彭菲菲

(江蘇省溧陽中學(xué) 213300)

1 教材分析

“基因突變”是人教版高中生物學(xué)教材必修2《遺傳與進(jìn)化》第5章“基因突變及其他變異”第1節(jié)的內(nèi)容。本節(jié)既是對前面所學(xué)的基因的概念、存在部位及功能等合乎邏輯的延續(xù)和拓展，又是學(xué)習(xí)后面誘變育種和現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的重要基礎(chǔ)。學(xué)生之前學(xué)習(xí)的“生物遺傳”都是圍繞著基因結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性展開的，而“基因突變”是從基因復(fù)制時(shí)出現(xiàn)的不穩(wěn)定性入手闡述生物的變異，是學(xué)生認(rèn)識生物“不變”到“變”的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，因此基因突變的概念、特點(diǎn)及原因是本節(jié)課的重點(diǎn)?；蛲蛔儗ι镄誀畹挠绊戄^為復(fù)雜，是本節(jié)課的難點(diǎn)，教學(xué)中通過模型與建模、合作探究、綜合應(yīng)用以前所學(xué)知識的基礎(chǔ)上來幫助學(xué)生深刻理解。

2 教學(xué)目標(biāo)

2.1 知識目標(biāo) 說出基因突變的概念、原因、特點(diǎn)及其對生物性狀的影響和意義。

2.2 能力目標(biāo) 運(yùn)用模型與建模、中心法則等理解基因突變對生物性狀的影響，提升理性思維能力；通過資料分析提高獲取信息和理論聯(lián)系實(shí)際的能力。

2.3 情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo) 列舉生活中的誘變因素，踐行生物學(xué)知識的傳播與實(shí)踐，樹立健康生活和關(guān)愛生命的觀念；用辯證唯物主義的觀點(diǎn)認(rèn)識生物體和生物界。

3 教學(xué)過程

3.1 創(chuàng)設(shè)情境——激發(fā)思維并導(dǎo)入主題 課件展示資料情境： 1910年，芝加哥赫里克醫(yī)生的診所來了一位黑人病患，他面無血色，四肢無力，是嚴(yán)重的貧血病癥狀?？墒褂昧怂心苤委熦氀〉乃幬?，卻無效。經(jīng)血液檢查發(fā)現(xiàn)其紅細(xì)胞呈又長又彎的鐮刀形，該病被稱為鐮刀型細(xì)胞貧血癥。設(shè)疑： 假如你就是那個(gè)醫(yī)生，要追蹤病因，利用已有的知識，下一步該檢查什么？引導(dǎo)學(xué)生思考得出： 應(yīng)對其氨基酸序列分析，根據(jù)氨基酸分析結(jié)果，設(shè)置問題鏈： 為什么谷氨酸會被纈氨酸取代？根本原因是什么？氨基酸由什么直接決定？密碼子又由什么決定？DNA如何控制蛋白質(zhì)合成的？學(xué)生回憶基因表達(dá)的相關(guān)內(nèi)容，引出對其DNA進(jìn)行分析，最終得出結(jié)論： 鐮刀型細(xì)胞貧血癥是由基因突變引起的疾病。引出基因突變的概念。

設(shè)計(jì)意圖： 創(chuàng)設(shè)思維情境，引發(fā)學(xué)生身臨其境，激發(fā)思維興趣，從宏觀到微觀引導(dǎo)學(xué)生分析病因，引入主題的同時(shí)，以問題鏈的形式幫助學(xué)生回憶基因表達(dá)的相關(guān)內(nèi)容，為下面構(gòu)建模型提供知識的“支架”。

3.2 物理模型——生成基因突變的概念 展示正?；虻钠矫婺Ｐ?圖1，不同顏色的夾子代表不同堿基)，如果它發(fā)生了基因突變，會變成怎樣呢？讓學(xué)生小組合作，嘗試制作突變后的基因片段的平面結(jié)構(gòu)模型，并進(jìn)行展示，學(xué)生相互補(bǔ)充和完善、歸納總結(jié)出堿基對的變化類型： 增添、缺失和替換。在此基礎(chǔ)上讓學(xué)生給基因突變下一個(gè)定義。此后，讓學(xué)生進(jìn)行思維辨析： DNA分子中任何堿基對的變化，都能導(dǎo)致基因結(jié)構(gòu)發(fā)生變化嗎？基因突變是否會改變基因的數(shù)量和位置呢？由此引申出基因突變概念的內(nèi)涵和外延。

圖1 正?；虻钠矫婺Ｐ?/p>

設(shè)計(jì)意圖： 通過物理模型的建構(gòu)，學(xué)生在合作與交流中思維相互碰撞，由表及里地整理和改造，使學(xué)生在獲得感性材料的真切體驗(yàn)中生成概念，理解基因突變的概念內(nèi)涵，把握概念外延。

3.3 模型探究——基因突變對生物性狀的影響 基因突變中堿基對的3種變化對生物性狀的影響相同嗎？請學(xué)生再次利用手中的模型，小組合作： 探究基因中一個(gè)堿基對的增添、缺失或替換對性狀的影響。并進(jìn)一步讓學(xué)生進(jìn)行思維辨析： ①不考慮終止密碼子，你認(rèn)為哪種突變對生物性狀影響最??？為什么？②基因突變，生物性狀一定改變嗎？為什么？③研究發(fā)現(xiàn)： 鐮刀型細(xì)胞貧血癥若氧氣充足，紅細(xì)胞都是正常的圓餅狀；若氧氣相對缺乏，雙隱個(gè)體全部紅細(xì)胞都變成鐮刀狀，雜合個(gè)體則部分紅細(xì)胞(約一半)變成鐮刀狀態(tài)。根據(jù)這個(gè)資料，你可以得出什么結(jié)論？學(xué)生發(fā)言后，教師進(jìn)行總結(jié)。

