《减数分裂和受精作用》信息化设计许一平

一、教材分析本节课是生物全日制普通高级中学教科书（必修2）新课标（人民教育出版社）第二章第一节。这部分内容不仅是第二章的重点内容，也是整本书的重点内容之一。这一节又分成两部分：减数分裂部分和受精作用部分。这部分内容是在学生学习了细胞的基础知识，特别是有丝分裂知识、生物的新陈代谢和生物的生殖种类等知识基础上进行。学生已经初步掌握了动植物细胞的结构和功能，明确了有性生殖特别是卵式生殖的重要意义，理解了有性生殖是生物界普遍存在的一种生殖方式，对于生物的遗传、变异具有十分重要的意义。减数分裂和有性生殖细胞的形成这一内容还与以后学习遗传学知识密切相关，特别是学习生物的遗传规律、变异中的基因重组以及染色体组、多倍体、单倍体等内容都有非常密切的联系。由于本节课的内容既是对有丝分裂知识的延伸和扩展，也是学习遗传学知识的基础，因此有着承前启后的作用。基于教学所用媒体在教学过程中发挥的重大作用，即一方面能向学习者提供在当时当地无法看见和看清的事物、现象和过程，或者无法听到和听清的各种音响等，可以为学习者提供充分的感性材料；另一方面是能提供替代的经验，以弥补学生直接经验的不足。加上本节教学内容《减数分裂和受精作用》所讲述的内容涉及到细胞核内部细微结构的运动变化过程，教科书上所展示的静态图片在帮助学生理解的作用上不是很突出，所以利用多媒体教学，可以很有效的指导学生学习。二、学习对象分析1、学习对象本节课的学习对象为高中生，刚刚结束对《生物必修一·分子与细胞》的学习，对高中生物的学习已经有一定的了解。经过之前的学习，学生已经初步掌握了学习生物学知识的一般思路，有一定的分析和总结归纳能力。学生对学习关于生命起源，特别是自己生长、发育过程有很大的兴趣，比较关注生物学中此类相关知识，兴趣较大，但本节课的内容涉及到细胞精细结构的形态变化与运动，学生对抽象概念与教细微的细胞结构的理解可能还有困难，在认知能力，观察分析能力上还有待提高，并且本节课内容需要学生抽象理解的内容较多，所以学生学习起来仍有一定难度。2、知识能力基础（1）高中学生已经学习了细胞的基本结构及其功能、细胞的有丝分裂过程以及细胞的新陈代谢等相关知识，储备了本节课所需的一定知识基础。（2）高中学生已经具有了一定的认知能力，观察分析能力，抽象思维能力，及一定的自主学习能力，但对于细胞中微观世界的物质变化缺乏感性认识，仍难以理解，较难抓住本质。在自主探究分析和讨论交流的能力方面，由于训练的不够，所以能力有待锻炼与增强。3、学习风格（1）高中生对新鲜事物有强烈的好奇心，并喜欢积极去探索新事物，发现新现象。学生思维的敏捷性、灵活性、深刻性、独创性和批判性明显增强。（2）能够认识到生物的趣味性，喜欢探讨自己感兴趣的事物，特别是与自己身体相关的知识内容，所以对学习的新内容产生浓厚的兴趣。（3）对教学设备，特别是其他科目教学过程中不常用的多媒体教学兴趣浓厚，注意力较为集中，学习兴致较高。（4）学生想要利用网络资源进行学习，去自助了解更多的新知识，并且喜欢分享知识与获取知识的渠道，这有利于在课后增加学生学习渠道与时间。三、教学目标1、知识目标：（1）通过本节课的学习，学生需要阐明减数分裂的基本概念、过程和特点；（2）明确减数分裂是生殖细胞形成过程中的一种特殊的有丝分裂；（3）说出同源染色体的基本概念；（4）描绘减数分裂的两次分裂过程中染色体行为特征；（5）概述染色体数目、染色单体数目和DNA含量的变化规律；（6）比较精细胞和卵细胞形成过程的异同点。（7）说出受精作用的概念得出受精作用的意义2、能力目标：（1）通过对比减数分裂和有丝分裂、精子和卵细胞形成过程的异同点，培养比较、分析问题并认识事物实质的思维能力；（2）通过对减数分裂过程中染色体和DNA变化规律的认识，培养观察、分析、综合等方面的思维能力；（3）通过分析讨论、巩固练习，培养解决问题的能力。3.情感态度与价值观：（1）减数分裂是一个连续的动态过程，通过本节课的学习，领悟到“事物是阶段性和连续性的统一”的辩证唯物主义观点。（2）通过对配子的产生与受精过程的学习，领悟到生命活动是规律性，并赞美生命的奇妙。（3）在学习减数分裂的过程中，体验生物学的科学价值和应用价值，感受到生物学与现实生活息息相关。