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第五节　生物的变异
本节通过生活中常见的猫、花生、菊花等实例引入变异现象，引导学生理解变异是生物界普遍存在的现象。内容结构清晰，从观察现象出发，通过“探究花生果实大小的变异”实验，引导学生动手测量、记录数据、分析结果，逐步理解可遗传的变异与不遗传的变异之间的区别及其原因。教材还结合我国古代农学著作《齐民要术》和现代育种实例（如杂交水稻、太空椒、转基因抗虫棉等），体现科学与传统文化、现代科技的结合，有助于学生形成科学的生物观和技术应用意识，提升综合素养。
学生正处于形象思维向抽象思维过渡的关键期，对生活中的生物现象有一定感性认识，但缺乏系统科学的解释能力。他们已初步掌握遗传的基本概念，但对“变异”这一现象的理解仍较为模糊，容易将变异与突变混为一谈。学生具备一定的实验操作和小组合作能力，但在数据收集、图表绘制和科学推理方面仍需教师引导。此外，学生对转基因、太空育种等现代科技充满好奇，但也可能存在认知误区，需通过真实案例和科学讨论加以澄清，培养其理性思维和社会责任感。
生命观念 理解生物变异是普遍存在的现象，能区分可遗传的变异与不遗传的变异，认识变异是生物进化和品种选育的基础。
科学思维 通过实验探究、数据分析、图表绘制等活动，发展观察、比较、归纳、推理等科学思维能力。
探究实践 能设计并实施“花生果实大小变异”的探究实验，学会取样、测量、记录、分析数据并得出结论。
态度责任 了解我国在育种领域的成就（如袁隆平杂交水稻），认识科技对农业发展的推动作用，树立科技服务社会的意识。
教学重点：理解变异的概念及其类型；掌握可遗传的变异与不遗传的变异的区别；通过实验探究花生果实大小的变异。
教学难点：变异原因的深层理解（遗传物质与环境的关系）；数据分析与科学结论的得出；现代育种方法（如转基因、杂交、太空育种）的原理理解。
教师准备：PPT课件、视频资料（育种实例）、实验材料（两种大小花生、尺子、电子秤、记录表）、图表绘制工具。
学生准备：预习教材内容，分组准备记录本、计算器、彩色笔。
环境准备：实验室或教室布置为小组合作式，便于测量与讨论。
　
一、导入新课
多媒体展示猫妈妈与猫宝宝的合照：
引导学生观察猫之间的相似与不同之处。教师提问：为什么猫宝宝和妈妈很像，但又不太一样？你们还知道哪些生物变异的例子？
今天我们就来学习《生物的变异》，并通过实验探究花生果实大小的变异。
二、探究新知
探究一　探究一种变异现象
1.多媒体展示各种生物变异的图片：
　
教师讲述：在生物界中几乎找不出完全相同的两个生物，就像不同品种的菊花、玉米等，尽管它们非常相似，但总是有些差别。将同一植株玉米所结的种子种下去，长出的植株也会有高有矮，有的可能穗大粒多，有的可能穗小粒少。变异是自然界普遍存在的现象。你还知道哪些生物变异的例子吗？
同学们思考后回答。
2.探究——花生果实大小的变异
(1)组织学生分小组完成教材P44～45的“实验·探究”。
活动完成后，小组进行结果展示，教师进行点评和纠正。
教师带领学生共同分析结果和结论：结果：从曲线图中可以看出，大花生果实的长度值大多大于小花生果实的长度值。大花生品种中也有较小的花生，小花生品种中也有较大的花生，这种差异可能是由环境因素引起的。但环境引起的变异是有限度的，大小不同品种的花生果实的长度仍处于一定的范围。结论：大、小两种花生的差异是品种不同造成的，而同一品种的内部差异受环境等因素的影响。
【注意】活动过程中，教师要多注意引导学生思考问题：①测量实验材料获取实验数据前要取样，怎样取样才能保证实验数据的客观、真实？
②花生的果实的形状不太规则，有长轴和短轴，哪个更能表示花生果实的大小呢？你能找到哪些测量的工具呢？怎样能准确测量它的长度呢？
③实验数据很多，怎样记录呢？如何让它们能清晰地表示大小两个品种的花生的变异呢？
④本活动中共有几项不同的工作，小组应如何分工才能提高效率？
(2)根据实验，小组完成讨论：①用语言描述两个品种花生果实在不同长度范围内的数量分布状况，你能得出什么结论？
②计算并比较两个品种花生果实长度各自的平均值，你能得出什么结论？
③把大花生的种子种在贫瘠的土壤中，把小花生的种子种到肥沃的土壤中，它们结出的果实会怎样呢？你作出推测的依据是什么？
④从大花生中选择一粒饱满粒大的种子种下去，所收获的种子一定都是大的吗？为什么？
