視頻標(biāo)簽：基因在染色體上,伴性遺傳

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視頻課題：河北省高中生物優(yōu)質(zhì)課評比第4章第3節(jié)果蠅的伴性遺傳《基因在染色體上》北師大版

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河北省高中生物優(yōu)質(zhì)課評比第4章第3節(jié)果蠅的伴性遺傳《基因在染色體上》北師大版高中生物必修二-河北省 - 石家莊

把果蠅帶進中學(xué)課堂 
------《基因在染色體上》一節(jié)的突破性教學(xué)設(shè)計  
  
周悅寒（河北省石家莊市第二中學(xué)  050000） 
 
摘要  生物科學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)，研究生命活動規(guī)律的科學(xué)。真正的實驗總是能直觀的沖擊學(xué)生的視覺，加深他們對知識的理解，這是任何形式的課堂教學(xué)都無法替代的。《基因在染色體上》一節(jié)在薩頓假說的基礎(chǔ)上著重闡述了摩爾根的果蠅雜交實驗，本節(jié)課教師將紅眼、白眼果蠅帶進課堂，學(xué)生們在教師的引導(dǎo)下，積極探究，再現(xiàn)了摩爾根的研究歷程，最終靠自己設(shè)計的實驗方案證明了基因在染色體上。 關(guān)鍵詞  果蠅   白眼  紅眼   基因   染色體   摩爾根   薩頓 教學(xué)目標(biāo) 
   生命觀念：通過類比基因和染色體的行為以及白眼基因通過X染色體遺傳給后代的探究過程形成基因
控制性狀的結(jié)構(gòu)與功能觀  
   理性思維：基于基因和染色體的平行關(guān)系以及層層深入的實驗，運用統(tǒng)計數(shù)據(jù)、建構(gòu)模型、批判思維等方法，探討、闡釋“白眼基因在哪里？”  
   科學(xué)探究：針對“白眼基因在哪里？”這個問題，進行假說演繹的完整探究過程：通過實驗、發(fā)現(xiàn)問題---想象推理、提出假說---根據(jù)假說、演繹推理---繼續(xù)實驗、檢驗假說---成功檢驗、得出結(jié)論。 
   社會責(zé)任：參與科學(xué)研究的每一個環(huán)節(jié)，樹立科研意識和責(zé)任,滲透初步的生涯規(guī)劃 
教學(xué)理論依據(jù) 
發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)：這個理論基礎(chǔ)來自布魯納的認(rèn)知結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)理論。發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)是指讓學(xué)生通過自己經(jīng)歷知識發(fā)現(xiàn)的過程來獲取知識、發(fā)展探究能力的學(xué)習(xí)方式和教學(xué)模式，它強調(diào)學(xué)生的探究過程，而不是現(xiàn)成知識。 
探究性教學(xué)：是指在教學(xué)過程中，要求學(xué)生在教師指導(dǎo)下，通過以“自主、探究、合作”為特征的學(xué)習(xí)方式對當(dāng)前教學(xué)內(nèi)容中的主要知識點進行自主學(xué)習(xí)、深入探究并進行小組合作交流，從而較好地達到課程標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于認(rèn)知目標(biāo)與情感目標(biāo)要求的一種教學(xué)模式。 
建構(gòu)主義理論：強調(diào)學(xué)生的主動性，認(rèn)為學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者基于原有的知識經(jīng)驗生成、建構(gòu)、理解的過程。 教學(xué)特色 
探究式教學(xué)：本節(jié)課最大的亮點之一在于首先將薩頓和摩爾根兩位科學(xué)家隱藏起來，變傳統(tǒng)的科學(xué)發(fā)展史講授為探究式教學(xué)。最后再指出學(xué)生們的探究過程與兩位偉大的生物學(xué)家薩頓和摩爾根的研究如出一轍，讓學(xué)生充滿著自豪感。 
實驗式教學(xué)：本節(jié)課最大的亮點之二是通過視頻展示和課前學(xué)習(xí)資料卡讓學(xué)生初步了解了果蠅的培養(yǎng)、雜交以及計數(shù)的方法，然后通過將果蠅帶進課堂，學(xué)生自己統(tǒng)計F2代的性狀以及比例，讓真實的實驗過程引導(dǎo)學(xué)生去觀察實驗結(jié)果，從而發(fā)現(xiàn)問題，進而解決問題。 
 
                    
             
