八年级下册生物的遗传和变异教案人教版.docx

八年级下册第二章《生物的遗传和变异》教案人教版
一、本章课标解读 生命在生物圈中的延续和发展，是生物的生殖和发育、遗传和变异，并与环境的变化相互作用的结果。教材在生物的生殖和发育之后，安排生物的遗传和变异内容，是探讨生命的延续和发展的自然深入。 在内容的选择上，本章体现了经典内容与最新进展的统一。生物的性状的表现，其内因是由携带遗传信息的基因控制的，生物的遗传就是生物通过生殖过程的基因传递。生物的可遗传变异是基因或生物体基因组成改变的结果。教材从经典遗传学的庞大体系中，提取出基因这一核心概念，以基因为线索，深入浅出地介绍基因与性状的关系、基因在亲子代间的传递，目的是使学生简而明地理解生物遗传的实质。在此基础上，介绍基因的显性和隐性以及禁止近亲结婚的道理。在人的性别决定中，从染色体入手，但最终也将落脚点落在了基因水平上。在生物的变异一节中，特别提示了可以遗传的变异是遗传物质改变的结果。在以基因为线索介绍经典遗传学的过程中，巧妙地融入了现代遗传学的新进展。例如，在基因控制生物的性状中，选取了转基因鼠的实验；在基因和染色体的关系中，选取了反映染色体和DNA之间关系的示意图等。 本章教材在内容的组织上，体现了学科内在逻辑与学生认识规律的统一。从本章五节的内容组织上看，第一节《基因控制生物的性状》，解决的是生物个体的性状与基因关系问题，同时也隐含着亲代的性状能够在子代出现，是亲代基因传给了子代的缘故。第二节《基因在亲子代间的传递》，解决的是亲代基因如何传递到子代的过程，也是学生认识遗传的核心问题。第三节《基因的显性和隐性》，重在解决控制相对性状的成对基因之间的关系问题，以及为什么具有相对性状差异的双亲，后代会有复杂的表现。应该说本节是前两节内容的综合，是本章的难点。第四节《人的性别遗传》，主要运用前三节的知识，解释学生关注的人的性别遗传问题，可以说是遗传知识的扩展。第五节是《生物的变异》。遗传和变异是一对矛盾的两个方面，遗传讨论的是基因稳定传递的一面，变异讨论的是基因发生改变或基因组合的改变，这种变化必然导致亲子代之间性状的差异。在本节中，特别提出生物的性状既受基因控制，又受环境的影响，使学生对性状与基因的关系和遗传与变异问题的理解更加全面。由此可见，教材在内容的组织上，是以基因为线索，步步深入和扩展的，体现了学科内在逻辑与学生认识规律的统一。 教材在内容的呈现方式上，注意了从学生的生活经验出发，从创设的情境中提出问题，激发学生主动探究，自主获得知识、技能和积极的情感体验。本章各节，都鲜明地体现出这些特点，例如，第一节安排的观察与思考、资料分析，目的是通过学生对比较熟悉的动物、植物和自身性状的具体观察，抽象出什么是性状，接着通过转基因鼠实验的分析讨论，获得基因控制性状的结论。第二节从学生已经学过的染色体入手，通过观察染色体和DNA之间关系的示意图，使学生了解基因在染色体上。接着通过染色体的传递揭示出基因的传递过程。 本章教材重视渗透科学史和科学方法。教材在讨论一些问题时，不失时机地介绍了前人的研究过程和结论。例如，在讨论基因在亲子代间传递的内容时，介绍了比利时的胚胎学家比耐登的发现；在基因的显性和隐性的讨论中，介绍了孟德尔的豌豆杂交实验；在讨论男女染色体的差别时，介绍了细胞学家麦克郎和威尔逊等的有关研究结果。这种史论结合，以史带论的编写方式，目的是增加教材的趣味性和可读性，启迪学生深入的思考和探究。本章安排了探究变异现象的学生活动，让学生体验科学过程与科学方法，培养科学探究能力和科学态度与价值观。希望教师给予足够的重视。 本章在各个栏目中，注意了科学与社会、科学与生活的紧密联系。希望教师结合教学进程和相关的教学内容，积极指导学生阅读、讨论。