1、染色體變異教學設計武進高級中學生物組 陶曉東一、 教學目標：（一）知識技能掌握染色體變異的概念，特點，應用。區分染色體組和同源染色體，并能夠正確理解單倍體。使學生了解人工誘導多倍體在育種上的應用及單倍體在育種上的意義。（二）過程方法 在學生預習的基礎上，結合多媒體技術，合理設計問題串，充分發掘學生的想象力。注重學生的日常生活中的信息體驗。（三）情感態度價值觀 在教學過程中對情感態度價值觀的體現主要有以下幾個方面：其一，通過單倍體和多倍體育種學習，對學生進行科學價值觀教育；其二，可介紹我國科學家在染色體變異方面取得的成就，培養學生勇于探索、仔細觀察、勤于思考、實事求是、嚴謹論證的科學態度和鉆研精

2、神。其三，鼓勵學生利用網絡，搜集相關知識，對所學的內容有初步的了解，滿足學生的求知欲，培養學生的信息素養，學會查找信息，利用信息。 二、教學內容(一)教材分析總的來看，教材編排體系設置不太合理，一是對染色體變異概念沒有很好的解釋清楚。課本上講的染色體變異是指在自然條件或人為條件的影響下，染色體的結構和數目都可以發生變化，從而導致生物的性狀發生變異。實際上，課本上只重點講述染色體數目的變異，而沒有講到染色體結構的變異，因此，學生學起來難以理解。在教學上教師應補充這方面的知識。在講解這一內容時可與前面講的基因突變概念相比較，加深學生的記憶。二是課本上把二倍體和多倍體、單倍體這些概念分開講

3、。但無論是對多倍體還是單倍體概念的理解都應該建立在對二倍體概念的理解之上，多倍體和單倍體是相對于二倍體來講的，并且這種比較應該是同一生物進行比較，而不能拿不同種的生物進行比較。例如單倍體指體細胞中含有本物種配子的染色體數目的個體。普通小麥的體細胞中含有六個染色體組，條染色體，它的單倍體植株體細胞含有三個染色體組，條染色體。這里就不能把含有三個染色體組的單倍體普通小麥又稱多倍體。自然界中，幾乎全部動物和過半數的高等植物都是二倍體。三是人工誘導多倍體在育種上的應用。在這里，教材安排上可運用列表分析掌握變異原理在育種上的應用。比較和復習上一節課內容，包括雜交育種、誘變育種、多倍體育種、單倍體育種及它

4、們應用的原理、優缺點，列舉生活中的實例，加深對知識的理解和實際應用。(二)教學任務分析這部分的教學任務主要體現在知識、能力、情感態度、價值觀等方面。在知識教學目標方面，主要體現為以下幾點：其一，染色體結構變異的四種類型；其二，染色體組、單倍體、多倍體和二倍體的概念；其三，單倍體和多倍體的特點、形成原因及其在育種上的意義；具體為：1、以貓叫綜合癥產生原因為例，引出染色體結構變異的四種類型；以果蠅的染色體為例，引出染色體組的概念，訓練學生由具體到抽象的思維能力；2、通過單倍體、多倍體和二倍體的分類依據學習，對學生進行比較、分類思維能力的訓練；3、通過單倍體和多倍體的概念、原理、應用的學習，訓練學生

5、演繹思維能力。（三）學生經驗分析 學生在日常生活中具有一定的信息技術方面的經驗，部分學生可以熟練的利用網絡查找相關知識，并能夠的相關知識進行拓展。學生對教學過程中的多媒體技術相當適應，效果良好。（四）重難點分析這一節內容大多是屬于理解和應用的層次，教學內容的難點較集中，可以已列提綱的方式對重難點作逐個分析。其一，染色體組數目的判斷。一般來說，在細胞內形態相同的染色體有幾條，則含幾個染色體組，在細胞或生物體的基因型中，同一種基因出現幾次，則有幾個染色體組。在教學過程中可將已學習過的同源染色體的概念和染色體組的概念作對比。其二，三倍體無籽西瓜的培育。三倍體植株在減數分裂過程中，染色體的聯會發生紊亂

