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視頻標簽：基因在染色體上,伴性遺傳
所屬欄目：高中生物優質課視頻
視頻課題：河北省高中生物優質課評比第4章第3節果蠅的伴性遺傳《基因在染色體上》北師大版
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河北省高中生物優質課評比第4章第3節果蠅的伴性遺傳《基因在染色體上》北師大版高中生物必修二-河北省 - 石家莊
把果蠅帶進中學課堂
------《基因在染色體上》一節的突破性教學設計
周悅寒（河北省石家莊市第二中學 050000）
摘要 生物科學是一門以實驗為基礎，研究生命活動規律的科學。真正的實驗總是能直觀的沖擊學生的視覺，加深他們對知識的理解，這是任何形式的課堂教學都無法替代的。《基因在染色體上》一節在薩頓假說的基礎上著重闡述了摩爾根的果蠅雜交實驗，本節課教師將紅眼、白眼果蠅帶進課堂，學生們在教師的引導下，積極探究，再現了摩爾根的研究歷程，最終靠自己設計的實驗方案證明了基因在染色體上。 關鍵詞 果蠅 白眼 紅眼 基因 染色體 摩爾根 薩頓 教學目標
生命觀念：通過類比基因和染色體的行為以及白眼基因通過X染色體遺傳給后代的探究過程形成基因
控制性狀的結構與功能觀
理性思維：基于基因和染色體的平行關系以及層層深入的實驗，運用統計數據、建構模型、批判思維等方法，探討、闡釋“白眼基因在哪里？”
科學探究：針對“白眼基因在哪里？”這個問題，進行假說演繹的完整探究過程：通過實驗、發現問題---想象推理、提出假說---根據假說、演繹推理---繼續實驗、檢驗假說---成功檢驗、得出結論。
社會責任：參與科學研究的每一個環節，樹立科研意識和責任,滲透初步的生涯規劃
教學理論依據
發現式學習：這個理論基礎來自布魯納的認知結構學習理論。發現學習是指讓學生通過自己經歷知識發現的過程來獲取知識、發展探究能力的學習方式和教學模式，它強調學生的探究過程，而不是現成知識。
探究性教學：是指在教學過程中，要求學生在教師指導下，通過以“自主、探究、合作”為特征的學習方式對當前教學內容中的主要知識點進行自主學習、深入探究并進行小組合作交流，從而較好地達到課程標準中關于認知目標與情感目標要求的一種教學模式。
建構主義理論：強調學生的主動性，認為學習是學習者基于原有的知識經驗生成、建構、理解的過程。 教學特色
探究式教學：本節課最大的亮點之一在于首先將薩頓和摩爾根兩位科學家隱藏起來，變傳統的科學發展史講授為探究式教學。最后再指出學生們的探究過程與兩位偉大的生物學家薩頓和摩爾根的研究如出一轍，讓學生充滿著自豪感。
實驗式教學：本節課最大的亮點之二是通過視頻展示和課前學習資料卡讓學生初步了解了果蠅的培養、雜交以及計數的方法，然后通過將果蠅帶進課堂，學生自己統計F2代的性狀以及比例，讓真實的實驗過程引導學生去觀察實驗結果，從而發現問題，進而解決問題。
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拋錨式教學：拋錨式教學是建構主義理論下的一種教學模式，這種教學要求建立在有感染力的真實問題的基礎上。本實驗以“實際問題情境”作為“錨點”，以“問題”激發學生思維，推動實驗的發展。在學生的真實體驗中，發展其 “自主學習”能力。
合作式學習：本節課中，小組內、小組間合作研究問題，全班同學為了共同的目標，在分工合作中形成積極的相互促進關系，在達成目標的過程中所有成員都提高了認知水平。
情境式教學：本節課中，教師以創設的“大白”尋找自己的白眼基因的情境為主線，學生很感興趣。為了完成“大白”的遺愿，學生都會很積極的參與到活動中，在動手操作中構建出知識體系。 教學準備
1.課前利用2-3個月培養果蠅（配制培養基進行紅眼果蠅和白眼果蠅的雜交實驗、F1代紅眼果蠅相互交配的實驗以及測交實驗等等）
2.教具（板子：見右圖，做一個大的在前面展示，10個小的用于10個小組同學演示；貼片：紅色代表紅眼基因，白色代表白眼基因）
3.白色紙盒10個（紙盒內裝有含F2代果蠅的培養皿、放大鏡、蘸取果蠅的毛筆等）
4.課前學習資料卡（主要介紹果蠅的生活史、作為遺傳學研究材料的優點、果蠅的雌雄特征、雌雄果蠅體細胞的染色體圖解，及一道課前思考題如下表所示） 方法
