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第一章第二節(jié)生物的變異 教學(xué)設(shè)計(jì)
第一章第二節(jié)生物的變異 教學(xué)設(shè)計(jì)
教學(xué)目標(biāo)
1．在了解遺傳現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，了解生物變異的現(xiàn)象及其普遍性。
2．通過(guò)對(duì)具體變異現(xiàn)象的分析，了解變異的類型以及不同類型的變異產(chǎn)生的原因，使學(xué)生對(duì)遺傳物質(zhì)在生物的遺傳、變異中的作用有較全面的了解和認(rèn)識(shí)。同時(shí)，通過(guò)遺傳與變異的相互關(guān)系進(jìn)行辯證觀點(diǎn)的教育。
3．了解變異在人類生產(chǎn)活動(dòng)中的實(shí)踐意義。
重點(diǎn)、難點(diǎn)分析
1．遺傳的變異的原因是本節(jié)教學(xué)的重點(diǎn)。在“生物的遺傳”一節(jié)中，教材花了相當(dāng)?shù)钠鶐椭鷮W(xué)生認(rèn)識(shí)生物為什么會(huì)遺傳，決定遺傳的物質(zhì)到底是什么。所以，學(xué)生初步了解了核酸（DNA）、基因以及染色體在性狀遺傳中所起的作用。遺傳物質(zhì)不僅與遺傳有關(guān)，同樣是生物變異的物質(zhì)基礎(chǔ)，這一點(diǎn)應(yīng)在本節(jié)教學(xué)中幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)到。遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定性、連續(xù)性決定了生物的遺傳，而遺傳物質(zhì)的可變性又使生物可以發(fā)生變異，而且遺傳物質(zhì)的變化引起的生物性狀的改變是可以傳遞給后代的。教學(xué)中還應(yīng)注意結(jié)合實(shí)際例證向?qū)W生介紹環(huán)境因素對(duì)遺傳物質(zhì)變化的影響，為以后《生物的進(jìn)化》和《生物與環(huán)境》兩章的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。
2．變異在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用是本小節(jié)教學(xué)的一個(gè)難點(diǎn)。學(xué)生很難接觸選種、育種工作，所以，對(duì)這方面的知識(shí)不易理解。教材介紹了有關(guān)選育種的三種途徑，人工選種、雜交育種以及輻射育種（人工誘變育種）。建議授課教師多舉例，特別是可能涉及到學(xué)生身邊生活的例證，從感性知識(shí)開(kāi)始，去理解有關(guān)的育種選種知識(shí)和意義，并且了解不同育種、選種方法的特點(diǎn)。
此外，隨著生物技術(shù)的發(fā)展，利用基因工程培養(yǎng)新品種已經(jīng)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)育種工作，學(xué)生可能從各種媒體的介紹中接受過(guò)這方面的信息，但不一定能夠理解。若有時(shí)間，教師也可對(duì)這一方面的知識(shí)做些介紹，引起學(xué)生對(duì)科學(xué)新技術(shù)的興趣。
3．關(guān)于遺傳的變異和不遺傳的變異的兩個(gè)實(shí)例。遺傳的變異的選用的例子是色盲遺傳。色盲遺傳為伴性遺傳，教材中未涉及這一方面的內(nèi)容，學(xué)生也不易理解。所以，我以為以人的上眼瞼單雙眼皮為例進(jìn)行分析比較合適。
課時(shí)安排
本節(jié)參考課時(shí)一課時(shí)。
教學(xué)用具
關(guān)于變異種類牛的掛圖，和變異現(xiàn)象有關(guān)的課件，視頻資源。
教學(xué)過(guò)程
一、引言：
在上一節(jié)的學(xué)習(xí)中，我們?cè)?jīng)討論過(guò)人的上眼瞼的遺傳問(wèn)題。這節(jié)課我們首先從人的上眼瞼的遺傳問(wèn)題開(kāi)始我們新的問(wèn)題的研究。
有一對(duì)夫婦，他們有兩個(gè)孩子。爸爸、媽媽的上眼瞼是雙眼皮。兩個(gè)孩子，一個(gè)孩子為雙眼皮，另一個(gè)孩子為單眼皮。即雙眼皮的孩子繼承了父母雙親的性狀，這種現(xiàn)象叫做遺傳。另一個(gè)孩子的上眼瞼與雙親不同，是不是也叫做遺傳？若是遺傳，為什么與父母的性狀不相同？若不是，叫做什么？
與遺傳現(xiàn)象伴隨存在的另一種生命現(xiàn)象就是變異。
二、課題：
第二節(jié)生物的變異
（一）變異的現(xiàn)象與概念
在自然界中，與遺傳現(xiàn)象一樣，變異現(xiàn)象是普遍存在的。