6、，因而不能形成正常的生物細胞。這時需要授給普通西瓜二倍體成熟的花粉，刺激子房發育而成為果實。因為胚珠并不能發育成為種子，所以這種西瓜叫做無籽西瓜。教學過程中可依托多媒體技術使學生對該方法的過程一目了然，較深刻的理解。三、教學策略：（一） 教學支架相關知識的預習：圖書館的紙質媒體資源和網絡的電子媒體資源課堂教學：形象生動的多媒體形式（二）組織形式：集體教學。相關問題可四人一組討論（三）教學模式：接受教學：基本概念和原理 探究教學：相關疑難問題的探討 合作學習：鼓勵學生事先收集必要的信息并相互間進行交流以探究學習和合作學習為主。四、教學資源：(一)、硬件資源：電腦，網絡系統，投影儀，打印機，圖書館

7、(二)、軟件資源：POWERPOINT、FLASH、PHOTOSHOP等相關軟件(三)、信息資源：從圖書館可獲取的紙質媒體信息，從網絡可獲取的電子媒體信息資源，包括文字，圖片等(四)、人力資源：其他教師，學生父母等泛在資源五、教學評價：（百分評價體系）80分以上：優秀 6080分：合格 4080分：較差 40分以下：不能完成學習任務(一)、知識技能的評價，占40分學生能熟練掌握相關的知識，并反映在課后的作業中。在技能方面，考察學生掌握信息技術的能力。依完成情況分別給予0分（未完成）、10分（較差）、20分（合格）、30分（良好）、40分（優秀）的評價（二）、過程方法的評價，占40分是否能利用信

8、息技術完成一定的任務，提出問題和假設的思路，問題的解決策略和合作的技能，學習過程中有無較好的遷移能力。依實際情況分別給予10分（較差）、20分（合格）、30分（良好）、40分（優秀）的評價（三）、情感、態度、價值觀的評價，占20分學生對知識學習的態度，價值觀（是否對所學知識感興趣），對信息技術的態度，對學習過程的態度、動機，學習過程的自信心如何，教師通過課堂觀察和課后觀察學生的自我反思給予相應的評價。六、教學過程：環節名稱教師活動學生活動設計意圖1、 復習2、新課導入3、染色體變異的類型（此處應用多媒體）（小資料）4、染色體組（此處應用多媒體）5、二倍體和多倍體（小資料）（此處應用多媒體）6、

9、人工誘導多倍體在育種上的應用（此處應用多媒體）（小資料）（此處應用多媒體）7、單倍體（此處應用多媒體）8、單倍體在育種中的應用9、歸納總結問題：生物可遺傳的變異有哪三個主要來源？問題：在預習的基礎上回答基因突變和染色體變異的異同人類的許多遺傳病是由染色體結構改變引起的。例如，貓叫綜合癥是人的第5號染色體部分缺失引起的遺傳病，因為患病兒童哭聲輕，音調高，很像貓叫而得名。貓叫綜合癥患者的兩眼距離較遠，耳位低下，生長發育遲緩，而且存在嚴重的智力障礙。問題:回答染色體變異的類型及其后果。一般來說，每一種生物的染色體數目都是穩定的，但是，在某些特定的環境條件下，生物體的染色體數目會發生改變，從而產生可遺

10、傳的變異，這類變異屬于染色體數目的增減。染色體數目的變異可以分為兩類：一類是細胞內的個別染色體增加或減少，例如21三體綜合征就屬于這一類。（21三體綜合征簡介：21三體綜合征又叫先天愚型，患者比正常人多了一條21號染色體，智力低下，身體發育緩慢，50%的患者有先天性心臟病。我國人口中21三體綜合征的患者估計不少于100萬。）學生看書，并要求能敘述自己對染色體組的理解染色體組：在大多數生物的體細胞中，染色體都是兩兩成對的。例如，果蠅有4對共8條染色體(看課件上的圖片)，這4對染色體可以分成兩組，每一組中包括3條常染色體和1條性染色體。就雄果蠅來說，其中的一組包括X、，另一組包括Y、。在精子形成的

