“基因突變”教學設計

1 教學分析

1.1 教材分析

本節課內容是高中生物必修2第四章第四節“基因突變和基因重組”第一課時的內容。“基因突變”的內容緊密聯系遺傳物質基礎、遺傳規律以及減數分裂，并以它們為基礎加以深化，同時又是學習第五章“生物的進化”的準備知識。所以掌握好本節知識既可以起到承上啟下的作用，同時又能促使學生緊密聯系自己生活實際，對身邊的生物變異現象加以解釋，也有利于培養學生的分析能力。

1.2 學情分析

學生之前已經學習了DNA的結構、復制和基因控制蛋白質的合成等相關知識，對生活中生物的變異現象并不陌生。但是對于可遺傳變異的本質需要進一步的學習。教師根據學生的認知規律，設計了系列遞進的問題，引導學生進行分析和討論。

2 教學目標

2.1 知識目標

舉例說明基因突變的概念、原因、特點；說出基因突變的意義。

2.2 能力目標

進行學習方法的訓練，學會數據處理，類比推理等科學方法；

培養自學能力，發散思維及綜合分析能力。

2.3 情感、態度與價值觀目標

通過基因突變與環境的關系的討論，進行環境保護教育。

通過本節課的學習，懂得如何確立健康的生活方式。

3 教學重點和難點

（1） 教學重點：基因突變的概念、特點和原因。

（2） 教學難點：基因突變的意義。

4 教學過程

4.1 情景激趣

師：英國一對黑人夫婦生下一個皮膚雪白、頭發金黃的嬰兒，與他們以前的孩子差別太大。丈夫的第一反應是“這是我兒子嗎？”妻子是直喊冤。不知道在座的各位選用什么方法來做出判斷呢？

生：DNA親子鑒定就可以了！

師：很準確的好辦法，經過DNA鑒定，通過今天的探討，沒錯是親生的，原來是基因突變惹的禍。那么，什么是基因突變？

師：看課本第86頁“積極思維”基因突變的一個實例——鐮刀型細胞貧血癥。人為什么會得這種病？該病發病的原因是什么？請仔細看課本87頁圖4-21鐮刀型細胞貧血癥的病因圖解，思考后小組討論分析下列問題。

4.2 導出問題

（1） 補充畫出DNA另一條互補鏈的堿基序列。

（2） 填寫出課本P87圖4-21 mRNA上的對應密碼子。

（3） 跟正常人相比，病人的血紅蛋白的一條多肽鏈發生了什么變化？基因變化和血紅蛋白的多肽鏈變化之間有什么關系？

4.3 交流展示

學生回答，師生共同評價（略）。

師：基因決定蛋白質的結構，從而決定生物的性狀。所以，生物性狀發生改變的直接原因是蛋白質結構的改變，根本原因是DNA（基因）的結構發生了改變。觀察圖1，分析除了堿基對替換以外，DNA分子中的堿基對還有哪幾種變化？

生：還有堿基對的缺失和增添兩種變化。

師：那你們能不能嘗試給基因突變下個定義呢？

生：在DNA復制過程中由于DNA分子中發生堿基對的增添、缺失或替換，而引起的基因結構的改變，就叫做基因突變。

4.4 小組自學

師：如果發生了基因突變，蛋白質的結構會發生怎樣的改變呢？分析表1，利用課本79頁的密碼子表，完成填空。

4.5 交流展示

學生代表發言展示，其他學生和教師一起分析評價，完善答案，見表2。

4.6 深化與升華

小組合作，深入思考下面的問題：

（1） 堿基對的改變一定會導致蛋白質的結構改變嗎？

（2） 基因中堿基對的增添、缺失或者是替換哪一種類型對生物性狀的影響最小？

學生先思考2 min，然后組內交換意見，形成統一認識后進行全班展示交流（略）。

教師：出示圖片（圖2），并提供人類ABO血型的介紹：O型血的基因型為ii，在DNA復制過程中，出現了差錯，i突變成基因IA，表現型就變成了A型血；若i突變成基因IB，表現型就變成了B型血。這樣突變產生的基因IA、IB和原來的基因i，從在染色體的位置來看，它們之間是什么關系呢？

