資源簡介

教學設計
課程基本信息
課題 染色體通過配子傳遞給子代
教學目標
運用物理模型模擬減數分裂過程，概述減數分裂過程中染色體的行為變化，歸納同一個體產生配子多樣性的原因，認同有性生殖的優越性，培養進化與適應的觀念。 通過模型模擬和史料分析構建減數分裂概念圖，發展模型與建模、演繹與推理的科學思維。 3. 通過了解雄蝗蟲的減數分裂研究資料，認識合適的研究材料對科學研究的重要性；通過科學史分析，形成證據意識。 4. 能夠從減數分裂的角度等分析解釋生活中常見的遺傳現象，形成關愛生命的意識。
教學內容
教學重點： 1. 構建減數分裂概念圖，概述減數分裂過程中染色體的行為變化；
2. 歸納同一個體產生配子多樣性的原因；
教學難點： 1. 構建減數分裂概念圖，概述減數分裂過程中染色體的行為變化；
教學過程
1.創設情境，提出生活中問題 展示四口之家的全家福照片，引導學生關注孩子與父母長得相似又各自不同。教師介紹受精過程中生殖細胞（精子和卵細胞）將父母的遺傳信息傳遞給孩子，提出問題：①生殖細胞是如何產生的？②同一個體產生的生殖細胞攜帶的遺傳信息相同嗎？ 設計意圖：從生活中提出問題，激發學生好奇心，調動課堂氣氛，引導學生關注生活中的生物學現象和問題。 2.認識人體細胞的染色體數目和類型 教師介紹染色體組成及染色體的形態類型，并介紹人體46條染色體可以湊成23對，提出問題：人類生殖細胞中有多少條染色體呢？ 學生形成“同源染色體”的概念，并基于每種生物的染色體形態與數目相對恒定，推測配子中應該有23條染色體，認識產生配子的過程需要發生染色體數目減半。 設計意圖：回顧前知，引導學生構建同源染色體的概念，為后續學習奠定基礎。引導學生基于染色體數目及有性生殖的特征推測配子的染色體數目，發展學生的邏輯分析能力。 3.構建減數分裂概念圖 （1）觀察對比，提煉減數分裂重點變化 呈現一個精原細胞及其產生的四個精子圖片，以問題串引導學生觀察探討：①各染色體間是何關系？②減數分裂要發生幾次細胞分裂？③減數分裂前后染色體總數有何變化？由此可得出什么結論？④減數分裂前后染色體總數有何變化？由此可得出什么結論？⑤精子中有同源染色體嗎？由此可得出什么結論？ 學生構建同源染色體概念，在問題串引導下觀察比較減數分裂前后的細胞數目和細胞中的染色體數目，認識減數分裂過程中染色體復制一次，細胞分裂兩次，配子中的染色體數目減半，形成減數分裂的概念。通過分析精子中的染色體組成，推論減數分裂過程中存在同源染色體的分離和姐妹染色單體的分離。初步構建減數分裂概念圖1。 圖1 減數分裂概念圖-1 設計意圖：設置問題串，引導學生觀察圖片細節，通過減數分裂前后對比提煉出減數分裂的重點變化，構建減數分裂的概念，培養生命觀念，發展觀察能力和歸納總結能力。 （2）史料探究，搭建減數分裂整體框架 過渡：先染色體復制還是先細胞分裂？ 資料1：科學發現，在細胞培養液中加入足量的DNA合成抑制劑（抑制染色體復制），細胞不能分裂，移除抑制劑后，細胞又能繼續分裂； 學生基于科學史材料結合有絲分裂的知識，構建減數分裂圖示模型2。 圖2 減數分裂概念圖-2 過渡：同源染色體先分離還是姐妹染色單體先分離？這個問題困擾了科學家數十年，直到他們找到一個非常適合研究這個問題的材料——雄蝗蟲。 模擬任務1：已知雄笨蝗（2n=23，XO型)只有一條性染色體——X染色體，雄笨蝗精原細胞減數第一次分裂產生的子細胞中有多少條X染色體？請利用模型基于不同的假說模擬推理。 學生利用物理模型基于“姐妹染色單體先分離”和“同源染色體先分離”兩種假說進行演繹推理（結果如圖），并用語言描述基于不同假說的模擬結果。兩種假說下的推理結果并不相同，孰對孰錯，需要實驗證據來判斷。 圖3 雄蝗蟲產生次級精母細胞X染色體數目推測結果 資料2：科學家發現雄蝗蟲減數第一次分裂結束后產生了兩類細胞，一類細胞含有X染色體，另一類細胞不含X染色體； 學生對比科學家的實驗觀察結果與不同假說的演繹推理結果，得出結論：減數第一次分裂進行同源染色體分離，姐妹染色單體分離在減數第二次分裂中進行。 