11、過程中，經過減數分裂，染色體的數目減半，所以雄果蠅的精子中只含有一組染色體(X、或Y、)，這一組染色體中的4條染色體，形狀和大小各不相同。問題：同源染色體和染色體組有何差異？幾乎全部的動物和過半數的高等植物都是二倍體。體細胞中含有三個染色體組的個體，叫做三倍體，比如香蕉。體細胞中含有四個染色體組的個體，叫做四倍體，比如馬鈴薯。多倍體在植物中廣泛地存在著，在動物中比較少見。（自然界中，幾乎全部動物和大多數高等植物都是二倍體。多倍體植物在自然界中很常見，例如，天然狀態下的香蕉就是三倍體，馬鈴薯是四倍體，普通小麥是六倍體。多倍體的動物非常罕見。）問題：21三體綜合征的患者是不是多倍體，為什么？多倍體

12、產生的主要原因染色體數目加倍也可以發生在配子形成的減數分裂過程中，這樣就會產生染色體數目加倍的配子(如二倍體生物產生二倍體配子)，染色體數目加倍的配子在受精以后也會發育成多倍體。與二倍體植株相比，多倍體植株的莖稈粗壯，葉片、果實和種子都比較大，糖類和蛋白質等營養物質的含量都有所增高。例如，四倍體葡萄的果實比二倍體品種的大得多，四倍體番茄的維生素C的含量比二倍體品種的幾乎增加了一倍（看課件上的圖）。因此，人們常常采用人工誘導多倍體的方法來獲得多倍體，培育新品種。人工誘導多倍體的方法（秋水仙素是一種從百合科植物秋水仙的種子和球莖中提取出來的一種植物堿。呈白色或淡黃色的粉末或針狀結晶，易溶于冷水，酒

13、精，一般多使用它的水溶液。有劇毒，使用時應特別注意。）問題：為什么不能用秋水仙素處理成熟的植株？三倍體無籽西瓜問題：1、為什么染色體組數為奇數的生物個體是高度不育的？2、無子西瓜和無子番茄的培育方法有什么區別？3、為什么要用四倍體西瓜作為母本，二倍體西瓜做父本？用西瓜的四倍體植株作父本，二倍體植株作母本，可以得到無子西瓜嗎？對“單倍體”的理解，首先必須對“體”字理解，即個體。其次，根據概念來理解單倍體，即“體細胞中含有原物種配子染色體數目的個體”，換言之，即“由某物種的配子發育而來的個體，就是該物種的單倍體”。這就是說，單倍體這個詞語中的“單”，有可能是、或、或等等，單倍體的體細胞中有可能是一

14、個染色體組、也有可能是兩個或更多個染色體組。問題：1、能不能認為人類的精子和卵細胞是單倍體？為什么？2、能不能說體細胞中含有一個染色體組的個體就是單倍體？如果不能，試舉一反例。在自然條件下，玉米、高梁、水稻、番茄等高等植物，偶爾也會出現單倍體植株。與正常的植株相比，單倍體植株長得弱小，而且是高度不育的。但是，它們在育種上有特殊的意義。育種工作者常常采用花藥離體培養的方法來獲得單倍體植株，然后經過人工誘導使染色體數目加倍，重新恢復到正常植株的染色體數目。用人工誘導方法得到的單倍體植株，不僅能夠正常生殖，而且每對染色體上的成對的基因都是純合的，自交產生的后代不會發生性狀分離。因此，利用單倍體植株培

