2.1 减数分裂和受精作用 第2课时（教学设计）高中生物人教版（2019）必修2（表格版）

第 2 章 基因和染色体的关系
第1节　减数分裂和受精作用 第2课时
年级 高一年级 授课时间 1课时
课题 第1节减数分裂和受精作用
教材分析 本节课是必修2第2章第1节"减数分裂和受精作用"的第2课时，是本节的实践应用和拓展延伸部分。在上一课时学习了减数分裂的基本过程后，本课时主要围绕两个核心内容展开： 探究·实践——观察蝗虫精母细胞减数分裂装片：这是本节课的重点实践环节，通过实际观察减数分裂装片，将理论知识与实际观察相结合，加深对减数分裂过程的理解。 受精作用及其意义：系统学习受精作用的过程、机制和生物学意义，理解减数分裂和受精作用在维持物种染色体数目稳定性和遗传多样性方面的重要作用。 配子中染色体组合的多样性：深入分析配子多样性的原因，包括交叉互换和自由组合两种机制，为后续学习遗传规律奠定细胞学基础。 本节课是连接减数分裂理论与实际应用的重要桥梁，既培养了学生的实验观察能力，又深化了对有性生殖本质的理解。
学情分析 【已有知识基础】 已掌握减数分裂的基本过程和各时期特点。 了解精子和卵细胞的形成过程及异同。 熟悉显微镜的基本操作技能。 对同源染色体、联会、四分体等核心概念有初步理解。 【可能存在的学习困难】 显微观察技能不足：部分学生可能不熟悉显微镜操作，难以找到清晰的减数分裂图像。 时期判断困难：减数分裂各时期的染色体形态特征区分不明显，学生判断困难。 抽象概念理解困难：配子多样性的机制（交叉互换、自由组合）较为抽象，难以直观理解。 动态过程想象困难：受精作用是一个动态过程，学生难以想象精卵结合的具体机制。 实验与理论联系不足：难以将观察到的静态图像与动态的减数分裂过程联系起来。 【教学策略】 采用"理论-实践-再理论"的教学模式，先回顾减数分裂理论，再进行实验观察，最后升华理解。 提供清晰的减数分裂各时期标准图像，帮助学生建立判断依据。 利用动画和模型演示受精作用和配子多样性机制，将抽象过程可视化。 设计探究性问题链，引导学生逐步深入思考。 组织小组合作学习，分享观察结果，相互纠错提高。
教学目标 【知识目标】 1.通过观察蝗虫精母细胞减数分裂装片，识别减数分裂不同时期染色体的形态、位置和数目。 2.理解配子中染色体组合多样性的原因（交叉互换和自由组合）。 3.掌握受精作用的过程、实质和意义。 4.能够运用减数分裂和受精作用原理解释生物遗传的稳定性和多样性。 【素养目标】 1.生命观念：理解减数分裂和受精作用在维持物种染色体数目稳定性和遗传多样性中的重要作用，形成生物体结构与功能相适应、生殖与发育相统一的生命观念。 2.科学思维：通过观察减数分裂装片，培养观察、比较、归纳的科学思维能力；能够分析配子多样性的原因，理解交叉互换和自由组合的遗传学意义。 3.科学探究：掌握观察减数分裂装片的基本技能，能够识别减数分裂各时期；能够设计简单的探究实验，验证配子多样性的机制。 4.社会责任:认识有性生殖在生物进化和物种延续中的重要意义，理解遗传多样性对生物适应环境变化的价值，形成保护生物多样性的意识。
教学重、难点 【教学重点】 1.观察蝗虫精母细胞减数分裂装片的方法和技能。 2.受精作用的过程、机制和生物学意义。 3.配子中染色体组合多样性的原因（交叉互换和自由组合）。 4.减数分裂和受精作用在维持染色体数目稳定性中的作用。 【教学难点】 1.减数分裂各时期的准确识别和判断。 2.交叉互换和自由组合对配子多样性的影响机制。 3.受精作用过程中精卵识别的分子机制。 4.减数分裂和受精作用的动态联系与整合理解。
