“雜交育種與誘變育種”的探究教學設計

王悅?cè)?/p>

(遼寧省大連市第十六中學 116001)

1 教材分析及設計思路

“雜交育種與誘變育種”是人教版高中生物學教材《遺傳與進化》第6章第1節(jié)的內(nèi)容，依據(jù)《普通高中生物課程標準》，其具體內(nèi)容標準是“搜集生物變異在育種上應用的事例”，在知識層面要求達到理解水平。教材通過選擇育種→雜交育種→誘變育種遞進的發(fā)展歷程，說明超越已有技術(shù)的局限性是育種技術(shù)不斷完善與發(fā)展的動力和原因，較好地滲透了新課改倡導的提高生物科學素養(yǎng)、注重與現(xiàn)實生活的聯(lián)系、倡導探究性學習等課程理念。本節(jié)內(nèi)容與初中八年級下冊第二章第5節(jié)“生物的變異”相銜接，與高中必修2第1章“遺傳的基本規(guī)律”、第3章“基因的本質(zhì)”、第4章“基因的表達”、第5章“基因突變及其他變異”等知識均有緊密的聯(lián)系。此外，本節(jié)的教學可為學習本章第2節(jié)及選修3中的“基因工程”奠定基礎。

設計本節(jié)的教學邏輯結(jié)構(gòu)，可以育種技術(shù)發(fā)展的遞進歷程為主線索，將情境線索和STS關(guān)系線索隱藏在教學邏輯主線中作為兩條邏輯副線(圖1)：

圖1 教學邏輯結(jié)構(gòu)圖示

2 教學目標

2.1 知識目標 說明雜交育種和誘變育種的概念和遺傳學原理；舉例說明雜交育種和誘變育種方法的優(yōu)點和不足；舉例說出雜交育種和誘變育種在生產(chǎn)中的應用；比較雜交育種、誘變育種、多倍體育種和單倍體育種的異同點。

2.2 能力目標 搜集、篩選、整理生物變異在我國育種上應用的資料；運用遺傳和變異的原理，解決生產(chǎn)和生活實際中的問題；能用列表比較的方法分析歸納知識、深化理解知識。

2.3 情感態(tài)度與價值觀目標 體會科學技術(shù)在發(fā)展生產(chǎn)力、推動社會進步方面的巨大作用；關(guān)注我國育種技術(shù)的發(fā)展。

3 教學過程

3.1 課前搜集育種事例 給學生提供一定的搜集資料的途徑(如百度、搜狗等網(wǎng)站；中國知網(wǎng)等數(shù)據(jù)庫；報刊、著作等)，由學生分小組分別從動物、植物和微生物3個方面搜集生物變異在我國育種實踐方面應用的事例。搜集的事例由各組組長匯總、審核、篩選、歸類，課上由小組成員匯報、交流。

設計意圖：在培養(yǎng)學生搜集資料和獲取信息能力的同時，落實課程標準中課程目標的能力目標“能夠利用多種媒體搜集生物學的信息，學會鑒別、選擇、運用和分享信息”。

3.2 系統(tǒng)分析法，導入本章 循著必修2模塊“人類認識基因之路”導入本章。

圖2 本章導入的設計思路

設計意圖：使學生形成整體框架和知識體系，感知系統(tǒng)分析的科學方法，從整體上把握要學習的內(nèi)容在教材中的地位。

3.3 情境再現(xiàn)引發(fā)回憶，導入新課 通過展示初中八年級下冊中與育種有關(guān)的4幅圖(略)導入本節(jié)。學生觀察圖片，回顧初中所學知識，進入本節(jié)的學習。通過“袁隆平與雜交水稻”，創(chuàng)設本節(jié)教學情境“水稻育種”。

設計意圖：選擇初中教材的原圖，情境再現(xiàn)，充當“先行組織者”，初高中銜接，幫助學生回憶和補習關(guān)于育種的前提知識，進入本節(jié)的學習。創(chuàng)設學生熟悉的情境——水稻育種，并將這一情境貫穿于整個教學過程始終，有利于激發(fā)學生的認知構(gòu)建、情感發(fā)生和能力的生成。

3.4 閱讀資料，分析選擇育種 通過展示“古人培育矮桿水稻的過程”資料，設置問題：①選擇育種中“選擇”的含義是什么？②選出的優(yōu)良品種為什么要單獨種植？③選擇育種隱含的遺傳學原理是什么？④選擇育種有哪些優(yōu)點和不足?

設計意圖：提出一組問題支架，讓學生帶著問題有目的地閱讀、思考和分析資料，歸納出選擇育種的優(yōu)點和不足。

3.5 創(chuàng)設情境，探究雜交育種 設置探究活動1：水稻高稈(D)對矮桿(d)為顯性，抗稻瘟病(R)對易感稻瘟病(r)為顯性，兩對性狀獨立遺傳。現(xiàn)有純合的矮桿感病品種和純合高稈抗病品種。如果你是一位育種專家，你打算培育出什么樣的優(yōu)良品種？依據(jù)的遺傳學原理是什么？為了實現(xiàn)育種目標，應當如何操作？用遺傳圖解表示雜交育種的過程，并用文字、箭頭等簡要歸納總結(jié)雜交育種的流程圖。學生小組合作完成該探究活動，小組內(nèi)部交流討論后，由學生代表寫在黑板上展示。在展示中，教師引導小組之間相互質(zhì)疑、補充，并用彩色粉筆糾錯，完善育種方案，還要強調(diào)注意遺傳圖解書寫的準確、規(guī)范。最后，由學生自主歸納總結(jié)雜交育種的流程圖以及雜交育種的概念。

