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视频标签：基因在染色体上,伴性遗传
所属栏目：高中生物优质课视频
视频课题：河北省高中生物优质课评比第4章第3节果蝇的伴性遗传《基因在染色体上》北师大版
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河北省高中生物优质课评比第4章第3节果蝇的伴性遗传《基因在染色体上》北师大版高中生物必修二-河北省 - 石家庄
把果蝇带进中学课堂
------《基因在染色体上》一节的突破性教学设计
周悦寒（河北省石家庄市第二中学 050000）
摘要 生物科学是一门以实验为基础，研究生命活动规律的科学。真正的实验总是能直观的冲击学生的视觉，加深他们对知识的理解，这是任何形式的课堂教学都无法替代的。《基因在染色体上》一节在萨顿假说的基础上着重阐述了摩尔根的果蝇杂交实验，本节课教师将红眼、白眼果蝇带进课堂，学生们在教师的引导下，积极探究，再现了摩尔根的研究历程，最终靠自己设计的实验方案证明了基因在染色体上。 关键词 果蝇 白眼 红眼 基因 染色体 摩尔根 萨顿 教学目标
生命观念：通过类比基因和染色体的行为以及白眼基因通过X染色体遗传给后代的探究过程形成基因
控制性状的结构与功能观
理性思维：基于基因和染色体的平行关系以及层层深入的实验，运用统计数据、建构模型、批判思维等方法，探讨、阐释“白眼基因在哪里？”
科学探究：针对“白眼基因在哪里？”这个问题，进行假说演绎的完整探究过程：通过实验、发现问题---想象推理、提出假说---根据假说、演绎推理---继续实验、检验假说---成功检验、得出结论。
社会责任：参与科学研究的每一个环节，树立科研意识和责任,渗透初步的生涯规划
教学理论依据
发现式学习：这个理论基础来自布鲁纳的认知结构学习理论。发现学习是指让学生通过自己经历知识发现的过程来获取知识、发展探究能力的学习方式和教学模式，它强调学生的探究过程，而不是现成知识。
探究性教学：是指在教学过程中，要求学生在教师指导下，通过以“自主、探究、合作”为特征的学习方式对当前教学内容中的主要知识点进行自主学习、深入探究并进行小组合作交流，从而较好地达到课程标准中关于认知目标与情感目标要求的一种教学模式。
建构主义理论：强调学生的主动性，认为学习是学习者基于原有的知识经验生成、建构、理解的过程。 教学特色
探究式教学：本节课最大的亮点之一在于首先将萨顿和摩尔根两位科学家隐藏起来，变传统的科学发展史讲授为探究式教学。最后再指出学生们的探究过程与两位伟大的生物学家萨顿和摩尔根的研究如出一辙，让学生充满着自豪感。
实验式教学：本节课最大的亮点之二是通过视频展示和课前学习资料卡让学生初步了解了果蝇的培养、杂交以及计数的方法，然后通过将果蝇带进课堂，学生自己统计F2代的性状以及比例，让真实的实验过程引导学生去观察实验结果，从而发现问题，进而解决问题。
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抛锚式教学：抛锚式教学是建构主义理论下的一种教学模式，这种教学要求建立在有感染力的真实问题的基础上。本实验以“实际问题情境”作为“锚点”，以“问题”激发学生思维，推动实验的发展。在学生的真实体验中，发展其 “自主学习”能力。
合作式学习：本节课中，小组内、小组间合作研究问题，全班同学为了共同的目标，在分工合作中形成积极的相互促进关系，在达成目标的过程中所有成员都提高了认知水平。
情境式教学：本节课中，教师以创设的“大白”寻找自己的白眼基因的情境为主线，学生很感兴趣。为了完成“大白”的遗愿，学生都会很积极的参与到活动中，在动手操作中构建出知识体系。 教学准备