教学过程
教学内容 教师活动 学生活动
新课导入 【复习导入】 今天我们将通过实验观察和理论学习，深入探究减数分裂和受精作用的奥秘。 回顾上节课知识，回答问题。。
明确本节课学习内容和目标。
新知探究 一、 探究·实践 观察蝗虫精母细胞减数分裂装片 【探究活动1】观看视频，阅读课本p24小组合作完成以下任务。 讨论: (1)本实验的实验原理及实验目的为？ (2)本实验的方法步骤为？ (3)为什么以蝗虫精母细胞作为观察材料？而不是蝗虫卵母细胞？ (4)当目光聚焦在显微镜视野中的一个细胞时，你怎样判断它处于减数分裂的哪个时期？ (5)减数分裂I与减数分裂II相比，中期细胞中染色体的不同点是什么？末期呢？ (6)视野中的细胞的减数分裂过程是动态变化的吗？能否观察到不同时期的细胞？ 【知识讲解】探究·实践 观察蝗虫精母细胞减数分裂装片 (1)实验原理 蝗虫的精原细胞进行减数分裂形成精子过程中，要经过两次连续的细胞分裂，在此过程中，细胞中的染色体的形态、位置、数目都在不断地发生变化，因而可据此识别减数分裂的各个时期。 (2)目的要求 通过观察蝗虫精母细胞减数分裂装片，识别减数分裂不同时期染色体的形态、位置和数目，加深对减数分裂过程的理解。 (3)材料用具 (4)方法步骤 在低倍镜下观察蝗虫精母细胞减数分裂装片。识别初级精母细胞、次级精母细胞和精细胞。 先在低倍镜下依次找到减数分裂I和减数分裂II不同时期的细胞，再在高倍镜下仔细观察染色体的形态、位置和数目。 根据观察结果，尽可能多地绘制减数分裂不同时期的细胞简图。 (5)观察装片 阅读课本，小组合作讨论完成任务。 认真听讲，做笔记。梳理本实验的实验流程
二、受精作用 【知识讲解】受精作用 2.1 配子中染色体组合的多样性 父亲体内的精原细胞染色体组成相同，母亲体内的卵原细胞也是如此。 【提问】如何解释“一母生九子，九子各不同”这一现象 猜想: 同样的精(卵)原细胞会产生不同的配子 (1)配子中染色体组合多样性的原因： ①减Ⅰ分裂前期: 同源染色体中非姐妹染色单体间可发生交叉互换。 趣味交互动画演示——同源染色体交叉互换 ②减I分裂后期:同源染色体分离，非同源染色体自由组合。 趣味交互动画演示——同源染色体分离 【知识讲解】 受精作用 2.2 受精作用 (1)概念：受精作用是卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程。 (2)场所：输卵管 (3)过程： 精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面。 卵细胞的细胞膜会发生复杂的生理反应，以阻止其他精子进入。 精子的细胞核就与卵细胞的细胞核融合，使彼此的染色体会合在一起。(本质) 趣味交互动画演示——精子和卵细胞融合过程 （4）结果：受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目，且出现了同源染色体，保证了物种染色体数目的稳定。 （5）意义： 减数分裂和受精作用保证了每种生物前后代染色体数目的恒定，维持了生物遗传的稳定性。 趣味交互动画演示——减数分裂和受精作用的意义 趣味互动游戏——减数分裂和受精作用 认真听讲，做笔记。 思考并尝试回答。 认真听讲，做笔记。 学生上台玩游戏。
