资源简介

5.1《基因突变》（1）教学设计
一、教材分析
“基因突变”是高中生物人教版必修 2 遗传与进化模块第 5 章第 1 节第一课时的内容。本节课的核心问题是: 基因突变的概念是什么 基因突变对生物体的结构和功能会产生什么影响 教材对本节的安排是从镰状细胞贫血实例的分析入手，从结构与功能的角度引发学生思考基因的碱基序列与蛋白质的关系，以此为基础介绍了碱基替换、插入或缺失都可能导致基因突变。通过分析结肠癌发生的原因引出基因突变的原因，然后举例说明基因突变的特点和意义。教材在前面的章节中已经介绍了基因的本质、基因存在的位置、基因的表达、基因与性状的关系等内容。本节是在前 4 章内容的基础上进一步从分子水平阐述遗传物质与生物变异之间的关系，也是后续学习基因重组和染色体变异的重要基础。
二、学情分析
通过高中生物学必修 1 的学习，高一学生已经掌握了一定的细胞学基础知识，具备一定的逻辑思维能力和信息获取能力，大致掌握了科学探究的一般方法。本节在必修二中为第五章节，学生在此之前已经学习了生物的性状受基因和环境两个因素的共同影响。以此为基础，本节内容进一步引导学生学习 “基因究竟是如何导致生物变异的，这些变异有何特点以及对生物个体和整个生物界的意义”。基因突变这一概念是学生学习生物遗传、变异和进化的基础。这一节内容相对比较抽象，要求学生具有一定的空间思考能力，并具有丰富的想象力。尽管在本节之前的课程中，学生也曾碰到过类似的问题，但是要想真正地了解并掌握这一部分的内容，教师还需采用恰当的教学策略，使学生通过不断的探究、思考、分析与讨论以达到教学目的。
三、课时目标
根据课程标准的内容要求、学业要求及学业质量标准，并围绕培养学生核心素养的要求，制订了如下教学目标:
（1）通过问题情境探讨，归纳概括碱基替换、插入或缺失属于基因突变，构建概念模型，建立结构与功能观。（科学思维）
（2）通过对基因突变实例的分析，培养学生分析归纳总结的能力，并且建立从个体发现问题到细胞水平和分子水平探究原因的生物学思想，帮助学生发展演绎与推理的科学思维。（科学思维，科学探究）
（3）通过探究引起基因突变的外部因素，体会学科知识与现实问题之间的密切联系，帮助学生养成正确的生活习惯，形成珍惜、爱护生命的意识，并且主动承担向他人宣传关爱生命的社会责任。（生命观念，社会责任）
四、评价任务
评价任务 1：列举基因突变三种类型，会用自己的语言描述基因突变导致生物性状改变的直接原因及根本原因；
评价任务 2：能区分基因突变的 3 种类型分别会对蛋白质结构产生的不同影响；
评价任务 3：通过资料分析，能总结基因突变形成的原因，远离易引发突变的外部环境，珍爱生命；
评价任务 4：查阅了解与果蝇相关的不同研究成果，完成研究报告。
五、教学重点与难点
（1）教学重点：基因突变的概念、原因、特点及意义。
（2）教学难点：基因突变的 3 种类型对蛋白质结构和功能的影响。
六、学习活动设计
环节一：创设情境，激活思维
根据本单元的教学任务，学生展示校本课程中关于果蝇的研究课题，引入白眼果蝇的产生是由于基因突变这一新概念：
设计意图：通过身边同学的课题研究和熟悉的科学情境，引起学生对基因突变的兴趣，什么是基因突变？为什么基因突变会产生白眼果蝇？进而激发学生学习本节内容的欲望和迫切感。
环节二：实例探究，步步深入
资料 1：2006 年 7 月，NBA 公牛队球星布泽尔的第一孩子卡玛尼出生刚满两个月，就出现了病症：体内的红血球数量总是很低，手脚浮肿，经常发烧。医生告诉他，孩子是镰刀型细胞贫血症患者，目前没有效的治疗方法。
思考问题 1:什么是镰状细胞贫血，该疾病的病因是？
