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1、多倍体和单倍体教学设计一、教学内容分析1.教材分析“多倍体和单倍体”是出现在人教版高中生物学教材第5章第2节的概念。在这一节中，教材呈现了染色体变异、染色体组、二倍体、多倍体、单倍体等众多概念，其中染色体组是该节的核心概念，也是学习二倍体、多倍体、单倍体等概念的基础。2.教学困惑教材在编排上把二倍体和多倍体、单倍体与染色体组、染色体变异等内容放在一起，但结构上却是松散的，例证之间也是孤立而缺少呼应的，完全按教材处理容易造成课堂结构零乱、教学环节过渡生硬、概念关联松散。另一方面，核心概念“染色体组”在教学中往往得到较多重视，教师以各种方式帮助学生理解概念中的各个要素，但未必意识到多倍体和单倍体的
2、相关事实性知识其实是对“染色体组”的深层次理解和应用。而二倍体、多倍体和单倍体概念的教学常常限于定义（术语）的认知，其成因、生长特点、育性作为概念的内涵并没有联系核心概念来逐步引出，而只是作为细节的事实来强调背诵，可谓是忽略了生物学科的理科属性和核心概念的本质属性。3.解决方法水稻是我国乃至全世界最重要的粮食作物之一，栽培稻为二倍体，四倍体水稻和单倍体水稻在作物育种研究中经常被使用。本课选择水稻作为全课的主线，对教材内容进行调整和组合，将染色体组、二倍体、多倍体和单倍体联系起来，使教学过程更流畅。同时充分运用知识迁移的原理，将“染色体组”、细胞分裂等原有知识渗透、贯穿于多倍体和单倍体概念的定义
3、和实例，更抓住多倍体、单倍体与染色体组概念内涵的联系，来推理多倍体和单倍体的成因、特点、育性，帮助深刻理解、掌握从一系列客观事实中概括出来的规律，并能在新情境中加以应用。二、学情分析在知识方面，学生已经学习了细胞分裂、遗传规律、基因表达等遗传和变异相关知识，为本课学习奠定理论基础。在体验方面，学生日常多以大米（水稻）为主食，在生活中接触过无籽西瓜、多倍体草莓，拉近了学科理论与日常生活的距离。在认知能力方面，高中学生的抽象逻辑思维、理解能力和推理能力基本具备学习本节内容的条件，但部分学生容易凭经验对概念的术语顾名思义，产生理解误区，因此教师要关注学生的前概念和学习经验，通过设置情景和问题串对学生
4、的引导和启发，才能让学生更自主高效地建构新的科学概念。三、教学重难点1.教学重点：多倍体的概念；单倍体的概念；染色体组概念与二倍体、多倍体、单倍体之间的关系及应用。2.教学难点：应用染色体组概念相关知识推导多倍体和单倍体的成因、生长特点和育性。四、教学目标1.知识与技能构建二倍体、多倍体、单倍体概念，能准确运用这些术语；培养分析推理的学习能力。2.过程与方法通过对染色体组、二倍体、多倍体、单倍体这几个重要概念的分析比较，培养分析能力、归纳综合能力和演绎思维能力。3.情感态度与价值观培养科学的态度和方法，体会“STS”的关系。五、教学思路1.基础概念导入利用栽培稻体细胞的染色体组成示意图，回顾同
5、源染色体、非同源染色体、染色体组概念，引导学生分析该细胞减数分裂所形成的配子中染色体情况（一个染色体组），受精时精子和卵细胞融合，受精卵中染色体组数恢复到体细胞中的数目（两个染色体组），从而引出二倍体概念。2. 关键概念构建多倍体概念和二倍体概念并非只是像定义中提到的体细胞染色体组数不同那样简单，构建多倍体概念需要紧扣染色体组知识，全方位剖析其成因、生长特点、育性，以求通过分析材料获取感性认识，从多方例证抽象本质属性，进而准确表达定义、建立多倍体概念系统。本课精选四份材料，依次指出：自然条件剧烈变化或使用秋水仙素人工诱导，可以获得四倍体水稻（成因）；四倍体水稻相对于二倍体有茎秆粗壮等特点（生长
6、特点）；四倍体水稻易联会紊乱，结实率低（育性）；香蕉为三倍体，由有籽芭蕉和野生芭蕉杂交而得，体大而无籽，营养繁殖。学生有了对四倍体水稻和三倍体香蕉的比较分析，自主归纳多倍体定义、构建多倍体概念也就顺利成章了。借助分析材料构建多倍体概念的经验，学生以同样方法构建单倍体概念。 3.概念的完善与巩固本课所学概念很多，成功构建关键概念后，需要及时梳理概念之间的逻辑关系，通过概念图可以较全面揭示染色体组和二倍体、多倍体、单倍体等的关系，而列表格比较则能帮助学生厘清多倍体和单倍体概念的差异。概念图在授课过程中以板书的方式呈现，分阶段而又完整地、静态地展示各概念的关系；多倍体和单倍体的比较隐含在教学过程中，