四、学习重、难点与解决办法1、学习重点：（1）减数分裂的概念[解决办法]eq\o\ac(○,1)利用解释式讲授与多媒体图片展示相结合展示减数分裂这一概念。eq\o\ac(○,2)多媒体展示减数分裂与有丝分裂的对比，加深学生对减数分裂概念的理解。（2）减数分裂两次分裂过程中染色体的行为特征、数目变化以及DNA数目变化[解决办法]eq\o\ac(○,1)多媒体动态展示减数分裂的整个过程，弄清减数分裂中各个时期的特点及变化。eq\o\ac(○,2)要求学生将减数分裂各个过程分别作图，动手过程中注重减数分裂过程的细节变化。eq\o\ac(○,3)将减数分裂过程染色体、DNA的数目变化制作成表格与折线图，帮助理解记忆。2、学习难点：（1）同源染色体的概念[解决办法]多媒体展示同源染色体图片，通过大小、颜色等方面的变化区分同源染色体，以及多倍体的同源染色体的识别，从而引出其概念。（2）减数分裂两次分裂过程中染色体的行为特征、数目变化以及DNA数目变化[解决办法]eq\o\ac(○,1)多媒体动态展示减数分裂的整个过程，弄清减数分裂中各个时期的特点及变化。eq\o\ac(○,2)要求学生将减数分裂各个过程分别作图，动手过程中注重减数分裂过程的细节变化。eq\o\ac(○,3)将减数分裂过程染色体、DNA的数目变化制作成表格与折线图，帮助理解记忆。五、学习思路设计本节课教学思路参照了《普通高中生物课程标准（实验）》（注：以下简称《课标》）上的内容，结合现有教材与自身教学经验的基础上，在以下几个方面进行了部分调整：1.课程目标的确立上依据《课标》对课程目标的要求，课程目标分为三级课程目标，即知识、情感态度与价值观、能力。在课程标准的表述上，所用的动词分别指向了知识性学习目标、技能性学习目标和情感性学习目标。如在知识目标中所用的“阐明”“指出”等动词，都是《课标》中建议用词。并且将目标表述为“学习目标”，使得教学设计面对学生展开，使学生时刻处于学习动作发出者的角色。2.学习内容的调整上学习内容上，增加了《课标》上建议的“观察减数分裂”这一活动。用多媒体展示减数分裂的动态过程，使得学生在观察、理解这一连续过程时，可以形成一个连续的观念，而不是书本上被分割的静态图片。摒弃了传统讲课中仅仅是教师在讲授的情形，与学生互动起来，使得学生主动的去学习这一知识。3.教法和学法的设计（1）教法方面：学生是学习中的主体，而教师是教学中的主导作用。所以在教学过程中教师应该注重引导，在教学过程中，减少平白直叙，多一些多媒体的使用，引导学生主动获取知识。鉴于高中生属比较活跃的年龄段，增加师生间的互动会使得学生对课堂更加感兴趣，有利于知识的传授。所以在教学过程中，可以让学生与老师一起活动起来，成为课堂的主体。在使用动态多媒体过程中，可以锻炼学生通过观察、自主探究来达到对知识的发现和接受，可以很好地调动学生学习的积极性和主动性，达到很好的教学效果。教师应该给予学生独立思考与交流讨论的时间。在讲课的最后，留下一个小问题，给学生自己拓展查阅资料，还可以以小组形势展示所得结果。在课堂上使用的教学方法主要有:a、讲述法b、探究法c、演示法d、谈话法（2）学法方面：学生是课堂的主体，所以在学法上应该是有效的学习方法。当教师展示学习内容时，在允许的情况下，学生需要结合教师的引导，自己思考并与小组同学相互讨论。需要探究的内容，则小组内合作，共同探究。将精卵细胞细胞产生过程相类比，可以锻炼学生的比较分析能力。本节课的教学主体是高中生，他们思维比较活跃，喜欢表达自己的观点和看法，所以用小组讨论交流的方式可以很好的发挥这一特点，最终得出满意的结论，也可以锻炼小组成员分析、综合的能力。六、学习资源与课前准备教师制作Powerpoint,内容包含从网络上下载的图片、利用flash制作减数分裂的动画。以供课上使用。课后布置的讨论题，学生可以利用网络查阅，小组在网上可以交流讨论，汇总并得出结论，简历班级讨论群，提交时可以上传至讨论群，本班同学可以下载查看并完成交流。教师也可以在群里和学生互动。（1）教学媒体：投影仪、计算机、powerpoint、flash动画等；（2）学习资源：上网查阅有关资料、汇总并上传文件。七、课时安排减数分裂的教学是重点，所以安排两个课时。第一课时：引出减数分裂并讲授精细胞形成过程第二课时：在精细胞的基础上讲授卵细胞形成过程与受精作用八、教学过程（一）第一课时教学过程：

