高中生物人教版必修二遗传与进化-教师教学用书

高中生物人教版必修二遗传与进化-教师教学用书一、教材总体介绍（一）教材地位与作用《遗传与进化》是高中生物必修模块的重要组成部分。它不仅揭示了生物遗传和变异的奥秘，更是现代生物学的核心内容之一。本模块有助于学生深入理解生命的延续和发展，从分子水平和细胞水平阐述遗传信息的传递、变异及其在生物进化中的作用，为学生构建起完整的生物学知识体系，培养学生的科学思维和探究能力，对于提高学生的生物科学素养具有举足轻重的作用。（二）教材编写思路教材以人类对遗传物质的探索历程为主线，从孟德尔的豌豆杂交实验开始，逐步深入到基因的本质、基因的表达、基因突变及其他变异、从杂交育种到基因工程、现代生物进化理论等内容。通过设置问题探讨、思考与讨论、资料分析、探究等多种栏目，引导学生主动参与学习过程，培养学生的观察、分析、推理、实验设计等能力，让学生在探究遗传与进化规律的过程中，领悟科学研究的方法，体验科学发现的乐趣，认同科学是不断发展的观点。（三）教材内容结构本教材共包括6章内容，可分为三个部分。第一部分是遗传的细胞基础，包括第1章《遗传因子的发现》和第2章《基因和染色体的关系》，主要介绍了孟德尔遗传定律和减数分裂，为后续学习遗传的分子基础奠定基础。第二部分是遗传的分子基础，涵盖第3章《基因的本质》和第4章《基因的表达》，深入探讨了基因的本质、DNA的复制、转录和翻译等过程，揭示了遗传信息的传递和表达机制。第三部分是遗传与进化，包括第5章《基因突变及其他变异》和第6章《从杂交育种到基因工程》以及《现代生物进化理论》，介绍了遗传变异的类型、育种方法和生物进化的理论，体现了遗传与进化的紧密联系。二、各章教学内容分析（一）第1章遗传因子的发现1.教学目标知识目标：阐明孟德尔的一对相对性状的杂交实验及分离定律；阐明孟德尔的两对相对性状的杂交实验及自由组合定律。能力目标：通过分析孟德尔遗传实验，培养学生的演绎推理能力；尝试进行杂交实验的设计。情感态度与价值观目标：体验孟德尔遗传实验的科学方法和创新思维；认同敢于质疑、勇于创新、严谨求实的科学态度。2.教学重难点重点：对分离现象和自由组合现象的解释；对分离定律和自由组合定律的实质理解。难点：对分离现象和自由组合现象的解释；假说演绎法的理解和应用。3.教学内容要点孟德尔豌豆杂交实验（一）：介绍孟德尔选择豌豆作为实验材料的原因，讲述一对相对性状的杂交实验过程，包括纯种高茎豌豆与纯种矮茎豌豆杂交、F1自交得到F2等。分析F2中出现性状分离且分离比接近3:1的现象，提出对分离现象的假说，如生物的性状由遗传因子决定、体细胞中遗传因子成对存在、配子中遗传因子成单存在、受精时雌雄配子随机结合等。通过测交实验对假说进行验证，得出分离定律。孟德尔豌豆杂交实验（二）：讲述两对相对性状的杂交实验过程，即纯种黄色圆粒豌豆与纯种绿色皱粒豌豆杂交，F1自交得到F2。分析F2中出现的性状重组现象，提出对自由组合现象的假说，包括两对相对性状分别由两对遗传因子控制、F1产生配子时每对遗传因子彼此分离，不同对的遗传因子可以自由组合、受精时雌雄配子随机结合等。同样通过测交实验验证假说，得出自由组合定律。4.教学方法建议运用多媒体展示豌豆杂交实验的过程和结果，帮助学生直观理解。引导学生进行小组讨论，分析实验现象，提出问题并尝试解答，培养学生的合作探究能力。采用假说演绎法的教学模式，让学生亲身感受科学研究的过程，提高学生的科学思维能力。（二）第2章基因和染色体的关系1.教学目标知识目标：阐明细胞的减数分裂并模拟分裂过程中染色体的变化；举例说明配子的形成过程；举例说明受精过程；说出基因位于染色体上的实验证据；概述伴性遗传。能力目标：通过观察减数分裂过程中染色体的行为变化，培养学生的识图和绘图能力；通过分析遗传系谱图，培养学生的逻辑推理能力。情感态度与价值观目标：认同基因在染色体上，体会科学研究中常用的类比推理方法；关注伴性遗传的理论和应用，培养学生的社会责任感。2.教学重难点重点：减数分裂的过程和特点；基因位于染色体上的实验证据；伴性遗传的特点。难点：减数分裂过程中染色体行为和数目变化；基因位于染色体上的实验证据；伴性遗传的应用。3.教学内容要点减数分裂和受精作用：介绍减数分裂的概念，以精子的形成过程为例，详细讲述减数第一次分裂和减数第二次分裂的过程，包括染色体的复制、联会、四分体、同源染色体分离、非同源染色体自由组合等行为变化，以及染色体数目减半的过程。同时讲述卵细胞的形成过程，比较两者的异同。