教学设计完整版：基因突变

《基因突变》一、教学目标

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）能力方面1．通过观察正常红细胞与镰刀型红细胞的结构特点，训练学生的观察和比较能力。通过发挥媒体的直观功效，培养学生的观察、探究能力。2．通过利用学生生活经验的创设，结合新知识培养学生的类比迁移能力。3．通过对镰刀型细胞贫血症病因的讨论分析，使学生通过“材料—比较—归纳”的方式来获得基因突变的概念并培养学生的合作交流能力。情感态度与价值观方面1．通过引导学生对镰刀型细胞贫血症病因的分析，让学生体验基因突变概念的形成过程。2．通过对基因突变原因及特点的逻辑论证过程，不但可以使学生懂得生物界丰富多彩的本质，还可以对学生进行辩证唯物主义的思想教育。3．通过基因突变与生活的联系，使学生能形成关爱生命，热爱生命的态度。二、教学重难点分析1、教学重点：（1）基因突变的概念及特点（2）基因突变的原因2、教学难点基因突变的概念和意义三、教学设计思路1.理论依据（1）奥苏伯尔关于概念形成的学习理论生物概念是人们对生物及生理现象本质特征的认识。正确的生物概念,既是生物学知识的组成部分,又为获得更系统的生物学知识奠定基础。奥苏伯尔认为学生获得概念主要有两条途径:概念形成和概念同化。概念形成: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。概念同化: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。生物学概念是生物学科思维的基本单位，是组成生物学学科知识的基本单位，概念教学是中学生物教学的主要内容。《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，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，所以在教学过程中要给学生提供丰富的感性材料，以进行观察、比较以及联系实际唤起学生原有的知识经验和生活体验学习，为进一步对原型的抽象和概括提供条件。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以概念形成方式进行教学。（2）建构主义学习理论建构主义认为：在教学中应是以学生为中心，在整个教学过程中由教师起组织者、指导者、帮助者和促进者的作用，利用情境、协作、会话等学习环境要素充分发挥学生的主动性、积极性和首创精神，最终达到使学生有效地实现对当前所学知识的意义建构的目的。在教学活动中，教材所提供的知识不再是教师传授的内容，而是学生主动建构意义的对象；媒体也不再是帮助教师传授知识的手段、方法，而是用来创设情境、进行协作学习和会话交流，即作为学生主动学习、协作式探索的认知工具。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，总结来说明基因突变的特征和引起的遗传效应从而构建出自己的知识结构。（3）新课程标准下倡导的学习新理念《高中生物课程标准》一个核心理念是倡导探究性学习，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。生物课程中的科学探究是学生积极主动地获取生物科学知识、领悟科学研究方法而进行的各种活动。因此学习中的探究活动不仅可以是实验活动，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。这些活动不一定具备实验探究活动的全部环节，但只要促进学生思维活动，那么这些学习过程就具有探究性。在本节课中，教材不仅提供了“积极思维”这样的能引导学生探究的好素材，同时也给学生提供了如解读图表、分析数据、举例描述等多种的探究活动，使学生能够形成对基因突变问题的解释或结论，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.教学程序设计首先用一个学生学习中会出现的一个实际问题创设境来引入新课，然后从实例入手，通过设计积极思维活动，来引导学生对镰刀型细胞贫血症的分析，让学生归纳基因突变的概念。