資源簡介

生物學高考二輪復習微專題：育種方式
1.教材分析：
育種方式的主要內容包括雜交育種、誘變育種、單倍體育種、多倍體育種及基因工程育種的原理、過程和優缺點，在教材中分布比較散，且闡述的內容存在知識深度和廣度的不同，如果沒有情境創設，只是平鋪直敘地復習，往往教學會比較單調和枯燥。本節課以袁隆平院士的“禾下乘涼夢”為主題，讓學生根據不同育種方式的優點來合理選擇培育水稻的方式，達成高產水稻育種的目標。
2.學情分析
學生已經具備了一定的遺傳學知識，但對其理論深度和實用性體會還不到位，需要通過老師的啟發引導，提高學生運用遺傳學的知識指導生產實踐、提高和改善生成技術的能力。
3.教學目標
(1)通過“禾下乘涼夢”相關視頻的觀看，明確育種的目標；根據各種育種方式的優點，選擇合適的育種方式來培育高產水稻，在問題解決的過程中培養科學思維和科學探究的能力；
(2)通過解決水稻育種任務，加深對袁隆平院士“禾下乘涼夢”的理解，自覺樹立為國家糧食生產出力的社會責任感以及對生命的關愛和尊重。
4.教學重難點
教學重點：各種育種的原理及其應用 。
教學難點: 各育種方式的局限性;用遺傳圖解表示育種過程。
5. 教學過程
5．1創設情境，導入新課
播放紀念袁隆平院士的改編歌曲《父親》，以動人的曲調和真切的歌詞調動學生的情緒，營造學習氛圍。教師勉勵學生：最好的紀念方式就是接力完成袁老的事業和夢想，進而提出本節課的學習任務：利用不同的育種方法，從理論上探討“禾下乘涼
夢”的可行性方案。
5．2明確目標，完成任務一
觀看外國記者采訪袁隆平院士的視頻。袁老用英文講述“禾下乘涼夢”：水稻長得跟高粱一樣高，穗子像掃把那么長，籽粒像花生米那么大，我和助手們就坐在稻穗下面乘涼。筆者提問：根據袁老的描述，首先應明確選育的水稻要具備什么樣的性狀 在學生一致確認要培育高稈高產的水稻后，出示國家水稻數據中心的3個水稻品種(表1)，要求學生完成任務一：根據這些親本，利用合適的方法培育高稈水稻。
學生思考填寫學案中的任務一。查看學生作答情況，發現較多學生選擇雜交育種，這與預設一致。此時，追問：你們選擇的雜交親本株高是多少 根據雜交育種的特點預測雜交子代的株高會有多少 可以乘涼的水稻株高需要多高
學生在問題的指引下，意識到根據現有的親本高度，雜交后代不能實現目標株高。引導：除雜交育種外，有沒有其他方式獲得目標株高 并提醒學生由3號親本的選育單位“國家植物航天育種工程技術研究中心”聯想到選擇誘變育種的方式。這樣，誘變育種的特點就會在學生設計方案的過程中被理解和掌握。
設計意圖：
選取鎮江農業科學研究所培育的水稻品種，貼近學生的生活實際，同時還能進行職業規劃建議；隆兩優1308即袁隆平院士和他的團隊培育的水稻品種；“國家植物航天育種工程技術研究中心”是為了提示學生選擇誘變育種的育種方式。通過提供3種株高在1 m左右的水稻親本，由學生自主選擇育種方式培育株高2 m左右的水稻子代，這一具有充分的開放度和思考性的任務，不同于常規的習題練習復習課，學生的學習興趣容易被激發。學生經歷雜交育種到誘變育種的選擇后，充分認識到誘變育種可以大幅度改良育種進程的特點，對誘變育種的優點以及雜交育種的特點會有更為深刻的理解。
5．3依據情境，完成任務二
出示國家水稻數據中心網站截圖，介紹其中133個超級稻品種株高都在1 m左右。提問：為什么目前推廣種植的水稻都是1 m左右的“矮個子”
學生閱讀“學前資料”，其中介紹20世紀50年代以前，水稻的地方品種基本是高稈類型，遇到臺風容易倒伏，導致減產。我國水稻育種專家黃耀祥院士利用高稈的“廣場13”和矮稈的“矮仔占”，歷時4年培育出矮稈品種“廣場矮”，完成水稻育種