提問(wèn)，討論：在我們周圍，可以看到哪些現(xiàn)象是變異現(xiàn)象？根據(jù)同學(xué)們的討論，什么叫做變異？請(qǐng)做一個(gè)小結(jié)。
變異：生物的親代與子代之間、子代與子代個(gè)體之間在性狀上的差異稱為變異�；蛏镌谏尺^(guò)程中，在上下代之間、子代之間表現(xiàn)出的性狀差異。
提問(wèn)：比較遺傳和變異兩個(gè)概念，兩個(gè)概念有什么共同點(diǎn)，有什么差異？
生物的遺傳和變異都是通過(guò)生物的生殖過(guò)程實(shí)現(xiàn)的。在生物的生殖過(guò)程中，上下代之間的相似性為遺傳。但是生物的后代不會(huì)也不可能完全與祖先一樣。后代在繼承親代特征的主要特點(diǎn)時(shí)還會(huì)產(chǎn)生一定的差異，這些差異稱為變異。所以，我們所說(shuō)的變異是在遺傳的基礎(chǔ)上的變異，變異是在一定范圍內(nèi)的變化。小貓與大貓的樣子有所不同，但是小貓仍舊是貓，并沒(méi)有變?yōu)槠渌铩?/p>
提出問(wèn)題：為什么說(shuō)變異是在遺傳的基礎(chǔ)上的變異？這種說(shuō)法是否有根據(jù)？
（二）變異的原因
1．外界環(huán)境的影響：
在我們觀察到的變異中，有些是由于外界環(huán)境的影響產(chǎn)生的。在我們剛才提出的變異現(xiàn)象中，哪些是屬于這一類？
提問(wèn)，討論：同一品種的小麥種在不同的田里，小麥的麥穗有大穗、小穗，產(chǎn)生大穗、小穗的原因可能是什么？你如何證明這些差異是由于環(huán)境影響造成的？將大穗和小穗上的種子收獲后分別種到田里，它們的后代會(huì)如何？
小結(jié)：田中小麥的大穗和小穗的變異是由環(huán)境變化引起的，這種變異一般是不能遺傳的。
提問(wèn)：什么因素引起的變異可以傳遞給后代？我們?cè)賮?lái)看看另一種情況。
2．遺傳物質(zhì)的變化：
提問(wèn)，討論：一個(gè)孩子單眼皮。但是，他的父母是雙眼皮，這種變異是怎樣產(chǎn)生的？這種變異是否可以傳遞給后代呢？
我們從上一節(jié)的學(xué)習(xí)中已經(jīng)知道，若這個(gè)孩子是單眼皮，他的雙眼皮的父母的基因組成一定是Aa、Aa。孩子與父母的性狀不同，是因?yàn)樵谏尺^(guò)程中父母?jìng)鹘o了他決定單眼皮的基因。也就是說(shuō)，他的遺傳物質(zhì)組成與父母有了差異，因此產(chǎn)生了與父母不同的性狀。他的這種性狀可以是通過(guò)生殖過(guò)程傳遞給他的后代。
小結(jié)：這種變異是由遺傳物質(zhì)變化引起的，這種變異是可以遺傳的。
根據(jù)以上變異的原因，我們將變異分為兩類：
遺傳的變異：變異由遺傳物質(zhì)決定；
不遺傳的變異：變異由外界環(huán)境影響引起。
請(qǐng)同學(xué)們?cè)俜治鰞蓚�(gè)例子。（1）某對(duì)色覺(jué)正常的夫婦生了一個(gè)色盲的兒子。（2）某兄弟二人，哥哥長(zhǎng)期在室外工作，弟弟長(zhǎng)期在室內(nèi)工作。哥哥與弟弟相比臉色較黑。哪一種變異可以遺傳？為什么？
提出問(wèn)題：是否由環(huán)境影響引起的變異都是不能遺傳的變異？
一些環(huán)境因素也可能使遺傳物質(zhì)發(fā)生改變。若環(huán)境影響引起了遺傳物質(zhì)的改變，這樣產(chǎn)生的變異是可以傳遞給后代的。根據(jù)這一原理，人類可以利用一些特殊環(huán)境因素使遺傳物質(zhì)改變而制造出能遺傳的變異為人類所用。
所以，遺傳物質(zhì)是遺傳和變異這一生命活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。
提出問(wèn)題：變異對(duì)生物個(gè)體、對(duì)生物界會(huì)產(chǎn)生什么影響？
（三）變異對(duì)生物個(gè)體的影響
變異對(duì)生物個(gè)體有利、還是不利？這要看變異是否有利于生物的生存。我們看兩個(gè)例子。
小麥要獲得高產(chǎn)，人們采取的辦法往往是多施肥、多澆水。肥多水多，小麥的莖稈會(huì)長(zhǎng)高，莖稈高，小麥成熟時(shí)容易倒伏，又會(huì)造成糧食減產(chǎn)。在這種小麥中，出現(xiàn)矮稈小麥，可以抗倒伏，但不會(huì)影響小麥在肥多水多的情況下長(zhǎng)大穗。
一些玉米植株發(fā)生變異會(huì)出現(xiàn)沒(méi)有葉綠素的白化苗。綠色植物生長(zhǎng)要進(jìn)行光合作用，這種白化苗就無(wú)法生存下去。
提問(wèn)：高稈小麥變異為矮稈小麥，綠色玉米苗變異為白化苗，這都是變異，他們對(duì)生物個(gè)體的生存有什么影響？
——前者有利于生存，后者不利于生存。
根據(jù)變異是否有利于生物的生存，我們可以把變異分為兩類：有利變異和不利變異。
（四）變異在生物進(jìn)化上的意義