【习题巩固】 1．下图A～F是在显微镜下观察到的桑树（2n=28）减数分裂不同时期的细胞图像。下列说法错误的是（　　） A．应直接在高倍镜下找到上图中不同时期的细胞，再仔细观察染色体 B．A、C、E时期的细胞中都有同源染色体，其他细胞中没有 C．B时期发生的染色体变化会使细胞中染色体数加倍 D．图中细胞按照减数分裂过程排列的正确顺序是A→C→E→D→B→F 【答案】A 【详解】 A、显微镜观察需先低倍镜找细胞，再换高倍镜，直接用高倍镜无法高效找到目标，A错误； B、A（减数分裂I前期）、C（减数分裂I中期）、E（减数分裂I后期）含同源染色体，图中其他细胞中没有同源染色体，B正确； C、B是减数分裂II后期，着丝粒分裂，染色体数量加倍，C正确； D、A（减数分裂I前期）、B（减数分裂II后期）、C（减数分裂I中期）、D（减数分裂II中期）、E（减数分裂I后期）、F（减数分裂II末期或子细胞），所以排列顺序为A→C→E→D→B→F，D正确。 故选A。 2．观察与实验是生物学研究的重要手段。以下说法错误的是（　　） A．制作植物细胞有丝分裂临时装片时需要用到盐酸，其作用是使细胞相互分离 B．观察洋葱根尖分生区细胞有丝分裂过程中，无法观察到细胞板向细胞四周扩展 C．雄性蝗虫体细胞共23条染色体，只有一条X染色体，观察蝗虫精母细胞的分裂装片时，能看到3种不同染色体数目的细胞分裂图像 D．用桃花的雄蕊制成的装片比用雌蕊制成的装片更容易观察到减数分裂 【答案】C 【详解】 A、制作植物细胞有丝分裂临时装片时，盐酸用于解离，破坏细胞间质，使组织细胞相互分离，便于观察，A正确； B、观察洋葱根尖分生区细胞有丝分裂时，装片经解离（盐酸和酒精）已杀死细胞，细胞板形成过程为动态变化，无法在固定装片中观察到其扩展，B正确； C、雄性蝗虫体细胞中含有23（22+X）条染色体，在减数分裂过程中，会出现染色体数目为23条（减数分裂Ⅰ）、12条（减数分裂Ⅱ前期中期，含X的次级精母细胞及精细胞）、11条（减数分裂Ⅱ前期中期，不含X的次级精母细胞及精细胞）、22条（减数分裂Ⅱ后期，不含X的次级精母细胞）、24条（减数分裂Ⅱ后期，含X的次级精母细胞）等不同情况，因此能看到5种不同染色体数目的细胞分裂图像，而不是3种，C错误； D、雄蕊中有多个原始生殖细胞通过减数分裂产生花粉，而雌蕊中发生减数分裂的细胞数目较少，用桃花的雄蕊比用雌蕊制成的装片更容易观察到减数分裂现象，D正确。 故选C。 3．在减数分裂过程中，保证物种染色体数目在世代间保持稳定的机制主要是(　　) A．染色体复制和细胞分裂 B．同源染色体联会和分离 C．非同源染色体自由组合 D．染色单体分开和受精作用 【答案】B 【详解】 A、染色体复制仅增加染色单体数目，不改变染色体数目；细胞分裂导致数目减半，但这是数目减少的直接原因，而非维持稳定的机制，A错误； B、在减数分裂过程中，同源染色体在减数第一次分裂时联会并分离到不同子细胞中，使子细胞染色体数目减半，这是染色体数目稳定的前提，B正确； C、非同源染色体自由组合过程属于基因重组，增加配子多样性，与染色体数目稳定无关，C错误； D、染色单体分开发生在减数第二次分裂，此时染色体数目已减半；受精作用不属于减数分裂过程，D错误。 故选B。 4．下列有关细胞增殖和受精作用的说法，错误的是（ ） A．减数分裂过程中染色体数目的减半发生在减数分裂Ⅰ B．性别决定为XY型的雌性动物体内细胞中X染色体数不可能为1 C．有丝分裂保证了细胞在亲代和子代之间遗传的稳定性 D．