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1生物变异在生产上的应用（第一课时）一、说明本次课程改革强调教师教学行为的改变和学生学习方式的改善。在课堂教学行为上，新课程强调帮助、引导，教师更多地成为学习情境的创设者、组织者和学生学习活动的参与者、促进者。在学生的学习方式上，新课程强调改变原有的单一、被动的学习方式，建立和形成旨在充分调动、发挥学生主体性的多样化的学习方式，凸显学习过程中的发现、探究、研究等认识活动，使学习过程更多地成为学生发现问题、提出问题、分析问题、解决问题的过程。那么，我们如何挖掘教材，使课堂教学努力往这方面转变呢？笔者以浙科版必修二第四章第二节《生物变异在生产上的应用》（第一课时）为依托，进行了这方面有益的尝试。二、教学设计㈠教材分析和学情分析（设计说明）本课时内容包括杂交育种和单倍体育种，是浙科版必修二第四章第二节《生物变异在生产上的应用》的部分知识。本章第一节已阐明了生物变异的来源——基因突变、基因重组、染色体畸变的相关内容，着重于理论部分。第二节则逐一介绍五种育种方式的原理、概念、方法、实例、优缺点，着重于变异在实践中的应用。所以学生是在有了一定的理论知识的基础上来学习这节内容的。关于杂交育种，学生在学习孟德尔的自由组合定律时已有所涉及，所以已有一定的知识基础。单倍体育种的流程主要涉及花药离体培养，秋水仙素的处理，单倍体等知识。花药离体培养实质就是植物组织培养的一种，而植物组织培养的知识，学生在学习分化时已有所接触。只有秋水仙素是学生从未学过的。杂交育种这部分知识是看似新，却是“旧”的知识，那么，这样的知识如何发挥学生的主动性呢？笔者想到采取这样的策略：给出一个杂交育种任务，由学生自主完成育种流程，并通过该任务由学生归纳出杂交育种的原理、流程、优点和缺点。在这个过程中，教师只需给出一个情境，并在恰当的时候给予一定的引导。单倍体育种这部分知识相对就比较“新”了，笔者通常的做法是先讲解单倍体育种的流程，然后通过一道育种题让学生进行应用。这样的教学更注重接受式学习。那么，像这样的知识如何发挥学生的主动性呢？笔者仔细分析了一下，单倍体育种的“新”和“难”都在流程上。若把流程弄明白了，关于原理、优缺点的知识就好落实了。该流程中主要涉及花药离体培养，秋水仙素处理单倍体幼苗等技术手段。花药离体培养实质就是植物组织培养的一种，而植物组织培养的知识，学生在学习分化时已有所了解。单倍体的知识学生已在第一节中学过。只有秋水仙素的处理，是学生不曾学过的。也就是说，学生还是具有一定的知识基础的。但是，要把这几个环节连在一起，构成一个育种流程，那还是有一定的难度的。那么，有什么方法可以让学生自主构建一个流程呢？于是，笔者想到了这样一个策略：给学生呈现三个资料：1、植物组织培养，特别强调可以取花粉进行培养；2、秋水仙素处理幼苗或萌发的种子，可以诱导染色体数目加倍；3、单倍体幼苗常弱小且高度不育。让学生利用材料中的信息重新设计一个新的育种方案来完成2刚才的育种任务。在这个过程中，教师也只是给学生支搭了一个学习的支架，并在恰当的时候给予一定的引导，具体的构建仍由学生自主合作完成。㈡教学目标1.知识目标：说出杂交育种和单倍体育种的原理；举例说出杂交育种和单倍体育种的流程、优缺点。2.情感目标：通过评价两种育种技术的优劣，形成对传统生物技术和现代生物技术的客观认识；通过变异原理在生产上应用的这个事实，形成理论应用于实践的深刻认识。3.能力目标：通过运用遗传和变异原理解决生产和生活中实际的问题，培养分析和解决问题的能力；培养提问的能力和语言表达能力。通过回顾旧知识，探究新问题，分析相关资料，体会学习过程与方法。