1.复习导入：（3min）问：上学期学习了细胞增殖的三种方式，是哪三种？（有丝分裂、无丝分裂、减数分裂）问：详细学习了有丝分裂的过程，有丝分裂的过程是什么？（间期、前、中、后、末期，每个时期相应的染色体行为）问：结果是一个母细胞分裂成几个什么样的细胞？（两个形态结构、功能与母细胞完全相同的细胞）问：无丝分裂也是产生两个与母细胞含有相同遗传物质的细胞。那观察书本上果蝇体细胞和配子的染色体图，发现了什么？（配子染色体数目是体细胞数目的一半）得出结果：配子的遗传物质和母细胞不一样，所以配子的产生不是经过有丝分裂或无丝分裂得到的。引出：减数分裂。２．引出减数分裂（12min）解释减数分裂的概念，在powerpoint上展示概念内容，让学生指出概念的重点。呈现概念：减数分裂是有性生殖的生物，在产生成熟生殖细胞时进行的染色体数目减半的细胞分裂。在减数过程中，染色体只复制一次，而细胞分裂两次。减数分裂的结果是成熟生殖细胞中染色体数目比原始细胞减少一半。（指出重点：1，对象是有性生殖的生物；2，时期是产生成熟生殖细胞，包括精细胞和卵细胞；3，过程是染色体只复制一次，细胞分裂两次；4，结果是染色体数目减半。）讲述：哺乳动物的精细胞和卵细胞都是生殖细胞，那我们想详细了解减数分裂的过程就可以以精细胞的形成为例。那现在我们结合哺乳动物精子产生过程，介绍减数分裂的过程，深入理解减数分裂的概念。讲述：高等动植物的减数分裂发生在有性生殖器官内。人和其他哺乳动物的精子是在睾丸中形成的。（多媒体展示睾丸内部结构，指明精细胞产生位置）睾丸里有许多弯弯曲曲的曲细精管。在曲细精管中，通过有丝分裂产生大量的精原细胞。每个精原细胞的染色体数目与体细胞染色体数目相同，问：精原细胞是通过哪种方式产生的？(有丝分裂。)成熟的精原细胞可以进行减数分裂，由powerpoint展示减数分裂的flash动画过程，动画中中间包括精原细胞的复制、核膜解体、核仁消失、中心粒复制、染色体高度螺旋、同源染色体联会、纺锤丝牵引、细胞分裂、再分裂等过程，最终形成四个子细胞。动画结束，问：复制几次？分裂几次？（一次、两次）问：染色体数目发生什么变化？（减半）教师讲解的几个概念：1、减数分裂被人为划分为两个阶段：减Ⅰ期和减Ⅱ期。每期都有前、中、后、末的人为划分。2、同源染色体：（成对存在）他们是减Ⅰ期配对的两条染色体，形状和大小一般都相同，一条来自父方，一条来自母方（多媒体展示同源染色体图片，通过大小、颜色等方面的变化区分同源染色体，以及多倍体的同源染色体的识别，从而引出其概念。）3、联会：在减Ⅰ期前期出现的同源染色体两两配对的现象。（多媒体展示）4、四分体：联会后的每对同源染色体，含有四条染色单体，叫做四分体。1个四分体=1对同源染色体=2条染色体=4条染色单体=4个DNA；四分体中的非姐妹染色单体常常发生交叉互换，完成部分基因重组。3.分段解析减数分裂。(20min)(1)探究减数第一次分裂各阶段特点Flash先播放减数分裂过程,再利用Powerpoint展示各时期细胞模式图，详细展示各时期的变化。学生观察，小组讨论得出各时期的特点：完成表格的绘制。表格要求：表示出减数第一次分裂各时期染色体形态、数量和DNA数量变化。提示：二倍体染色体数量用2n表示，单倍体用n表示。注意细胞核的变化、染色体形态、联会的时期、四分体分离时期。探究过程，教师走动指导。探究结束，请两个小组，在黑板展示所绘制的表格。时期减Ⅰ间期减Ⅰ前期减Ⅰ中期减Ⅰ后期减Ⅰ末期细胞核活动染色体形态（活动）染色体数目DNA数目体细胞（染色体数:2n）有丝分裂→1个精原细胞（染色体数:2n）→间期：细胞体积增大、染色体复制→1个初级精母细胞（染色体数:2n）→前期：联会、四分体（非姐妹染色单体交叉互换）→中期：同源染色体排列在赤道板两侧→后期：同源染色体分离（非同源染色体自由组合）→末期：形成2个次级精母细胞（染色体数:n）点评，梳理减Ⅰ期各时期特点。

