“生物多样性”一节的教学设计

课题：生物多样性 上海市金山中学 陈红梅 一、设计思路 本课内容选自上海科技版生命科学第 10章第 1节“生物多样性及其价值” ，本节 内容教参安排 6课时，其中知识讲授 3课时，实验 2课时，活动 1课时。本节内容教材编 写比较散，两个实验的时间安排不够合理，活动课时又明显不够。在通盘考虑的基础上， 对教学内容进行了调整：第 1课时主要介绍生物的多样性。第 2课时做“模拟种群数量估 计”的实验（此实验所需时间在 15分钟左右，不必专门化一节课做。 ） ，介绍“植物物种 多样性的调查”实验原理及调查方法。活动课时可增加为 2-3课时，可以让学生走出校园， 对上海的自然保护区进行实地考察，增加对保护区和生物多样性的感性认识，实践植物物 种多样性的调查方法。最后再用 1节课时间交流考察结果，了解生物多样性的价值。 本节课为调整后的第 1课时，除遗传多样性的知识，还加入了物种多样性和生态系统 多样性的内容，重点是帮助学生建立生物多样性的概念，理解生物多样性概念中的遗传多 样性、物种多样性和生态系统多样性三个层次，重点介绍其中的遗传多样性。调整后，教 学内容更系统，对生物多样性的三个层次理解更透彻，并将个体、种群、群落这些构成生 态系统的单位与生物多样性的三个层次之间进行辨析和归类，构建完整的知识结构。教学 时间更紧凑，为后面开展金山三岛海洋生态自然保护区考察留出足够的时间，提高教学效 率。本节课知识内容难度不大，课前，以主题调研作业的形式布置学生调查身边遗传多样 性、物种多样性和生态系统多样性的现状，不仅帮助学生增加对身边生物多样性的感性认 识，还增加了学生的实践体验，帮助学生感悟生命之美，激发学生热爱家乡的情感。通过 补充一些课外知识来扩大学生的知识面，激发学生的学习兴趣，如介绍 PCR技术原理及在 DNA指纹、亲子关系鉴别、案件侦破中的作用等。通过袁隆平杂交水稻研究的事例，增强 民族自豪感，培养学生保护遗传多样性的意识。通过对遗传多样性丧失可能造成的严重后 果的讨论，来分析遗传多样性的意义，为进一步理解生物多样性的价值做好铺垫。 二、教学目标： 【知识与技能】 1、知道生物多样性的概念及三个层次。 2、知道遗传多样性的现象、实质和意义。 3、知道物种多样性、生态系统多样性的含义。 【过程与方法】 1、通过对生物多样性相关资料的收集、分析和归纳，锻炼主动获取信息和处理信息的 能力。 2、通过小组调查身边生物多样性并在班级内汇报，培养团队合作精神和口头表达能力。 【情感态度与价值观】 1、体验遗传多样性的重要意义，形成保护遗传多样性的意识。 2、通过小组调查身边生物多样性的现状，感悟生命之美，激发热爱家乡的情感。 三、教学重点、难点： 【教学重点】 1、生物多样性的概念及层次。 2、遗传多样性的概念及实质。 【教学难点】 2 生物多样性三个层次之间的关系。 四、教学准备： 1、布置调研主题：“感受身边的生物多样性现象” 。 （1）课前 1-2周，将班内同学分成几个小组，每一组利用双休日分别调研身边的遗 传多样性、物种多样性或生态系统多样性的一个方面。 （2）将调研结果做成小组的调研 PPT。 （3）由课代表对各组的调研结果进行评比，推选出优秀小组在课堂上进行交流。 注*：调研作业若要求不明确，检查不到位，学生准备不充分，则课堂交流汇报质量 不高，影响教学效果。因此，课前的调研作业布置、检查、评比是关键。我校在生命科学 教学中实施综合评价，每学期开展一次主题调研，主题调研成绩是综合评价的一项内容， 计入综合评价总分，保证了主题调研的质量。