體細胞中的存在形式 來源
形成配子時
（減數第一次分裂后期） 配子中的存在形式 傳遞過程 中的性質 類比
基因
相對穩定 染色體
完整、獨立
推理
基因與染色體的關系
課前引領學生掌握學習資料卡中的內容，尤其是雌雄果蠅的辨別方法，為課堂上的F2代性狀統計做好鋪墊 5. 學案設計（整節課圍繞“白眼基因在哪里”展開，見附圖） 教學過程
1.引入：以課前學習資料卡的思考題引出“基因在染色體上的假說”。請一位同學到前面來展示一下資料卡中的思考題,教師指出從表格內容可以發現基因和染色體具有平行關系，于是我們推測：基因在染色體上，這是一個假說，這種通過類比提出假說的方法我們稱之為：類比推理法。“基因在染色體上”這個假說一定正確嗎？我們今天這節課就從大膽的質疑開始！
2. 新課：
（1）創設情境------激發學習熱情：教師講述一個關于果蠅的童話故事：在龐大的紅眼果蠅家族中，降生了一只白眼雄果蠅（PPT展示圖片），它的名字叫做“大白”，大白從小就立志要把自己的白眼基因遺傳下去，把白眼家族壯大起來。教師提問：怎樣才能把白眼基因遺傳下去呢？（學生回答：大白和紅眼
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雌果蠅雜交），于是進入科學研究的第一個環節：通過實驗、發現問題 。
（2）尋找證據------白眼基因在哪里？
①通過實驗、發現問題：（視頻展示）教師解說：為了幫助“大白”，我去實驗室為它們配制了培養基:首先稱取玉米粉、紅糖和瓊脂，加水熬制，短暫冷卻后加入丙酸防腐，加入酵母液，最后分裝。在一瓶野生紅眼果蠅中導出一些剛剛羽化的果蠅，滴加少量的乙醚麻醉后將它們放到實體鏡下進行觀察，找出一只紅眼雌果蠅，最后把它和“大白”放入培養基中，在25度的恒溫培養箱中培養。幾天后，F1降生了，可是 “大白”為什么哭了呢？原來F1代全是紅眼。于是“大白”把希望寄托在了F2身上。如何獲得大白的F2代呢？（學生說讓F1的紅眼雌雄果蠅相互交配）。不幸的是，“大白”沒有等到F2出生就離開了蠅間。臨死時它留下了自己的遺愿：請同學們幫它找出白眼基因在哪里？同學們，你們愿意幫助大白嗎？（學生回答：愿意）。課前我剛剛用乙醚處理了這些F2代果蠅，分裝到了10個培養皿中，請同學們打開培養皿數一數，按以下性狀進行統計：并請大組長進行最后統計（投影Excel統計表格，組長上來填寫）。
紅眼雌蠅 紅眼雄蠅 白眼雌蠅 白眼雄蠅 數量（只）
②想象推理、提出假說：學生觀察統計結果，回答四個問題，紅眼：白眼大概是幾比幾？（3:1），是否符合孟德爾的遺傳定律？（符合）。我們還可以看出白眼基因是顯性基因還是隱性基因？（隱性）你還發現了什么特點？（白眼都是雄性）。為什么會出現這種現象呢？下面我們進入科學研究的第二個環節：想象推理、提出假說。白眼性狀只出現于雄性個體中，這說明白眼性狀的遺傳與性別相關聯，回憶果蠅的染色體圖解，可以提出什么樣的假說？（學生回答：白眼基因位于Y染色體上或位于X染色體上，或位于XY同源區段）。但是這三個假說中哪個才是正確的呢？一個正確的假說至少先要能夠解釋已有的實驗現象。
現在我們假設白眼基因位于Y染色體上，看看是否出現F1和F2代的雜交結果。（用教具演示后指出這種假說被否定）。請各組同學用教具和盒子里的貼片進行合作演示，奇數組的同學演示假說2，偶數組的同學演示假說3，看看能否利用假說來解釋實驗1和實驗2的現象。找兩位同學在前面演示假說2，它很好的解釋實驗1和實驗2的結果，這個假說沒有被否定。組間交流后發現假說3也可以很好的解釋實驗1和實驗2的結果，這個假說也沒有被否定。
③根據假說、演繹推理：我們現在只排除一種假說1。到底哪個才是正確的呢？下面我們進入科學研究的第三個環節：根據假說、演繹推理。一種正確的假說，僅能解釋已有的實驗結果是不夠的，還應該能夠預測另一些實驗結果。同學們打算設計什么實驗進行檢測呢？（學生回答：測交）那么測交實驗需要用到隱性純合子，另一個親本應該選擇什么眼色的果蠅呢？（紅眼）測交還有兩種組合（雌隱雄顯和雌顯雄隱），無論選擇哪一個組合，我們希望利用假說2和假說3得到的預期結果是一致的還是不一致的呢？（不一致）。下面請各組同學選擇一個測交實驗，使假說2和假說3的預期結果不一致，在學案上的相應位置寫出遺傳圖解。
