【教案】基因表达与性状的关系第2课时教学设计高一下学期生物人教版必修2

课时教学设计第4课时教学设计设计者学校年级高一年级课题课时2基因表达与性状的关系课型新授课☑章/单元复习课□专题复习课□习题/试卷讲评课□学科实践活动课□其他□教学内容分析本节课是新课标内容要求中大概念3“遗传信息控制生物性状，并代代相传中”下的3.1“亲代传递给子代的遗传信息主要编码在DNA分子上”的重要组成部分。本节课第2课时“表观遗传”和“基因与性状的复杂关系”，其中“表观遗传”这一概念的理解难度较大，故本节教学设计将从生物具体可见的遗传实例切入，通过分析其遗传特性与孟德尔经典遗传之间的不同之处，引发学生的认知冲突，以便引导学生深入到基因这一微观角度对该概念进行深度剖析，进而帮助学生真正理解“表观遗传”这一重要概念。对表观遗传和孟德尔经典遗传的深刻理解，将有助于学生更全面地分析和掌握基因与性状之间的复杂关系。因此，本节内容精心设计教学环节，借助生物学事实和情境，巧妙利用假说一演绎法和物理模型构建法，引导学生通过自主探究，深刻理解表观遗传，并学会运用发展的眼光看待生物与性状之间的复杂关系，从而培养学生的生物学学科核心素养。学情分析通过前面章节的学习，学生学习了孟德尔的遗传规律、基因的本质以及基因指导蛋白质的合成等重要概念，同时对假说一演绎法的应用也较为熟练，具备了学习本节内容相应的科学思维和科学探究能力，但由于表观遗传内容抽象，与经典的孟德尔遗传之间形成了认知冲突，导致学生理解起来有一定的困难，并且理解“基因与性状之间的复杂关系”这一概念需要具备较强的科学思维，而学生这方面的能力还有待提高。学习目标确定1.以柳穿鱼花的形态结构遗传为载体，从科学家的角度，完成提出问题、作出假设、设计实验、实施实验、得出结论等科学探究步骤，培养比较、归纳、分析、综合、抽象、概括等科学思维。通过分析柳川鱼花的形态结构和小鼠毛色遗传，构建表观遗传概念。2.通过分析吸烟对人体健康和生殖能力产生的危害，认识到禁止吸烟的科学道理，并向他人进行相关宣传，倡导健康的生活方式，培养社会责任。3.通过实例分析，描述基因与性状之间关系的复杂性，阐明基因、环境与性状之间的复杂关系，认同生物学中因果关系的复杂性，培养多因素思维。学习重难点学习重点：1.表观遗传现象的分析与归纳。2.DNA甲基化的表观遗传机制。学习难点：DNA甲基化的表观遗传机制。任务实施过程学习任务教师活动学生活动教学意图创设问题情境，导入新课使用单元情境小鼠Avy基因和C基因表达过程，总结之前所学性状是由基因决定的，引出问题：性状是不是只由基因决定呢？学生带着问题进行本节课学习。延用本单元创设的教学情境，不仅可以引发学生的认知冲突，也能激发学生的学习兴趣和求知欲。任务11：构建表观遗传概念资料1：教师利用多媒体展示柳穿鱼花形态结构的遗传现象：这是生活在同一片花圃中的两株柳穿鱼，其中A植株开的花为两侧对称型，B植株开的却是辐射对称花，研究表明，只有A植株的Lcyc基因在开花时进行表达，而B植株的Icyc基因在开花时并未表达。回答相关问题。(1)植株A和植株B的Lcyc基因相同，为什么花的形态结构不同呢？拓展：DNA甲基化与去甲基化内容解释：DNA的碱基序列没有发生变化，但部分碱基发生了甲基化修饰。(2)结合视频，DNA甲基化为什么会抑制基因的表达呢？视频展示学生活动：构建物理模型，并回答相关问题：(1)如果使用拉链和贴纸两种材料模拟DNA的甲基化，拉链可以代表什么，贴纸可以代表什么？(2)如何模拟DNA分子的解旋？如何模拟DNA发生甲基化？(3)通过模拟实验你能推测出甲基化修饰对基因的表达有影响吗？【假说演绎法】探索柳川鱼花形态结构的遗传观察现象提出问题：(1)F1为什么是植株A?在F2中，为什么又出现了植株B?(2)为什么F2中不是植株A：植株B=3：1，而植株A多，植株B少呢?作出假设：柳川鱼花在形成配子时，成对的基因彼此分离，分别进入不同配子中。受精时，雌雄配子随机结合，Lcyc基因在一定程度上被甲基化修饰。【探究1】请合理的解释实验现象。实验验证：展示科学家真实实验数据得出结论：Lcyc基因甲基化程度越高，基因表达的水平越低。过渡：植物体中存在的现象，在动物体中又是怎样的？