生：應該是等位基因。

師生總結：由此可以看出基因突變的結果就是可產生新的等位基因。

師：（過渡）引發基因突變的原因是什么？從內因來看是基因內部堿基對的變化，從外因來看，生活中有哪些方面的環境因素會引發基因突變呢？

生：物理因素如紫外線、X射線等，化學因素如亞硝酸鹽、堿基類似物等，生物因素如病毒、細菌等。

師：請分析以下情況是減少哪種因素誘發基因突變的可能，對應連線（圖3）。

師：所以在生活中，大家要保護我們生存的地球環境，并且養成良好的生活習慣和健康的生活方式。下面結合表3來分析一下基因突變具有哪些特點呢？

思考：

（1） 從表格中看出，各種生物都會出現基因突變的現象，可以說明基因突變具有 特點。

（2） 由表格中突變頻率可以看出：不同生物，基因突變的頻率 （相同或不同），同一生物的不同基因的突變頻率也 （相同或不同），各個基因的突變頻率都很 （高或低），即基因突變具有

特點。

學生的回答略。

師：在生物個體發育的①～⑤過程（圖4），哪個時期會發生基因突變？你判斷的依據是什么？

生：每個過程都可能，有DNA復制的時候就可能發生基因突變的。

師：所以基因突變可以發生在生物個體發育的任何時期，或細胞內不同DNA分子上或同一DNA分子的不同部位上，說明基因突變具有什么特點？

生：隨機性。

師：出示果蠅紅眼基因突變成各種不同眼色的基因圖示，該圖說明了基因突變具有什么特點？

生：說明基因突變的不定向性，可以突變成不同的等位基因。

師：出示基因突變的3點意義，你們如何理解呢？學生分組討論，小組代表發言。

① 為什么基因突變是新基因產生的途徑？

② 為什么基因突變是生物變異的根本來源？

③ 為什么基因突變可以為生物進化提供原材料？有人認為，自然條件下基因突變率很低，因此，它不可能為生物進化提供原材料。你認為這樣的看法正確嗎？為什么？

學生回答略。

師：在沒有人為因素干預的情況下，產生的基因突變稱為自發突變，人為因素干預的情況下，產生的基因突變稱為人工誘變，在育種上稱為誘變育種。與自發突變相比的優勢就是可以明顯提高基因突變的頻率，這可以通過高產青霉菌的培育和神舟號上的太空育種試驗的實例來說明。

深化與升華：學生分組討論以下3個問題，形成統一意見后，選派學生代表發言。

（1） 基因突變是否都能引起生物性狀的變化？

（2） 突變后的基因會遺傳給后代么？

（3） 人工誘變育種，一定能獲得人們想要的優良性狀嗎？

反饋訓練略。

5 教學反思

本節課創設好問題情境是關鍵。為了達到讓學生理解基因突變概念的內涵和外延的目的，教師采用鐮刀型細胞貧血癥的實例，通過正常人與鐮刀型細胞貧血癥患者在紅細胞、蛋白質和基因不同層次上進行比較、歸納，讓學生理解該性狀改變的根本原因是DNA分子的堿基對發生了替換，然后用類比推理的方法引導學生理解基因突變的類型，從而嘗試總結基因突變的概念。并且教師通過表格實例推理，深入探討基因突變與生物性狀之間的關系。在基因突變的原因和特點的教學上，教師讓學生結合自己的生活經驗，歸納引起基因突變的外界因素。通過數據表格和實例等引導學生總結基因突變的特點，同時鍛煉了學生讀圖、識圖、析圖的能力。在理解基因突變的意義教學中，在由淺入深的問題驅動下，教師以討論的形式引導學生思考，發揮學生的主體作用，而不是簡單地、機械地、被動地識記結論，在質疑、討論、交流中培養學生形成良好的思維方式，進一步提高學生自身的學習能力。

由于課堂時間有限，教師沒有及時進行課堂小結。所以在課后，教師可以布置學生構建相關的關系圖或者概念圖，通過圖示及時地看到學生對本節課基因突變內容正確或者錯誤的理解，找出問題根源，及時幫助學生解決知識漏洞。