然后在教师的引导下，不断地提出新问题让学生讨论、质疑，在师生的对话中让学生理解基因突变的原因和类型。接着通过由学生举例并自学教材内容来归纳基因突变的特点和重要意义。最后，通过引导学生以概念图的方式对本节课中的重要概念进行知识构建，使学生对基因突变的概念、时间、原因和遗传效应及突变的特征、意义等有着深入的理解，用课堂练习对本节课的知识进行巩固训练，给学生提出一个课外继续探究的问题，使学生能在课外有继续拓展提高的空间。这节课是对《基因控制蛋白质合成》的延续和延伸，创设好教学情境是本节课的关键环节，如果能够合理创设和运用教学情境，不仅可以激发和促进学生的情感活动，还在于激发和促进学生的认知活动和实践活动，能够提供丰富的学习素材，更有效地教与学。3.教学过程流程图创设问题情境，提出问题，导入新课创设问题情境，提出问题，导入新课学生观察、讨论、类比DNA复制的情况结合“积极思维”，分析镰刀型细胞贫血症的病因，归纳基因突变的概念通过图片材料，学生自学基因突变的特点学生举例、讨论基因突变的原因讨论基因突变的意义课堂练习反馈评价本节小结、构建概念图，课外拓展研究图例： 教师活动学生活动 师生活动四、教学方法根据本节课的特点，学习情境设计为真实情境与问题性情境相结合的模式，采用PowerPoint制作的线性结构课件。教学模式为“材料分析——比较归纳——讨论总结”的模式。五、教学资源苏教版高中生物教材《必修2遗传与进化》；多媒体课件；图片图表及文本资料六、教学过程教学内容教师活动学生活动教学意图一、基因突变的概念<积极思维>镰刀型细胞贫血症的病因是什么？二、基因突变的原因和类型三、基因突变的特点四、基因突变的意义五、本节内容小结六、练习反馈七、课外拓展〈创设问题情境〉，在幻灯片上展示：三位同学在抄写英语句子“THECATSATONTHEMAT”时，分别抄成了“Thekatsatonthemat”，“Thehatsatonthemat”，“Thecatonthemat”。请将抄写的句子与原句进行比较，看看意思发生了哪些变化？有性生殖的生物在通过减数分裂形成配子的过程中，要进行染色体的复制，实质是遗传物质DNA的复制，通过碱基互补配对原则，能保证DNA复制的准确性，使亲子代间的遗传信息保持一致。但类似抄错句子一样的错误会不会发生呢？DNA分子携带的遗传信息将会发生怎样的变化？可能对生物体产生什么影响？用幻灯的形式展示正常红细胞和镰刀型细胞贫血症红细胞图片。出示供学生阅读的材料。（1）1904年，美国的一位医生在芝加哥首次发现一名严重贫血病人的血液充满着镰刀状的红细胞，而正常人的红细胞是圆饼状的。他把这种病称为“镰刀型细胞贫血症”。在缺氧的情况下，患者的红细胞由圆饼状变得像镰刀一样（图4—16），严重时红细胞破裂，造成严重贫血，直至死亡。（2）科学家进一步研究发现，镰刀型细胞贫血症患者的血红蛋白的一条多肽链上的氨基酸组成发了变化。DNA测序发现，决定血红蛋白的相关基因也发生了变化。这段有区别的肽段的氨基酸顺序参见教科书图4—17。幻灯展示新的探讨问题，血红蛋白基因的CTTGAA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3个碱基对时又会对氨基酸序列产生什么样的影响？这种变化与缺失1个碱基对相比，哪种对蛋白质结构的影响较大？如果是基因的某个位点增加一个碱基对，对氨基酸序列又将产生什么影响？增加2个或3个呢？动画引导学生分析基因中碱基对的增添或缺失对性状的影响。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？教师进一步阐述：细胞分裂间期DNA分子复制过程中，由于外界环境或生物体内外因素的作用下，使DNA分子复制发生差错，即DNA分子中脱氧核苷酸（碱基）的种类、数量和排列顺序发生改变，从而引起基因结构的改变，遗传信息的改变。能不能举例说明在日常生活过程中可能会产生基因突变的一些现象，人们是如何去保护的呢？能不能对产生基因突变的原因进行归纳呢？根据致变因素的来源，可以将基因突变分成几种类型？指导学生自学教材，并进行总结。给学生出示有关基因突变特点知识的幻灯片。组织学生对下列问题进行讨论：1．DNA在什么时候容易发生突变？2.是否只有杂合子才会发生突变？纯合子能否发生基因突变？