變異對(duì)進(jìn)化有重要意義。
地球上環(huán)境復(fù)雜多樣，不斷變化。多種多樣的生物可以適應(yīng)不同的環(huán)境。
此外，生物由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、低等到高等的進(jìn)化，生物的變異為進(jìn)化提供了原始材料。
變異對(duì)進(jìn)化的重要意義，我們?cè)谙乱徽聦⒗^續(xù)學(xué)習(xí)。
（五）變異在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用
人類出于生存的需要，在遠(yuǎn)古時(shí)就開(kāi)始注意遺傳和變異現(xiàn)象，并對(duì)遺傳變異的現(xiàn)象加以利用，特別是在農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)中。如春秋時(shí)代的《楚辭》中記載“馬母驢父，生子曰贏”，意思就是馬和驢的后代——騾子表現(xiàn)出極大的優(yōu)勢(shì)。
人類在農(nóng)業(yè)上利用變異的方法主要有這樣幾種：
（1）在農(nóng)作物、家禽、家畜中，有許多對(duì)人類有益的變異，人類可以根據(jù)自己的需要進(jìn)行選擇、培育，獲得新的品種，如肉用牛和奶用牛的培育。
（2）用雜交的方法，將不同生物個(gè)體的性狀重新組合，形成新的性狀組合的新品種。如高產(chǎn)不抗倒伏的小麥與產(chǎn)量不高但抗倒伏的小麥雜交，讓兩種小麥的遺傳物質(zhì)重新組合產(chǎn)生變異，可以培養(yǎng)出高產(chǎn)同時(shí)抗倒伏的新的小麥品種。
（3）為培養(yǎng)新的品種，也可以改變環(huán)境因素來(lái)影響遺傳物質(zhì)，使生物產(chǎn)生變異并對(duì)變異進(jìn)行選擇，培育出新品種。如用射線照射或用藥物處理植物的種子，種子產(chǎn)生變異后進(jìn)行選擇，選出有利于生產(chǎn)的變異培育成新品種。
應(yīng)用以上方法，人類曾經(jīng)培育出許多品種。
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)家使用基因工程的方法來(lái)改變生物的基因從而改變生物的性狀創(chuàng)造新的生物。如將決定人的生長(zhǎng)激素的基因、決定人的胰島素的基因用基因工程的方法植入大腸桿菌的細(xì)胞內(nèi)，讓大腸桿菌發(fā)生變異，合成人所需要的生長(zhǎng)激素或者胰島素，造福于人類。
小結(jié)：這節(jié)課我們主要討論了什么是變異，生物產(chǎn)生變異的原因以及如何利用生物產(chǎn)生的變異選育適合人類需要的新品種�？茖W(xué)的發(fā)展可以造福于人類，但若不按照自然規(guī)律辦事，也會(huì)帶來(lái)災(zāi)難。所以，我們?cè)趧?chuàng)造新的生物品種和物種時(shí)必須慎重。
小資料
選育新品種的方法：
選育新品種有多種方法，下面介紹幾種主要方法。
（1）選擇育種法：以自然變異為基礎(chǔ)，根據(jù)個(gè)體的表現(xiàn)型選擇符合人類需要的基因型，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期積累達(dá)到改良品種的目的。
（2）雜交育種法：用不同品種雜交獲得雜種后，在雜種后代進(jìn)行選擇以育成符合生產(chǎn)要求的新品種。這種方法是廣泛應(yīng)用而且有效的育種方法。
（3）誘滅育種法：是指人為地利用各種物理、化學(xué)、生物等因素來(lái)誘導(dǎo)生物發(fā)生變異，然后根據(jù)育種的目標(biāo)從變異后代中選育新品種的方法。
（4）單倍體育種法：常用于植物育種。一般指利用組織和細(xì)胞離體培養(yǎng)技術(shù)將植物的花藥（花粉）、未受精的子房、胚珠進(jìn)行培養(yǎng)，獲得單倍體植株進(jìn)行育種的方法。這種育種的方法與常規(guī)的雜交育種的方法結(jié)合，可以提高育種效率。
（5）多倍體育種法：利用物理或化學(xué)的方法使植物細(xì)胞的染色體數(shù)目加倍獲得多倍體植物。利用這種育種方法可以使種間不同物種雜交成功而獲得多倍體新物種。
（6）遺傳工程（基因工程）：指按照預(yù)先設(shè)計(jì)的生物施工藍(lán)圖對(duì)基因進(jìn)行操縱，以達(dá)到定向改變生物性狀的目的。具體來(lái)說(shuō)，是使用“外科手術(shù)”的方法把人們所需要的甲種生物的基因（目的基因）通過(guò)一定的方法引入乙種生物的細(xì)胞中，讓引入的基因在乙種生物的細(xì)胞中能夠自我復(fù)制并正確的表達(dá)。通過(guò)這種方式獲得新的生物品種。
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