2022届高考生物二轮复习微专题：育种方式教案

生物学高考二轮复习微专题：育种方式
1.教材分析：
育种方式的主要内容包括杂交育种、诱变育种、单倍体育种、多倍体育种及基因工程育种的原理、过程和优缺点，在教材中分布比较散，且阐述的内容存在知识深度和广度的不同，如果没有情境创设，只是平铺直叙地复习，往往教学会比较单调和枯燥。本节课以袁隆平院士的“禾下乘凉梦”为主题，让学生根据不同育种方式的优点来合理选择培育水稻的方式，达成高产水稻育种的目标。
2.学情分析
学生已经具备了一定的遗传学知识，但对其理论深度和实用性体会还不到位，需要通过老师的启发引导，提高学生运用遗传学的知识指导生产实践、提高和改善生成技术的能力。
3.教学目标
(1)通过“禾下乘凉梦”相关视频的观看，明确育种的目标；根据各种育种方式的优点，选择合适的育种方式来培育高产水稻，在问题解决的过程中培养科学思维和科学探究的能力；
(2)通过解决水稻育种任务，加深对袁隆平院士“禾下乘凉梦”的理解，自觉树立为国家粮食生产出力的社会责任感以及对生命的关爱和尊重。
4.教学重难点
教学重点：各种育种的原理及其应用 。
教学难点: 各育种方式的局限性;用遗传图解表示育种过程。
5. 教学过程
5．1创设情境，导入新课
播放纪念袁隆平院士的改编歌曲《父亲》，以动人的曲调和真切的歌词调动学生的情绪，营造学习氛围。教师勉励学生：最好的纪念方式就是接力完成袁老的事业和梦想，进而提出本节课的学习任务：利用不同的育种方法，从理论上探讨“禾下乘凉
梦”的可行性方案。
5．2明确目标，完成任务一
观看外国记者采访袁隆平院士的视频。袁老用英文讲述“禾下乘凉梦”：水稻长得跟高粱一样高，穗子像扫把那么长，籽粒像花生米那么大，我和助手们就坐在稻穗下面乘凉。笔者提问：根据袁老的描述，首先应明确选育的水稻要具备什么样的性状 在学生一致确认要培育高秆高产的水稻后，出示国家水稻数据中心的3个水稻品种(表1)，要求学生完成任务一：根据这些亲本，利用合适的方法培育高秆水稻。
学生思考填写学案中的任务一。查看学生作答情况，发现较多学生选择杂交育种，这与预设一致。此时，追问：你们选择的杂交亲本株高是多少 根据杂交育种的特点预测杂交子代的株高会有多少 可以乘凉的水稻株高需要多高
学生在问题的指引下，意识到根据现有的亲本高度，杂交后代不能实现目标株高。引导：除杂交育种外，有没有其他方式获得目标株高 并提醒学生由3号亲本的选育单位“国家植物航天育种工程技术研究中心”联想到选择诱变育种的方式。这样，诱变育种的特点就会在学生设计方案的过程中被理解和掌握。
设计意图：
选取镇江农业科学研究所培育的水稻品种，贴近学生的生活实际，同时还能进行职业规划建议；隆两优1308即袁隆平院士和他的团队培育的水稻品种；“国家植物航天育种工程技术研究中心”是为了提示学生选择诱变育种的育种方式。通过提供3种株高在1 m左右的水稻亲本，由学生自主选择育种方式培育株高2 m左右的水稻子代，这一具有充分的开放度和思考性的任务，不同于常规的习题练习复习课，学生的学习兴趣容易被激发。学生经历杂交育种到诱变育种的选择后，充分认识到诱变育种可以大幅度改良育种进程的特点，对诱变育种的优点以及杂交育种的特点会有更为深刻的理解。
5．3依据情境，完成任务二
出示国家水稻数据中心网站截图，介绍其中133个超级稻品种株高都在1 m左右。提问：为什么目前推广种植的水稻都是1 m左右的“矮个子”
学生阅读“学前资料”，其中介绍20世纪50年代以前，水稻的地方品种基本是高秆类型，遇到台风容易倒伏，导致减产。我国水稻育种专家黄耀祥院士利用高秆的“广场13”和矮秆的“矮仔占”，历时4年培育出矮秆品种“广场矮”，完成水稻育种
