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染色体变异教学案例山西省晋城市沁水县端氏中学 生化组 杨伟 摘要：染色体变异是多倍体育种与单倍体育种的理论基础，是人类遗传病的常见病因，与人类的生活联系紧密。染色体组是对染色体、有丝分裂和减数分裂知识的升华，又是认识二倍体、多倍体和单倍体的基础，是连接微观染色体与宏观生物的基点，起着承上启下的作用。本案例中通过采用多种教学方法，创设问题情境，让学生观察、动手、思考和讨论，适时引导、适时启发和适时鼓励，由浅入深，建构染色体组等基本概念，把握概念的内涵和外延。学段：高一第二学期课程：高中生物必修二遗传与进化染 色 体 变 异一、教材分析：1、教材内容“染色体变异”是现行高中生物（人教版）第五章“基因突变及其他变异”中的第二节内容，讲述了染色体结构和数目两方面的变异。教材前后涉及了染色体组、二倍体、多倍体、单倍体等概念，其中染色体组是本节内容的核心概念，是学习其他概念的基础和关键。2、 教材地位本节内容与前面学习的有丝分裂、减数分裂和受精作用、个体发育、组织培养技术等知识有联系，也是学习第三节“人类遗传病”的基础，还与生产、生活和人类的健康知识有关，对学生有着相当大的吸引力。因此，本节教学通过设置问题情景，让学生观察、动手、思考和讨论，不仅可以让学生构建生物学的有关概念，而且可以激发学生学习生物科学的兴趣和发展探究学习的能力。3、教学重点与难点及突破（1）教学重点和难点：染色体组、二倍体、多倍体、单倍体的概念（2）突破方法：通过视频讲解、动手绘图和打比方，使学生构建染色体组的概念通过具体实例提出二倍体、多倍体和单倍体的概念，再多举例子，使学生明确这些概念之间的区别和联系。二、学情分析1、高一学生已经学过染色体、同源染色体、非同源染色体等概念，为染色体组等新概念的建构奠定了认知基础。2、前面学习的有丝分裂、减数分裂和受精作用、个体发育、染色体是遗传物质的载体等基础知识，为创设问题情景，新旧知识融会贯通，形成完整的认知结构，开展探究性学习提供了可能。3、我校大多数学生对生物学习有热情，但学习的主动性不强，缺乏深层次的思考，对基本概念、过程和原理往往一知半解，不能灵活运用所学知识。因此，教学中应设置好问题情景，让学生观察、动手、思考和讨论，适时引导、适时启发和适时鼓励，由浅入深，建构染色体组等基本概念。三、教学目标1、知识目标：学生能区分染色体结构变异的四种类型，能例举出几个实例。学生能描述染色体组、二倍体、多倍体、单倍体概念，并能准确进行判断。2、能力目标：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，培养学生的分析能力、归纳综合能力和演绎思维能力。通过利用计算机课件演示，培养学生的观察能力、空间想象能力，并能运用减数分裂培养知识的迁移能力。3、态度、情感和价值观目标：通过了解在自然或人为条件下，染色体会发生结构或数目的改变进而改变生物的遗传性状，树立事物是普遍联系的，外因通过内因起作用的辨证唯物主义观念。4、养成教育目标：培养学生良好的阅读行为，形成快乐阅读、自助学习的习惯。通过小组合作学习，帮助学生提高与人沟通的能力。四、设计理念和思路提高生物科学素养，面向全体学生，倡导探究性学习，注重与现实生活的联系是高中生物课程改革的基本理念。魏书生老师说“教师不替学生说学生自己能说的话，不替学生做学生自己能做的事，学生能讲明白的知识尽可能让学生讲”。按照高中生物课程标准的课程理念，并依据探究性学习、概念学习和建构主义学习的原理，我在课堂教学设计中采用以学生发展为本的主体性教学模式，提倡自主阅读、探究、小组合作等多种教学方式，侧重学生的观察、对比、交流、合作、探究、归纳等学习方法的指导，创设问题情景，激活原有的知识系统，构建新的概念，全面激发学生的参与意识，大大提高了课堂教学的有效性。