                    
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拋錨式教學(xué)：拋錨式教學(xué)是建構(gòu)主義理論下的一種教學(xué)模式，這種教學(xué)要求建立在有感染力的真實問題的基礎(chǔ)上。本實驗以“實際問題情境”作為“錨點”，以“問題”激發(fā)學(xué)生思維，推動實驗的發(fā)展。在學(xué)生的真實體驗中，發(fā)展其 “自主學(xué)習(xí)”能力。 
合作式學(xué)習(xí)：本節(jié)課中，小組內(nèi)、小組間合作研究問題，全班同學(xué)為了共同的目標(biāo)，在分工合作中形成積極的相互促進關(guān)系，在達成目標(biāo)的過程中所有成員都提高了認(rèn)知水平。 
情境式教學(xué)：本節(jié)課中，教師以創(chuàng)設(shè)的“大白”尋找自己的白眼基因的情境為主線，學(xué)生很感興趣。為了完成“大白”的遺愿，學(xué)生都會很積極的參與到活動中，在動手操作中構(gòu)建出知識體系。 教學(xué)準(zhǔn)備 
1.課前利用2-3個月培養(yǎng)果蠅（配制培養(yǎng)基進行紅眼果蠅和白眼果蠅的雜交實驗、F1代紅眼果蠅相互交配的實驗以及測交實驗等等） 
2.教具（板子：見右圖，做一個大的在前面展示，10個小的用于10個小組同學(xué)演示；貼片：紅色代表紅眼基因，白色代表白眼基因） 
3.白色紙盒10個（紙盒內(nèi)裝有含F(xiàn)2代果蠅的培養(yǎng)皿、放大鏡、蘸取果蠅的毛筆等） 
4.課前學(xué)習(xí)資料卡（主要介紹果蠅的生活史、作為遺傳學(xué)研究材料的優(yōu)點、果蠅的雌雄特征、雌雄果蠅體細胞的染色體圖解，及一道課前思考題如下表所示） 方法   
體細胞中的存在形式  來源 
形成配子時 
（減數(shù)第一次分裂后期） 配子中的存在形式  傳遞過程  中的性質(zhì)  類比 
基因 
    相對穩(wěn)定 染色體 
 
 
  
完整、獨立 
推理 
     基因與染色體的關(guān)系 
 
課前引領(lǐng)學(xué)生掌握學(xué)習(xí)資料卡中的內(nèi)容，尤其是雌雄果蠅的辨別方法，為課堂上的F2代性狀統(tǒng)計做好鋪墊 5. 學(xué)案設(shè)計（整節(jié)課圍繞“白眼基因在哪里”展開，見附圖） 教學(xué)過程 
1.引入：以課前學(xué)習(xí)資料卡的思考題引出“基因在染色體上的假說”。請一位同學(xué)到前面來展示一下資料卡中的思考題,教師指出從表格內(nèi)容可以發(fā)現(xiàn)基因和染色體具有平行關(guān)系，于是我們推測：基因在染色體上，這是一個假說，這種通過類比提出假說的方法我們稱之為：類比推理法。“基因在染色體上”這個假說一定正確嗎？我們今天這節(jié)課就從大膽的質(zhì)疑開始！ 
2. 新課： 
（1）創(chuàng)設(shè)情境------激發(fā)學(xué)習(xí)熱情：教師講述一個關(guān)于果蠅的童話故事：在龐大的紅眼果蠅家族中，降生了一只白眼雄果蠅（PPT展示圖片），它的名字叫做“大白”，大白從小就立志要把自己的白眼基因遺傳下去，把白眼家族壯大起來。教師提問：怎樣才能把白眼基因遺傳下去呢？（學(xué)生回答：大白和紅眼
 
                    
             
                    
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雌果蠅雜交），于是進入科學(xué)研究的第一個環(huán)節(jié)：通過實驗、發(fā)現(xiàn)問題 。 
（2）尋找證據(jù)------白眼基因在哪里？ 
①通過實驗、發(fā)現(xiàn)問題：（視頻展示）教師解說：為了幫助“大白”，我去實驗室為它們配制了培養(yǎng)基:首先稱取玉米粉、紅糖和瓊脂，加水熬制，短暫冷卻后加入丙酸防腐，加入酵母液，最后分裝。在一瓶野生紅眼果蠅中導(dǎo)出一些剛剛羽化的果蠅，滴加少量的乙醚麻醉后將它們放到實體鏡下進行觀察，找出一只紅眼雌果蠅，最后把它和“大白”放入培養(yǎng)基中，在25度的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。幾天后，F(xiàn)1降生了，可是 “大白”為什么哭了呢？原來F1代全是紅眼。于是“大白”把希望寄托在了F2身上。如何獲得大白的F2代呢？（學(xué)生說讓F1的紅眼雌雄果蠅相互交配）。不幸的是，“大白”沒有等到F2出生就離開了蠅間。臨死時它留下了自己的遺愿：請同學(xué)們幫它找出白眼基因在哪里？同學(xué)們，你們愿意幫助大白嗎？（學(xué)生回答：愿意）。課前我剛剛用乙醚處理了這些F2代果蠅，分裝到了10個培養(yǎng)皿中，請同學(xué)們打開培養(yǎng)皿數(shù)一數(shù)，按以下性狀進行統(tǒng)計：并請大組長進行最后統(tǒng)計（投影Excel統(tǒng)計表格，組長上來填寫）。 
 