的第一次革命。笔者展示任务二：黄院士获得“广场矮”的育种原理是什么 写出培育“广场矮”的遗传图解。从第几代中能选出矮秆抗病个体 能否立即推广种植 为什么 怎样处理才能得到稳定遗传的矮秆抗病个体 从亲本到获得可推广种植的水稻种子至少需要几年时间
学生进行任务二遗传图解的书写时，笔者发现不少学生不能熟练运用子二代9：3：3：1的表现型比例。针对这一问题，笔者展示两位学生书写的遗传图解，并请其他学生来评判哪种方式好 学生通过对比发现，利用基因型表示表现型的归纳方法更直
观、简便，既可以看出子二代即出现矮秆抗病个体，也能知道矮秆抗病个体中存在有杂合子，不能稳定遗传。这样的书写方式对于解决问题有极大的帮助。待学生认同该书写形式后，教师可继续复习利用乘法原理解决两对等位基因杂合子自交后代的情况。
设计意图：
用真实的水稻品种“广场13”“矮仔占”“广场矮”及其图片，以及黄耀祥院士的真实育种事例，为学生创设真实的任务情境。互评的方式，激发了学生参与的热情，也为其掌握方法和技
巧做好了心理建设。通过问题串，引发学生关注选育目标是纯合子，体会杂交育种获得纯合子往往耗时较长的缺点，自然引出缩短育种年限的单倍体育种。
5．4选取优势，完成任务三
学生书写杂交育种遗传图解时，知道选育相关性状的纯合子育种进程缓慢。适时提问：有没有耗时短的育种方法 过渡到单倍体育种的复习。出示水稻的染色体组型图，请学生判断水稻是
几倍体 水稻的单倍体中含有几个染色体组 水稻的单倍体可育吗 为什么 并展示任务三：书写单倍体育种流程。
学生据图顺利判断课件上展示的水稻是二倍体生物以及单倍体水稻中含有1个染色体组。但学生在回答单倍体水稻为什么不育的问题时，语言表述不规范。该问题需要将植物育性与减数分裂的关系以及减数分裂能正常进行的染色体条件梳理清楚，属于学业质量水平三的要求。根据学情，结合含两对同源染色体和含两条非同源染色体的两组细胞减数分裂图示，给学生搭建支架，帮助他们厘清逻辑关系，并最终能够准确、规范地表述含一个染色体组的单倍体不育的原因。
单倍体育种的操作方法也是复习重点，学生能够熟记“花药离体培养”和“诱导染色体加倍”，但不能准确理解在何时取花药进行培养，何时来进行染色体加倍的处理 这是育种实际操作的精髓，为促进学生思考，教师将任务三书写单倍体育种流程做一些留白处理，让学生填写取哪一代的花药培养、在什么阶段诱导染色体加倍以及诱导的方法有哪些，这样的处理方式使复习的效果从浅层记忆走向高阶思维。
设计意图：
用水稻的染色体组型图来复习单倍体的概念，通过递进的几个问题让学生明确水稻单倍体不育以及用单倍体水稻育种时需使其染色体加倍。以图例的直观呈现来突破单倍体育性的难点，变抽象思维为直观思维，匹配学生的学情和能力。学案中任务三的设计采用流程图加留白的形式，突出学生需要深层理解的内容。
5．5矛盾冲突，完成任务四
任务一、二的育种目标分别是将矮秆培育成高秆和将高秆培育成矮秆，这样的矛盾对立可引发学生的质疑和思考。再播放2001年采访袁老的一段视频，听袁老讲述“禾下乘凉梦”的愿景是要培育高产的水稻品种。此时学生的疑惑解开了，我们的育种目标就一个——高产水稻。那还有什么育种方案能让水稻产量继续提高呢 有学生提出多倍体植株常常茎秆粗壮，叶片、果实和种子都比较大，能不能尝试培育多倍体水稻 教师肯定学生的设想，要求学生写出具体的育种方法(任务四)。
当学生完成任务四多倍体育种的方法归纳后，出示湖北大学生命科学院培育的四倍体水稻，介绍该品种水稻比二倍体水稻重量超出3／5以上，结实率达到了80％，并在此处设问：为什么特别强调结实率达80％ 学生根据多倍体的特点进行回答。教
师继续追问：为什么多倍体结实率低 引发学生对多倍体减数分裂中同源染色体分离情况的思考和讨论。