五、教学资源1. 文字资源普通高中生物教科书（必修第二册） 全程设计（必修二）2. 多媒体资源多媒体课件六、教学方法教授法、讨论法、读书指导法、任务驱动教学法、练习法七、教学过程1、教学流程影音资料导入新课，投影染色体结构变异图，学生讨论、得出结论，学生理解染色体组概念，学生应用概念尝试绘制细胞的染色体组图，学生讨论比较概念 、应用概念，课堂练习，教师总结。2、教学步骤播放：“染色体发展史及其病例”影音资料师：当自然条件和人为条件发生改变时，染色体数目和结构可以发生改变，从而引起生物性状发生改变，我们把这种变异叫做染色体变异。人类因染色体变异导致的染色体疾病往往会给患者及其家庭造成严重影响。首先我们学习染色体结构变异。（一）染色体结构变异投影： 染色体结构变异图生：小组讨论四种变异类型的不同，指派一名代表发言，其他同学进行补充（学生讨论基本能完成教学目标）。师：与染色体结构变异相比，染色体数目的变异对生物的影响所起的作用就更大一些，特别是细胞内的染色体以染色体组的形式成倍地增加或减少，在生产实践中应用比较普遍。我们重点探讨这一问题。（二）染色体数目的变异1、染色体组投影：“雌雄果蝇减数分裂形成有性生殖细胞”图师：同学们分组思考下列问题，如果你有不明白的地方，可以与同组同学或同桌同学讨论完成，或向老师提出问题。问题1、果蝇体细胞中有几对同源染色体，几对常染色体，几对性染色体？问题2、果蝇生殖细胞中的四条染色体有什么特点？怎样表示？（学生看书、小组讨论，讨论后每组选出代表发言或补充，学生基本能顺利完成任务）结论：学生总结出“果蝇的一个生殖细胞内的全部染色体称为一个染色体组”。案例说明：科学概念是以语言形式来揭示事物的本质特征，对学生来说，它既抽象又难懂难记。如果概念的学习缺乏一定的感性材料或经验的支持，容易使学生死背定义而未能理解和掌握其真正含义。总之，感性材料越丰富、越全面，概念掌握就越准确。基于这种考虑，为了让学生掌握染色体组这个重要概念，通过观察雌雄果蝇减数分裂形成生殖细胞的图，使学生先感性认识到染色体组是一套完整的非同源染色体，再引导学生采用逆向思维能力掌握概念要点，既激发了学生的学习兴趣，又将抽象的内容形象化，直观生动，有利于学生掌握概念。师：那么如何理解染色体组的概念？请同学们充分挖掘你的才智，通过阅读理解解答这个难题。以小组为单位，看哪一组理解得最快、最准确。（学生看书，小组讨论）生: 学生经过反复讨论，相互补充，总结出“一个染色体组”的特点：“细胞中的一组非同源染色体（无同源染色体），它们在形态和功能上各不相同，但是携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全部信息（不可多也不可少）。学生容易理解区分雌雄果蝇配子中的两套不同的染色体，但对“携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全部信息”不能完全理解或正确理解。师：回忆孟德尔的遗传定律，思考等位基因和非等位基因与同源染色体和非同源染色体的关系？（学生充分发言，相互补充，基本上能讲出“染色体组是指某种生物的一套完整的非同源染色体，包含了一整套控制生物性状的基因。”从而推出：“携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全部信息。”）案例说明：这是一个核心概念，学生很难完整准确地把握，对这一概念的理解，直接关系到对下面“二倍体、多倍体和单倍体”概念的理解，虽然在阅读中学生有了基础性的了解，但不能够很快理解“携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全部信息”，为了解决这一问题，通过回忆以往所学知识，进行讨论，引发学生主动思考的基础上，教师再引导其总结出“包含了一整套控制生物性状的基因”，符合“从特殊到普遍”的认知第一阶段的规律，在帮助接受能力差的学生理解的同时，深化了理解能力强的学生的思维，体现了全体发展原则。