7、学习活动的最后有必要用表格具体归纳出来，帮助学生有效掌握概念，评价学习效果。同时结合题目训练，提升对概念的理解。六、板书设计 受精作用 2个染色体组 二倍体 减数分裂 直接发育 受精卵 四倍体 配子 单倍体 三倍体 多倍体 六倍体 多个染色体组 1到多个染色体组 成因 生长特点 育性 成因 生长特点 育性七、教学过程教学环节教师的组织和引导学生活动教学意图设置情景水稻是我国乃至全世界最重要的粮食作物之一，养活全球一半以上人口。 提高栽培稻产量、改良水稻品质是全球作物研究热点。以“杂交水稻之父”袁隆平为首的中国杂交水稻专家相继育成杂交水稻、超级杂交水稻。这些成果在世界上曾被称为中国的“第五大发明
8、”，有着“东方魔稻”的美誉。情感体会科学技术对社会、生活的影响。激发兴趣，介绍栽培稻。基础概念导入 染色体组概念回顾：展示栽培稻的体细胞染色体组成，引导回顾细胞中的染色体数目、同源染色体对数、非同源染色体、染色体组数。细胞分裂知识应用，形成二倍体概念：若此细胞进行减数分裂，配子中的染色体组成会是怎样？有几个染色体组？精子和卵细胞中各有几个染色体组？受精卵中染色体和染色体组情况？受精卵发育成的个体，细胞内染色体和染色体组情况？除了栽培稻，孟德尔研究的豌豆、摩尔根研究的果蝇、人，几乎全部的动物和过半数植物，都是通过减数分裂产生配子，配子中有1个染色体组，精子和卵细胞受精时恢复2个染色体组，育性很高
9、。像这样，由受精卵发育而成的个体，体细胞中含有两个染色体组的，叫二倍体。看图识别染色体、同源染色体，判断染色体组数。根据问题链思考与回答，理解二倍体定义。引出全课主线：栽培稻的染色体组，并贯穿始终。概念形成：尝试应用染色体组概念要素分析图像，由感性认识上升到抽象本质属性，形成二倍体概念。关键概念构建：多倍体材料1:1933年科学家在条件剧烈变化的环境中发现具有四个染色体组的水稻。1937年又有科学家证实秋水仙素能通过抑制纺锤丝的形成使细胞染色体数目加倍。提问：二倍体细胞有丝分裂后期细胞发生了哪些变化？此时染色体数目和染色体组数分别是怎样的？如果没有纺锤体牵引着子染色体移向细胞两极，细胞内染色体
10、数和染色体组数又是多少？根据植物体细胞的全能性，这样的细胞发育成的个体，体细胞内有几个染色体组？你能否依据二倍体概念，概括这样具有四个染色体组的个体？材料2：香蕉为三倍体，由有籽芭蕉和野生芭蕉杂交而得，体大而无籽，营养繁殖。引导分析三倍体香蕉也是由受精卵发育而来。材料3：请看图归纳四倍体水稻相对于二倍体水稻的生长特点。引导利用基因表达的知识，从基因量增加角度理解四倍体特点。材料4：研究指出，结实率低是一个制约四倍体水稻育种发展的瓶颈问题，尝试分析导致果实种子大却产量低的原因。假设一组四条同源染色体在联会时两两联会、三条联会一条单独和四条相互联会的概率相同，请计算产生含2条同源染色体配子的概率。
11、理解四倍体细胞在减数分裂时联会可能受影响，形成可育配子少。构建多倍体概念，抽象本质属性：由受精卵发育，体细胞有多个染色体组的个体。提取素材信息，思考问题，分析归纳。给出四倍体术语。理解比较二倍体水稻和四倍体水稻的生长特点。整理四条同源染色体在减数分裂时联会和分离情况。 归纳从材料中提取的特点，经过分析比较之后，自主构建出多倍体概念。舍弃给出累赘事实、强调细节记忆的方法，以素材为载体，通过 问题 串的设置，帮 助学生理解相关知识，纠正认知上的错误，培养学生 获取信息进行推理分析问题的能力。学生自主进行知识构建和概念构建。概念的完善与巩固：多倍体梳理概念图：利用板书，梳理二倍体、多倍体和染色体组等
12、概念之间的逻辑关系。概念应用：1. 完成教材第89页填表比较豌豆、普通小麦、小黑麦的体细胞和配子中的染色体数、染色体组数，并且注明它们分别属于几倍体生物。2. 韭菜体细胞中含有的32条染色体具有8种各不相同的形态，韭菜应是（ ） A. 二倍体 B. 三倍体 C. 四倍体 D. 八倍体解决问题：用秋水仙素人工诱导多倍体时，处理的对象最好是什么？ 可以处理成熟的植株获得多倍体吗？引导归纳：因为秋水仙素的作用对象是正在有丝分裂的细胞，成熟的植株大部分细胞不进行有丝分裂。思考提升：将二倍体葡萄（2N=38）茎段经秋水仙素溶液处理后栽培，染色体检查结果显示，植株中约40%细胞的染色体被诱导加倍，这种植株