的第一次革命。筆者展示任務二：黃院士獲得“廣場矮”的育種原理是什么 寫出培育“廣場矮”的遺傳圖解。從第幾代中能選出矮稈抗病個體 能否立即推廣種植 為什么 怎樣處理才能得到穩定遺傳的矮稈抗病個體 從親本到獲得可推廣種植的水稻種子至少需要幾年時間
學生進行任務二遺傳圖解的書寫時，筆者發現不少學生不能熟練運用子二代9：3：3：1的表現型比例。針對這一問題，筆者展示兩位學生書寫的遺傳圖解，并請其他學生來評判哪種方式好 學生通過對比發現，利用基因型表示表現型的歸納方法更直
觀、簡便，既可以看出子二代即出現矮稈抗病個體，也能知道矮稈抗病個體中存在有雜合子，不能穩定遺傳。這樣的書寫方式對于解決問題有極大的幫助。待學生認同該書寫形式后，教師可繼續復習利用乘法原理解決兩對等位基因雜合子自交后代的情況。
設計意圖：
用真實的水稻品種“廣場13”“矮仔占”“廣場矮”及其圖片，以及黃耀祥院士的真實育種事例，為學生創設真實的任務情境。互評的方式，激發了學生參與的熱情，也為其掌握方法和技
巧做好了心理建設。通過問題串，引發學生關注選育目標是純合子，體會雜交育種獲得純合子往往耗時較長的缺點，自然引出縮短育種年限的單倍體育種。
5．4選取優勢，完成任務三
學生書寫雜交育種遺傳圖解時，知道選育相關性狀的純合子育種進程緩慢。適時提問：有沒有耗時短的育種方法 過渡到單倍體育種的復習。出示水稻的染色體組型圖，請學生判斷水稻是
幾倍體 水稻的單倍體中含有幾個染色體組 水稻的單倍體可育嗎 為什么 并展示任務三：書寫單倍體育種流程。
學生據圖順利判斷課件上展示的水稻是二倍體生物以及單倍體水稻中含有1個染色體組。但學生在回答單倍體水稻為什么不育的問題時，語言表述不規范。該問題需要將植物育性與減數分裂的關系以及減數分裂能正常進行的染色體條件梳理清楚，屬于學業質量水平三的要求。根據學情，結合含兩對同源染色體和含兩條非同源染色體的兩組細胞減數分裂圖示，給學生搭建支架，幫助他們厘清邏輯關系，并最終能夠準確、規范地表述含一個染色體組的單倍體不育的原因。
單倍體育種的操作方法也是復習重點，學生能夠熟記“花藥離體培養”和“誘導染色體加倍”，但不能準確理解在何時取花藥進行培養，何時來進行染色體加倍的處理 這是育種實際操作的精髓，為促進學生思考，教師將任務三書寫單倍體育種流程做一些留白處理，讓學生填寫取哪一代的花藥培養、在什么階段誘導染色體加倍以及誘導的方法有哪些，這樣的處理方式使復習的效果從淺層記憶走向高階思維。
設計意圖：
用水稻的染色體組型圖來復習單倍體的概念，通過遞進的幾個問題讓學生明確水稻單倍體不育以及用單倍體水稻育種時需使其染色體加倍。以圖例的直觀呈現來突破單倍體育性的難點，變抽象思維為直觀思維，匹配學生的學情和能力。學案中任務三的設計采用流程圖加留白的形式，突出學生需要深層理解的內容。
5．5矛盾沖突，完成任務四
任務一、二的育種目標分別是將矮稈培育成高稈和將高稈培育成矮稈，這樣的矛盾對立可引發學生的質疑和思考。再播放2001年采訪袁老的一段視頻，聽袁老講述“禾下乘涼夢”的愿景是要培育高產的水稻品種。此時學生的疑惑解開了，我們的育種目標就一個——高產水稻。那還有什么育種方案能讓水稻產量繼續提高呢 有學生提出多倍體植株常常莖稈粗壯，葉片、果實和種子都比較大，能不能嘗試培育多倍體水稻 教師肯定學生的設想，要求學生寫出具體的育種方法(任務四)。
當學生完成任務四多倍體育種的方法歸納后，出示湖北大學生命科學院培育的四倍體水稻，介紹該品種水稻比二倍體水稻重量超出3／5以上，結實率達到了80％，并在此處設問：為什么特別強調結實率達80％ 學生根據多倍體的特點進行回答。教
師繼續追問：為什么多倍體結實率低 引發學生對多倍體減數分裂中同源染色體分離情況的思考和討論。
設計意圖：
