高中生物人教版高中必修2遺傳與進(jìn)化第5章基因突變及其他變異-《基因突變》教學(xué)設(shè)計(jì)

1、基因突變教學(xué)設(shè)計(jì)一、教材分析本節(jié)內(nèi)容是在學(xué)生學(xué)習(xí)了生物的遺傳規(guī)律、減數(shù)分裂受精作用、基因的本質(zhì)以及基因表達(dá)的基礎(chǔ)上引入生物可遺傳變異的內(nèi)容，讓學(xué)生從基因變化的角度來認(rèn)識(shí)生物發(fā)生變異的原因，本節(jié)是學(xué)生第七章“生物進(jìn)化”的基礎(chǔ)，也是基因表達(dá)的延續(xù)和拓展。本節(jié)課的重點(diǎn)在如何讓學(xué)生掌握基因突變的概念及特點(diǎn)，以及了解基因突變的原因，難點(diǎn)在于如何理解基因突變的意義。二、學(xué)情分析在本節(jié)課的學(xué)習(xí)之前，學(xué)生已經(jīng)具備了一定的相關(guān)知識(shí)，相對(duì)而言，理解本節(jié)課的內(nèi)容是比較容易的，但需要教師精心備課，設(shè)計(jì)教學(xué)過程，引導(dǎo)學(xué)生適當(dāng)進(jìn)行拓展思考與探究，將相關(guān)知識(shí)進(jìn)行遷移，深化其對(duì)核心概念的理解。三、教學(xué)目標(biāo)1.綜合運(yùn)用歸納、推

2、理、批判性思維等方法，分析鐮刀型細(xì)胞貧血癥等相關(guān)素材，闡釋基因突變的定義、原因、特點(diǎn)和意義，形成基因的結(jié)構(gòu)與功能觀（生命觀念，科學(xué)思維）2.通過參與分組探究活動(dòng)，運(yùn)用基因結(jié)構(gòu)與功能觀，在新的問題情境下分析不同類型的基因突變所帶來的不同影響，并總結(jié)規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生的分析能力和創(chuàng)造性思維。（科學(xué)探究）3.讓學(xué)生了解基因組編輯技術(shù)和我國(guó)在這一領(lǐng)域的可喜成績(jī)。使學(xué)生了解生命科技進(jìn)步的積極意義，養(yǎng)成健康文明的生活方式，乃至樹立投身生命科學(xué)研究的事業(yè)理想。（社會(huì)責(zé)任）四、教學(xué)過程本節(jié)內(nèi)容以患者就診、醫(yī)患溝通過程作為情節(jié)發(fā)展主線，呈現(xiàn)“一境到底”教學(xué)策略“起承轉(zhuǎn)合”的創(chuàng)設(shè)方法。其中以患者視角設(shè)置動(dòng)態(tài)情境，以醫(yī)

3、生視角設(shè)置學(xué)生探究性活動(dòng)，以達(dá)成對(duì)核心素養(yǎng)的落實(shí)。設(shè)計(jì)流程見下圖：圖1 本節(jié)情節(jié)型情境主線的設(shè)計(jì)流程1起創(chuàng)設(shè)情境，激活課堂教師展示本班兩名同學(xué)與父母的合照，并通過親子間性狀的相似性和差異性引出遺傳和變異現(xiàn)象。然后進(jìn)一步追問：A同學(xué)的父母都是雙眼皮，而A同學(xué)是單眼皮，他的單眼皮有可能傳給后代嗎? B同學(xué)的一家三口皮膚都很白，但由于拍照時(shí)是夏天B同學(xué)被曬得很黑，他的黑皮膚可能遺傳給后代嗎？學(xué)生分析總結(jié)出變異包括可遺傳變異和不可遺傳變異進(jìn)而導(dǎo)入章標(biāo)和節(jié)標(biāo)。案例中的照片選自母親節(jié)活動(dòng)素材全家合影，展示同學(xué)的家庭合照，點(diǎn)燃了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，激發(fā)了學(xué)生的好奇心和求知欲，體驗(yàn)學(xué)習(xí)的樂趣。2承情境銜接，問題驅(qū)