设计意图：
用任务一、二中培育高秆水稻和矮秆水稻的矛盾对立激发学生探究的欲望，以袁隆平院士的亲口讲述告诉学生探寻真相的路径。多倍体水稻减数分裂情况的讨论将学生的思维推向深处，促进课堂深度学习的发生。真实的多倍体水稻育种事例让学生体会到完成任务的喜悦，切实存在的结实率问题也激发了学生攻克难关的社会责任意识。
5．6愿景展望，完成任务五
“学前资料”介绍了中国水稻育种的三次革命，即矮秆育种、三系育种和两系育种，分别起始于20世纪50年代中期、70年代初期和80年代末期。
教师提问：第三次育种革命已经过去30多年，水稻育种的第四次革命可能是什么呢 这就是你们的任务五。学生根据知识储备可以想到基因工程育种，如培育抗虫的水稻、抗倒伏的高秆水稻等。此时，出示国家水稻数据中心网站提供的育种有利基因(耐盐、耐寒、耐旱、理想株型等)，鼓励学生查阅资料了解决定水稻产量的关键因素与理想株型基因的关系，挖掘水稻产量与植物光合作用之间的联系。
任务五围绕基因工程育种讨论，抛给学生的问题是：如何获得育种的有利基因 运用哪些工具或方法获取有利基因 如何检测转基因水稻成功表达目的基因 通过讨论这些问题，基因工程育种复习不再局限于原理、工具、操作步骤等理论层面，学生开始关注基因工程在生产实际中的应用，侧重于问题解决。当然除了基因工程育种外，学生回答细胞工程育种也是可以的，这本来就是一个开放的问题，能促进水稻产量大幅度提高的育种方式
都可以。
设计意图：
通过提供的学前资料，学生对中国水稻的发展历程有了一个纵向的了解。水稻育种的三次革命是我国科研工作者艰苦努力的成果，资料中关于黄耀祥、袁隆平、石明松等科研人员的工作介绍，增强了学生对科学家的尊敬以及勤奋学习的信念，引导学生树立正确的价值观和人生观。开其创造性科学思维。
5．7检测目标，完成课堂评价
每个学习任务的完成情况就是过程性评价，再选择一道综合题来进行课堂评价。
例、水稻中高秆(A)与矮秆(a)、抗病(B)与不抗病(b)为两对相对性状，独立遗传。C为外源抗病基因。据图回答相关问题。
(1)图中杂交育种过程为 ；单倍体育种过程为 ；多倍体育种过程为 ；诱变育种过程为 ；基因工程育种过程为 (以图中序号表示)
(2)②过程的操作为 ；③过程的操作 为；④和⑤过程的操作为 ；④和⑤过程的处理对象分别为 。
(3)⑥过程的操作为 ，需要处理大量的材料，才可能获得符合要求的变异，这是因为 。⑦过程需要用到工具 。
设计意图：
这道例题以水稻育种为情境，将本节课复习的5种育种方式融于其中，既能全面考查学生对常见育种方式的理解，又能很好地考查学生对知识的迁移与应用能力，具有良好的基础性、综
合性、应用性和诊断性，可以全面检查学生课堂复习的效果。
6.教学反思
《普通高中生物学课程标准(2017年版)》指出，有效的教学情境能够激发学生的好奇心和求知欲，点燃学生的学习热情，从而使学生主动参与对所学知识的探索发现和认识过程 ，对于全面发展学生的核心素养大有裨益。本节课以探讨“禾下乘凉梦”的可行性方案为主题，创设真实的任务情境，有助于学生比较、归纳科学概念，综合分析、解决问题，培养其科学思维。以我国水稻育种的三次革命为情境线索，激发学生不断探索，勇攀水稻育种第四次革命的高峰，促进学生进行科学探究。袁隆平院士一辈子探索高产杂交稻的情怀，深深地感染着学生，以培育学生的社会责任。情境主题式教学以真实的问题解决情境为发展主线，强调情境的教育价值，注重在问题解决中发生知识的迁移和综合应用。探究学习的首要环节就是情境，必须主张有一个实际的情境主线作为思维发展的脉络，教学必须产生和引起富有思想探究的问题情境旧，这就是情境教学的魅力。