投影：投影“判断染色体组的方法”。师：同学们已经知道了果蝇的一个染色体组有关知识，那么你能利用所学知识判断出细胞的染色体组的情况吗？投影：投影“含不同染色体组的细胞”图。生：看谁理解得最快（要求说明理由）？（学生抢答，基本上都能给出正确答案，但理由都很难说准，相互补充，通过练习让学生掌握判断染色体组的方法）板书：画出具有四个染色体组每组三条、两个染色体组每组三条、一个染色体组每组三条的细胞简图及其基因型。师：用“、 ”代表染色体绘图，用A、书写基因型。小组内先行讨论，等会请每组推出一位代表上黑板展示。（各小组讨论后，指定一名代表，在黑板上展示所画的图。其它各组学生进行评价，判断其组成的染色体组是否正确。认为不正确的由本组其他同学修改，直到完全正确。）案例说明：了解概念、理解概念、掌握概念的目的是为了应用，如何让学生把学到的概念加以应用，这是掌握概念的目的，这符合“从普遍到特殊”的认知的第二阶段的规律。它在加深对概念的理解基础上，检验学生对概念掌握的程度。为了使学生系统地理解，轻松的运用，我先投影出“判断染色体组的方法”，通过练习抢答的方式，创造一个竞争的环境，促进学生积极思考，快速整合刚学过的新知识，充分调动学生的学习主动性和积极性，学生很快地判断出“每个细胞中的染色体组数以及每组染色体的条数。”并能说明理由。在此基础上，再让学生采用逆向思维练习，小组成员之间讨论，让同组同学之间合作学习，在展示过程中，出现某一小组代表绘图错误的时候，让本组其它同学纠正，如果还是不会，让其它组同学帮助解决，创造学生“人人是老师”的氛围，让已掌握概念的同学帮助理解有困难的同学，展示了“生生互动”情景，将课堂教学气氛推向一个高潮。这两个环节符合了“从简单到复杂”的思维规律以及“从理解概念到掌握应用”的认知规律。这样的处理，对于学生深刻理解概念、牢固掌握概念有十分重大的作用。师：通过以上学习，我们理解了什么？（生答：我们理解了“染色体组的概念”）不同生物体细胞中的染色体组数是不同的，因此生物有二倍体、多倍体和单倍体之分，那么，这三个概念的要点及其联系和区别又是什么？下面请同学们观看投影后，阅读课文，分组讨论。将这三个概念的联系和区别归纳出来。2、二倍体、多倍体、单倍体投影：常见二倍体、多倍体和单倍体实例。生阅读课文，小组讨论学习“二倍体、多倍体、单倍体”的概念后， 投影：单倍体、二倍体、多倍体的概念师：通过上面知道的学习，你们谁能告诉我：由含有三个染色体组的生殖细胞直接发育的生物称为：A、单倍体 B、三倍体 C、二倍体 D、六倍体生1：三倍体，因为有三个染色体组。生2：不对，应该是单倍体，因为是由生殖细胞直接发育来的个体。师：大家同意哪一个同学的观点？（学生充分发言的基础上，教师总结）结论：由配子直接发育成的新个体都是单倍体（不管它含有多少个染色体组），正确的答案应该是A。 案例说明：要让学生正确把握概念，必须让学生重视概念中的关键词，摒弃无关特征的影响，只有这样才能使学生真正把握概念的内涵和外延，应用时才不会出现差错。二倍体、多倍体和单倍体的概念、区别和联系，很多同学似是而非，不能用概念去解决实际问题。针对学生这种情况，通过组织学生自学、讨论，自主地总结出概念的要点，内化学生对概念的理解把握，并在比较三个概念的区别和联系的过程中，深化他们对相关概念的理解，不仅解决了难点，还培养了学生分析问题、归纳问题的能力。最后用一道练习题，检测学生对概念的理解和应用情况，目的是了解学生是否还存在着问题，这是重视个体，体现全体发展的需要。最后教师再次强调“由配子直接发育成的新个体都是单倍体（不管它含有多少个染色体组）”，使学生对“二倍体、多倍体、多倍体”的概念有了十分清晰的理解，完成了学生对本课时概念的掌握。