4、動(dòng)情境銜接：一天，診所來了一位病人，病人臉色蒼白，四肢無力，是嚴(yán)重的貧血患者。對(duì)病人做血液檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)，紅細(xì)胞在顯微鏡下不是正常的圓餅形，而是又長(zhǎng)又彎的鐮刀形，稱鐮刀型細(xì)胞貧血癥。 鐮刀形細(xì)胞貧血癥形成的原因 教師出示病人的血檢報(bào)告單，引導(dǎo)學(xué)生利用中心法則內(nèi)容，以醫(yī)生的身份對(duì)該病的病因進(jìn)行分析。由現(xiàn)象到本質(zhì)，按照個(gè)體、細(xì)胞、分子水平推測(cè)病因，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)基因突變的實(shí)質(zhì)。圖2 病人的病理報(bào)告單1-3（從左到右）根據(jù)圖2第1份報(bào)告中紅細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)異常，教師引導(dǎo)學(xué)生想到去檢查血紅蛋白結(jié)構(gòu)；根據(jù)第2份報(bào)告中血紅蛋白結(jié)構(gòu)檢查結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)引起該病的直接原因是血紅蛋白結(jié)構(gòu)中某一氨基酸發(fā)生了改變，再引導(dǎo)學(xué)

5、生想到去測(cè)序血紅蛋白基因結(jié)構(gòu)。根據(jù)第3份報(bào)告的檢查結(jié)果學(xué)生認(rèn)識(shí)到該病的根本原因是基因中一對(duì)堿基發(fā)生了替換。 基因突變的概念、結(jié)果教師課前準(zhǔn)備好裝有不同的血紅蛋白基因突變片段的信封分發(fā)至各小組。結(jié)合信封內(nèi)突變片段，接下來設(shè)計(jì)一系列問題，引導(dǎo)學(xué)生展開思維，歸納、推理，得出結(jié)論。（1）堿基對(duì)改變方式除了“替換”還可以怎么改變？（2）突變后的基因是不是原來的基因？（3）新基因和原來的基因是否控制同一性狀？（4）DNA堿基序列的改變一定是基因突變嗎？問題（1）學(xué)生對(duì)比突變片段之間堿基對(duì)的差別，根據(jù)已有的經(jīng)驗(yàn)很容易想到堿基對(duì)改變方式還可以增添或者缺失。問題（2）（3）的目的是使學(xué)生理清基因突變的結(jié)果。學(xué)生

6、進(jìn)一步推理：突變后的基因中堿基對(duì)的排列順序發(fā)生改變，即基因結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，不再是原來基因。新基因與原基因控制的是紅細(xì)胞形狀的不同表現(xiàn)類型，互為等位基因。（4）幫助學(xué)生重點(diǎn)辨析DNA與基因間的關(guān)系。通過系列問題的歸納，學(xué)生自主建構(gòu)基因突變的概念，闡明基因突變的結(jié)果，感悟基因突變的意義之一產(chǎn)生新性狀，變異的根本來源，培養(yǎng)基因的結(jié)構(gòu)與功能觀這一生命觀念。 基因突變對(duì)生物性狀的影響及意義學(xué)生以醫(yī)生的身份嘗試對(duì)患者的病請(qǐng)咨詢進(jìn)行解答，使學(xué)生產(chǎn)生如臨其境的真實(shí)感，促進(jìn)學(xué)生經(jīng)驗(yàn)與知識(shí)的自主轉(zhuǎn)化，培養(yǎng)科學(xué)思維。教師依次展示病人的咨詢問題：（1）我的突變基因會(huì)傳給孩子嗎？（2）若突變基因傳給孩子，孩子會(huì)患病嗎？（

7、3）若沒有傳給孩子孩子，一定不患病嗎？（4）孩子的基因發(fā)生突變，就一定患病嗎？ 學(xué)生分析出問題（1）突變?nèi)舭l(fā)生于生殖細(xì)胞有可能傳給孩子，若發(fā)生于體細(xì)胞則不會(huì)傳給孩子，即不同位置的基因突變可能給子代帶來的不同影響。（2）若該突變基因?yàn)殡[性基因，孩子是否患病還取決于來自母親的基因。（3）孩子自身細(xì)胞的基因也可能突變。問題（4）引導(dǎo)學(xué)生分組合作探究，利用信封內(nèi)的突變血紅蛋白基因片段，分析不同類型的堿基變化對(duì)性狀的影響，如表1所示。物理建模，訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)造性思維，引導(dǎo)學(xué)生從蛋白質(zhì)對(duì)性狀的影響、基因的顯隱性關(guān)系對(duì)性狀的影響進(jìn)行討論。學(xué)生分組交流結(jié)果，領(lǐng)會(huì)基因突變概念的內(nèi)涵與外延，形成基因結(jié)構(gòu)與功能觀。正