这对于提高学生积极的情感态度和形成正确的价值观，将会有积极的意义。 二、本章知识概要 生命在生物圈中的延续和发展，是生物的生殖和发育、遗传和变异，并与环境的变化相互作用的结果。生物的性状表现，除受环境因素影响外，其根本原因是由携带遗传信息的基因控制的，生物的遗传就是生物通过生殖过程的基因传递。生物的可遗传变异是基因突变或基因组成改变或染色体数目发生变化的结果。 本章的知识结构如下： 1、基因控制生物的性状（生物的性状、基因控制性状） 2、基因在亲子代间的传递（染色体、DNA、基因；基因经生殖细胞进行传递） 3、基因的显性和隐性（孟德尔的豌豆杂交试验；近亲结婚的危害） 4、人的性别遗传（性染色体决定性别；生男生女机会均等） 5、生物的变异（生物变异的现象以及在生产实践中的应用） 本章中存在着多处“观察与思考”、“资料分析”，还安排了探究变异现象的活动，从中要能够运用科学方法解释生命科学的有关问题，初步体验调查生物变异的方法，提高处理调查数据和分析数据的能力，以及运用所学知识解释调查结果的能力。 在学习本章知识及参加相应的实验活动中，关注转基因技术给人类带来的影响，增强实事求是的科学态度，认识科学对人民生活的重要作用，体验科学过程与科学方法，从而形成科学的态度与价值观。 通过本章的学习，让学生明确生殖细胞是基因在亲子代间传递的桥梁，能够说出基因、DNA和染色体的关系，认识到生物的性状是由基因控制的，知道性别决定的道理，认同禁止近亲结婚，了解遗传育种在实践上的广泛应用。 三、教学建议 第一节 基因控制生物的性状 [教学目标] 1.举例说出生物的性状，以及亲子代间在性状上的延续现象。举例说出不同种性状和相对性状之间的区别。 2.举例说出生物的性状是由基因控制的。 3.关注转基因技术给人类带来的影响。 [教学策略] 遗传和变异是生命得以延续和发展的重要内因。生物的遗传是在生殖过程中完成的，生物的性状都是遗传物质在发育中和环境相互作用的结果。本章的引入，应紧扣本单元的主题，并与第一章的生殖和发育相衔接。 人们对遗传与变异的认识，最初是从比较亲子代的各种特征开始的，然后由表及里逐步深入到基因水平。本节的教学也应按着这样的思路设计。先引导学生认识什么是生物的性状，然后探讨性状的控制。 观察生物的各种性状，如果完全在课内完成，教师应适当控制时间。由于观察内容的分量并不重，重在对问题的讨论，因此，应安排较充裕的时间讨论教材中提出的6个问题。如果有条件，教师在课前应简要指导学生具体识别性状，安排学生调查自己和父母、父母的父母之间的性状关系，调查身边动物和植物上下代性状的情况，这样可以使讨论更充分些。但无论是哪种方式，通过讨论应使学生认识以下几点。 1.性状包括生物体所有特征的总和，如形态结构特征、生理特征和行为方式等。有些性状是可见的，有些性状是难以观察到的。 2.能够初步识别不同种类的性状和相对性状。可以让学生举例说明。 3.生物的性状受遗传物质的控制，但也会受生活环境的影响。 基因控制性状是本节的难点。关于基因的概念在此不必深究，学生只要知道基因是遗传物质的一部分即可。本节难在对转基因过程和转基因超级鼠的性状变化的分析，在此教师可以一步步地引导学生观察、说明和讨论。在这个过程中，教师应注意说明以下几点。 1.在雌雄小鼠交配后，要从输卵管中取出核尚未融合的受精卵（精子进入卵细胞后，在精子核与卵细胞核尚未融合前，这种受精卵适宜转入大鼠生长激素基因）。 2.将事先备好的大鼠生长激素基因吸入显微注射器中，在显微镜下将大鼠生长激素基因，注入小鼠核尚未融合的受精卵内的卵细胞核或精子核中。注射之后，小鼠受精卵内的精子核和卵细胞核将融合成一个细胞核，其中携带着转入的基因。 3.将已经导入了大鼠生长激素基因的受精卵，注入小鼠的输卵管中去。