13、含有2N细胞和4N细胞，成为嵌合体，其自交后代中有四倍体植株。有关叙述错误的是（ ）A. “嵌合体”产生原因之一是细胞的分裂不同步 B. “嵌合体”可以产生含38条染色体的配子C. “嵌合体”不同的花之间传粉可以产生三倍体子代 D. “嵌合体”根尖分生区有含19条染色体的细胞把自己的概念图与老师的概念图作比较，自我评价学习效果和概念掌握情况。应用概念解决新的问题。推理回答：萌发的种子或者幼苗不能。小组讨论，合作学习，汇报交流。用概念图联系各个概念，促进学生主动构建，进行有意义的学习。评价学习效果，并对概念加以应用。题目与新学概念联系紧密，又有一定难度，有利于学生获得用所学知识解决较难问题的成就
14、感。基础概念导入利用板书，讲解二倍体水稻和四倍体水稻都是受精卵发育而来，它们减数分裂产生的配子中分别含有1个和2个染色体组。 结合减数分裂，回到染色体组数目问题。 引导关注上述概念与后续概念之间的逻辑关系。关键概念构建：单倍体梳理：1、植物细胞具有全能性，在离体条件下可以发育成完整植株。2、二倍体水稻的配子中有一个染色体组，四倍体水稻的配子中有两个染色体组，都包含控制生长、发育、遗传和变异的全部遗传信息。归纳：二倍体的花药（含雄配子）和四倍体的花药在离体条件下可以发育成植株。请给这些植株类似“？倍体”的定名。指出学生给出术语中的错误：二倍体是由受精卵发育成的。提供材料：1. 雄蜂的体细胞中只含
15、有一个染色体组。2. 四倍体马铃薯经花药离体培养得到的植株，体细胞中含有两个染色体组。3.六倍体小麦经花药离体培养得到的植株，体细胞中含有三个染色体组。引导提问：除了染色体组数量的区别，雄蜂等和二倍体、多倍体还有什么区别呢？提示从来源来分析。经过分析比较，发现它们的来源不同，上述生物来源于生殖细胞，而二倍体、多倍体来源于受精卵。由于生殖细胞是经过减数分裂得到的，所以上述生物的体细胞中的染色体数量都是正常生物的一半，染色体组的数量也是正常生物的一半。构建单倍体概念：由未受精的配子发育而来，体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。引导归纳，单倍体的染色体组数可以是一个或者多个。结合染色体组数量、同
16、种基因数量、能否正常减数分裂，分析：1、 单倍体植株长得弱小2、 奇数个染色体组的单倍体高度不育3、 偶数个染色体组的单倍体（如四倍体水稻或马铃薯形成的单倍体）仍可以产生配子，通过有性生殖产生后代。应用染色体组的“一组非同源染色体”、“共同控制生物体的遗传、变异、生长和发育”的要素，回答问题。 模仿四倍体概念，提出术语描述植株（一倍体、二倍体、单倍体） 分析各组材料，提取有用的信息，找到单倍体和二倍体、多倍体的本质区别：发育来源，构建单倍体概念。 通过比较分析，理解单倍体的生长特点和育性。通过提供与单倍体概念相关的材料，以及相关的问题引导，分析、归纳出与单倍体概念有逻辑关系的特点，从而构建单倍
17、体的概念。概念的完善与巩固：单倍体梳理概念图：利用板书，展示完整的概念图，整体回顾全课相关概念。 列表格比较二倍体、多倍体和单倍体：解决问题：1 下列各项是表示生物体中染色体上所携带的基因，肯定是单倍体的是（ ） A.AaBb B.Aaaa C.ABCD D.Bbb2（双选）下列有关单倍体的叙述中正确的是A未受精的卵细胞发育成的植株，一定是单倍体B含有两个染色体组的生物体，一定不是单倍体 C生物的精子和卵细胞一定是单倍体 D.基因型是aaaBBBCcc的植物也可能是单倍体设疑：与二倍体栽培稻相比，单倍体、多倍体的染色体组的数量都发生了一定的改变，植株生长特点也有区别，这些特点如何应用在育种中，产生更优质高产的超级稻？我们在后面的学习中会有所探讨，感兴趣的同学还可以上网查找相关资料，进一步探究。 整理知识，形成比较表格。 应用概念解决新的问题。用概念图联系各个概念。通过表格比较让学生更好掌握基本概念，区分易混淆概念。评价学习效果，并对概念加以应用。设疑，为后续学习做出铺垫，并激发学生兴趣。八、设计亮点1. 选择水稻作为全课概念的载体，对教材内容进行调整和组合，巧设主线，让概念和关联明晰起来。2. 围绕染色体组这一核心概念，精选相关文献材料，通过小组合作、资料分析、引导探究、概念辨析等手段，尝试用建构主义学习理论进行概念转换教学，形成二倍体、多倍体和单倍体等新概念。7