是否只有进行有性生殖的生物才会发生基因突变？进行无性生殖的生物能否发生基因突变？3.基因突变可发生在配子中，也可以发生在体细胞中，一般说哪类突变能够遗传给下一代？为什么？4.基因突变为什么通常由一个基因变成它的等位基因而不会发生大幅度的改变而变成其他的非等位基因？5.基因突变不仅多害，而且频率又低，那么人工诱变在生产上有没有价值？为什么？基因突变是广泛存在的，在前面，我们所列举的基因突变的实例都是有害的，那么广泛存在的基因突变是不是都不利于生物生存呢？基因突变有什么样的意义呢？请思考下列问题：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？基因突变对生物的进化有何意义？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。引导学生进行关于基因突变概念的内涵、外延、原因、结果、特点、意义等概念要素进行概念图整理。幻灯展示课堂练习题请学生利用课后时间收集生产生活中有关基因突变原理的应用资料，写成调查报告或以小论文的形式进行交流。学生利用英语字典分别进行翻译，观察比较；思考句意的改变的原因是因为抄写时抄错了一个字母及抄漏了一个字母等。学生讨论回答：完全有可能发生。分析：DNA在复制时，由于要解螺旋而使DNA的双螺旋结构变得不稳定，易受到外界各种因素的影响而出现差错，DNA分子携带的遗传信息将会发生变化，生物的性状可能会发生改变。改变的性状对生物的生存，可能有害，也可能有利。学生分析：病人的血红蛋白的一条多肽链发生了什么变化？填写出mRNA上的对应碱基。血红蛋白的多肽链的变化和基因变化之间有什么关系学生得出结论：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。学生分析：学生思考回答：学生1：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2：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3：若编码蛋白质的DNA中的碱基增添了，也会导致蛋白质结构的改变。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。学生思考、讨论，并举例说明：1．处于生长旺盛时期的青少年不宜长时间使用手机，防止手机辐射对大脑等器官发育的影响。2．怀孕的妇女不宜长时间使用电脑以免电脑辐射对胎儿的不利影响。3．在强日光下暴晒容易得皮肤癌。4．前苏联的切尔诺贝利核电站发生核泄漏时，核电站周围的居民得癌症的几率大大增加。1．生活在进行过豪华装潢的居室中的儿童易患白血病。2．长期食用咸菜等腌制食品过多可能会致癌。3．一些肿瘤病毒能诱发细胞癌变。学生讨论归纳：生物因素、物理因素和化学因素。基因可以分为自发突变和诱发突变。学生自学并总结基因突变的一般特点。学生根据教师前面提供的图片素材并思考回答。学生讨论认识到只有基因突变才能改变基因本身而产生基因的多态性，因此基因突变是生物变异的根本来源。它不仅增加了基因存在方式的多样性，为生物进化提供了原始材料，使生物能够适应新的环境变化，不断发展、进化；而且还揭示了生物性状遗传变异的规律，从而成为进行动植物遗传改良的基础。学生在教师的指引下画概念图学生完成课堂练习。课后完成探究利用多媒体的直观性，培养学生的观察能力，为学生的问题探究提供材料。利用学生生活经验创设教学情境，引导学生通过想象活动，体会类比推理的方法，提出问题，为下面的探究做准备。利用多媒体的优势进行直观性教学，培养学生的观察能力。创设情境，让学生进行问题的探究、创造讨论与交流机会。培养学生的观察能力和比较能力。理解血红蛋白是一种大分子物质。理解蛋白质分子不同，组成蛋白质的氨基酸的种类也不同，而氨基酸的种类是由密码子来决定的。密码子的排列是由DNA分子决定的。密码子发生改变是因为DNA分子发生了改变。培养学生的知识运用能力。促使学生归纳和概括，以把握基因突变的实质或内涵在于基因结构的改变，领会基因突变的外延包括碱基对的增添、缺失或替换。培养学生的列举事实和归纳能力利用生活中的实例帮助学生理解基因发生突变的原因。给予学生在健康保健方面的一些指导建议，使他们对生命价值的关爱更加重视。