用任務一、二中培育高稈水稻和矮稈水稻的矛盾對立激發學生探究的欲望，以袁隆平院士的親口講述告訴學生探尋真相的路徑。多倍體水稻減數分裂情況的討論將學生的思維推向深處，促進課堂深度學習的發生。真實的多倍體水稻育種事例讓學生體會到完成任務的喜悅，切實存在的結實率問題也激發了學生攻克難關的社會責任意識。
5．6愿景展望，完成任務五
“學前資料”介紹了中國水稻育種的三次革命，即矮稈育種、三系育種和兩系育種，分別起始于20世紀50年代中期、70年代初期和80年代末期。
教師提問：第三次育種革命已經過去30多年，水稻育種的第四次革命可能是什么呢 這就是你們的任務五。學生根據知識儲備可以想到基因工程育種，如培育抗蟲的水稻、抗倒伏的高稈水稻等。此時，出示國家水稻數據中心網站提供的育種有利基因(耐鹽、耐寒、耐旱、理想株型等)，鼓勵學生查閱資料了解決定水稻產量的關鍵因素與理想株型基因的關系，挖掘水稻產量與植物光合作用之間的聯系。
任務五圍繞基因工程育種討論，拋給學生的問題是：如何獲得育種的有利基因 運用哪些工具或方法獲取有利基因 如何檢測轉基因水稻成功表達目的基因 通過討論這些問題，基因工程育種復習不再局限于原理、工具、操作步驟等理論層面，學生開始關注基因工程在生產實際中的應用，側重于問題解決。當然除了基因工程育種外，學生回答細胞工程育種也是可以的，這本來就是一個開放的問題，能促進水稻產量大幅度提高的育種方式
都可以。
設計意圖：
通過提供的學前資料，學生對中國水稻的發展歷程有了一個縱向的了解。水稻育種的三次革命是我國科研工作者艱苦努力的成果，資料中關于黃耀祥、袁隆平、石明松等科研人員的工作介紹，增強了學生對科學家的尊敬以及勤奮學習的信念，引導學生樹立正確的價值觀和人生觀。開其創造性科學思維。
5．7檢測目標，完成課堂評價
每個學習任務的完成情況就是過程性評價，再選擇一道綜合題來進行課堂評價。
例、水稻中高稈(A)與矮稈(a)、抗病(B)與不抗病(b)為兩對相對性狀，獨立遺傳。C為外源抗病基因。據圖回答相關問題。
(1)圖中雜交育種過程為 ；單倍體育種過程為 ；多倍體育種過程為 ；誘變育種過程為 ；基因工程育種過程為 (以圖中序號表示)
(2)②過程的操作為 ；③過程的操作 為；④和⑤過程的操作為 ；④和⑤過程的處理對象分別為 。
(3)⑥過程的操作為 ，需要處理大量的材料，才可能獲得符合要求的變異，這是因為 。⑦過程需要用到工具 。
設計意圖：
這道例題以水稻育種為情境，將本節課復習的5種育種方式融于其中，既能全面考查學生對常見育種方式的理解，又能很好地考查學生對知識的遷移與應用能力，具有良好的基礎性、綜
合性、應用性和診斷性，可以全面檢查學生課堂復習的效果。
6.教學反思
《普通高中生物學課程標準(2017年版)》指出，有效的教學情境能夠激發學生的好奇心和求知欲，點燃學生的學習熱情，從而使學生主動參與對所學知識的探索發現和認識過程 ，對于全面發展學生的核心素養大有裨益。本節課以探討“禾下乘涼夢”的可行性方案為主題，創設真實的任務情境，有助于學生比較、歸納科學概念，綜合分析、解決問題，培養其科學思維。以我國水稻育種的三次革命為情境線索，激發學生不斷探索，勇攀水稻育種第四次革命的高峰，促進學生進行科學探究。袁隆平院士一輩子探索高產雜交稻的情懷，深深地感染著學生，以培育學生的社會責任。情境主題式教學以真實的問題解決情境為發展主線，強調情境的教育價值，注重在問題解決中發生知識的遷移和綜合應用。探究學習的首要環節就是情境，必須主張有一個實際的情境主線作為思維發展的脈絡，教學必須產生和引起富有思想探究的問題情境舊，這就是情境教學的魅力。

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