設計意圖：提出問題后引導學生基于不同假說進行演繹推理，最后結合科學史資料，判斷假說的正誤，得出結論。讓學生體驗“假說-演繹法”分析解決問題的過程，發展科學探究能力，培養歸納與總結、演繹與推理、模型與建模的科學思維；通過呈現雄蝗蟲的科學研究，讓學生認識合適的實驗材料對科學研究的重要性，形成證據意識，培養科學觀念。 模擬任務2：請利用模型模擬預測含兩對同源染色體的精原細胞減數分裂產生的配子類型。 學生小組合作利用模型模擬，通過不同組間的成果對比，發現可能有不同種模擬結果。 圖5 兩對同源染色體精原細胞產生配子類型模擬結果 教師追問：這兩種模擬結果都可能發生嗎？其產生的精子類型相同嗎？ 資料3：人們發現雄蝗蟲（2n=23,XO型）常染色體中有一對特殊的同源染色體大小不等，科學家統計了300多個細胞，發現X染色體會與其中小的染色體進入同一個子細胞，也會與其中大的染色體進入同一個子細胞，兩種情況出現的比例接近1：1。 學生結合資料認識減數第一次分裂中，同源染色體分離，非同源染色體自由組合，以上兩種模擬結果均可能發生。通過模擬結果對比，認識不同組合情況會產生不同的精子，并完善減數分裂模型圖。 圖6 減數分裂模型圖-3 設計意圖：設置模擬活動引導學生發現含兩對或多對同源染色體的精原細胞在減數第一次分裂時可能存在不同染色體分配情況，并利用科學史資料印證這種猜想，幫助學生歸納認識減數第一次分裂過程中，同源染色體分離，非同源染色體自由組合，非同源染色體不同的組合情況將產生不同的生殖細胞，培養生命觀念，同時發展模型與建模、演繹推理的科學思維。 4.認識減數分裂的動態過程 過渡：減數分裂的具體過程是怎樣的？（播放精子的產生過程視頻） 模擬任務3：請利用模型模擬減數分裂的過程，并對兩次分裂過程進行對比，完成減數第一次分裂與減數第二次分裂對比表格。 表1 減數第一次分裂與減數第二次分裂染色體行為對比表 學生觀看視頻后，利用模型模擬減數分裂的過程，并對比兩次分裂過程，填寫表格。認識減數分裂過程是一個有序的過程，正是這樣有序的染色體行為變化保證了同源染色體和姐妹染色單體的精準分離。 教師展示交叉互換圖示及發生交叉互換前后的配子對比圖，學生理解交叉互換的概念，并認識交叉互換可以產生新類型的配子。師生共同歸納減數分裂產生配子的多樣性原因：①非同源染色體自由組合；②聯會時同源染色體的非姐妹染色單體間交叉互換。 過渡：卵細胞的產生過程是怎樣的？ 活動：請對比精子和卵細胞形成過程，完成精子與卵細胞形成過程對比表格。 表2 精子與卵細胞形成過程對比表 學生閱讀教材，對比精子和卵細胞產生過程圖解，填寫表格。 設計意圖 通過觀看視頻、模型模擬、列表對比活動讓學生整體感知減數分裂的動態變化及各時期的具體細節，強化學生對減數分裂的認識，發展學生模型建模的科學思維能力，培養合作能力。通過圖形對比、填表活動讓學生認識到交叉互換可以產生新配子，鞏固配子多樣性的認知，認識精子和卵細胞產生過程的差異，形成生命觀念，同時發展學生的觀察能力。 5.歸納總結，解釋生活中的遺傳問題 師生共同總結本課學習內容，嘗試解釋本課問題：孩子通過生殖細胞獲得父母的一部分遺傳信息，因此與父母相似。同一個體可以產生多種配子，兩個孩子獲得的遺傳信息并不相同，因而長相各異。 教師歸納延伸：生殖細胞將親代遺傳信息傳遞給子代，獲得父母優良性狀的個體能更好的適應現有生活環境，而多樣化的配子類型讓后代各具差異，為生物進化提供材料。小小細胞內的變化，兼顧了傳承與創新，蘊含著生物生存發展的大智慧。 設計意圖：通過解釋生活中的遺傳問題，考察學生的掌握情況，發展學生的歸納總結能力，引導學生認識減數分裂即可以讓后代遺傳得到親代的優良性狀，又能通過產生多樣化的配子形成各具差異的子代，為生物進化提供材料，讓學生從進化適應觀的角度認識有性生殖的優勢，培養生命觀念。

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