第15章 生物的生殖和发育
第2节 动物的生殖和发育
1.深入理解动物通过不同的生殖和发育方式实现种族延续,认识到生殖和发育过程与环境的相互关系,形成生物适应环境、生命不断进化发展的观念。能够从细胞、个体和种群层面,理解动物生殖和发育对维持生命延续和生物多样性的重要意义。
2.通过分析动物生殖和发育过程中的现象和数据,培养学生归纳与概括、演绎与推理、批判性思维等能力。能够运用科学思维对不同动物生殖发育方式的差异及适应性进行解释和论证,如分析昆虫变态发育的进化意义,提升逻辑思维水平。
3.组织学生开展动物生殖和发育相关的探究活动,如观察昆虫的发育过程、探究影响鸟卵孵化的因素等。在活动中,培养学生提出问题、作出假设、设计实验、实施实验、收集和分析数据、得出结论并进行交流的科学探究能力,提高学生的实践操作技能和解决实际问题的能力。
4.引导学生关注动物生殖发育与人类生活、生态环境的关系,如珍稀动物的生殖保护、农业害虫的防治等。增强学生保护动物、维护生态平衡的社会责任感,鼓励学生在日常生活中传播动物生殖发育的科学知识,倡导关爱动物、保护环境的行为。
【重点】1.全面掌握动物的受精方式(体内受精和体外受精)及胚胎发育方式(卵生、胎生、卵胎生),理解其特点和适应意义。
2.详细了解昆虫、两栖动物、鸟类等典型动物类群的生殖和发育过程,尤其是昆虫的完全变态发育和不完全变态发育过程。
3.准确认识鸟卵的结构及各部分结构在胚胎发育中的作用。
4.能够区分有性生殖和无性生殖,掌握克隆技术的基本流程。
【难点】深入理解不同动物生殖和发育方式的进化意义以及与环境的适应性关系,如体外受精动物产卵量大的原因、胎生相对于卵生的优势等。
切实掌握昆虫变态发育过程中形态结构和生活习性变化的内在机制,以及两栖动物生殖发育对水环境依赖的进化原因。
一、新课导入
教师:在本节课开始前我想问大家几个问题:
1.你知道美丽的蝴蝶是怎么来的吗?是从小蝴蝶长大的吗?
2.为什么小蝌蚪找不到妈妈?
3.青蛙在哪里生养后代?
学生:蝴蝶是毛毛虫变的;蝌蚪的妈妈是青蛙,和蝌蚪长得不一样;青蛙在水里生养后代……(学生可能还会有其他回答)
教师:我听到大部分同学回答得都很正确。这些问题都涉及动物的生殖和发育。接下来让我们一起探索动物的生殖和发育!
二、新知讲解
(一)绝大多数昆虫的发育经过一系列显著的变化
教师: 生物界中至少有100万种的昆虫,它们分布广、数量大、形态多样,其中,蚕和蝗虫是有代表性的昆虫。通过“演示”中的这幅图片你能看出蝗虫的幼虫和成虫有哪些差异?蝗虫的生长和发育经过了哪几个时期?
学生:蝗虫的幼虫体形小,没有翅或翅发育不完善,能够跳跃但不能飞行;成虫体形大,翅发达,能飞行。蝗虫的生长发育经过受精卵、幼虫、成虫三个时期
教师:不错。很多动物在由受精卵发育成新个体的过程中,幼体和成体的形态结构和生活习性发生一系列显著变化,这种发育过程称为变态发育。那么变态发育分为哪两个类型?
学生:完全变态发育和不完全变态发育。
教师:不错。蟋蟀、椿象、蜻蜓、豆娘等昆虫的发育都属于不完全变态。而家蚕是典型的完全变态发育的昆虫。我们来看一下饲养家蚕的活动中家蚕的发育过程含有“蛹”这一时期。昆虫的发育过程经历卵、幼虫、蛹和成虫的发育时期,这样的发育过程叫作完全变态。根据这个特点,大家能说出哪些昆虫进行完全变态发育吗?
学生:蝴蝶、蜜蜂……
教师:很棒,相信大家都能很好地区分这两个概念了。研究昆虫生长和发育对我们的日常生活有很重要的意义。家蚕、蜜蜂等昆虫,为人们提供蚕丝、蜂蜜等有益的产品;苍蝇、蚊子等害虫危害人类健康。认识益虫和害虫的生长和发育过程,有助于我们采取相应的措施保护和繁育益虫或者控制害虫。
(二)两栖动物的生殖发育离不开水
教师:我们来看下《约客》这首诗中有这样一句诗:“黄梅时节家家雨,青草池塘处处蛙。”每年的春夏之际,正是青蛙、蟾蜍的繁殖时间。在稻田、池塘或沟渠中,雄性的个体高声鸣叫,雌性个体则闻声而来。在这些水环境中,青蛙或蟾蜍的雌雄个体将表现出一系列的繁殖行为,完成它们的生殖过程。接下来,我们观看青蛙的生长过程(播放视频)。
(视频播放完毕)
教师:谁能描述青蛙生殖和发育的大体过程?
