高中生物創(chuàng)新教學設計：以“基因表達與性狀的關系”為例

高中生物創(chuàng)新教學設計：以“基因表達與性狀的關系”為例傳統(tǒng)的課堂教學是以教師講授課本為主，重點強調(diào)教師教學過程的精彩程度和課堂容量的多少，學生的自主學習和合作學習往往被忽略，教學效率偏低?！叭隆北尘跋碌慕虒W更加強調(diào)課堂效率高、質(zhì)量高，強調(diào)要以學生為主體，教師為主導。要提高課堂效率，教師在備課環(huán)節(jié)就要優(yōu)化教學設計，在明確學習目標和重難點的基礎上更好地設計趣味導入和各種課堂活動，引導學生積極主動參與到課堂活動中，通過精講細練、設置開放性作業(yè)等方式，在一定程度上提高課堂教學的效率。一、教材分析“基因表達與性狀的關系”是人教版高中生物學必修2“遺傳與進化”第4章第2節(jié)的內(nèi)容。本節(jié)課包括4個內(nèi)容：（1）基因如何控制生物體的性狀？（2）細胞分化與基因表達有什么關系？（3）表觀遺傳信息是如何調(diào)控基因表達的？（4）怎樣理解基因與性狀關系的復雜性？本節(jié)內(nèi)容既從分子水平上闡明遺傳物質(zhì)在生物體中是如何起作用的，又為學生理解變異的本質(zhì)打下基礎，起著承前啟后的作用。二、教學目標1.通過對基因和性狀關系的實例分析，認識生命的多樣性和復雜性，進一步形成結(jié)構與功能觀。2.通過對細胞分化的原因的表格分析以及表觀遺傳實例的分析，培養(yǎng)信息獲取能力和問題解決能力，提高科學探究的能力。3.通過對生活中的表觀遺傳實例的分析，認識到不良生活習慣對后代的可能影響，養(yǎng)成健康文明的生活方式，樹立正確的生命觀。三、教學重點和難點1.教學重點：（1）基因表達產(chǎn)物與性狀的關系以及細胞分化的原因；（2）表觀遺傳；（3）基因與性狀關系的復雜性。2.教學難點：（1）基因控制生物性狀的方式以及細胞分化的實質(zhì)；（2）表觀遺傳的概念、特點。四、教學過程▲環(huán)節(jié)一：導入新課，展示本節(jié)聚焦內(nèi)容教師活動：引導學生回憶學過的中心法則圖解以及必修1學過的蛋白質(zhì)的相關內(nèi)容，提問：基因如何控制生物體的性狀？引出本節(jié)課的主題：基因表達與性狀的關系。在PPT上展示本節(jié)課的主題以及本節(jié)聚焦：（1）基因如何控制生物體的性狀？（2）細胞分化與基因表達有什么關系？（3）表觀遺傳信息是如何調(diào)控基因表達的？（4）怎樣理解基因與性狀關系的復雜性？學生活動：看PPT上展示的中心法則圖解，回憶上節(jié)課所學內(nèi)容以及蛋白質(zhì)的相關內(nèi)容。根據(jù)PPT和課本第71頁的“本節(jié)聚焦”，明確本節(jié)課的學習目標和重難點。（設計意圖：激發(fā)學生的學習興趣。講授新課前讓學生明確本節(jié)課的目標和重難點，有計劃地去學習新內(nèi)容。）▲環(huán)節(jié)二：講授“基因表達產(chǎn)物與性狀的關系”教師活動：給學生安排任務一，用2分鐘時間讀課本第71頁第2、3段，完成PPT上展示的流程圖一。引導學生根據(jù)流程圖一起總結(jié)出：基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進而控制生物體的性狀。提問：酶的概念和作用？給學生安排任務二，用1分鐘時間讀課本第72頁第1段，完成PPT上展示的流程圖二。提問學生填寫的流程圖，提示這里的蛋白質(zhì)其實就是載體蛋白，引導學生回憶必修1學過的物質(zhì)跨膜運輸?shù)姆绞街休d體蛋白的作用。引導學生根據(jù)流程圖一起總結(jié)出：基因通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構直接控制生物體的性狀。