卵细胞和精子的融合体现了细胞膜的流动性 【答案】B 【详解】 A、减数分裂过程中染色体数目减半的原因是同源染色体分离，发生在减数第一次分裂，A正确； B、性别决定为XY型的雌性动物（XX）的卵细胞形成后，X染色体数目可为1，如处于减数第二次分裂的次级卵母细胞（后期时为2），但最终卵细胞的X数目为1，因此体内细胞可能存在X为1的情况，B错误； C、有丝分裂通过染色体精确均分，维持亲子代遗传稳定性，C正确； D、精卵融合依赖细胞膜的流动性，D正确。 故选B。 5．下列有关叙述，错误的是（ ） A．减数分裂Ⅰ四分体中的非姐妹染色单体发生了互换，增大配子遗传组成的多样性 B．受精卵中的DNA一半来自精子，一半来自卵细胞 C．受精过程中精子和卵细胞的结合是随机的 D．受精卵形成后会进行有丝分裂 【答案】B 【详解】 A、减数分裂Ⅰ的四分体阶段，同源染色体的非姐妹染色单体之间发生交叉互换，属于基因重组，增加了配子的多样性，A正确； B、受精卵的核DNA一半来自精子，一半来自卵细胞，但细胞质中的DNA几乎全部来自卵细胞，因此受精卵的DNA并非均等来自父母，B错误； C、受精时精子和卵细胞的随机结合是形成后代遗传多样性的重要原因之一，C正确； D、受精卵通过有丝分裂进行增殖和分化，最终发育成个体，D正确。 故选B。 6．近日，中国水稻研究所以拟南芥为研究对象，在同时敲除其减数分裂和受精过程的关键基因后，最终以下图所示方式产生后代，实现双子叶植物自繁种的可行性。下列相关说法错误的是（　　） A．该繁殖方式可以将拟南芥的杂种优势保留下来 B．该生殖方式会使作物的遗传多样性降低 C．敲除的减数分裂过程的关键基因作用是使同源染色体不分离 D．敲除受精过程的基因可能使受精后来源于父本的染色体消失 【答案】C 【详解】 A、分析信息可知，敲除的基因使其减数分裂形成的配子的过程变为有丝分裂，产生的配子中染色体数目不减半；受精后不发生雌雄配子核融合，来自雄配子或雌配子的染色体消失，使该杂种植株的自交后代遗传物质与亲本一致得以保持杂种优势，A正确； B、根据A项分析可知，这种生殖方式会使子代保持亲本的遗传特性，因而会导致作物的遗传多样性降低，B正确； C、敲除减数分裂关键基因是为了让细胞不经过减数分裂直接形成类似配子的细胞，而不是阻止同源染色体分离，C错误； D、敲除受精过程的基因，可能会对受精过程产生影响，有可能使受精后来源于父本的染色体消失，D正确。 故选C。 7．下图为人类卵细胞及早期胚胎的形成过程（2n表示染色体数目）。下列说法错误的是（ ） A．细胞Ⅲ中含有同源染色体 B．细胞Ⅳ的卵裂方式是有丝分裂 C．细胞Ⅲ中可能含有姐妹染色单体 D．卵巢中会出现染色体数目为4n的细胞 【答案】A 【详解】A、细胞Ⅲ为次级卵母细胞，在减数第一次分裂后期，同源染色体分离，所以次级卵母细胞中不含同源染色体，A错误； B、细胞Ⅳ为受精卵，受精卵进行卵裂形成早期胚胎，卵裂过程中细胞通过有丝分裂的方式增加细胞数量，B正确； C、细胞Ⅲ为次级卵母细胞，在减数第二次分裂前期和中期时，细胞中含有姐妹染色单体，C正确； D、卵巢中的卵原细胞可通过有丝分裂的方式进行增殖，在有丝分裂后期，染色体数目加倍，会出现染色体数目为4n的细胞，D正确。 故选A。 8．卵细胞外的透明带由卵细胞分泌的三种糖蛋白形成。透明带中的糖蛋白被精子表面的受体识别后，引发精子头部释放蛋白酶和透明质酸酶，透明带被水解，接着完成精子和卵细胞的细胞膜融合。下列叙述正确的是（　　） A．这三种糖蛋白的合成过程与卵细胞中的游离核糖体无关 B．精子释放的两种酶作为信号分子对透明带进行水解 C．精子和卵细胞的细胞膜融合时，其信息交流是通过直接接触实现的 D．