（2）减数第二次分裂（8min）与有丝分裂相似，可以较容易得出减Ⅱ各时期特点。同样绘制表格，与前一表格补齐。再次播放减数分裂flash动画，按照表格，分段理解整个减数分裂过程。2个次级精母细胞（染色体数:n）→4个精子细胞（染色体数:n）→变形→→4个精子（染色体数:n）4.结尾（2min）精细胞产生的过程已经得出，将表格画在笔记本上，课后结合教材，自己将有丝分裂过程中，DNA与染色体数目随时间变化绘制成折线图（如下图），可以小组讨论。2nn2nn（二）第二课时教学过程1.复习导入：(8min)教师展示表格上节课总结的减数分裂各时期表格，学生回答各时期特点。结合减数分裂概念图（如下）。讲述：减数分裂人为划分成两阶段，减数第一次分裂和减数第二次分裂，减数第一次分裂包含三种形态的细胞，以精原细胞为例，包括精原细胞、初级精母细胞和次级精母细胞。减数第二次分裂包含次级精母细胞和精细胞。精原细胞是体细胞，它可以通过有丝分裂完成自身的增殖，它可以通过减数分裂过程间期进行染色体和DNA的复制，成为初级精母细胞。初级精母细胞经过减数第一次分裂成为两个次级精母细胞。次级精母细胞经过减数第二次分裂一分为二，成为两个精细胞。详细描述过程为：初级精母细胞在减Ⅰ前期同源染色体联会形成四分体，非姐妹染色单体交叉互换，完成部分基因重组。后期，在纺锤丝的牵引下，同源染色体分离，非同源染色体自由组合。末期细胞缢裂成为两个次级精母细胞。次级精母细胞接下来会经历一个类似于有丝分裂的过程。首先是染色体排列在赤道板上，再在纺锤丝的牵引下，着丝粒断裂，染色单体移向细胞两极，细胞缢裂成两个精细胞。染色体数目变化上，精原细胞是体细胞，染色体数目2n，DNA数目2n，间期复制一次，成为初级精母细胞，染色体数目不变，DNA数目变为4n，经过减Ⅰ，由于同源染色体分离，次级精母细胞中染色体数目减半，成为n，DNA数目为2n。经过减Ⅱ，染色体数目不变，DNA含量由于着丝粒断裂而减半，为n。总言之，精原细胞经过一次复制，两次连续分离，最终形成四个单倍的精细胞。教师在多媒体展示减数分裂过程DNA与染色体数目变化图。（上节课课后作业，挑选小组上传的作业中完成较好的展示）下图是上述文字描述转变而来，同学们可以清楚看出在间期，DNA数目加倍，在减数第一次分裂之后，染色体和DNA数目均减半，这是由于同源染色体的分离，而在键鼠第二次分裂的后期，由于着丝粒的断裂，细胞内染色体数目加倍，在末期，染色单体移向细胞两极，染色体数目又减半。最后，染色体和DNA数目都变为体细胞的一半，成为单倍体。再次之前我们都是以精细胞产生过程为例，学习减数分裂过程，那卵细胞和精细胞形成过程有什么不同呢？同学们都复习过了，下面我们进行新课的学习。2.新课内容展示卵细胞形成的过程flash动画，讨论并列出精卵细胞产生过程的不同。（12min）（1）场所:睾丸/卵巢