师： 本节课我们重点学习了染色体组、二倍体、多倍体和单倍体的概念，请同学们理清这些概念之间的关系，下节课我们学习多倍体和单倍体的特点和育种上的应用。八、教学评价设计国家基础教育课程改革纲要（试行）明确提出课程评价改革的目标是：促进学生的全面发展，促进教师的不断发展。纲要指出，要“建立促进学生全面发展的评价体系，评价不仅要关注学生的学业成绩，而且要发现和发展学生多方面的潜能，了解学生发展的需求，帮助学生认识自我，建立信心。发挥评价的教育功能，促进学生在原有水平上的发展。”探究性学习，其评价就不仅仅要关注学习结果，更应关注学习的过程中和在学习过程中产生的种种体验。因此，在评价方式上，我以老师主导的形成性评价为主，根据教学进程设置各种类型的问题，引导学生观察、分析、讨论、归纳总结，通过练习以求及时反馈教学效果，调整教学进程。九、教学反思1、变“教堂”为“学堂”，充分发挥学生的主体地位。现代认知学习理论认为，学生的学习过程，就是学生运用原有的认知结构同化新知识的过程，即认知结构的建构、转换、发展和重建的过程，学生是教学活动的积极参与者和知识的积极建构者。因此，在本案例中，我设计了多类型、多层次的学生活动，通过学生的观察、合作和小组讨论，建构染色体组的概念，再利用逆向思维加以练习。这样，学生不仅理解了概念，还能灵活运用概念，所有的学生都参与到课堂学习中来，保证了课堂的有效性，提高学生学习生物学知识的水平，达到培养学生科学素质的目的。2、充分发挥了教师的引导作用。教师是课堂教学的组织者、促进者、指导者、和服务者， “教”是为学生的“学”而创设，教师要为学生营造要想、要说、要做的课堂氛围。基于这种考虑，本案例对于染色体组、二倍体、多倍体、单倍体这几个重要概念的处理，不是教师讲解概念，学生被动地听，而是让学生观察、讨论、总结归纳，引导着学生自己得出概念的要点，从而培养学生观察和概括总结等能力。3、坚持了合作性学习原则。本案例以小组活动为主，如学习染色体组的概念，小组成员进行充分讨论，然后逆向思维绘制出具有一定条件的染色体组图，作为本组的共同探究成果。这样，既培养了学生独立思考的创新精神，又发扬了学生互相帮助、协同配合的团队精神，提高了学生与人沟通的能力。总之，不管在知识目标的落实，还是在能力目标，情感目标的培养，养成教育目标方面都取得了理想的教学效果。4、坚持了“尊重、爱护、平等”的原则。对学生实施积极的和适度的鼓励性评价，强化学生自己创新学习的内驱力，对答错问题、思维混乱的，仍用宽容、和蔼的态度对待他们，哪怕重复别人的正确思路，也给予肯定，使他们从中获得成功的情感体验，培养学生主动学习的信心。5、注重学生的能力培养。在案例的编排上进行换位思考，既在强调学生的主体性的同时培养了学生理解问题、解决问题的能力。本案例中尝试利用逆向思维理解概念，培养了学生的扩散思维能力。6、重视理论联系实际。孔子曰：知之者，不如好之者，好之者，不如乐知者。只有学生对生物有浓厚的兴趣和激情，才能产生探究和学习的动力，驱使他们知难而进和孜孜不倦。重视理论联系实际，引导学生运用学到的知识分析、解决实际问题是激发学生学习生物兴趣的有效手段。本节课列举实例：猫叫综合征、21三体综合征、无籽西瓜、多倍体草莓等都引起学生的极大兴趣。有人对市场上出售的多倍体大型草莓心存畏惧，担心是什么特殊药品的作用结果，也有人对野生品种情有独钟，通过学习多倍体，同学们对育种工作有了新的认识，对他们正确选择自己的人生奋斗目标有了新的启迪，锻炼了学生利用所学知识解决实际问题的能力。7、部分学生对于小组协作学习不适应，参与度不够。我校学生有相当一部分基础较弱，缺乏学习的主动性，虽说小组合作学习能激发学生学习的热情，但薄弱的基础导致学生参与度明显不足。平时要多注意这部分学生的学习，帮助他们打好