讨论完成后，抽取学生进行结果展示，教师进行纠正和补充。
教师讲述：通过以上学习，你会认识到，生物性状的变异是普遍存在的，引起变异的原因也是多种多样的。不同品种之间、不同个体之间的差异，首先取决于遗传物质的不同，其次与环境也有关系。可将变异分为可遗传的变异和不遗传的变异。
多媒体展示表格，对比可遗传的变异和不遗传的变异：
可遗传的变异 不遗传的变异
概念 由遗传物质的变化引起的变异 单纯由环境引起的变异，如果没有影响遗传物质，一般就不会遗传给后代
引起原因 遗传物质 环境因素
举例 玉米果穗中有黄色、白色、紫色果粒 水毛茛伸出水面的叶片呈扁平状，而长期浸没在水中的叶片深裂成丝状
　　拓展小资料：如果在染色体复制过程中，DNA结构发生变化，或者染色体结构和数量发生变化，都很可能引起变异，这些变异一般是可以遗传的。
探究二　人类应用遗传和变异原理培育新品种
教师过渡：人们在了解了遗传和变异的原理后，是如何利用生物的变异为人类造福的呢？
1.多媒体展示选择、繁育高产奶牛的示意图，请学生们思考以下问题：
(1)培养高产奶牛的方法叫什么？
(2)选择什么样的性状的奶牛？这种性状是由什么决定的？
(3)选择、繁育的含义是什么？
(4)选择、繁育的局限性是什么？
学生思考后，小组之间进行交流。
教师讲述：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，甚至会有产奶量不断增加的趋势。
2.教师讲述：大家再来看看，小麦的杂交育种是怎么回事？（展示小麦杂交示意图，尝试让学生自己说出）
学生思考后，回答：通过杂交，把好的基因组合在一起，即后代既高产又抗倒伏。
教师对学生的答案进行点评，并强调人类会选择和培育对人类有益的新品种。
多媒体展示袁隆平与杂交水稻的事例，并让学生思考：与选择、繁育比较，杂交育种有什么优点？
提示：杂交育种可以借助人为作用培育出新品种，但是杂交育种只能利用已有基因的重组，按需选择，并不能创造新的基因。
3.多媒体播放太空椒培育的视频，并提出下列问题：(1)太空椒都是品种好、个体大的吗？
(2)诱变育种与杂交育种的区别是什么？
(3)诱变育种的优势和局限性是什么呢？
学生思考后进行回答。
教师讲述：太空椒是利用太空中特殊的辐射、失重等环境因素诱导种子产生变异，引起基因发生改变而培育成的新品种。诱变育种的优点是能够提高突变率，在较短的时间内获得更多的变异类型。诱变育种的局限性是诱发突变的方向难以掌握。
4.阅读P23“分析·讨论”，思考：(1)请描述科学家是如何获取抗寒番茄的？
(2)描述什么是基因工程育种？
(3)基因工程育种有哪些优势？
提示：(1)科学家把美洲拟鲽的抗冻蛋白基因，利用生物技术转入普通番茄中，培育出抗寒转基因番茄。
(2)基因工程育种是利用基因工程技术，科研人员将特定基因转入某种农作物的遗传物质中，或者将某种农作物的不良基因去除，从而培育出具有特定性状的优良新品种，如产量更高，抗旱、抗寒、抗虫或抗病的品种等。
(3)基因工程育种优势是按照人类的需求培育出具有特定性状的优良新品种，如转基因抗虫棉、转基因抗病毒番木瓜、转基因抗除草剂大豆等。
教师补充：所有的育种都有培育的过程，利用遗传和变异的原理培育新品种的方法很多，有兴趣的同学可以查阅相关的资料与大家交流。
三、课堂小结
对本节知识进行归纳总结：
1.变异的普遍性
2.生物性状的变异首先取决于遗传物质，其次也受环境的影响。
(1)可遗传的变异：由遗传物质决定
(2)不遗传的变异：由环境条件决定
3.人类应用遗传和变异原理培育新品种
第五节　生物的变异
一、变异的概念：生物个体之间的差异
二、类型：
1.可遗传的变异：遗传物质改变
2.不遗传的变异：仅环境影响
三、探究实验：花生果实大小的变异
步骤：取样→测量→记录→绘图→结论
四、育种方法：选择育种、杂交育种、诱变育种、基因工程育种
本节课通过小组合作完成探究实验，大大调动了学生学习的积极性，缩短实验时间，使课堂高效进行，能够在一节课内完成实验。其中，应重视对数据的分析，引导学生从实验结果中分析获得证明假设的依据，体验探究生物变异的方法，提高处理和分析数据的能力。但存在有些学生为了速度忽略测量的准确性，在巡视过程中应当给予指出。
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