（2）过程:减数第一次分裂

体细胞（染色体数:2n）有丝分裂→1个卵原细胞（染色体数:2n）→间期：细胞体积增大、染色体复制→1个初级卵母细胞（染色体数:2n）→前期：联会、四分体（非姐妹染色单体交叉互换）→中期：同源染色体排列在赤道板两侧→后期：同源染色体分离（非同源染色体自由组合）→末期：形成1个次级卵母细胞和1个第一极体（染色体数:n）

减数第二次分裂

1个次级卵母细胞+1个第一极体（染色体数:n）→1个卵细胞+3个第二极体（染色体数:n）（3），末期分列方式：均等分裂/不均等分裂（4），结果四个精细胞/一个卵细胞和三个极体2.练习题（5min）Powerpoint展示细胞图像，判断细胞属于哪一时期。【减Ⅱ中期、减Ⅰ前期（联会期）、减Ⅱ末期、减Ⅱ后期】对于细胞分裂图像属于哪一时期的鉴别，可以概括如下（三看鉴别法）：a、一看染色体的数目(奇偶性)，①奇数：减Ⅱ；②偶数：看二；b、二看有无同源染色体，①无同源染色体：减Ⅱ；②有同源染色体：看三；c、三看有无同源染色体的特殊行为——联会、四分体、分离，①有则为减1；②无则为减Ⅱ。3、受精作用

（15min）讲述:精、卵细胞形成后，他们都是单倍体，想要发育成个体，只有相互融合才能形成受精卵才能完成发育。下面我们来学习精卵结合的过程：受精作用：讲述：（1）受精作用概念：精子和卵细胞相互识别、融合成为受精卵的过程。（2）.过程：精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面→卵细胞细胞膜外面出现了一层特殊的膜以阻止其他精子再进入→精子的细胞核与卵细胞的细胞核相遇→二者的染色体会合。（3）结果：受精卵的染色体数恢复到体细胞的数目，其中有一半的染色体来自精子（父方）另一半来自卵细胞（母方）。Powerpoint展示减数分裂和受精作用综合概念图:讲述：一个精原细胞经过减数分裂过程可以产生四个精细胞，一个卵原细胞可以产生一个卵细胞，精细胞通过变形，可以在雌性体内与卵细胞结合，细胞核的融合可以完成染色体数目的加倍，是受精卵成为二倍体细胞，受精卵才得以进行接下来的发育。受精卵在母体内可以进行有丝分裂，发育成胚胎，再发育成个体，最终完成整个发育过程。俗语说：“一母生九子，九子各不同”为什么？（变异现象）变异是指子代与亲代表现型不一致的现象。结合精、卵细胞以及受精卵形成的过程，同学们可以想到什么呢？（精卵细胞是配子，配子里含有遗传因子，只有配子发生变异，才会出现变异现象）配子为什么会“变异”呢？回忆下孟德尔第二遗传定律内容？（关键点：形成配子过程中，同源染色体分离，非同源染色体自由组合）讲述：自由组合，意味着对于每一对同源染色体来讲，一次分裂会有两种可能性，形成的配子中的染色体上所携带的遗传因子的搭配，就有可能和母本不一样，我们把这种不同成为配子多样性。那同学们思考：配子中染色体组合的多样性原因有哪些呢？讲述：Ⅰ.减数分裂过程中非同源染色体的自由组合（１）一个含n对同源染色体的精原细胞，经减数分裂产生的精子类型有2种；（２）一个含n对同源染色体的卵原细胞，经减数分裂产生的卵细胞类型有1种；（３）体细胞含有n对同源染色体的生物个体，经减数分裂产生的配子类型有2n种。Ⅱ.四分体时期有非姐妹染色单体的交叉互换。基因会发生重组。3，结尾(5min)本节课学习了卵细胞形成的过程，和受精作用的过程，在生物学中，减数分裂和受精作用有很大的意义，大家阅读书上的内容：减数分裂和受精作用对于维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定，对于生物的遗传和变异，都是十分重要的。

减数分裂形成的配子具有多样性，精卵细胞结合也具有随机性，最终导致后代性状可以呈现多样性。生殖多样性有利于生物在自然选择中进化，充分体现了有