这三种糖蛋白中的糖类形成了卵细胞表面具有识别功能的糖被 【答案】C 【详解】A、这三种糖蛋白为胞外蛋白，胞外蛋白合成 时，首先要在游离的核糖体中以氨基酸为原料合成一段 肽链，这段肽链会与核糖体一起转移到粗面内质网上继续其合成过程，A错误； B、精子头部释放蛋白酶和透明质酸酶，透明带被水解，精子释放的两种酶不是信号分子，其作用是催化透明带水解，B错误； C、精子和卵细胞的细胞膜融合时，其信息交流是通过细胞膜直接接触实现的，C正确； D、糖被是由与细胞膜中的蛋白质或脂质结合的糖类构成，透明带中的蛋白质和糖类不是细胞膜的组成部分，D错误。 故选C。 做习题，巩固知识。
课堂小结
板书设计 第1节 减数分裂和受精作用（第2课时） 一、探究·实践：观察蝗虫精母细胞减数分裂装片 1. 实验原理：染色体形态、位置、数目变化→识别减数分裂时期 2. 选材原因： 染色体数目少、体积大，易于观察 精母细胞数量多，易找到不同时期 卵巢内减数分裂不彻底 3. 判断依据：同源染色体的有无、排列方式、分离情况 二、配子中染色体组合的多样性 1. 原因一：交叉互换（减数分裂I前期） 非姐妹染色单体间交换片段 增加配子种类，提高遗传多样性 2. 原因二：自由组合（减数分裂I后期） 非同源染色体随机组合 配子种类：2n种（n为同源染色体对数） 3. 注意：区分"一个个体"和"一个细胞"产生的配子种类 三、受精作用 1. 概念：卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵 2. 场所：输卵管 3. 过程：识别→进入→核融合→染色体会合 4. 实质：精子和卵细胞核的融合 5. 结果：染色体数目恢复体细胞水平，出现同源染色体 6. 意义：维持染色体数目稳定，保持遗传稳定性 四、减数分裂和受精作用的意义 1. 维持物种染色体数目的恒定 2. 提供遗传变异的来源（交叉互换+自由组合） 3. 促进生物进化，增加适应性
课后作业 1．下图A～F是在显微镜下观察到的桑树（2n=28）减数分裂不同时期的细胞图像。下列说法错误的是（　　） A．应直接在高倍镜下找到上图中不同时期的细胞，再仔细观察染色体 B．A、C、E时期的细胞中都有同源染色体，其他细胞中没有 C．B时期发生的染色体变化会使细胞中染色体数加倍 D．图中细胞按照减数分裂过程排列的正确顺序是A→C→E→D→B→F 【答案】A 【详解】 A、显微镜观察需先低倍镜找细胞，再换高倍镜，直接用高倍镜无法高效找到目标，A错误； B、A（减数分裂I前期）、C（减数分裂I中期）、E（减数分裂I后期）含同源染色体，图中其他细胞中没有同源染色体，B正确； C、B是减数分裂II后期，着丝粒分裂，染色体数量加倍，C正确； D、A（减数分裂I前期）、B（减数分裂II后期）、C（减数分裂I中期）、D（减数分裂II中期）、E（减数分裂I后期）、F（减数分裂II末期或子细胞），所以排列顺序为A→C→E→D→B→F，D正确。 故选A。 2．观察与实验是生物学研究的重要手段。以下说法错误的是（　　） A．制作植物细胞有丝分裂临时装片时需要用到盐酸，其作用是使细胞相互分离 B．观察洋葱根尖分生区细胞有丝分裂过程中，无法观察到细胞板向细胞四周扩展 C．雄性蝗虫体细胞共23条染色体，只有一条X染色体，观察蝗虫精母细胞的分裂装片时，能看到3种不同染色体数目的细胞分裂图像 D．