㈢教学流程展示不同品种南瓜图片，引起学生的兴趣→给学生一个南瓜的杂交育种任务，学生以小组为单位完成任务→实物投影展示学生作品，其他学生就方案本身和书写格式两个展示不同品种南瓜图片，引起学生的兴趣杂交育种给学生一个南瓜的杂交育种任务，学生以小组为单位完成任务杂交育种实物投影展示学生作品，其他学生就方案本身和书写格式两个方面进行评价或给出建议杂交育种学生归纳总结杂交育种的原理、流程、优点、缺点单倍体育种给出3个小资料，学生以小组为单位利用给出的资料设计一个育种方案杂交育种其他学生就该方案，提出不懂的问题学生归纳总结单倍体育种的原理、优点和缺点过渡：除了杂交育种，还有没有别的方法可以完成该育种任务呢？教师总结两种育种方法实物投影展示学生作品，并说出如何受资料启发想到该方案，教师纠正流程图3方面进行评价或给出建议→学生归纳总结杂交育种的原理、流程、优点、缺点→过渡：除了杂交育种，还有没有别的方法可以完成该育种任务呢？→给出3个小资料，学生以小组为单位利用给出的资料设计一个育种方案→实物投影展示学生作品，并说出如何受资料启发想到该方案，教师纠正流程图→其他学生就该方案，提出不懂的问题→学生归纳总结单倍体育种的原理、优点和缺点→教师总结两种育种方法㈣教学准备1.对学生进行分组：四人为一个小组2.制作教学课件3.准备实物投影仪三、教学过程（课堂实录）师：前面我们学习了生物的变异，知道生物的变异有两种，分别是可遗传的变异和不可遗传的变异。其中，可遗传变异的来源有哪些？生（众答）：基因突变、染色体畸变、基因重组。师：这些原理已经被应用在生产上，进行农作物品种的选育。请大家看PPT上的图片，这个你们认识吗？（PPT依次展示不同品种的南瓜图片，先是熟悉的品种，然后是差异很大且不太常见的品种）刚开始的两张，学生很快就能回答出是南瓜，但是到后面，学生开始议论了：咦，这是南瓜吗？怎么这么好看？啊，竟然还有这么小、这么可爱的南瓜？师：这些南瓜正是育种专家们通过一定的育种方法选育出来的品种。所以，通过育种，可以改变农作物的口感、外形，更重要的是，可以提高农作物的产量。因此，农作物的育种是农业生产上非常重要的一个内容。今天，我们就以南瓜为例，来学习如何应用变异的原理进行育种。（评价：用差异很大，又不太常见的南瓜图片吸引学生的眼球，引起他们的兴趣来学习。）师：南瓜的形状有盘状和球状两种，目前在市场上盘状南瓜较受欢迎。南瓜的叶子有绿色和黄色两种，其中黄色品种抗病毒感染的能力更强。南瓜绿叶(G)对黄叶(g)显性，盘状(T)对球状(t)显性，现有纯合绿叶盘状南瓜(GGTT)和黄叶球状南瓜(ggtt)，如何得到符合人们要求的黄叶盘状的优良品种？请以遗传图解和适当的文字说明来写出育种流程。要求在3分钟内完成。（评价：由于学生已学过基因的自由组合定律，所以这个任务并不难，控制时间，可以让他们更积极地思考。）看来这个问题并不难，学生四人为一组，马上展开讨论并很快就开始在纸上写出方案了。教师巡视，及时收集学生作品。用实物投影仪展示学生的方案，并由该组学生向全班同学汇报这个方案。要求不光讲流程，在某些地方还要说出为什么。学生的流程图略。师：听完他们组的汇报，其他同学还有没有补充或修改的意见呢？（评价：由学生而不是老师来评价方案，能调动其他学生的积极性，学生的参与面4也广。）生甲：老师，我们组的方案跟他们有点不一样，我们是这么做的：我们将F2代的种子种下去后，将黄叶盘状植株的种子收集起来，是按株收集的。然后，每株的种子都种在一块田里，只要同一块田里长出来的植株都是黄叶盘状的，那我们就得到所需要的品种了。我觉得我们的方案更好。师：其他同学听懂他的意思了吗？有些学生点点头，但有不少学生摇摇头。于是，我就该学生的方案将单株跟踪选择的方法详细介绍给全班学生。师：现在大家都懂了吧？那么，同学甲，为什么你觉得你们组的方案更好呢？生甲：因为我们组的只要4年左右的时间，而他们组的可能要7-8年的时间，我们的更快。师：恩，很好。的确，这种单株跟踪选择的方法可以缩短育种的时间。但是，即使是这样，也至少需要4年的时间，育种周期也还是比较长的。师：现在，请大家对他们组的书写格式提出修改意见。学生争先恐后的举手。看来，大部分学生对规范的格式还是掌握的比较好的。生乙：提出修改意见（略）。师：那么我们刚才所用的育种方法就叫杂交育种。