學生活動：規(guī)定時間內(nèi)閱讀教材并填寫PPT上的流程圖，回憶必修1學過的與酶相關的知識，回答：酶是活細胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機物，大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA。然后和老師一起根據(jù)流程圖二總結(jié)出：基因通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構直接控制生物體的性狀。（設計意圖：鍛煉學生讀取信息和提煉信息的能力，培養(yǎng)學生的自主能動性。）▲環(huán)節(jié)三：學習“基因的選擇性表達與細胞分化”內(nèi)容教師活動：生物體多種性狀的形成都是以細胞分化為基礎的，同一生物體的不同細胞，基因型相同，但形態(tài)、結(jié)構和功能卻各不相同，這是為什么呢？與學生一起分析課本第72頁“思考·討論”部分的表格，回憶生物體生長發(fā)育過程中有絲分裂和分化的相關內(nèi)容，引導學生回答問題：（1）這三種細胞中合成的蛋白質(zhì)種類有什么差別？（2）三種細胞中的DNA都含有卵清蛋白基因、珠蛋白基因和胰島素基因，但只檢測到其中一種基因的mRNA，這一事實說明了什么？（3）在這三種細胞中是否存在著都表達的基因呢？請舉例。根據(jù)學生回答的問題，引出管家基因和奢侈基因的概念以及表達情況，提出細胞分化的實質(zhì)是奢侈基因的選擇性表達。學生活動：聽老師的講解，思考。與老師一起分析表格，回憶必修1學過的細胞分裂和分化的相關內(nèi)容，回答問題：（1）不完全相同；（2）基因的選擇性表達；（3）是的，比如ATP合成酶基因。聽老師的講解，在課本上補充相關的筆記。（設計意圖：通過對表格的分析，培養(yǎng)學生通過表格獲取信息的能力。通過對舊知識更深層次的學習，學生對細胞分化有了更深入的理解。）▲環(huán)節(jié)四：學習“表觀遺傳”教師活動：基因什么時候表達、在哪里表達、表達水平的高低等都是會受到調(diào)控的，接下來我們一起學習調(diào)控基因表達的一種方式，也就是表觀遺傳。請同學們用2分鐘時間閱讀課本第73頁的“思考·討論”并小組討論問題1。下面我們以柳穿魚花為例來分析第2個問題。在PPT上用白板筆寫出遺傳圖解，分析F1和F2表現(xiàn)型的原因。資料2中小鼠毛色的遺傳預制類似，都是基因的堿基序列保持不變，但是部分堿基發(fā)生了甲基化修飾，抑制了基因的表達，使得性狀發(fā)生改變，而且這種改變是可遺傳的，由此得出了表觀遺傳的概念。這也是問題3的答案。接下來我們一起來看表觀遺傳的相關內(nèi)容：（1）概念；（2）調(diào)控機制；（3）發(fā)生時期；（4）特點。學生活動：在規(guī)定時間內(nèi)閱讀教材上的內(nèi)容并小組討論出問題1的答案。聽老師講解柳穿魚花的遺傳過程，與老師一起寫對應的遺傳圖解，分析討論2和討論3的相關問題。聽老師講解，在課本對應位置做標記和補充。（設計意圖：通過組內(nèi)閱讀教材和討論，培養(yǎng)學生的閱讀能力和小組合作能力。教師對重難點進行講解，讓學生明確重難點，掌握相關內(nèi)容。）▲環(huán)節(jié)五：回歸問題探討，總結(jié)基因與性狀的關系教師活動：接下來我們回到本節(jié)最前面的“問題探討”部分，根據(jù)PPT講解水毛茛的葉形不同的原因，得出：基因和性狀并不是一一對應的關系。那么基因與性狀之間到底有什么關系呢？通過今天的學習我們知道了：（1）基因決定生物性狀；（2）生物性狀還會受到環(huán)境等條件的影響。首先我們來看基因是如何決定生物體的性狀的。接下來請同學們拿出稿紙，在稿紙上寫孟德爾基因分離和自由組合定律的遺傳圖解，我請兩位同學在黑板上寫。根據(jù)學生寫的遺傳圖解，分析出：（1）一個基因控制一種性狀；（2）一個基因控制多種性狀；（3）多個基因控制一種性狀，同時表型還會受到環(huán)境的影響，最后得出公式：表型=基因型+環(huán)境。學生活動：看PPT上的圖片和問題，回答：（1）基因型相同；（2）環(huán)境因素。思考老師提出的問題，看PPT上的相關內(nèi)容。