学生:雄蛙鸣叫求偶→雌雄蛙抱对→排出精子、卵细胞→体外受精(水中)→孵化出蝌蚪→幼蛙→成蛙。
教师:很好,在两栖动物的繁殖季节里,雌雄抱对行为有什么意义?在青蛙或蟾蜍的生殖和发育过程中,哪些事件必须在水中进行?
学生:抱对可刺激雌蛙释放卵细胞,雄蛙释放精子。生殖细胞的排出和受精作用、受精卵和幼体发育都必须在水中进行。
教师:是的。雌雄蛙分别将卵细胞和精子排入水中,精子和卵细胞在水中结合形成受精卵,这种受精方式属于体外受精。我们再回顾一下青蛙的发育过程,比较一下蝌蚪与成蛙的区别。
巡视各组填写情况,针对易错点进行纠正。
教师:青蛙在由幼体到成体的发育过程中,在生活习性和形态结构上有显著的变化,因此属于变态发育。
(三)鸟类的繁殖行为复杂
教师:学习过两栖动物的生殖和发育过程,我们再来看一下鸟类的繁殖行为。鸟类的繁殖行为复杂,一般包括:占区、筑巢、求偶、交配、产卵、孵卵和育雏几个阶段。我想问一下,所有的鸟类都具备这几个阶段吗?
学生:有个别种类的鸟不具有筑巢、孵卵、育雏行为,如杜鹃。
教师:是的。杜鹃是一种比较特殊的鸟,但所有鸟类的繁殖都要经过求偶、交配、产卵的过程。鸟卵对于鸟类的发育有重要意义,我们来进行一个观察鸟卵的活动。以鸡卵为例,我们要按照从外到里的顺序进行观察。我们可以用力握住鸡卵,感受卵壳对外力的承受能力。我们将新鲜的鸡卵浸没在约 40℃的水中发现卵壳上有气泡产生,这说明了什么?
学生:说明卵壳表面有气孔。
教师:对。接着我们来观察鸡卵的内部结构,将鸡蛋的钝端轻轻敲出裂纹,用镊子将破裂的卵壳连同外壳膜除去,观察卵壳下面的气室和内壳膜。除去蛋壳,将蛋黄和蛋清倒入培养皿内,对照图示,观察识别鸡蛋的主要结构。雏鸡是由鸡卵的哪部分结构发育成的?哪部分结构为胚胎发育提供营养?
学生:雏鸡是由胚盘发育来的,卵黄和卵白为胚胎发育提供营养。
教师:判断你所观察的鸡卵能否孵出雏鸡,为什么?
学生:根据实际观察回答,只有完成受精作用的鸡卵才能孵化出雏鸡。完成受精作用的鸡卵,胚盘颜色较深,体积较大;未完成受精作用的鸡卵,胚泡颜色较浅,体积较小。
教师:我们回顾一下鸟卵的结构。你知道鸟卵各结构的功能吗?
学生:卵壳、卵壳膜——保护鸟卵;卵黄、卵白——为胚胎发育提供营养;气室、卵壳上的气孔——为胚胎发育提供氧气;系带——固定卵黄;胚盘——胚胎发育的起始部位。
教师:很好,谁能告诉我鸟类适于陆地繁殖的特点呢?
学生:鸟卵既储存有丰富的营养物质,又有卵壳、卵壳膜等的保护,能减少水分的散失,有利于鸟类在陆地上繁殖后代。
教师:很棒,鸟类的受精过程和人类的相似,受精发生在输卵管内。受精卵在排出的过程中,被输卵管壁分泌的卵白、壳膜和卵壳所包裹,形成大型的有壳卵。
(四)克隆技术可以复制出遗传上相同的个体
教师:接下来我们来了解一下有性生殖和克隆技术。那么什么是有性生殖呢?
学生:有性生殖是由亲本产生两性生殖细胞结合成受精卵,由受精卵发育成新个体。
教师:对,像我们前面讲过的昆虫的生殖、两栖动物的生殖、鸟类的生殖都属于有性生殖。下面我们看一下科学家培育克隆羊“多莉”的成功奥秘的相关视频。(播放视频),通过视频我们可以了解到克隆羊“多莉”的培育过程。请同学们回答以下几个问题:
(1)克隆羊“多莉”的诞生与三只母羊有关,它与哪一只母羊最相似?
(2)为什么说“多莉”是一只克隆羊?
(3)科学家运用哪些生物技术是取得动物克隆成功的“秘诀”?
(4)你认为克隆动物的成功有哪些意义?