这样小鼠的输卵管中就有了两种受精卵，一种是导入了大鼠生长激素基因的受精卵，另一种是输卵管中原有的未转基因的受精卵。 在分析了转基因超级鼠研制过程示意图之后，教师应引导学生认识到，超级鼠体量增大（体量大小是一种性状）是大鼠生长激素基因作用的结果，由此得出基因控制性状的结论。 在学生明确了基因与性状的关系后，教师可结合转基因技术，举例介绍几种转基因动物和转基因食品，以及由此引起的社会争议，激发学生发表意见。 [背景资料] 性状和相对性状 性状（character）：遗传学中把生物体所表现的形态结构、生理特征和行为方式等统称为性状。 单位性状（unit character）：孟德尔在研究豌豆等植物的性状遗传时，把植株所表现的性状总体区分为各个单位作为研究对象，这样区分开来的性状称为单位性状。豌豆的花色、种子形状、子叶颜色、豆荚形状、豆荚（未成熟的）颜色、花序着生部位和株高等性状，就是7个不同的单位性状。 相对性状（contrasting character）：不同个体在单位性状上常有着各种不同的表现，例如，豌豆花色有红色和白色，种子形状有圆和皱。遗传学中把同一单位性状的相对差异，称为相对性状。孟德尔在研究单位性状的遗传时，就是用具有明显差异的相对性状来进行杂交试验的，只有这样，后代才能进行对比分析研究，从而找出差异，并发现遗传规律。 第二节 基因在亲子代间的传递 [教学目标] 1.描述染色体、DNA和基因之间的关系。 2.描述生殖过程中染色体的变化。 3.说出基因经生殖细胞在亲子代间的传递。 [教学策略] 上节解决了基因控制性状的问题，本节讨论亲代的基因如何传给子代问题是顺理成章的。教师在引入中，应明确探讨基因传递问题的思路，即基因在什么地方?基因通过什么途径由亲代传给子代? 关于基因和染色体。教师可以事先备好图片，帮助学生回顾七年级上册关于细胞结构的知识，从中回忆起细胞核内染色体含有蛋白质和DNA，以及DNA是遗传物质等知识。在此基础上，教师可以引导学生猜想，既然DNA是遗传物质，基因应该在染色体的何种成分上，但最终教师应明确地说明基因在DNA上（学生不具备排除基因在蛋白质上的基础）。接着引导学生观察人体染色体图以及染色体和DNA之间关系的示意图。在观察、思考、讨论的基础上，教师可以结合两图帮助学生了解以下几点。 1.图中显示的是一个细胞核的染色体。染色体可通过特殊染色清楚的辨别出来。 2.一条DNA上有许许多多的基因，一个基因只是DNA上的一个片段，生物的各种性状都是分别由这些不同的基因控制的。一条染色体上携带着许多基因。 3.细胞核内的染色体是成对存在的，基因也是成对的。（仔细观察可以发现，成对的染色体不但形态大小相似，在相对位置上所染成的颜色也相似，表明内部的成分相似，但染色体所涂的颜色不是基因的位置）。 关于基因的传递，教师可以通过回顾人的生殖过程，帮助学生认识到父母的基因是分别通过精子和卵细胞传给子代的。也可以让学生讨论得出这一结论。接着可以提出，父母应该把多少基因传给子代呢?由此激发学生，仔细阅读教材的有关部分，并通过小组讨论，合作完成添图。最后教师组织学生分组汇报结果。如果有时间且学生条件好，教师可以提出“为什么一对夫妻所生的几个孩子，长相会有差别?”等类似的问题，让学生讨论，为后边的学习打下基础。 第三节 基因的显性和隐性 [教学目标] 1.举例说出相对性状与基因的关系，描述控制相对性状的一对基因的传递特点。 2.说明近亲结婚的危害。 3.增强实事求是的科学态度和运用科学方法解释生命科学的有关问题。 [教学策略] 本节内容是前两节内容的综合和深入，是本章的难点之一。教师可以在简要回顾一种性状是由一对基因控制的，父母通过精子和卵细胞，分别只把一对基因的一个传给了受精卵，这样子代的体细胞中，控制一种性状的基因仍然有一对，一个来自父方一个来自母方。