受精作用是卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程，强调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具有重要意义。基因在染色体上：通过萨顿的假说，介绍类比推理的方法，说明基因和染色体行为存在着明显的平行关系，提出基因在染色体上的假说。摩尔根通过果蝇眼色遗传实验，证明了基因位于染色体上，进一步揭示了遗传的奥秘。伴性遗传：介绍伴性遗传的概念，以红绿色盲为例，讲述伴X隐性遗传的特点，如男性患者多于女性患者、交叉遗传、隔代遗传等。同时介绍伴X显性遗传和伴Y遗传的特点，并通过遗传系谱图的分析，让学生掌握伴性遗传的判断方法和相关计算。4.教学方法建议利用动画演示减数分裂过程，让学生直观感受染色体的行为变化。组织学生进行小组活动，模拟减数分裂过程中染色体的变化，加深对知识的理解。引导学生分析果蝇眼色遗传实验和遗传系谱图，培养学生的科学思维和分析问题的能力。（三）第3章基因的本质1.教学目标知识目标：总结人类对遗传物质的探索过程；概述DNA分子结构的主要特点；说明基因和遗传信息的关系；概述DNA分子的复制。能力目标：通过分析肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验，培养学生的科学思维和实验分析能力；制作DNA双螺旋结构模型，培养学生的动手能力和空间想象能力。情感态度与价值观目标：认同科学探索是一个不断深入的过程；体会科学技术在生物学研究中的重要作用。2.教学重难点重点：肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的原理和过程；DNA分子结构的主要特点；DNA分子的复制过程。难点：肺炎双球菌转化实验的原理和过程；DNA分子结构的主要特点；DNA分子半保留复制的实验证据。3.教学内容要点DNA是主要的遗传物质：介绍早期人们对遗传物质的推测，然后讲述肺炎双球菌转化实验，包括格里菲思的体内转化实验和艾弗里的体外转化实验，证明了DNA是遗传物质。噬菌体侵染细菌实验则进一步通过放射性同位素标记法，更有力地证明了DNA是遗传物质。烟草花叶病毒感染实验表明RNA也是某些病毒的遗传物质，从而得出DNA是主要的遗传物质这一结论。DNA分子的结构：介绍DNA双螺旋结构模型的构建历程，讲述DNA分子的结构特点，如由两条反向平行的脱氧核苷酸链盘旋成双螺旋结构、外侧是磷酸和脱氧核糖交替连接构成基本骨架，内侧是碱基对、碱基通过氢键连接成碱基对，遵循碱基互补配对原则（AT、CG）等。DNA分子的复制：讲述DNA分子复制的概念、时期、过程，包括解旋、合成子链、形成子代DNA分子等步骤，强调复制过程需要模板、原料、能量和酶等条件，以及DNA分子复制的特点是半保留复制，并通过实验证据进行验证。基因是有遗传效应的DNA片段：说明基因与DNA的关系，基因是有遗传效应的DNA片段，每个DNA分子上有许多个基因；基因中的脱氧核苷酸排列顺序代表遗传信息；基因在染色体上呈线性排列。4.教学方法建议采用多媒体展示肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的过程和结果，帮助学生理解。组织学生分组制作DNA双螺旋结构模型，通过动手实践加深对DNA分子结构的理解。引导学生分析DNA分子复制的过程和特点，培养学生的逻辑思维能力。（四）第4章基因的表达1.教学目标知识目标：概述遗传信息的转录和翻译过程；理解基因表达的概念；说明基因、蛋白质与性状的关系。能力目标：通过分析转录和翻译过程，培养学生的逻辑推理能力；通过比较DNA复制、转录和翻译，培养学生的归纳总结能力。情感态度与价值观目标：认同基因表达过程的精确性，体会基因表达调控的重要性。2.教学重难点重点：遗传信息转录和翻译的过程；基因、蛋白质与性状的关系。难点：遗传信息翻译的过程；中心法则的内容及应用。3.教学内容要点基因指导蛋白质的合成：讲述转录的概念，转录是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程，包括转录的场所主要在细胞核、原料是核糖核苷酸、遵循碱基互补配对原则等。然后讲述翻译的概念，翻译是在核糖体上以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程，介绍密码子、反密码子的概念以及tRNA的结构特点，详细阐述翻译的过程，包括mRNA与核糖体结合、tRNA携带氨基酸与密码子互补配对、氨基酸脱水缩合形成肽链等步骤。