，结合生活实例，再经过学生对问题的探究、讨论、比较归纳，说明基因突变的原因、特征和基因突变和基因重组的意义，从而构建出自己的知识结构。（2）新课程标准的理念高中生物课程标准一个核心理念是倡导探究性学习，它力图改变学生的学习方式，引导学生主动参与、乐于探究、勤于动手，逐步培养学生收集和处理科学信息的能力、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。因此，我们在教学中要认真实践这一理念。学习中，我们可以指导学生利用实验进行探究，也可以利用生物科学史、教材的资料、提出的问题、创建学习模型等进行探究。在本节课中，教材提供了“问题探讨” “思考与讨论” “批判性思维”等引导学生探究的素材和活动，使学生能够形成对基因突变和基因重组问题的解释或结论，并通过讨论和交流，进一步澄清事实、发现新的问题，对问题进行更深入的研究。2.教学设计思路首先用“问题探讨”中学生外语学习中出现的实际问题来创设情境引入新课，然后从科学史入手，引导学生对镰刀型细胞贫血症的根本原因进行分析，让学生归纳出基因突变的概念。然后在教师的引导下，不断地提出新问题让学生讨论、质疑，引导学生自主学习后归纳基因突变的原因和特征。接着通过提问的方式引导学生理解基因突变的意义。此后，用自由组合定律引入基因重组的概念，以动画形式展示基因重组的类型，再通过“思考与讨论”理解基因重组的意义。最后通过表格比较的方式对本节课中的重要概念进行知识建构。这节课是基因指导蛋白质合成的延续和延伸，创设好教学情境是本节课的关键环节，合理创设和运用教学情境，提供丰富的学习素材，可以激发和促进学生的认知活动，从而更有效地学习。3.教学流程简图创设问题情境，提出问题，导入新课结合“思考与讨论”，分析镰刀型细胞贫血症的原因，归纳基因突变的概念探究基因突变的几种形式，归纳出基因突变的概念讨论基因突变的意义学生自主学习基因突变的原因、特点结合生活实际，总结突变的原因、特点通过表格比较的方式念进行知识建构通过“思考与讨论”理解基因重组的意义以自由组合定律引入基因重组的概念，以动画形式展示基因重组的类型图例： 教师活动 学生活动 师生活动四、教学方法利用学生身边的事或学生的生活经验创设情境，运用问题探究模式，科学地设计问题，用问题来激发学生的探索欲望，让学生在问题情境中学会发现问题，构建了一个互动和探讨的环境，引导学生通过类比推理的方法来理解抽象的概念，结合生活实例，再经过学生对问题的探究、讨论、比较归纳，总结，构建出自己的知识结构。五、教学资源人教版高中生物教材必修2遗传与进化；多媒体课件；有关图片及文本资料六、教学过程实录教学内容教师活动学生活动教学意图一、基因突变的概念二、基因突变的原因三、基因突变的特点四、基因突变的意义五、基因重组六、知识小结七、课后练习投影片展示：三位同学在抄写英语句子“THE CAT SAT ON THE MAT”时，分别抄成了“The cats sat on the mat”， “The hat sat on the mat”， “The cat on the mat”。请将抄写的句子与原句进行比较，看看它们的结构和意思发生了哪些变化？如果在DNA分子复制时发生类似的错误，DNA分子携带的遗传信息将会发生怎样的变化？这些变化可能对生物体产生怎样的影响？用投影片展示有关科学史供学生阅读。1、1910年赫里克医生接诊了一位黑人贫血病患者。所有治疗贫血病的药物对他无效。镜检时发现其红细不是正常的圆饼状，而是镰刀形（见下图），后称之镰刀型细胞贫血症。2、1928年，人们发现这种病能遗传给下一代。3、1949年，美国鲍林博士发现，镰刀型细胞贫血症患者是由于其血红蛋白分子结构异常引起了红细胞变形。4、1956年，英国科学家英格拉姆发现镰刀型细胞贫血症患者血红蛋白分子结构异常是由于血红蛋白的肽链上，有一处的谷氨酸被缬氨酸取代。提问：发生这种现象的根本原因是什么？提问：基因结构改变可能有哪些方式？质疑：1、DNA的碱基对发生替换，生物的性状就一定发生变化吗？2、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？缺失连续3个碱基对时又会对氨基酸序列产生什么样的影响？两种变化中哪种对蛋白质结构的影响较大？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起基因发生变化？基因突变的本质是什么？教师进一步提问：1、基因突变发生的时间？2、基因突变可以发生在生殖细胞，也可以发生在体细胞,那么基因突变都会遗传给后代吗？3、癌细胞是怎样形成的？生活中有哪些因素可引发基因突变？分析下列病例的原因：（1）二战时，美国在日本的广岛、长崎投下两颗原子弹，导致大量畸形胎儿出生，畸形生物出现。（2）食品添加剂苏丹红可产生致癌作用。（3）乙肝病毒使肝细胞发生变异，形成肿瘤。引导学生对基因突变的原因进行归纳。指导学生总结有关基因突变特点。然后用投影片归纳。提问：1、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？2、有人认为基因突变率低，大多有害，故认为它不可能为生物进化提供原材料，你认为正确吗？为什么？教师总结：基因突变是生物变异的根本来源，为生物的进化提供了原材料。出示自由组合定律遗传图解并提问：F2中的黄色皱粒与绿色圆粒是亲本性状的重新组合，为什么会发生这种现象？基因重组是指基因的重新组合，减数分裂时哪些基因通过什么形式进行重组？ 以动画形式展示基因重组的类型，归纳基因重组的概念。提问：基因重组有什么意义呢？出示表格：比较项目基因突变基因重组本质发生时期和原因条件意义出现频率学生利用英语字典分别进行翻译，观察比较：句子结构改变是因为抄写时抄错了一个字母及抄漏或多抄了一个字母，因而句子意思改变。学生阅读自主学习：完成P81 思考与讨论学生得出结论：控制血红蛋白的基因中的一个碱基对的改变造成了血红蛋白的一个氨基酸的改变从而引起了血红蛋白结构的改变并最终导致镰刀型贫血症的发生。学生进行合理推测：碱基对的替换、增添、缺失学生思考回答：学生：如图基因中的碱基发生改变时，编码的氨基酸没有变化，原因是一个氨基酸可以由多个密码子来共同决定，这就是密码子的兼并性。这对于保证生物的稳定发展有着重要的作用。学生：若编码蛋白质的DNA的碱基序列中的碱基缺失也会导致蛋白质的结构改变；缺失1个碱基比缺失3个碱基的影响大。学生概括：DNA分子中发生碱基对的替换、增添或缺失，而引起基因结构的改变叫做基因突变。学生学生思考、讨论并回答：1、一般是DNA复制时（细胞分裂间期）2、前者可以；后者一般不能。3、原癌