紅眼雌蠅 紅眼雄蠅 白眼雌蠅 白眼雄蠅 數(shù)量（只） 
 
 
 
 
②想象推理、提出假說：學(xué)生觀察統(tǒng)計結(jié)果，回答四個問題，紅眼：白眼大概是幾比幾？（3:1），是否符合孟德爾的遺傳定律？（符合）。我們還可以看出白眼基因是顯性基因還是隱性基因？（隱性）你還發(fā)現(xiàn)了什么特點？（白眼都是雄性）。為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢？下面我們進入科學(xué)研究的第二個環(huán)節(jié)：想象推理、提出假說。白眼性狀只出現(xiàn)于雄性個體中，這說明白眼性狀的遺傳與性別相關(guān)聯(lián)，回憶果蠅的染色體圖解，可以提出什么樣的假說？（學(xué)生回答：白眼基因位于Y染色體上或位于X染色體上，或位于XY同源區(qū)段）。但是這三個假說中哪個才是正確的呢？一個正確的假說至少先要能夠解釋已有的實驗現(xiàn)象。 
現(xiàn)在我們假設(shè)白眼基因位于Y染色體上，看看是否出現(xiàn)F1和F2代的雜交結(jié)果。（用教具演示后指出這種假說被否定）。請各組同學(xué)用教具和盒子里的貼片進行合作演示，奇數(shù)組的同學(xué)演示假說2，偶數(shù)組的同學(xué)演示假說3，看看能否利用假說來解釋實驗1和實驗2的現(xiàn)象。找兩位同學(xué)在前面演示假說2，它很好的解釋實驗1和實驗2的結(jié)果，這個假說沒有被否定。組間交流后發(fā)現(xiàn)假說3也可以很好的解釋實驗1和實驗2的結(jié)果，這個假說也沒有被否定。 
③根據(jù)假說、演繹推理：我們現(xiàn)在只排除一種假說1。到底哪個才是正確的呢？下面我們進入科學(xué)研究的第三個環(huán)節(jié)：根據(jù)假說、演繹推理。一種正確的假說，僅能解釋已有的實驗結(jié)果是不夠的，還應(yīng)該能夠預(yù)測另一些實驗結(jié)果。同學(xué)們打算設(shè)計什么實驗進行檢測呢？（學(xué)生回答：測交）那么測交實驗需要用到隱性純合子，另一個親本應(yīng)該選擇什么眼色的果蠅呢？（紅眼）測交還有兩種組合（雌隱雄顯和雌顯雄隱），無論選擇哪一個組合，我們希望利用假說2和假說3得到的預(yù)期結(jié)果是一致的還是不一致的呢？（不一致）。下面請各組同學(xué)選擇一個測交實驗，使假說2和假說3的預(yù)期結(jié)果不一致，在學(xué)案上的相應(yīng)位置寫出遺傳圖解。 
 
                    
             