用桃花的雄蕊制成的装片比用雌蕊制成的装片更容易观察到减数分裂 【答案】C 【详解】 A、制作植物细胞有丝分裂临时装片时，盐酸用于解离，破坏细胞间质，使组织细胞相互分离，便于观察，A正确； B、观察洋葱根尖分生区细胞有丝分裂时，装片经解离（盐酸和酒精）已杀死细胞，细胞板形成过程为动态变化，无法在固定装片中观察到其扩展，B正确； C、雄性蝗虫体细胞中含有23（22+X）条染色体，在减数分裂过程中，会出现染色体数目为23条（减数分裂Ⅰ）、12条（减数分裂Ⅱ前期中期，含X的次级精母细胞及精细胞）、11条（减数分裂Ⅱ前期中期，不含X的次级精母细胞及精细胞）、22条（减数分裂Ⅱ后期，不含X的次级精母细胞）、24条（减数分裂Ⅱ后期，含X的次级精母细胞）等不同情况，因此能看到5种不同染色体数目的细胞分裂图像，而不是3种，C错误； D、雄蕊中有多个原始生殖细胞通过减数分裂产生花粉，而雌蕊中发生减数分裂的细胞数目较少，用桃花的雄蕊比用雌蕊制成的装片更容易观察到减数分裂现象，D正确。 故选C。 3．下图为显微镜下观察到的某二倍体生物减数分裂过程中不同阶段的细胞图像（图①~图④）。根据图像分析，下列说法中正确的是（ ） A．图①②③④表示同一个细胞在减数分裂中的连续不同时期 B．图像所示细胞的减数分裂顺序依次为③→②→①→④ C．图像所示同源染色体分离发生在图①所对应的时期 D．图③所示细胞中，染色体数和DNA分子数均为该物种体细胞的两倍 【答案】C 【详解】 A、图①②③④表示的是减数分裂不同阶段的细胞图像，不是同一个细胞的连续过程，A错误； B、图像中减数分裂的顺序依次为③（减I前期）→①（减I后期）→②（减II后期）→④（减II末期），B错误； C、非同源染色体的自由组合发生在减I后期，对应图①，C正确； D、图③处于减I前期，染色体数为2n，DNA含量为4C，DNA是体细胞的两倍，染色体数不是体细胞两倍，D错误。 故选C。
教学反思 成功之处与预期效果 实验与理论有机结合：通过观察减数分裂装片，将抽象理论转化为直观认识，提高了学生的学习兴趣和理解深度。 多媒体资源有效利用：动画演示使交叉互换、自由组合、受精作用等抽象过程具体化，帮助学生突破认知难点。 探究性问题设计合理：围绕"一母生九子"现象设计问题链，激发了学生的探究欲望，培养了科学思维能力。 知识体系完整构建：将减数分裂、配子多样性、受精作用三个模块有机整合，形成了完整的有性生殖知识体系。 实施难点与应对策略 实验条件限制：部分学校可能缺乏足够的显微镜和装片。策略：采用虚拟实验软件、高清图片或视频替代；分组轮流观察；教师演示讲解。 时期判断困难：学生难以准确判断减数分裂各时期。策略：提供标准图像对照表；制作判断流程图；设计特征对比表格。 概念理解混淆：交叉互换和自由组合容易混淆。策略：制作对比表格；设计典型例题；通过动画展示差异。 时间分配紧张：实验观察和理论学习内容较多。策略：精简讲解内容；突出重点难点；合理分配各环节时间；部分内容作为课后拓展。 改进建议 开发减数分裂虚拟实验平台，供学生课后复习和练习。 制作减数分裂各时期识别微课，帮助学生掌握判断技巧。 设计分层练习题目，满足不同层次学生的学习需求。 收集学生常见错误案例，编制针对性训练材料。 开展减数分裂模型制作比赛，激发学生学习兴趣。 教学资源准备：显微镜、蝗虫精母细胞减数分裂装片、多媒体课件（含动画、视频）、减数分裂各时期标准图像、实验报告单、课堂练习题。 注意事项：关注学生实验操作安全；指导正确的显微镜使用方法；及时纠正观察错误；鼓励学生提出问题；注重实验素养的培养。
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