8、常片段TGAGGCCTTCTTACTCCGGAAGAA抄寫突變片段mRNA片段ACUCCGGAAGAA轉(zhuǎn)錄出mRNA氨基酸序列蘇氨酸-脯氨酸-谷氨酸-谷氨酸氨基酸序列血紅蛋白結(jié)構(gòu)正常血紅蛋白結(jié)構(gòu)性狀紅細(xì)胞呈圓餅狀態(tài)性狀是否改變表1 分析基因突變對(duì)性狀的影響教師可引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步分析基因突變對(duì)生物體生存的影響：基因突變對(duì)生物體的影響是不確定的：可能有害，可能有利或者中性，從而了解到生命的內(nèi)涵。引導(dǎo)學(xué)生逐步建立基因突變新基因基因型多樣性性狀多樣性自然選擇的邏輯關(guān)系，在深度學(xué)習(xí)中理解基因突變的意義。3轉(zhuǎn)遷移拓展，創(chuàng)新思維學(xué)生繼續(xù)以醫(yī)生的身份對(duì)患者的疑問進(jìn)行深入剖析：（1）如何避免發(fā)生基因突變？（2）基

9、因突變有何特點(diǎn)？（3）我的病還能治嗎？以問題激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引發(fā)學(xué)生的高階思維，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)，培養(yǎng)科學(xué)思維能力。 基因突變的原因、特點(diǎn)和意義 針對(duì)問題（1）展示收集的生活素材（例1：在強(qiáng)烈日光下暴曬易導(dǎo)致皮膚癌；例2：長(zhǎng)期吃剩飯剩菜，揚(yáng)州一家三口相繼致癌；例3：患肝吸蟲病的病人中膽管型肝癌的發(fā)病率較高；例4：在醫(yī)院放射室工作的醫(yī)生容易患癌癥；例5：長(zhǎng)期食用腌制食物使我們的胃癌發(fā)生幾率大增；例6：調(diào)查顯示肝癌發(fā)病率較高的地區(qū)，食物中黃曲霉菌的含量就會(huì)較高；例7：男子一天兩包煙，全家三口患肺癌。），讓學(xué)生分析影響基因突變的外界因素（物理、化學(xué)和生物因素）。教師提出問題基因突變只能由外因誘發(fā)出現(xiàn)

10、嗎？若學(xué)生思維陷入僵局，則需教師及時(shí)搭建思維臺(tái)階，問題驅(qū)動(dòng) ：“什么時(shí)候基因結(jié)構(gòu)會(huì)變得不穩(wěn)定而容易發(fā)生堿基改變？進(jìn)一步的引導(dǎo)學(xué)生分析基因突變的類型（自發(fā)突變和誘發(fā)突變）以及易發(fā)生的時(shí)間分裂的間期。問題（2）教師展示素材，學(xué)生歸納推理得出基因突變具有：普遍性，隨機(jī)性，不定向性，低頻性等特點(diǎn)。 突變基因的定點(diǎn)“修改”問題（3）是全社會(huì)密切關(guān)注的熱點(diǎn)問題，具有一定的挑戰(zhàn)性，可引導(dǎo)學(xué)生利用基因工程和干細(xì)胞的相關(guān)知識(shí)去尋找治療方案。學(xué)生討論后提出可行方法，教師及時(shí)給以評(píng)價(jià)。最后教師做遷移拓展：2023年三科學(xué)家發(fā)現(xiàn)DNA修復(fù)方法獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，讓學(xué)生了解基因組編輯技術(shù)，同時(shí)呈現(xiàn)我國(guó)在這一領(lǐng)域的可喜成績(jī)。

11、“2023年，美國(guó)華裔生物學(xué)家張鋒首次利用CRISPR/Cas9系統(tǒng)對(duì)哺乳動(dòng)物細(xì)胞進(jìn)行了基因組編輯，引起世界轟動(dòng)。2023年，首次對(duì)猴進(jìn)行了基因組編輯并獲得成功。2023年，首次將基因組編輯用于治療癌癥?！崩鼘W(xué)生與科學(xué)研究的距離，提高社會(huì)責(zé)任感，認(rèn)可生命科學(xué)研究的重要意義。4合梳理主線，建構(gòu)網(wǎng)絡(luò)綜合運(yùn)用歸納、推理、批判性思維等方法，整合醫(yī)患交流問題主線，快速構(gòu)建有關(guān)“基因突變”的完整知識(shí)體系。學(xué)生展示所畫概念圖和思維導(dǎo)圖，分享所學(xué)知識(shí)成果。本案例以核心素養(yǎng)目標(biāo)的四個(gè)維度為中樞，以教學(xué)環(huán)節(jié)的連接為基本骨架,努力挖掘生活中的生命現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了從“生命”導(dǎo)入課堂用“生命”豐富課堂讓“生命”重?zé)ㄕn堂。同時(shí)，教師還要能夠?qū)W(xué)生進(jìn)行潛移默化的引導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生理解生命的“內(nèi)涵”，要讓他們能夠?qū)⑺鶎W(xué)的知識(shí)與“生命”