课前，笔者给学生布置了如下的调研作业： 高二第二学期主题调研作业 调研主题：“感受身边的生物多样性现象” 生物多样性包含遗传多样性、物种多 样性和生态系统多样 性三个层次。在我 们身边，只 要我们留意，就能发现生物多 样性现象。在水果店，我们能看到看到各种颜色、各种形状的 苹果；在社区，我们能看到不同外形、不同毛色的 宠物狗；在花店，我们能看到不同花型、不 同颜色的菊花；在花鸟市场，我 们能看到色彩斑斓的鹦鹉、千姿百态的金鱼；在田野，我们能 看到籼稻、粳稻和糯稻，早稻、中稻和晚稻，米粒呈不同颜 色的彩色稻， 这些就是遗传多 样性现象。地球上物种数量巨大，你知道地球上动物、植物和微生物有多少种？我国有哪些 特有的物种？你又认识我们金山区哪些特有的或有经济价值的物种？地球上的生态系统也 是多种多样的，你知道主要有几种 类型？我们上海和金山地区典型的生 态系统类型有哪些？ 请你带着一双发现的眼睛，去 观察自然界中同一物种内个体 间的不同性状差异，用相机 把它们拍摄下来，说明遗传多 样性。通 过查找资料和实地调查 ，用数据、 图片或实物来说明 物种多样性或生态系统多样性。 将调研结果制作成 PPT，PPT 内容和格式要求： 1、以前后两个座位的 4 位同学 为一调研小组，推 选一位组长 ，确定调研遗传多样性、物种多 样性和生态系统多样性中一个项目。 1）遗传多样性调研要求：确定某一个物种为调研对象，由 组长 分工开展调研，将 调研过 程用相机拍摄下来（要有同学正在开展调研的照片，有 调研 对象如不同苹果、不同 宠物 狗的照片）。 2）物种多样性调研要求：查找资料，用表格列出地球上主要类群的物种数量和我国动植 物数量，搜索我国特有的一些珍稀动植物照片，采集 我区有特色的或有 较高经济价值的 动植物实物。 3）生态系统多样性调研要求：查找资料，了解地球上的生 态 系统类型有多少种，每种 类 型要有配套的图片。调研我们 上海和金山地区典型的生态 系统类型，了解金山三 岛自然 保护区属于哪种生态系统类型。 2、由组长汇总大家的调研结果，并做成调研 PPT。 1）PPT 第 1 页要标明调研内容、班 级和调研小组成员姓名。 2）PPT 内容 应按调研要求显示，要有相关的 资料和小组调 研过程的照片。 3）汇报时应有小组成员的调研感受（调研过程的愉悦或辛劳，对生命之美的感悟等）。 4）调研汇报的时间每组为 3-5 分钟。 3、调 研 PPT 周 日 （4 月 26 日 ）下 午 2 点 前 上 交 ，发 在 每 个 班 级 的 公 共 邮 箱 内 。 调研结果评比： 周日晚由课代表组织班内同学进行评价。根据小 组制作的 调研 PPT 质量，小组长在 小组得分的基础上可加 12 分。 3 2、学生生物多样性PPT制作。 （1）每组根据调研内容，收集生物多样性某一方面的相关材料。 （2）制作成精美的PPT课件。 （3）每小组选取合适人选准备演讲内容。 3、教师课件制作，内容包括： （1）中华绒螯蟹的背面、腹面观图片。 （2）PCR技术的原理及应用。 （3）对抗黄矮病的资料及图片。 （4）袁隆平利用雄性不育水稻作为原始母本培育杂交水稻的视频。 4、相关材料的准备。 （1）一大束各色的康乃馨。 （2）金山山阳田园种植的艺术南瓜和廊下现代农业园区种植的红掌。 五、教学过程： 教学内容 教师行为 学生行为 教学说明 导入新课 边用 PPT展示千姿百态的生物图片，边 讲解：在我们居住的这个瑰丽的地球上，有 着多姿多彩的迷人景色，生活着千姿百态的 各种生物物种，有美丽的鲜花，花丛中的各 色蝴蝶，供我们观赏的各种金鱼，等等。环 境和环境中的这些生物共同构成了五彩缤纷 的生态系统。 