展示学生课前任务单 1 答案，引导学生总结镰状细胞贫血的直接原因及根本原因。以此得出基因突变的概念，并明确 DNA 分子中发生碱基的替换、增添和缺失不一定都会导致基因突变，因为可能发生在基因间隔区。
思考问题 2:基因突变的 3 种类型分别会对蛋白质结构产生哪些不同的影响？
展示学生课前任务单 2 答案，这一部分属于本节课重难点，学生难免会存在遗漏和不理解，因此设置探究活动，学生独立完成表格，明确 DNA 序列发生替换、增添和缺失分别会对转录后的 mRNA 序列和翻译后的氨基酸序列有何影响。
小组讨论:
问题 3：基因突变会改变染色体上基因的位置和数目吗？
问题 4：基因突变会改变基因的碱基序列吗？会改变蛋白质的氨基酸序列吗，会改变生物的性状吗？
问题 5：基因突变都能遗传给后代吗？
设计意图：设计问题串，引导学生通过自主学习、小组合作，深入了解基因突变的概念，学生明确基因突变的三种类型对蛋白质结构的影响是不同的。并且在小组合作过程中培养合作意识，在表达交流中提高科学思维和科学探究的能力。
环节三：借助经典，探寻新知
资料 1：摩尔根的学生之一缪勒对果蝇的突变现象很感兴趣，他通过这一系列的实验，得出了结论：X 射线可以导致果蝇的基因突变。与对照组发生的自发突变率相比，X 射线导致的致命性突变导致的果蝇死亡数量增加了 150 倍。此后又有研究者使用紫外线、α射线、β射线、γ射线等物理诱变因素成功实现了基因的人工诱变。
资料 2：1946 年。苏格兰的药理学家罗布森将雄性果蝇暴露于挥发性芥子气中，发现在大约 1300 条处理过的染色体上获得了 7%的性连锁致死染色体，而对照组的突变率约为 0，这一实验结果说明芥子气可以极大地提高果蝇的突变率。后来科学家们发现环氧化物、硫酸二甲酯和二乙基硫酸盐、重氮甲烷都可诱发果蝇突变。
资料 3：除了化学诱变剂外，后来也有研究者发现某些病毒或细菌等生物因素也能诱发基因突变。
思考问题 1:试分析以上材料，总结基因突变的原因
设计意图：学生通过分析三则资料，进一步了解引发基因突变的外部因素有物理因素、化学因素及生物因素，教师可补充自然条件下 DNA 复制也会出错，自发产生突变。学生可以体会到学科知识与现实问题之间的密切联系，借此帮助学生养成正确的生活习惯，形成珍爱生命的意识。
环节四：史实资料，再现真理
研究表明科学家们用γ射线对果蝇进行诱变处理。可以得到白眼、血红色眼，象牙眼，樱红眼、杏红眼等多种不用眼色的果蝇。提问：反应了基因突变具有什么特点？
设计意图：展示系列资料，引导学生总结归纳基因突变的特点，巩固对概念的理解。
环节五：深度思考，明确意义
深度思考：突变后的基因和原来的基因是什么关系？（提示：可从等位基因的角度思考）
设计意图：学生深入思考，明确对于真核细胞而言，基因突变可以产生等位基因；对于原核细胞和病毒而言，基因突变可以产生新基因。借此体会基因突变的意义。
环节六：实践应用，情感升华
回应最初的疑惑，总结基因突变的概念、影响、原因、特点及意义，层层推进，升华情感。
问题：大豆油是一种重要的食用油、工业用油和药用油，其营养成分丰富。大豆油不易氧化，抗氧化性能好，在高温炒菜时也不容易产生有害物质，越来越受人们的青睐。此外，大豆油还可以用作生产乳酸杆菌、化妆品等多种品类的原料，非常实用。野生大豆的含油量在不同品种和生长环境下略有差异，但一般在 18%到 22%之间。利用本节课所学内容，我们如何培育含油量更高的大豆新品种呢？
设计意图：通过学生交流汇报，进行学生互评和教师点评，加深对基因突变本质的认识。同时，充分运用理论知识解决实际问题，从而落实学科核心素养。
七、板书设计

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