在此基础上，教师可以提出本节需要解决的问题，即控制相对性状的一对基因之间的关系问题。教师可以指导学生阅读教材，也可以再举出几个典型实例，以激发学生积极探索的欲望，同时表明该问题具有普遍性。 教材安排孟德尔的豌豆杂交实验，目的是启发学生回答上述问题，需要科学的实验，并通过对实验结果的分析，得出基因有显性和隐性的关系。关于孟德尔的豌豆杂交实验，教师可以让学生仔细阅读，在阅读的基础上，师生共同讨论得出结论。也可以在教师带领下，结合实验以问题推进的方式，逐步得出结论。大致如下： 1.孟德尔选择了容易区别的相对性状作为研究对象，例如高豌豆高约1.8～2.1 m，矮豌豆高约0.2～0.5 m。如果高豌豆控制高度的一对基因是AA，矮豌豆控制高度的基因是aa，两者杂交的后代杂种豌豆会怎样呢?（要求学生回答，教师可以强调杂种高豌豆与上代高豌豆一样的高。） 2.杂种豌豆为什么只表现高的呢?难道控制矮性状的基因（a）没有传给子代吗?（指导学生阅读教材的有关部分，安排学生讨论，并回答。） 3.把杂种高豌豆种下去，后代有高也有矮，并且矮的还和原来的矮豌豆一样的矮，其体内含有矮基因（a）。这表明了有的杂种豌豆虽表现高的性状，但含有控制矮性状的基因（a），只是未能表现出来。由此可见，杂种高豌豆体内既有高基因（A），也有矮基因（a），杂种细胞中同时含有A和a时，能够通过性状表现出来的基因A称为显性基因，被掩盖的基因a称为隐性基因。高和矮这对相对性状，高就是显性性状，矮为隐性性状。 4.隐性性状在什么情况下才能表现出来呢?（可让学生回答）还可以要求学生思考杂种豌豆的后代为什么高的多矮的少? 关于禁止近亲结婚，教师可以先让学生阅读教材，形成初步的认识，然后师生共同分析一典型实例，使学生了解到，在一个家族中携带某种隐性致病基因（如白化病基因）的机会比其他家族也携带该种基因的机会要高，当近亲结婚后，两个隐性致病基因相遇的机会大大增加，患病的机会要高出许多。由此使学生懂得为什么我国婚姻法规定禁止近亲结婚的道理。 《科学・技术・社会》中介绍了中国参与人类基因组计划的有关情况，以及基因组研究的新进展，教师应要求学生课后阅读，或以此为题，鼓励学生自己搜集有关信息资料，开办班级小展览。 [背景资料] 人类基因组计划 现代遗传学家认为，基因是DNA（脱氧核糖核酸）分子上具有遗传效应的特定核苷酸序列的总称，是具有遗传效应的DNA分子片段。基因位于染色体上，并在染色体上呈线性排列。基因不仅可以通过复制把遗传信息传递给下一代，还可以使遗传信息得到表达。如不同人种之间头发、肤色、眼睛、鼻子等不同，是基因差异所致。 人类只有一个基因组，大约有3～5万个基因。人类基因组计划是美国科学家于1985年率先提出的，旨在阐明人类基因组约30亿个碱基对的序列，发现所有人类基因并搞清其在染色体上的位置，破译人类全部遗传信息，使人类第一次在分子水平上全面地认识自我。计划于1990年正式启动，这一投资30亿美元的计划的目标是，为30亿个碱基对构成的人类基因组精确测序，从而最终弄清楚每种基因制造的蛋白质及其作用。打个比方，这一过程就好像以步行的方式画出从北京到上海的路线图，并标明沿途的每一座山峰与山谷。虽然很慢，但非常精确。 随着人类基因组逐渐被破译，一张生命之图将被绘就，人们的生活也将发生巨大变化。基因药物已经走进人们的生活，利用基因治疗更多的疾病不再是一个奢望。因为随着我们对人类本身的了解迈上新的台阶，很多疾病的病因将被揭开，药物就会设计得更好些，治疗方案就能“对因下药”，生活起居、饮食习惯有可能根据基因情况进行调整，人类的整体健康状况将会提高，二十一世纪的医学基础将由此奠定。 第四节 人的性别遗传 [教学目标] 1.说明人的性别差异是由性染色体决定的。 2.