設(shè)計(jì)意圖： 在模型建構(gòu)的基礎(chǔ)上，以問題為先導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究，通過聯(lián)想類比，激活學(xué)生理性思維，突破疑難。

3.4 質(zhì)疑猜測——思維碰撞了解基因突變的原因 思考討論： ①基因結(jié)構(gòu)具有相對的穩(wěn)定性，為什么會發(fā)生突變呢？②細(xì)胞分裂的什么時(shí)期最易突變？③基因突變的內(nèi)因是什么？誘發(fā)基因突變的外因有哪些？當(dāng)學(xué)生明確了基因突變的內(nèi)因，教師設(shè)疑： 自然條件下DNA復(fù)制發(fā)生錯(cuò)誤的頻率高嗎？是否只有有性生殖的生物才會發(fā)生基因突變？細(xì)菌和病毒能發(fā)生嗎？

當(dāng)學(xué)生滿腹疑惑時(shí)，教師展示資料： 人類、玉米、小鼠、大腸桿菌等生物的幾種基因在自然狀態(tài)下的突變頻率。這樣以基因突變的原因?yàn)橹R的“生長點(diǎn)”，衍生出基因突變的低頻性和普遍性特點(diǎn)。教師進(jìn)一步設(shè)疑： 哪些外界因素會提高突變率？舉例生活中誘發(fā)因素有哪些？怎樣預(yù)防？教師鼓勵(lì)學(xué)生質(zhì)疑、猜測，相互補(bǔ)充。

設(shè)計(jì)意圖： 通過設(shè)疑、學(xué)生的猜測來引導(dǎo)學(xué)習(xí)，有利于學(xué)生思維的磨練、智慧的提升。在學(xué)生思維陷入僵局時(shí)，通過資料的展示給學(xué)生搭建思維臺階，并衍生出新的知識，引導(dǎo)學(xué)生踐行生物學(xué)知識的傳播與實(shí)踐，樹立健康生活和關(guān)愛生命的觀念。

3.5 資料分析——學(xué)習(xí)基因突變的特點(diǎn) 提問： 鐮刀型細(xì)胞貧血癥是由基因突變引起的疾病?；蛲蛔兌际怯泻Φ膯?？并提供情境資料： 鐮刀型細(xì)胞貧血癥主要流行于非洲瘧疾猖獗的地區(qū)，具有一個(gè)鐮刀型細(xì)胞貧血癥的個(gè)體(雜合子)并不表現(xiàn)鐮刀型細(xì)胞貧血癥的癥狀，并對瘧疾具有較強(qiáng)的抵抗力。讓小組分析并討論從資料中獲取的信息，了解和體會變異的有利、有害不是絕對的。

呈現(xiàn)“并指、白化病、超過100kg的太空南瓜”等圖片資料，讓學(xué)生歸納總結(jié)出基因突變的特點(diǎn)，并用自己的語言嘗試解釋每一個(gè)特點(diǎn)的含義。

設(shè)計(jì)意圖： 通過情境資料鍛煉學(xué)生批判性思維能力，樹立辯證唯物主義思想，訓(xùn)練思維的靈活性和深刻性。

3.6 數(shù)學(xué)模型，邏輯推理基因突變的意義 小組合作構(gòu)建基因種類與基因型種類的數(shù)量關(guān)系模型。這些新的表現(xiàn)型對生物的生存有什么意義？自然環(huán)境會選擇哪些個(gè)體生存下來？師生推理： 基因突變產(chǎn)生多種表現(xiàn)型，使得自然界生物具有多樣性，供自然環(huán)境選擇。所以，基因突變?yōu)樯锏倪M(jìn)化提供了原始材料，是生物變異的根本來源。

設(shè)計(jì)意圖： 構(gòu)建數(shù)學(xué)模型推理出基因突變與進(jìn)化的關(guān)系，鍛煉學(xué)生的邏輯思維能力，使學(xué)生更直觀、更科學(xué)地體驗(yàn)基因突變對生物進(jìn)化的意義。

3.7 概念模型，內(nèi)化思維進(jìn)行課堂小結(jié) 引導(dǎo)學(xué)生將基因突變的內(nèi)涵、外延、原因、特點(diǎn)、意義等概念要素整合形成概念圖(圖2)。進(jìn)一步讓學(xué)生思維拓展： 鐮刀型細(xì)胞貧血癥，你有什么治療方案嗎？

圖2 基因突變的概念模型

設(shè)計(jì)意圖： 通過構(gòu)建概念模型有利于學(xué)生梳理本節(jié)課的重難點(diǎn)，洞悉概念要素之間的聯(lián)系并使之整合，內(nèi)化思維。通過思維拓展，激發(fā)學(xué)生關(guān)愛生命，培養(yǎng)學(xué)習(xí)生物學(xué)的興趣和志向。

4 教學(xué)反思

本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)以鐮刀型細(xì)胞貧血癥為主線，按照認(rèn)知的規(guī)律從現(xiàn)象到概念，從宏觀到微觀分析與綜合、建構(gòu)模型，生成概念。通過設(shè)置層層遞進(jìn)的思維辨析活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)想類比，合作交流，體會基因突變對性狀的影響，實(shí)現(xiàn)從感性思維到理性思維的飛躍。教學(xué)中，將教師講解的內(nèi)容轉(zhuǎn)變成學(xué)生的探究內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑猜測、資料分析、邏輯推理，激發(fā)學(xué)生思維的碰撞，在有效解決問題中提升理性思維。