寫孟德爾的分離定律和自由組合定律的遺傳圖解。聽老師講解，記筆記。（設計意圖：根據(jù)對已有知識的回顧引出新知識，促進學生新舊知識的聯(lián)系。）▲環(huán)節(jié)六：課堂小結(jié)，課堂練習根據(jù)PPT上的思維導圖，和學生一起總結(jié)本節(jié)課所學內(nèi)容。邀請學生進行PPT上設置的PK活動，并讓所有學生做知識強化1、2兩道題，提問個別學生回答原因。（設計意圖：加深記憶，活躍課堂氛圍，對知識及時鞏固。）▲環(huán)節(jié)七：布置作業(yè)作業(yè)：（1）整理本節(jié)筆記；（2）完成課本75頁的思維訓練；（3）預習5.1“基因突變和基因重組”。（設計意圖：對本節(jié)課所學內(nèi)容進行更好的理解和記憶。）五、板書設計（略）六、教學反思總體來說，這節(jié)課比較完美地達到了預設的教學目標和教學效果。（一）根據(jù)課標要求，明確教學目標和重難點高效課堂離不開明確的教學目標，教學目標的設定方法由以前的三維目標過渡到現(xiàn)在的核心素養(yǎng)目標，更加細化和具體。由于學生的個體差異較大，所以根據(jù)學生學情，分層次、分步驟地設置學習目標能讓學習效率更高。本節(jié)課的教學目標設定為讓學生通過表觀遺傳現(xiàn)象及機理的分析，認識到生命的多樣性和復雜性，形成結(jié)構與功能觀，樹立正確的生命觀念；通過對表觀遺傳現(xiàn)象典型實例的分析，提升學生的演繹推理和科學論證的能力；通過對吸煙相關內(nèi)容的解釋讓學生認識到不良的生活習慣對自己、身邊的人及后代的影響，養(yǎng)成健康文明的生活方式，并且勸阻周圍人戒煙，培養(yǎng)學生的社會責任。（二）趣味導入新課，增強學生的學習興趣生物學是一門與生活實際聯(lián)系密切的學科，教師在尋找導入的視頻、圖片等素材時可以搜集一些與生活實際聯(lián)系密切的題材，讓學生從自己身邊的事例入手，結(jié)合教師提供的圖片或視頻，自然而然地過渡到要學習的新課內(nèi)容，讓學生對所學內(nèi)容產(chǎn)生強烈求知欲的同時提升知識的應用能力。在本節(jié)設計導入環(huán)節(jié)時，我搜集了同卵雙胞胎的圖片，引導學生結(jié)合學過的“基因的表達”相關內(nèi)容，解釋同卵雙胞胎性狀相似度很高的原因，又提出他們有一些微小的差異，進而引出表觀遺傳的相關內(nèi)容，通過已有知識解釋生活中的實例并自然引入新課，極大地激發(fā)了學生的學習興趣。（三）巧妙設計課堂環(huán)節(jié)，提升課堂效率“三新”背景下的課堂，教師一定要少教、少講，把課堂的主體還給學生，但教師也不能完全放任不管。在設計本節(jié)課堂環(huán)節(jié)時，針對“基因表達產(chǎn)物與性狀的關系”這一內(nèi)容，設置了學生自主學習，具體是教師在PPT上展示挖空了的流程圖，讓學生定時自主閱讀課本填空，然后引導學生總結(jié)出基因?qū)π誀畹闹苯涌刂坪烷g接控制方式；對于“基因的選擇性表達和細胞分化”的內(nèi)容，由于學生識圖表能力較弱，設計了教師帶著學生一起讀取表格中的相關信息，再精講管家基因和奢侈基因的表達情況，和學生一起總結(jié)出細胞分化的實質(zhì)；在“表觀遺傳”模塊，設計學生定時看書并小組討論資料中性狀改變的原因，鼓勵學生嘗試用學過的遺傳圖解解釋相關現(xiàn)象，再引入表觀遺傳。對于表觀遺傳的概念、特點、發(fā)生時期及調(diào)控機制設計教師精講，尤其在講述調(diào)控機制DNA的甲基化時，把甲基化比作一把小鎖，鎖住了基因的表達，讓抽象的知識具體化、生活化，便于學生理解。在“基因和性狀關系”模塊設計了把本節(jié)教材最前面的問題探討變換至此，引導學生根據(jù)問題探討得出“表型=基因型+環(huán)境”的公式，再指定2位學生在黑板上寫出基因的分離定律和自由組合定律的遺傳圖解（其他學生在自己練習本上寫），根據(jù)遺傳圖解引導學生推出基因和性狀的1對1及多對1的關系（9∶3∶3∶1的變式9∶