                    
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④繼續(xù)實驗、檢驗假說： 請一位同學(xué)到前面展示，如果選取野生型的紅眼雄果蠅和白眼雌果蠅進行測交實驗，是可行的，下面我們進行科學(xué)研究的第四個環(huán)節(jié)：實施實驗、檢驗假說。（展示測交子代統(tǒng)計結(jié)果圖片）真正實施實驗，子代的性狀分離比是：紅眼雌果蠅：白眼雄果蠅=1:1，因此，我們可以肯定假說2，否定假說3。 
⑤成功檢驗、得出結(jié)論：科學(xué)研究的第五個環(huán)節(jié)就是：成功檢驗、得出結(jié)論。我們通過研究將白眼基因與X染色體聯(lián)系起來，從而證明了：基因在染色體上。我們剛才先提出假說，再進行演繹推理的科學(xué)研究的方法叫做假說演繹法。 
（3）回顧科學(xué)史---我們都是“科學(xué)家”：大家知道嗎？今天我們所做的這些推理和研究與100多年前美國的遺傳學(xué)家薩頓和美國的生物學(xué)家摩爾根所做的研究如出一轍，1903年，薩頓在用蝗蟲細胞做材料，研究精子和卵細胞的形成過程時，用類比推理的方法提出了“基因在染色體上”的假說，然而摩爾根對孟德爾的理論以及薩頓假說提出了質(zhì)疑，1909年，他偶然發(fā)現(xiàn)了一只白眼雄果蠅，本想用果蠅雜交實驗推翻二人的假說和理論，結(jié)果最終用實驗證實了白眼基因在X染色體上，成為了孟德爾理論的堅定支持者。 
（4）科學(xué)發(fā)展、基因定位：那么一條染色體上是不是只有一個基因呢？摩爾根和他的學(xué)生們發(fā)明了測定基因相對位置的方法，并繪出了第一個果蠅各種基因在染色體上相對位置的圖，指出基因在染色體上呈線性排列。而現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)可以用熒光分子標(biāo)記法將基因真正定位在染色體上，這也是“基因在染色體上”這個結(jié)論的直接證據(jù)。 
（5）知識梳理：接下來，我們利用三分鐘的時間進行一個知識梳理：請同學(xué)們回顧我們探究“白眼基因在哪里？”的課堂流程，將學(xué)案內(nèi)容補充完整。 
（6）孟德爾遺傳規(guī)律的現(xiàn)代解釋：一百多年前孟德爾提出遺傳規(guī)律，那時他并不知道基因是什么，也不知道基因在哪里，而今天我們知道了“基因在染色體上”，接下來請同學(xué)們對孟德爾的遺傳定律做出現(xiàn)代解釋。 
3.結(jié)束語：同學(xué)們，你們看見大白的微笑了嗎？如果你們需要做遺傳學(xué)的各種研究，記住：雖然一只大白離開了，但是千千萬萬個大白留在了實驗室里，它們在等待你們帶它們?nèi)ヌ剿鞲�多的知識奧秘！下課！
教學(xué)反思 
1.關(guān)于果蠅：完整的果蠅雜交實驗不可能在一兩節(jié)課內(nèi)完成，所以我把課上實驗的教學(xué)和課外的實驗操作結(jié)合起來，把培養(yǎng)基配制、果蠅培養(yǎng)這些花費時間較多的環(huán)節(jié)放在課外，由教師完成。而放在課內(nèi)教學(xué)的環(huán)節(jié)，讓學(xué)生親自操作的，有實驗操作的細節(jié)，比如分辨果蠅雌雄、紅白眼性狀，統(tǒng)計、分析、設(shè)計實驗等等。課后學(xué)生表示希望將果蠅雜交實驗系統(tǒng)的操作一遍，所以校本課程必須緊跟課堂的腳步。 
2.關(guān)于邏輯主線------假說演繹法：科學(xué)探究是實現(xiàn)這節(jié)課邏輯主線的主要環(huán)節(jié)，怎么培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，提高科學(xué)探究的核心素養(yǎng)？這節(jié)課學(xué)生是以第一人稱在學(xué)習(xí)，學(xué)生自己在面對問題，學(xué)生自
 
                    
             
                    
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己在思考怎么解決問題，學(xué)生自己在尋找證據(jù)，學(xué)生自己在體驗如何得出一個科學(xué)的結(jié)論，在這些過程中，學(xué)生在不知不覺中感受到假說演繹法各個環(huán)節(jié)的作用，假說演繹法的嚴(yán)謹(jǐn)性，假說演繹法作為科學(xué)方法的價值。這樣，把學(xué)生以主角的視角，代入到真實的科學(xué)研究過程中，最后學(xué)生才發(fā)現(xiàn)自己所想的、所做的，和科學(xué)家一樣，自己的思路和自己使用的方法，就是假說演繹法，從而增進了學(xué)生對科學(xué)研究核心邏輯的理解和把握。 
3.關(guān)于情境主線------童話故事：以“大白”為主角的童話故事。大白有志向、有表情，會哭會笑，會痛定思痛，離開果蠅的蠅間時還有遺愿，好玩、有意思。讓學(xué)生們能夠一直保持注意力集中，拉近了學(xué)生們和科學(xué)研究的距離，使這節(jié)課成為一節(jié)有溫度的課。我們說不忘初心，方得始終。對于學(xué)習(xí)，對于科學(xué)研究，初心就是好奇心和興趣。 
4.關(guān)于學(xué)生活動：占比大，觀察果蠅性狀，統(tǒng)計果蠅數(shù)目，討論、交流、書寫、展示等等。 在生物教學(xué)中，我們一直在路上，希望這種行進中的狀態(tài)能夠一直持續(xù)下去，讓我們的課堂教學(xué)更加貼近真實，充滿好奇心，將生物學(xué)科學(xué)素養(yǎng)真正滲透到課堂的各個角落！

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