基因对性状的控制：介绍中心法则的内容，包括DNA复制、转录、翻译、RNA复制、逆转录等过程，说明基因、蛋白质与性状的关系，基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物的性状；基因还能通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状。同时介绍基因与性状之间并不都是简单的线性关系，存在多个基因共同控制一种性状以及一个基因影响多种性状等情况。4.教学方法建议运用动画演示转录和翻译的过程，让学生直观感受基因表达的动态变化。组织学生进行小组讨论，分析转录和翻译过程中的碱基互补配对关系，培养学生的分析能力。通过实例分析，引导学生理解基因、蛋白质与性状的关系，提高学生的知识应用能力。（五）第5章基因突变及其他变异1.教学目标知识目标：举例说明基因突变的特征和原因；简述基因重组及其意义；举例说明染色体结构变异和数目变异；人类遗传病的类型、监测和预防。能力目标：通过分析基因突变和基因重组的实例，培养学生的归纳总结能力；通过调查人类遗传病，培养学生的调查能力和数据分析能力。情感态度与价值观目标：关注基因突变和染色体变异在育种方面的应用；认同遗传病监测和预防的重要性，关爱遗传病患者。2.教学重难点重点：基因突变的概念、原因和特点；基因重组的概念和意义；染色体结构变异和数目变异的类型；人类遗传病的类型和监测预防。难点：基因突变的原因；染色体组的概念；人类遗传病的遗传方式判断和计算。3.教学内容要点基因突变和基因重组：介绍基因突变的概念，DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，而引起的基因结构的改变。分析基因突变的原因，包括物理因素、化学因素、生物因素等，讲述基因突变的特点，如普遍性、随机性、低频性、不定向性、多害少利性等。基因重组是指在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合，包括减数分裂过程中同源染色体上非姐妹染色单体之间的交叉互换和非同源染色体上非等位基因的自由组合，强调基因重组的意义。染色体变异：介绍染色体结构变异的类型，如缺失、重复、倒位、易位等，以及染色体数目变异，包括个别染色体的增加或减少和以染色体组的形式成倍地增加或减少。讲述染色体组的概念，细胞中的一组非同源染色体，它们在形态和功能上各不相同，携带着控制生物生长发育的全部遗传信息。单倍体、二倍体和多倍体的概念及特点，介绍多倍体育种和单倍体育种的原理和方法。人类遗传病：介绍人类遗传病的概念，人类遗传病通常是指由于遗传物质改变而引起的人类疾病，包括单基因遗传病、多基因遗传病和染色体异常遗传病。分析常见的单基因遗传病的遗传方式和特点，如白化病、红绿色盲等。讲述多基因遗传病的特点，如发病率高、易受环境影响等。染色体异常遗传病的类型，如21三体综合征等。介绍遗传病的监测和预防方法，如遗传咨询、产前诊断等。4.教学方法建议展示基因突变和染色体变异的图片和实例，帮助学生理解相关概念。组织学生进行小组讨论，分析遗传病的遗传方式和特点，培养学生的合作探究能力。开展调查人类遗传病的活动，让学生亲身体验科学研究的过程，提高学生的实践能力。（六）第6章从杂交育种到基因工程1.教学目标知识目标：简述杂交育种的概念，举例说明杂交育种方法的优点和不足；举例说出诱变育种在生产中的应用；简述基因工程的概念、原理及操作工具；简述基因工程的操作步骤；关注转基因生物和转基因食品的安全性。能力目标：通过分析杂交育种和诱变育种的过程，培养学生的逻辑推理能力；通过设计基因工程操作步骤，培养学生的创新思维和实践能力。情感态度与价值观目标：体会科学技术在农业生产中的重要作用；关注转基因生物和转基因食品的安全性问题，培养学生的社会责任感。2.教学重难点重点：杂交育种和诱变育种的原理和方法；基因工程的原理、操作工具和操作步骤。难点：杂交育种和诱变育种的优点和局限性；基因工程的操作工具和操作步骤。3.教学内容要点杂交育种与诱变育种：介绍杂交育种的概念，将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。讲述杂交育种的原理是基因重组，通过实例分析杂交育种的过程和优点，如可以将不同品种的优良性状组合在一起，但也存在育种周期长等不足。诱变育种是利用物理因素（如X射线、γ射线、紫外线、激光等）或化学因素（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）来处理生物，使生物发生基因突变。分析诱变育种的优点是提高突变