观赏 PPT图片 倾听 感受生活中 的美，激发学 习兴趣。 小组展示 生物多样 性调研结 果 1、生态 系统多样 性 2、物种 多样性 五一节前，布置大家开展“身边的生物 多样性”主题调研，根据上交的主题调研作 业，选出了几个优秀小组来向大家展示他们 的调研结果。 过渡：我们了解了生态系统的类型竟然有那 么多，而且也知道了生态系统是由无机环境 和生物群落共同构成的。下面，有请小 组展示物种多样性的调研结果。 主题调研汇报： 1、生态系统多样性： 介绍地球上多 种多样的生态系统， 几种典型的生态系 统配以图片，重点 介绍上海九段沙国 家级湿地自然保护 区和崇明东滩湿地 及我们金山三岛 （大金山岛、小金 山岛、浮山岛）海 洋生态自然保护区。 2、物种多样性： 介绍地球及我国物 种的丰富度，PPT 展示我国特有物种， 观看我区山阳田园 种植的艺术南瓜和 生态系统多 样性和物种多 样性的知识内 容较简单，学 生通过自主查 找资料了解生 态系统的种类 和物种多样性 的现象，锻炼 主动获取信息 和处理信息的 能力。调研并 介绍上海和金 山的生态系统 类型及金山特 色经济物种， 可让学生更多 地了解家乡， 激发学生热爱 家乡的情感。 4 3、遗传 多样性 过渡：物种的多样性真是太丰富了，而且还 有那么多的物种没有被发现，只要我们善于 观察和思考，勇于实践，说不定哪天一个新 物种命名人是你。 同一物种内的每一个个体是否相同呢？ 介绍康乃馨作为母亲节礼物的由来，给同学 欣赏各色的康乃馨。这束康乃馨中的每一朵 都是各不相同的，也就是说，同一物种内各 个体间都存在着性状差异，这就是遗传的多 样性。只要我们留意，就能发现生物物种的 遗传多样性现象。下面，有请小组给我 们介绍他们调研的遗传多样性。 阅读：广角镜中品种的概念。 了解：即使是同一品种内的每一个个体间的 性状也是各不相同的，它们的不同是由于基 因的不同而造成的，基因的不同又构成了基 因型的不同。 知道：遗传多样性的概念和含义。 廊下现代农业园区 种植的红掌等家乡 经济物种。 3、遗传多样性： 其中，有的小组到 公园、街头拍摄了 不同花色的杜鹃等 花卉，有的小组到 廊下扶郎花生产基 地实地调研了扶郎 花的生产及不同品 种，其中一个小组 的成员到开宠物店 的亲戚家中拍摄了 很多可爱的宠物狗 的照片，还到养狗 的英语老师家中拍 摄了训狗的录像。 当看到这么多形态 各异、憨态可掬的 狗狗照片和录像时， 同学们显得非常的 惊奇和兴奋。 评选出的优秀 小组课前作了充分 的准备，当学生上 台交流自己的调研 结果时，其成就感 和荣誉感油然而生， 鼓励学生善 于观察、勇于 探索。 因上课时间 为母亲节前后， 一束各色康乃 馨即可让学生 感性地理解遗 传多样性的含 义，又能渗透 亲情教育。 增加学生对 身边遗传多样 性的感性认识， 通过实践体验， 帮助学生感悟 生命之美，提 高他们的小组 合作意识和口 头表达能力。 通过主题调 研，充分发挥 学生的学习主 动性，培养了 学生观察能力、 合作能力、交 往能力、课件 制作能力和口 头表达能力， 在调研的过程 中，学生对生 物多样性的感 受很深，比老 师讲解的效果 好多了。 生物多样 性的概念 建立生物多样性概念：板书生物多样性概念 中的遗传多样性、物种多样性和生态系统多 样性的相互关系，帮助学生理解生物多样性 的概念及三个层次。 倾听、思考 帮助学生对 概念的建构和 理解。 种群性状 差异 过渡：遗传多样性是物种多样性和生态系统 多样性的基础，也是我们今天重点讨论的内 容。 介绍：种群和群落的概念。 出示：PPT 显示中华绒螯蟹的背面、腹面观图 片。 