5.2《染色体数目变异及其应用》教学设计

染色体数目变异及其应用
一、学情分析
1、教材分析
本节课内容主要涉及到高中生物学必修2第5章第2节《染色体变异》，是以单元教学的形式来综合复习染色体数目变异及其应用，包括减数分裂、染色体数目变异、生物变异在育种中的应用等。在高中生物教学中，高考考点中都属于重点、难点与易错点，教材内容较简洁精练，但是涉及的基础知识和应用较多。
2、学生情况分析
（1）在复习减数分裂时，学生已经加深了对于“异常配子形成”的遗传学原理的理解，有助于对出现染色体数目变异现象的认识；
（2）在前面复习孟德尔遗传定律相关内容时，对于遗传学生物实验设计思路有了较多的练习，有助于完成本课内容中的实验探究设计；
（3）单倍体与多倍体育种在高一上新课时，学生印象比较深刻，有助于一轮复习中的综合题型的解答；
（4）对于经典遗传学中出现的技术方法的原理，特别是新情境，如本课内容中涉及到的基因定位，学生理解起来还是有难度，需要重点分析。
二、教学目标
1、深入理解染色体数目变异的类型，探究导致染色体数目变异的原因及过程；（科学思维、科学探究）
2、结合情境与实例分析染色体数目变异与生物性状的关系，与生物体异常体征的联系，形成关注农业产业、人体生命健康的生物学理念；（生命观念、科学思维、社会责任）
3、熟悉染色体数目变异在遗传学、育种产业等领域的应用；（科学思维、社会责任）
4、学习染色体数目变异及育种相关知识，提高综合实践类题目的解题能力。（科学思维、科学探究、社会责任）
三、教学重难点
1、教学重点
（1）染色体数目变异的类型及形成原因
（2）染色体数目变异的实际应用
2、教学难点
（1）染色体数目变异的形成原因
（2）染色体数目变异的实际应用
四、教学实施过程
【课前预习1】基础概念-名词解释
单体：
三体：
染色体组：
单倍体：
三倍体：
多倍体：
【课前预习2】列表比较单倍体育种与多倍体育种
单倍体育种 多倍体育种
原理 染色体数目变异 染色体数目变异
处理过程 花药离体培养得到单倍体幼苗 人工诱导用秋水仙素处理 一定浓度秋水仙素处理 萌发的种子或幼苗
育种结果 纯合二倍体 纯合或杂合多倍体 多倍体
优点 明显缩短育种年限 植物器官大，产量高，营养丰富
缺点 技术较复杂（植物细胞全能性） 发育延迟，结实率低
反馈练习：下图中甲是某二倍体生物体细胞染色体组成模式图，乙、丙、丁、戊是发生变异后的不同个体的体细胞中的染色体组成模式图，请据图辨析属于三体、三倍体、单体和单倍体的分别是哪一个？
【激】创设情境，课程引入
1、染色体的数目变异有没有改变基因种类和数量？
数量增多了，可能会出现相应基因表达剂量增加，导致某些生物性状的改变
（曼陀罗、水稻、蕃茄）
视频：超雄孩子、三体植物图片
2、视频：三倍体生蚝、三倍体香蕉、三倍体三文鱼
【探】深度思考，探究问题
探究一：单体、三体的形成原因
例1:（海南卷，改编）一对夫妇，妻子为红绿色盲患者，丈夫表现正常，生了一个孩子既是红绿色盲又是XXY的患者，从根本上说，前者致病基因的来源与后者的病因发生的时期分别是(　AD　)
A．与母亲有关、减数第二次分裂
B．与父亲有关、减数第一次分裂
C．与父母亲都有关、受精作用
D．与母亲有关、减数第一次分裂
学生活动一：根据减数分裂过程，画出XXY个体（克氏综合征）的形成过程图。
探究二：单体或三体生物在遗传育种中的作用-基因定位
例2: 某大豆突变株表现为黄叶，其基因组成为rr。为进行R/r基因的染色体定位，用该突变株作父本，与不同的三体(2n＋1)绿叶纯合子植株杂交，选择F1中的三体与黄叶植株杂交得F2，下表为部分研究结果。以下叙述错误的是 （ C ）
A. F1中三体的概率是
B. 可用显微观察法初步鉴定三体
C. 突变株基因r位于10号染色体上
D. 三体绿叶纯合子的基因型为RRR或RR
学生活动二：设计测交实验，统计后代表现型及比例。
探究三：单倍体育种与多倍体育种
【共同点】原理相同：染色体数目变异；都有用秋水仙素处理这一步骤。
【不同点】单倍体育种处理的是幼苗，多倍体育种可处理幼苗或萌发的种子；技术复杂程度不同。
学生活动三：讨论三倍体无子西瓜的培育（教材P91）
两次传粉的目的
三倍体西瓜无子的原因