解释生男生女的道理，理解生男生女机会均等的原因。 3.能用科学的态度看待生男生女问题。 [教学策略] 性别是一种特殊的性状，在学生中总是存在着一种神秘感，自然成为学生感兴趣的话题。安排本节内容可以满足学生对于性别决定和性别遗传知识的需求。另外，社会上一些人仍存在着重男轻女思想，母亲生出女孩而遭到家庭成员冷落和责备的现象并不少见。通过本节的学习，要使学生科学地理解和正确地对待生男生女问题，希望教师在教学中渗透这一精神。 本节教学内容并不难，时间也较充裕，应该适当安排学生活动，让学生更多地通过自己的观察与思考，分析与讨论获得结论。 关于男女染色体的差别，教材编入男、女成对染色体排序图。教师可以提出问题后安排学生仔细观察，找出男女染色体组成上的差异。在此需要教师总结出以下几点。 1.男女体细胞中都有23对染色体，其中有一对染色体在形态、大小上存在着明显差异（其他22对染色体的形态、大小基本相同）由此判断男女差异与这对染色体有关，据此把这对染色体称为性染色体。 2.男性体细胞那一对性染色体中，较大的一条命名为X染色体，较小一条称为Y染色体。 3.女性体细胞中的那一对性染色体形态大小基本相同，且和男性体细胞中的X染色体相似，科学家通过进一步的研究，发现它们同是X染色体。 关于生男生女机会均等的知识，学生理解起来可能会困难一些。教师可以提出以下问题启发学生思考：体细胞内的性染色体是成对的，精子和卵细胞内会有几条性染色体呢（引导学生联系前面学过的内容回答问题）?如果根据性染色体区分生殖细胞，精子有几种?卵细胞有几种?然后安排学生完成教材上的图解。在条件比较好的学校，可以安排模拟实验，使学生更好地理解生男生女机会均等的道理。模拟实验的思路大致如下。 1.课前教师可以用两种不同颜色的围棋棋子（也可以用豆粒等其他材料）分别表示含X染色体的精子（如黑子）和含Y染色体的精子（如白子），用代表含X染色体精子的棋子代表卵细胞（如黑子）。然后分装在两个不透光的容器中，其中一个容器内的棋子代表精子（数量要多，但黑白比例应为1∶1），另一个容器内的棋子表示卵（都是黑子）。 2.实验前教师解释清两容器内棋子所表示的含义后，将装有棋子的容器分给小组（每组两个容器，一个装有大量的两种“精子”，另一个装有大量的“卵”），然后要求学生模拟随机受精过程，一个同学从装有“精子”的容器中随机摸出一粒“精子”，另一个同学从装有“卵”的容器内摸出一粒“卵”，放在一起代表受精卵内含有性染色体的种类（或男或女），并把结果记录下来。 3.讨论结果得出结论。 如果有时间，可以在课上讨论练习第2题，加深理解本节的难点。 [背景资料] 人类的染色体组 在有丝分裂中期的染色体最典型，此时细胞 经过分裂间期的复制，具有两个相同结构的染色单体并由着丝点（主缢痕）相连。根据着丝点的位置而定，可将中期染色体分为四种：中着丝粒染色体、亚中着丝粒染色体、端着丝粒染色体、近端着丝粒染色体（图5）。 人类染色体组型是指人的一个体细胞中全部染色体的数目、大小和形态特征（图6）。进行人类染色体组型分析就是根据上述特征对人类染色体进行分组、排列和配对。生物的染色体组型代表了生物的种属特征，所以，进行染色体组型分析，对于探讨人类遗传病的发病机理、动植物的起源、物种间的亲缘关系等都具有重要意义。 人类男性体细胞的正常染色体组型具有46条染色体，同源染色体配对后并按体积从大到小逐一编号，其中1～22号为常染色体，性染色体被称为X和Y染色体。 体细胞中的一组非同源染色体，它们在形态和功能上各不相同，但是，携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全部信息，这样的一组染色体，叫做一个染色体组。 第五节 生物的变异 [教学目标] 1.