学生:(1)从遗传角度看,“多莉”与母羊B最相似。
(2)重组卵细胞的细胞核来自母羊B的乳腺细胞,它们细胞核中的遗传物质完全相同,所以说“多莉”是一只克隆羊。
(3)核移植技术、细胞培养技术和胚胎移植技术是取得动物克隆成功的关键
(4)在实践上,克隆技术对拯救濒危动物,保持家禽和家畜良种的优良特性,以及医疗上的器官移植都具有十分重要的意义。
教师:(对于学生的答案给予肯定)克隆技术会引发各种社会问题。从理论和技术水平看,克隆人是完全有可能实现的,但是我国法律明确禁止克隆人试验。克隆人是我们的子女或兄弟姐妹吗?克隆人是否会对人类的爱情、婚姻、家庭产生威胁?克隆人是否会冲击人类社会现有的法律、伦理和道德?如果允许克隆人实验,这些都是我们需要考虑的问题。利用克隆技术克隆患者自己的组织和器官,供患者利用,却会解除患者的痛苦,也可给家庭带来福音。我国法律允许适度开展以治疗为目的的组织或器官的克隆。
三、课堂小结
四、课堂训练
1.如图表示蝗虫的生殖发育过程,下列叙述不正确的是( C )
A. ①是受精卵,②是幼虫(若虫),③是成虫
B. 由于有外骨骼的限制,②→③要经历蜕皮过程
C. 蝗虫的发育方式属于完全变态发育
D. 蝗虫的生殖和发育不经历蛹期
2.某同学在公园发现了一条绿色的“肉虫”,并把它放在了一个小盒里,带回了家。过了几天,当他再打开盒子看时,发现“肉虫”变成了一只美丽的蝴蝶。他捉住的这只昆虫应当属于完全变态发育的一种。那么正确的完全变态发育过程应当是( B )
A.卵→蛹→幼虫→成虫
B.卵→幼虫→蛹→成虫
C.卵→若虫→成虫
D.卵→若虫→蛹→成虫
3.柞蚕,古称春蚕、槲蚕,也叫山蚕。它是一种吐丝昆虫,因喜食柞树叶而得名。茧可缫丝,主要用于织造柞丝绸;蛹可食用,亦可作为药材。下列有关柞蚕的叙述,正确的是( D )
A.为不完全变态发育
B.在蛹期吐丝
C.成虫和幼虫差异不大
D.一生要经历四个时期
4.在政府的帮助下,小李走上了饲养牛蛙的致富之路。他通过观察发现雌雄牛蛙在繁殖季节有“抱对”现象,下列对此分析合理的是( D )
A.躲避恶劣环境 B.促进发育
C.相互取暖 D.提高受精率
5.有关青蛙发育过程的说法不正确的是( B )
A.受精方式为体外受精
B.青蛙在水中用鳃呼吸,在陆地上用肺呼吸
C.其发育为变态发育
D.青蛙的受精作用离不开水
6.鸟类的繁殖行为复杂多样。下列属于鸟类的生殖行为的是( C )
①织布鸟筑巢 ②小鸡啄米 ③孔雀开屏 ④燕子孵卵 ⑤蜂鸟采食花蜜 ⑥麻雀育雏 ⑦雌雄麻雀交配
A.①②③⑦ B.④⑤⑥
C.①③④⑥⑦ D.②④⑥⑦
7.鸟卵的下列结构及其功能的对应关系,错误的是( C )
A.卵壳和卵壳膜——对卵起保护作用
B.卵壳上的气孔——保证胚胎发育时进行气体交换
C.卵白——是卵细胞的主要营养部分
D.胚盘——含细胞核,是将来发育成雏鸟的重要结构
8.2024年2月25日,中国首只克隆藏羊在青海顺利出生。这是世界首例体细胞克隆顶级种用藏羊,也是国内首次采用体细胞克隆技术对现存藏羊群体中的优良个体进行种质复原保存。下列有关说法不正确的是( B )
A.出生小羊与提供细胞核的羊长相相同
B.出生小羊的性状与孕育小羊的母羊长相相同
C.克隆藏羊的诞生,意味着优质种羊遗传资源的充分利用
D.体细胞克隆技术可以将顶级种畜遗传信息扩繁
五、布置作业
在本次《动物的生殖和发育》教学中,通过多种教学方法和策略的运用,学生对动物生殖和发育的多样性和复杂性有了较为深入的认识,在课堂上积极参与讨论、实验观察和活动策划等,表现出了较强的学习兴趣和探究欲望。在教学过程中,利用图片、视频等直观教具以及实验探究和实践活动有效地帮助学生理解了抽象的知识概念,提高了学生的实践能力和科学素养。然而,教学中也存在一些不足之处。例如,在昆虫饲养观察实验中,部分学生在实验操作的规范性和数据记录的准确性方面还存在欠缺,需要在今后的教学中加强实验技能培训和指导。在动物生殖发育进化趋势的讨论中,学生对于一些深层次的进化机制理解不够透彻,教师在教学深度和广度的把握上还需要进一步优化。在今后的教学中,我将不断改进教学方法,关注学生的个体差异,加强实践教学和思维拓展训练,提高教学质量,使学生更好地理解动物生殖和发育的奥秘,提升生物学科核心素养。