梳理资料2相关信息，回答相关问题AVY基因甲基化程度越基因表达水平越AVY基因甲基化程度越基因表达水平越小鼠毛色越(2)资料1和资料2展示的遗传现象有什么共同点？学生阅读73页资料一回答：Lcyc基因甲基化学生回答：DNA甲基化影响转录的过程，进而影响基因的表达。学生构建DNA甲基化物理模型学生思考并回答问题学生设计实验，并给出合理解释学生阅读资料2，思考并回答问题学生总结资料1和资料2展示的遗传现象的共同点，生成表观遗传概念通过摆事实、讲证据，培养学生尊重事实和证据的探究精神，运用正确的逻辑分析，激发学生“崇尚真知，追求科学知识”的认知动机。能够培养学生基于事实和证据的分析综合能力，以及提出合理假说的能力。训练学生设计实验、预测实验结果的科学探究能力，培养学生演绎推理的科学思维素养。通过展示科学家的实验，引导学得出实验结论，培养学生对实验结论的总结归能力。任务12：表观遗传与生活的联系资料3：研究表明，吸烟会使人的体细胞内DNA的甲基化水平升高，对染色体上的组蛋白也会产生影响。男性吸烟者的精子活力会下降，精子中的DNA甲基化水平明显升高。2020年中国新发癌症病例457万例，肺癌有81万例，占全部癌症新增人数的17.9％，是我国发病率第一、死亡率第一的“头号肿瘤”。在肺癌细胞中发现原癌基因过量表达，而抑癌基因表达水平低。【探究2】从中心法则和表观遗传的角度，提出肺癌治疗的有效措施。资料4：2017年11月，体细胞克隆猴“中中”和“华华”在上海中国科学院神经科学研究所诞生，此技术的难点在于体细胞细胞核转移入去核卵细胞后，由于DNA甲基化修饰无法正常“指挥”生长发育过程。研究人员在克隆猴的细胞核转移后，引入表观遗传调节剂，关闭抑制胚胎发育的基因。向融合细胞中注入去甲基化酶的mRNA，去除甲基化修饰，重新激活被抑制的基因，大大提高了胚胎发育的效率和代孕母猴成功怀孕的比例。【探究3】(1)克隆猴的体细胞与受精卵相比，细胞核中的DNA是否相同？(2)由于DNA甲基化，使克隆猴表观遗传修饰不同，性状是否改变？(3)若向克隆猴体细胞中注入去甲基化酶的mRNA，其表型是否发生改变？学生阅读资料3，进行探究从中心法则和表观遗传的角度，提出肺癌治疗的方案。学生阅读资料4，运用所学知识回答问题。本教学环节能够帮助学生建立健康的生活观念，养成健康的生活方式，并引导学生倡导禁烟，提升学生的社会责任素养。任务13：基因、性状、环境三者之间的关系【批判性思维】基因与性状的关系都是简单的一一对应关系吗？你如何评价基因决定生物性状这一观点。展示基因与性状直接的数量关系的相关事实：柳川鱼花的形态结构由Lcyc基因决定；水稻中的Ghd7基因参与水稻的开花、生长、发育和产量的调控；人的身高是由多个基因决定的，其中每个基因对身高都有一定的作用；同一株水毛茛，空气中的叶和水中的叶，表现出不同的形态。学生活动：根据相关事实，建构基因，性状，环境之间的关系总结：基因与基因、基因与基因表达产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用，这种相互作用形成了一个错综复杂的网络，精细地调控着生物体的性状。学生总结：一个基因决定一种性状；多个基因决定一种性状；一个基因影响多种性状；性状与环境因素有关，并建构基因，性状，环境之间的关系本教学环节的目的在于培养学生的发散性思维、自主学习能力以及总结概括能力。学生通过总结基因与性状之间关系的复杂性，认同生物学中因果关系的复杂性，提升多因素思维能力。板书设计第四单元第2节基因与性状的关系（第2课时）基因基因表达细胞分化选择性蛋白质控制生物性状表观遗传影响不是简单的一一对应关系与环境共同作用的结果特色学习资源分析、技术手段应用说明以教材课本为蓝本，通过分析柳穿鱼花的形态、小鼠毛色的遗传，建构表观遗传的概念，探究表观遗传的本质，进而运用表观遗传的原理解释遗传现象，指导学生养成健康的生活方式，提升社会责任，发展学生的生物学学科核心素养。将物理模型、概念模型与教材课堂紧密结合，有效调动学生的各种感官，诱发学生的情感。教学反思与改进本节课通过资料搜集、假说一演绎、问题探究、构建物理模型、小组展示、与生活进行联系、构建概念模型等教学环节的设计，让学生通过科学的探究过程，在不断发现问题、解决问题的过程中理解表观遗传，进而不断完善对“基因表达与性状的复杂关系”这一内容的理解，同时，该教