举例说出可遗传的变异和不遗传的变异，并能说出引起两种变异的原因。 2.举例说出生物的性状既受遗传物质的控制，又受环境因素的影响。 3.初步体验调查生物变异的方法，提高处理调查数据和分析数据的能力，以及运用所学知识解释调查结果的能力。 4.举例说出遗传育种的几种方法，以及在生产中的应用。 [教学策略] 学生身边生物变异的事例很多，教师可以让学生举例说明，结合学生参看教材不难得出生物变异是普遍存在的结论。本节内容的核心问题，是生物的变异为什么会普遍存在。回答这一问题的关键，是组织好对花生果实大小的变异的探究活动，以及对调查结果的分析，教师课前应充分准备。 关于探究活动，教师应注意以下几点。 1.课前应备好实验材料。如果找不到大小两种花生的果实，也可以选用其他材料，但选材应是一种植物的两个品种的果实、植株等，还要大小适当且便于测量。最好分给各小组的材料多于学生实际测量的数量。 2.课前分好小组，活动前要求小组内的各成员分工合作，这样可以节约时间。 3.测量工具要适当，以免误差太大难以得出正确的结果。如果材料小可以建议学生用圆规做卡尺，可以减少误差。 4.教师要适当控制时间，以使讨论的时间充裕些。 5.在讨论过程中，教师要不失时机地强调以下几点。 ①生物的一些相对性状表现出的是数量差异（如大小花生的果实大小）。由于任何性状都是控制该性状的基因与环境共同作用的结果，所以基因组成相同的大花生，果实的长度有长也有短，这主要是环境引起的变异。但环境影响所引起的变异程度是有限度的，所以大花生（或小花生）的果实大小总在一定范围内波动。 ②比较这类相对性状差异，应该比较它们数量的平均值。在相同条件下种植的大小花生，正常情况下，大花生果实长度的平均值应大于小花生果实的平均值。这种差异主要是由于遗传物质的差异引起的。 ③从上述的讨论可以启示学生，花生果实长度的变异，有的是环境引起的，有的是遗传物质的变化引起的。 ④由遗传物质改变引起的变异是可以遗传的，仅由环境引起而遗传物质未发生改变的变异是不能遗传的。 关于人类应用遗传变异原理培育新品种。教师可按教材的顺序逐一讨论。最好能够启发学生得出结论，这样有利于培养学生运用所学知识分析解释问题的能力。在教学中，教师应强调以下要点。 1.由于遗传物质的变异，不同品种或同一品种的奶牛控制产奶量的基因组成可以不同，通过人工选择可以将产奶量高的奶牛选择出来（含有控制高产奶量的遗传物质），通过繁育，后代还会出现各种变异，再从中选择、繁育，数代后奶牛不但能够保持高产奶量，甚至会有不断增加的趋势。 2.通过杂交，低产抗倒伏小麦把抗倒伏的基因传给了高产不抗倒伏的小麦，抗倒伏基因与高产基因组合到一起。 3.太空椒是在太空条件下，引起基因发生改变而培育成的新品种。 [背景资料] 质量性状和数量性状 质量性状是指同一种性状的不同表现型之间不存在连续性的数量变化，而呈现质的中断性变化的那些性状。它由少数起决定作用的遗传基因所支配，如鸡羽的芦花斑纹和非芦花斑纹、水稻的粳与糯、角的有无、毛色、血型、遗传缺陷和遗传疾病等都属于质量性状，这类性状在表面上都显示质的差别。质量性状的差别可以比较容易地由分离定律和连锁定律来分析。 除质量性状外，还广泛存在着另一类性状差异，这些性状的差异呈连续状态，界限不清楚，不易分类，这类性状叫数量性状。动植物的许多重要经济性状都是数量性状，如作物的产量、成熟期，奶牛的泌乳量，棉花的纤维长度、细度等等。 质量性状的区别可以用文字描述，而数量性状的差异要用数字表示，如水稻种子的千粒重，不能明显地划分为“重”和“轻”两类。 数量性状的遗传在本质上与孟德尔式的遗传一样，可以用多基因理论来解释。

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