培养学生的归纳能力内容较简单，便于学生自学。培养学生分析问题的能力。创设情景，提供交流机会，培养学生的协作学习能力。以基因突变的概念和原因为知识的“生长点”，衍生出突变的结果，突变的低频性、方向不确定性和随机性的特点。师生对话、交流，让学生在问题诱导下积极思考，使他们得到良好的独立性和创造性的训练。培养学生的综合归纳能力。课堂效果反馈，巩固知识。使课堂教学有延续性和生成性，促进学生的自主发展。七、板书设计第四节 基因突变和基因重组一、基因突变1.实例分析：镰刀型细胞贫血症的病因是什么？概念图板书2.基因突变的概念概念图板书3.基因突变的原因4.基因突变的特征5.基因突变的意义八、教学反思：这节课在充分备课的前提下，取得了令自己满意的效果，对于取得的成功，主要有以下几个方面的体会。1.有效课堂教学需要现代教育理论的科学指导。在新课程改革背景下,用新教材教学已经有两年。能不能从老的教学思路、模式中跳出来，把握好课程改革的精神、理念使常态课堂真正成为有效课堂、高效课堂，深入学习《课程标准》、依据《课标》来指导平时的教学是非常重要的前提。本课中关于基因突变的标准要求是：理解镰刀状细胞贫血的病因，形成基因突变的概念；简述基因发生突变的时间、原因和遗传效应（分子病或代谢缺陷）；举例说明自然突变的特征，简述基因突变的意义。从中可以看出在教学中需要教师引导学生形成概念，帮助他们构建关于基因突变概念的本质和外延的关系，通过对问题的探究和思维过程来发展学生的能力，形成科学的情感态度和价值观。通过对《标准》的学习和解读，使我明确了这节课重点在于基因突变概念的教学，而对于概念教学有很多理论进行了阐述，其中最典型的就是奥苏伯尔的概念学习理论。在平时注意学习现代教育理论的基础上，使我在课堂教学实践活动中能够依靠这些理论来形成自己的教学模式，并促进教学质量提升。 这节课中为达到让学生理解基因突变概念的内涵和外延的目的，我首先给学生列举了学习中容易出现的错误问题引入新课，实际上是根据学生的生活体验来进行类比、推理从而为后面所学知识进行概括来提供依据。然后通过正常人与镰刀型细胞贫血症患者在红细胞、蛋白质和基因不同层次上进行比较、归纳，在学生思考、讨论分析中理解基因突变的内涵和外延，即基因突变的本质属性是基因结构的变化，而它的外延包括碱基对的增添、缺失或替换。在对这些教学问题处理时，我先组织引导分析教材中的“积极思维”，在这个基础上，再引导学生分析其他两个方面的例证，这样就可以涵盖概念的外延，从而达到揭示概念内涵的目的。在教学中本人遵循了由现象出发，深入研究到问题的本质这一研究规律，从而取得了较好的教学效果。在基因突变的其他内容（原因、特点、意义等）教学上要达到目标的有效性，就必须让学生积极地参加认知活动，主动地建构信息的意义，进行有意义的学习而不是被动地接受现成结论。我又让学生以自己的生活经验来举出与基因突变的原因、特点的实例，来引导他们进行分析、比较、归纳等思维活动，将上述内容在师生的对话互动中顺利地完成了课前所预定的目标。通过在以学生认知水平下的生活现象、经验来创设情境很好地激发了学生的形式逻辑思维、发散性思维和批判性思维，同时也注重培养他们对生命价值的认同。在质疑、讨论、交流中培养学生形成良好的思维方式，也进一步提高学生自己的学习能力。2.运用好概念图教学提升教学质量概念图是指利用图示的方法来表达人们头脑中的概念、思想和理论等，是把人脑中隐形知识显性化、可视化，便于思考、交流和表达。美国康乃尔大学教育系的诺瓦克教授提出：“意义学习”是将新的概念同化到已有的认知结构中，概念图对学习者和教师同样重要，可以在教学活动中帮助师生的认知活动，有助于整合新旧知识，在大脑中构建知识网络。奥苏贝尔认为新知识的学习取决于新旧知识能否达到意义的同化。换言之，知识的构建是通过已有的概念对事物的观察和认识开始的。学习就是建立一个概念网络，不断地向网络增添新内容。为了使学习有意义，学习者个体必须把新知识和学过的概念联系起来。而概念图的作用就是可以促进这个过程的形成。这是因为概念图可以把整合的过程清晰地呈现出来，并使学习者看到概念之间的关系。依据《课程标准》编写的生物教材不管是人教版还是苏教版，在课程设计上都十分重视引导学生构建概念图，培养他们的综合归纳能力。所以