15、育新品種，只需要兩年時間，就可以得到一個穩定的純系品種。問題：除單倍體育種外，還有沒有其他獲得純種植株的方法？單倍體育種有什么樣的優勢？基因重組、基因突變、染色體變異基因突變是染色體的某一個位點上基因的改變，這種改變在光學顯微鏡下是看不見的。而染色體變異是可以用顯微鏡直接觀察到的比較明顯的染色體變化，如染色體結構的改變、染色體數目的增減等。在自然條件或人為因素的影響下，染色體發生的結構變異主要有四種：1染色體中某一片段的缺失；2染色體中增加了某一片段；3染色體某一片段的位置顛倒了180°；4染色體的某一片段移接到另一條非同源染色體上。上述染色體結構的改變，都會使排列在染色體上的基因的

16、數目和排列順序發生改變，從而導致性狀的變異。大多數染色體結構變異對生物體是不利的，有的甚至會導致生物體死亡。另一類是細胞內的染色體數目以染色體組的形式成倍地增加或減少。  像雄果蠅精子中的4條染色體這樣，一個生殖細胞內的全部染色體，在形態和功能上各不相同，但是包含了控制生物體生長發育、遺傳和變異的全部信息，這樣的一組完整的非同源染色體，叫做一個染色體組。在染色體組中不存在同源染色體，染色體組是由非同源染色體構成的。二倍體和多倍體：體細胞中含有兩個染色體組的個體叫做二倍體，如人、果蠅和玉米等。體細胞中含有三個或三個以上染色體組的個體叫做多倍體。不是，21三體綜合征患者只是體細胞內個別染

17、色體數目發生了改變體細胞在有絲分裂的過程中，染色體完成了復制，但是細胞受到外界環境條件(如溫度驟變)或生物內部因素的干擾，紡錘體的形成受到破壞，以致染色體不能被拉向兩極，細胞也不能分裂成兩個子細胞，于是就形成染色體數目加倍的細胞。如果這樣的細胞繼續進行正常的有絲分裂，就可以發育成染色體數目加倍的組織或個體。多倍體在產量上有優勢目前最常用而且最有效的方法，是用秋水仙素來處理萌發的種子或幼苗。當秋水仙素作用于正在分裂的細胞時，能夠抑制紡錘體形成，導致染色體不分離，從而引起細胞內染色體數目加倍。染色體數目加倍的細胞繼續進行正常的有絲分裂，將來就可以發育成多倍體植株。目前世界各國利用人工誘導多倍體的方

18、法已經培育出不少新品種，如含糖量高的三倍體無子西瓜和甜菜等。（1、成熟植株正處于分裂期的細胞少。2、成熟植株細胞多，用秋水仙素處理不可能使大多數細胞內的染色體數加倍。） 在多倍體育種中，三倍體無子西瓜的培育比較具有代表性。我國科技工作者經過多年探索，培育出不少三倍體無子西瓜的優良品種。下面以三倍體無子西瓜為例，介紹多倍體的培育過程(看課件上的示意圖)。人們平常食用的西瓜是二倍體。在二倍體西瓜的幼苗期，用秋水仙素處理，可以得到四倍體植株。然后，用四倍體植株作母本，用二倍體植株作父本，進行雜交，得到含有三個染色體組的種子。把這些種子種下去，就會長出三倍體植株。由于三倍體植株在減數分裂的過程中，染色體的聯會發生紊亂，因而不能形成正常的生殖細胞。當三倍體植株開花時，需要授給普通西瓜(二倍體)成熟的花粉，刺激子房發育而成為果實(西瓜)。因為胚珠并不發育成為種子，所以這種西瓜叫做無子西瓜。（減數分裂形成配子過程中聯會紊亂）(無子番茄的培育和生長素的作用有關)（用西瓜的四倍體植株作父本，二倍體植株作母本，可以得到無子西瓜。但西瓜的可食用部分來自母本，若希望可食用部分比較發達，則需用四倍體西瓜作母本。）單倍體：在生物的體細胞中，染色體的數目不僅可以成倍地增加，還可以成倍地減少。例如，蜜蜂的蜂王和工蜂的體細胞中有32條染色體，而雄蜂的體細胞中