分析：中华绒螯蟹三个种群的性状差异 观察图片，根据课 本对中华绒螯蟹长 江水系种群、辽河 水系种群、瓯江水 系种群的性状对比， 区分图片出示的中 介绍相关的 概念，使学生 能理清生物多 样性三个层次 与种群、群落、 生态系统三个 层次间的相互 关系，帮助学 生建构和辨析 概念。 5 华绒螯蟹属于何种 水系。 提高学生识 图能力和语言 表达能力。 遗传多样 性的实质 设问：不同种群的中华绒螯蟹在形态上是有 区别的，造成他们它们不同的实质是什么呢？ 追问：生物个体间的存在的性状差异，是不 是都是因遗传物质的改变造成的呢？ 单眼皮割成双眼皮后，其性状发生了改变， 这样的性状能遗传吗？有人是天然卷发，这 样的性状能遗传给后代吗？如果烫发后的卷 发性状能遗传吗？ 复习：导致遗传物质发生变化而引起性状改 变的变异是可遗传的。可遗传的变异主要有 哪几类？ 分析：基因突变和基因重组，可以在有限数 量的基因基础上，产生很多不同的基因型和 表现型。 思考并回答造成个 体之间存在性状差 异的原因是遗传物 质的改变。 学生进一步思考， 根据老师列举的例 子，理解仅仅是由 环境或人为因素引 起而没有基因改变 的性状差异，是不 遗传变异。 复习回顾并回答： 可遗传的变异包括 基因突变、基因重 组和染色体畸变。 思考 启发学生复 习回顾遗传的 相关知识，分 析遗传多样性 的实质。 在追问中引 发学生的进一 步思考，通过 一些实例，帮 助学生真正理 解什么是不遗 传变异。 注意新旧知 识的联系，帮 助学生理解遗 传多样性的实 质。 引发学生积 极思考。 遗传多样 性的检测 设问：我们怎样从分子水平上检测遗传的多 样性呢？ 方法一：聚合酶链反应（PCR） ，最简便的方 法 PPT介绍： PCR 技术的产生、原理、应用。 用 PCR技术，将不同种群的中华绒螯蟹 的某 DNA片段经扩增后进行比较，如教材表 10-2，某 DNA片段在种群间的相似性都在 85% 以下，也就是说它们的 DNA之间存在了 15%以 上的不同。这说明了什么？ PCR 技 术 在 法医物证上的应用：出示杭州西 湖一起杀人分尸案侦破案例。 设问：你知道 PCR 技 术 还有哪些用途？ 方法二：测定不同亚种、种群基因组全序列。 简单介绍，这种方法很可靠，但工作量太大。 思考 倾听、了解 分析、回答：中华 绒螯蟹不同种群间 的遗传信息不同， 存在着遗传多样性。 了解 PCR 技 术 在 法 医物证上的应用。 根据了解回答：亲 子关系鉴别、物种 鉴别、病毒检测、 转基因动植物等生 命科学、医药、农 业科学等许多领域 都用到 PCR技术。 了解 扩大知识面， 提高学习兴趣。 提高学生分 析问题的能力。 联系具体案 例，吸引了全 体学生的注意 力，激发学生 强烈的求知欲 望。 以头脑风暴 的形式，引发 学生积极思考， 感受生命科学 知识广阔的应 用前景。 6 遗传多样 性的意义 介绍：黄矮病在东南亚蔓延的事例。 讨论：引起黄矮病的原因是什么？如何对抗 黄矮病？ 介绍：成功对抗黄矮病的方法。在印度一个 山谷中找到了能抵抗黄矮病的长得像野草的 野生稻，通过杂交获得抗黄矮病的水稻新品 种。 过渡：物种的遗传多样性对保障该物种的长 期生存有着极其重要的意义，即使是一些不 起眼的、目前看来无用的生物也不能被随意 灭绝。 视频：袁隆平与杂交水稻的培育。 交流：看了袁隆平培育杂交水稻成功的事例， 有何感想？ 思考：如果没有野生的雄性不育水稻，能否 培育出杂交水稻？ 讨论：遗传多样性的丧失为什么会导致一些 濒危物种濒临灭绝？ 师生共同总结：遗传多样性的意义。 （1)增大种