在探究活動后，教師追問①：利用雜交育種方法，得到能穩(wěn)定遺傳的純合子至少需要多少年的時間？(為突破本節(jié)課的難點做鋪墊)本節(jié)課的難點是雜交育種和誘變育種優(yōu)點和局限性的分析。由于城市學生缺乏對育種以及培育農(nóng)作物的相關(guān)實踐經(jīng)驗，也不了解植物的整個生長發(fā)育歷程，該問題對學生會有難度。為突破難點，可告訴學生水稻播種和收獲的時間，以及水稻的生命歷程，讓學生較好地分析、認識雜交育種的局限性之一是育種年限較長。那么有沒有什么方法能彌補這一缺陷呢？(學生根據(jù)上一章所學知識能夠知道，單倍體育種可縮短育種年限)

教師追問②：水稻是自花授粉的植物，在雜交育種的操作過程中會有怎樣的困難？如何解決這一困難？(學生聯(lián)系第一章學過的豌豆的雜交實驗會想到，需要大量的人工去雄)那如何解決這一困難呢？大家在搜集資料的過程中有沒有關(guān)注到袁隆平院士是怎樣解決這一困難的呢？引導學生學會運用自己搜集的資料去解決實際問題，由學生小組代表展示搜集到的雜交育種的相關(guān)事例。

教師追問③：為什么大家搜集到的微生物雜交育種事例甚少？雜交育種能否用于培育細菌新品種？為什么？讓學生更深刻地理解雜交育種的原理是基因重組，并且自然狀態(tài)下基因重組只適用于有性生殖的生物。

設計意圖：圍繞重點內(nèi)容，通過一系列探究活動，讓學生運用遺傳和變異的原理去完成育種任務，親自體驗、實踐遺傳學原理的應用；通過設計問題串，用遺傳圖解表示雜交育種的過程，給學生提供一個探究的思路；在探究活動后通過追問，激發(fā)學生的問題意識，推進探究進程，培養(yǎng)學生的思維能力。

3.6 引發(fā)認知沖突，激勵探究意識 提出問題：能否利用雜交育種的方法，用不抗病的水稻去培育自然界中從來沒有過的抗病水稻？(學生會發(fā)現(xiàn)不可以)為什么不能用雜交育種的方法呢？通過設疑，引導學生分析出雜交育種的局限性——只能根據(jù)已有性狀重新組合，無法產(chǎn)生新性狀。那么如何來彌補這一局限性呢？引入誘變育種的探究活動。設置探究活動2：假設某水稻品種表現(xiàn)為不抗病，但自然界中又沒有抗病的性狀，你怎樣利用不抗病的品種培育出抗病的水稻新品種？① 由不抗病變?yōu)榭共。@屬于哪種變異類型？②為使水稻發(fā)生基因突變，要對水稻進行怎樣的處理？同時寫出育種流程圖；③對不抗病水稻進行這樣的處理后，一定能得到抗病水稻嗎？為什么？聯(lián)系基因突變的特點，談談誘變育種的局限性；④ 要想克服這一局限性，可以采取什么辦法？學生進行思考、分析、討論并總結(jié)雜交育種的流程圖及雜交育種的概念，由學生小組代表展示誘變育種的事例，結(jié)合事例分析雜交育種的優(yōu)點與局限性。

設計意圖：通過遞進式設疑，層層深入到問題的根源，不斷地設置認知沖突，激發(fā)學生的求知欲和參與欲，突破難點，進而培養(yǎng)他們分析問題和解決問題的能力。并引出下節(jié)課內(nèi)容——基因工程育種。

3.7 列表比較，總結(jié)提升 由學生自主列表比較4種育種技術(shù)的異同點(表1)，完成本節(jié)課堂小結(jié)。

設計意圖：讓學生通過比較，建立新舊知識間的彼此聯(lián)系，形成知識網(wǎng)絡。

4 教學反思

表1 4種育種技術(shù)的比較

本節(jié)教學在“水稻育種”的情境下，以育種技術(shù)發(fā)展的遞進歷程為縱向線索而展開。讓學生充當一個育種工作者，利用所學的遺傳和變異的相關(guān)原理去解決實際問題，嘗試分析每一種育種技術(shù)的優(yōu)點和不足，并且找到突破其局限性的方法，在解決問題的過程當中，自主完成對新知識的意義建構(gòu)。鑒于每一種育種技術(shù)都是在科學的發(fā)展和技術(shù)的進步的基礎上發(fā)展起來的，在教學過程中，不斷地向?qū)W生滲透STS教育，使學生體會科學技術(shù)對發(fā)展社會生產(chǎn)力和推動社會進步等方面所起到的巨大作用。教學中通過設計2個探究活動，以問題(任務)驅(qū)動學生主動學習、自主學習，在合作探究中激活學生的思維。通過課前學生搜集資料、課堂展示、小組合作和探究活動，發(fā)揮學生的主體作用，取得了較好的教學效果。