请大家归纳一下杂交育种的原理、方法、优点和缺点。生：归纳（略）。师：杂交育种是一种非常常规的育种方法。由于它所用的方法比较简单，所以目前仍是应用最广泛的方法，像水稻、小麦、玉米等很多农作物的育种，仍是以这种方法为主。那么，除了杂交育种，还有没有别的育种方法呢？现在提供给大家几个资料，看看大家能不能从中受到一些启发，重新设计一个方案来完成刚才的任务。资料一：1958年，美国的斯图尔德利用胡萝卜根韧皮部的细胞培养成完整的胡萝卜植株。目前人们已经能广泛利用该技术（植物组织培养技术）来培养各种植物，选择的植物组织可以是根、茎、叶，甚至是花粉。对于生长期不超过一年的植物来说，一年内可以完成一个轮回的操作。资料二：人们用一种名叫秋水仙素的试剂去处理幼苗或萌发的种子，发现可以使植物细胞中的染色体数目加倍。资料三：单倍体植物往往植株弱小，且高度不育。请大家还是以4人为一组，讨论一个新的育种方案，完成刚才的任务，要求育种时间要缩短。请大家将育种流程写在纸上。这回，学生不像刚才那样很快就动笔了，而是看着PPT上的资料，若有所思的样子，似乎在努力寻找这几个资料之间的关系，想弄明白这几个资料到底有什么用。个别学生翻开书想找答案，但是没有找到相似的材料，于是又抬起头看着资料思考起来。过会儿，教室里开始有了讨论的声音：“你说，这个资料到底是干什么用的呢？”“会不会是这样？……”慢慢的，有些小组开始动笔了。这个过程中，我有点担心，担心他们会想不5出一个方案来。但是，学生给了我惊喜，几分钟后，有几个组完成了他们的育种方案。（评价：该资料有一定的引导作用，但是学生必须通过自己思考，才能给出一个可行的方案。体现教的引导作用，指而不明、开而不达、引而不发。也体现了学生的学习自主性，让学生自己去思考，自己去分析，自己去解决问题。）师：好了，时间差不多了。有哪些组完成了育种方案的设计？有四五个组的学生举起了手。（评价：该方案的设计有一定难度，所以虽然只是让完成了方案的组举下手，但这却是对他们成绩的一种初步肯定。）用实物投影仪展示某组学生的方案（略），并由该组学生代表向全班同学汇报。师：你能不能说说看，你是如何从这几个资料中受到启发的？生丙：呃……老师，我只知道大概是这样，我说不上来。师：好的，其他同学呢？有两个学生举起手来。生丁：杂交育种最费时的就是纯合化这一步，如果没有ggTt，只有ggTT就快了。F1花粉里面有gT，只要把花粉用秋水仙素加倍就是纯合的ggTT，就好了。师：其他同学还有补充吗？生戊：老师，秋水仙素是处理萌发的种子或幼苗，所以我觉得要先把花粉培育成单倍体苗，再用秋水仙素处理。师：恩，很好！那么，你觉得这个方案需要几年时间？生戊：两年。（评价：）师：对！这个方案应该说还是很不错的，只是在写法上还不够完整。请大家看一下我写的流程图。（PPT展示规范的流程图，并在讲解中落实花药离体培养）师：关于这个育种方案，大家还有没有不懂的地方？想一下，然后把你的问题提出来。学生看着PPT上的流程图，努力思考着。个别学生举起了手。生己：花粉只有一半的遗传物质，为什么可以长成完整的植株？师：有谁可以解决他的问题？生庚自告奋勇站了起来：因为花粉中有一个完整的染色体组，一个染色体组就含有一个物种所有的遗传信息了。师：非常好！还有什么问题吗？生辛：秋水仙素是如何使染色体加倍的？师：这个问题下节课我们就会讲到，到时我会给你一个满意的答案。还有问题吗？等了一会儿，没人举手。（评价：通过提问环节，促进学生深入思考。）师：我这儿有几个问题：1、既然只需要ggTT，为何不只取gT的配子呢？2、我们为何取花粉，而不取卵细胞进行离体培养呢？3、最后，我们想得到的品种在所有植株6中占多少？生：回答（略）师：这个育种方案的确是可行的，而且在实际育种中也有使用的。这种育种方法叫单倍体育种。请大家归纳一下这种育种方案的原理、流程、优点和缺点。生：归纳（略）师：按板书的内容，归纳本节的内容和要点。布置作业：1、用杂合子(DdEe)种子获得纯合子(ddee)，最简捷的方法是A.种植→自交得子代