例3: （不定项）野生猕猴桃是一种多年生的富含维生素C的二倍体(2n＝58)小野果。如图是某科研小组利用野生猕猴桃种子(aa)为材料培育无子猕猴桃新品种(AAA)的过程，下列关于育种叙述错误的是 （ CD ）
A. ①为诱变育种，优点是可提高突变率，在较短时间内获得更多的变异类型
B. ③、⑥都可表示用秋水仙素或低温处理萌发的种子或幼苗，以获得多倍体
C. 图中无子猕猴桃属于不可遗传变异
D. 若④是自交，则其产生AAAA的概率为1/4
例4: 如图为二倍体玉米花粉培育成植株的过程。下列有关叙述错误的是 （ C ）
A. 过程①是花药离体培养，原理是植物细胞全能性
B. 过程②若正常培养，则植株B是单倍体
C. 过程②若使用秋水仙素处理幼苗使其染色体加倍，则植株B上的细胞都是两个染色体组
D. 若该过程为单倍体育种，则育种原理是染色体数目变异
【创】创造性思维，解决真实问题
思考并查找资料：
对于人来说，事实上除了13、18、21号以及X、Y染色体数目异常的胚胎可能存活下来，其他染色体数目异常的胚胎基本不能发育成胎儿，也不会成活。
可能成活下来的13、18、21号染色体数目异常(以13，18，21三体最为常见)的胎儿出生后都会有严重的智力低下，其中13三体和18三体大多在出生不久后夭折。
如何尽早筛查出这些异常胚胎？目前有哪些医学手段可以用来尽可能保证健康胎儿的出生？
（产前诊断之羊水检查，再辅以分子生物学技术）
【课后作业】
水稻(2n＝24)是人类重要的粮食作物之一，水稻的栽培起源于中国。某些水稻品种存在着彩色基因，我国水稻育种专家采用传统育种方式与花药培养等技术手段相结合，选育出目标性状稳定的彩色水稻新品种。彩色水稻的叶色和穗色，除了野生型绿叶和绿穗以外，还具有其他颜色。种植过程施用生物农药和绿色肥料，除能观赏外，产出的稻米还可以食用，具有很高的研究和利用价值。让两种纯合的彩色水稻杂交得F1，F1自交得F2，F2植株的表型及数量如表所示。回答下列问题：
表型 绿叶绿穗 绿叶白穗 黄叶绿穗
株数 221 80 19
（1）两对相对性状中的显性性状分别是 　　 、 。
（2）由F2表型及数量可推测，叶色与穗色性状分别由 、 （填“一对”或“两对”）对等位基因控制，判断依据是 。
（3）科研人员在研究中获得了紫穗植株突变体，已知紫穗性状由一对隐性突变的等位基因控制。研究人员利用相关技术，对彩色水稻的穗色进行基因定位。
①单体(2n－1)可用于对基因的染色体定位。以野生型绿穗植株为材料，人工构建水稻的单体系(绿穗)中应有 种单体。将紫穗突变体与该水稻单体系中的全部单体分别杂交，留种并单独隔离种植，当子代出现表型及比例为 时，可将紫穗基因定位于 。
②三体(2n＋1)也可以用于基因定位。请设计实验，利用该水稻穗色纯合的野生型三体系植株对紫穗基因进行定位。
实验思路：
结果分析：当___________________________________________________时，可对紫穗基因进行染色体定位。
五、创新亮点
1、将教材内容进行重构改编，涉及减数分裂、染色体数目变异、生物变异等内容。
2、整体课堂设计
（1）“激-探-创”教学：设置问题情境与真实故事情境激发学生兴趣，激活学生思维；连贯递进的探究问题与现场学生活动，引导学生做出科学正确的理解；布置发散、创造性的知识任务，科学解决真实生活问题。
（2）大单元教学：本课采用高三一轮大单元复习教学模式，将相关知识减数分裂、染色体数目变异、生物变异在育种中的应用连贯起来，解决学生难以理解、易混淆易错的重难点知识，帮助学生形成清晰、逻辑性强的思维联系图，以及染色体数目变异与生物性状的前后因果关系图。
（3）深度学习：本课内容主要涉及染色体数目变异细胞或个体的形成原因，以及在生物育种领域的应用，每一个探究问题，每一道例题都需要学生在了解遗传学相关基础知识的基础之上，联系情境，进入深度思考、综合分析，从而提高自己的综合解题能力。
（4）注重课本，回归教材：利用教材实例和课后思考题来提高学生对知识的理解。
（5）课堂延伸：本课设计分了课前预习、课中探究以及课后分层作业布置。要求学生学会在书本上找到基础概念，进行归纳总结；锻炼学生动手书画能力，如画图、书写实验设计等；完成解题训练，以及发散思维，查找收集资料，解决开放式真实生活问题。