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④繼續實驗、檢驗假說： 請一位同學到前面展示，如果選取野生型的紅眼雄果蠅和白眼雌果蠅進行測交實驗，是可行的，下面我們進行科學研究的第四個環節：實施實驗、檢驗假說。（展示測交子代統計結果圖片）真正實施實驗，子代的性狀分離比是：紅眼雌果蠅：白眼雄果蠅=1:1，因此，我們可以肯定假說2，否定假說3。
⑤成功檢驗、得出結論：科學研究的第五個環節就是：成功檢驗、得出結論。我們通過研究將白眼基因與X染色體聯系起來，從而證明了：基因在染色體上。我們剛才先提出假說，再進行演繹推理的科學研究的方法叫做假說演繹法。
（3）回顧科學史---我們都是“科學家”：大家知道嗎？今天我們所做的這些推理和研究與100多年前美國的遺傳學家薩頓和美國的生物學家摩爾根所做的研究如出一轍，1903年，薩頓在用蝗蟲細胞做材料，研究精子和卵細胞的形成過程時，用類比推理的方法提出了“基因在染色體上”的假說，然而摩爾根對孟德爾的理論以及薩頓假說提出了質疑，1909年，他偶然發現了一只白眼雄果蠅，本想用果蠅雜交實驗推翻二人的假說和理論，結果最終用實驗證實了白眼基因在X染色體上，成為了孟德爾理論的堅定支持者。
（4）科學發展、基因定位：那么一條染色體上是不是只有一個基因呢？摩爾根和他的學生們發明了測定基因相對位置的方法，并繪出了第一個果蠅各種基因在染色體上相對位置的圖，指出基因在染色體上呈線性排列。而現代分子生物學技術可以用熒光分子標記法將基因真正定位在染色體上，這也是“基因在染色體上”這個結論的直接證據。
（5）知識梳理：接下來，我們利用三分鐘的時間進行一個知識梳理：請同學們回顧我們探究“白眼基因在哪里？”的課堂流程，將學案內容補充完整。
（6）孟德爾遺傳規律的現代解釋：一百多年前孟德爾提出遺傳規律，那時他并不知道基因是什么，也不知道基因在哪里，而今天我們知道了“基因在染色體上”，接下來請同學們對孟德爾的遺傳定律做出現代解釋。
3.結束語：同學們，你們看見大白的微笑了嗎？如果你們需要做遺傳學的各種研究，記住：雖然一只大白離開了，但是千千萬萬個大白留在了實驗室里，它們在等待你們帶它們去探索更多的知識奧秘！下課！
教學反思
1.關于果蠅：完整的果蠅雜交實驗不可能在一兩節課內完成，所以我把課上實驗的教學和課外的實驗操作結合起來，把培養基配制、果蠅培養這些花費時間較多的環節放在課外，由教師完成。而放在課內教學的環節，讓學生親自操作的，有實驗操作的細節，比如分辨果蠅雌雄、紅白眼性狀，統計、分析、設計實驗等等。課后學生表示希望將果蠅雜交實驗系統的操作一遍，所以校本課程必須緊跟課堂的腳步。
2.關于邏輯主線------假說演繹法：科學探究是實現這節課邏輯主線的主要環節，怎么培養學生的科學探究能力，提高科學探究的核心素養？這節課學生是以第一人稱在學習，學生自己在面對問題，學生自
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己在思考怎么解決問題，學生自己在尋找證據，學生自己在體驗如何得出一個科學的結論，在這些過程中，學生在不知不覺中感受到假說演繹法各個環節的作用，假說演繹法的嚴謹性，假說演繹法作為科學方法的價值。這樣，把學生以主角的視角，代入到真實的科學研究過程中，最后學生才發現自己所想的、所做的，和科學家一樣，自己的思路和自己使用的方法，就是假說演繹法，從而增進了學生對科學研究核心邏輯的理解和把握。
3.關于情境主線------童話故事：以“大白”為主角的童話故事。大白有志向、有表情，會哭會笑，會痛定思痛，離開果蠅的蠅間時還有遺愿，好玩、有意思。讓學生們能夠一直保持注意力集中，拉近了學生們和科學研究的距離，使這節課成為一節有溫度的課。我們說不忘初心，方得始終。對于學習，對于科學研究，初心就是好奇心和興趣。
4.關于學生活動：占比大，觀察果蠅性狀，統計果蠅數目，討論、交流、書寫、展示等等。 在生物教學中，我們一直在路上，希望這種行進中的狀態能夠一直持續下去，讓我們的課堂教學更加貼近真實，充滿好奇心，將生物學科學素養真正滲透到課堂的各個角落！
視頻來源：優質課網 www.jjlqy.cn