1.课前利用2-3个月培养果蝇（配制培养基进行红眼果蝇和白眼果蝇的杂交实验、F1代红眼果蝇相互交配的实验以及测交实验等等）
2.教具（板子：见右图，做一个大的在前面展示，10个小的用于10个小组同学演示；贴片：红色代表红眼基因，白色代表白眼基因）
3.白色纸盒10个（纸盒内装有含F2代果蝇的培养皿、放大镜、蘸取果蝇的毛笔等）
4.课前学习资料卡（主要介绍果蝇的生活史、作为遗传学研究材料的优点、果蝇的雌雄特征、雌雄果蝇体细胞的染色体图解，及一道课前思考题如下表所示） 方法
体细胞中的存在形式 来源
形成配子时
（减数第一次分裂后期） 配子中的存在形式 传递过程 中的性质 类比
基因
相对稳定 染色体
完整、独立
推理
基因与染色体的关系
课前引领学生掌握学习资料卡中的内容，尤其是雌雄果蝇的辨别方法，为课堂上的F2代性状统计做好铺垫 5. 学案设计（整节课围绕“白眼基因在哪里”展开，见附图） 教学过程
1.引入：以课前学习资料卡的思考题引出“基因在染色体上的假说”。请一位同学到前面来展示一下资料卡中的思考题,教师指出从表格内容可以发现基因和染色体具有平行关系，于是我们推测：基因在染色体上，这是一个假说，这种通过类比提出假说的方法我们称之为：类比推理法。“基因在染色体上”这个假说一定正确吗？我们今天这节课就从大胆的质疑开始！
2. 新课：
（1）创设情境------激发学习热情：教师讲述一个关于果蝇的童话故事：在庞大的红眼果蝇家族中，降生了一只白眼雄果蝇（PPT展示图片），它的名字叫做“大白”，大白从小就立志要把自己的白眼基因遗传下去，把白眼家族壮大起来。教师提问：怎样才能把白眼基因遗传下去呢？（学生回答：大白和红眼
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雌果蝇杂交），于是进入科学研究的第一个环节：通过实验、发现问题 。
（2）寻找证据------白眼基因在哪里？
①通过实验、发现问题：（视频展示）教师解说：为了帮助“大白”，我去实验室为它们配制了培养基:首先称取玉米粉、红糖和琼脂，加水熬制，短暂冷却后加入丙酸防腐，加入酵母液，最后分装。在一瓶野生红眼果蝇中导出一些刚刚羽化的果蝇，滴加少量的乙醚麻醉后将它们放到实体镜下进行观察，找出一只红眼雌果蝇，最后把它和“大白”放入培养基中，在25度的恒温培养箱中培养。几天后，F1降生了，可是 “大白”为什么哭了呢？原来F1代全是红眼。于是“大白”把希望寄托在了F2身上。如何获得大白的F2代呢？（学生说让F1的红眼雌雄果蝇相互交配）。不幸的是，“大白”没有等到F2出生就离开了蝇间。临死时它留下了自己的遗愿：请同学们帮它找出白眼基因在哪里？同学们，你们愿意帮助大白吗？（学生回答：愿意）。课前我刚刚用乙醚处理了这些F2代果蝇，分装到了10个培养皿中，请同学们打开培养皿数一数，按以下性状进行统计：并请大组长进行最后统计（投影Excel统计表格，组长上来填写）。
红眼雌蝇 红眼雄蝇 白眼雌蝇 白眼雄蝇 数量（只）
②想象推理、提出假说：学生观察统计结果，回答四个问题，红眼：白眼大概是几比几？（3:1），是否符合孟德尔的遗传定律？（符合）。我们还可以看出白眼基因是显性基因还是隐性基因？（隐性）你还发现了什么特点？（白眼都是雄性）。为什么会出现这种现象呢？下面我们进入科学研究的第二个环节：想象推理、提出假说。白眼性状只出现于雄性个体中，这说明白眼性状的遗传与性别相关联，回忆果蝇的染色体图解，可以提出什么样的假说？（学生回答：白眼基因位于Y染色体上或位于X染色体上，或位于XY同源区段）。但是这三个假说中哪个才是正确的呢？一个正确的假说至少先要能够解释已有的实验现象。
现在我们假设白眼基因位于Y染色体上，看看是否出现F1和F2代的杂交结果。（用教具演示后指出这种假说被否定）。请各组同学用教具和盒子里的贴片进行合作演示，奇数组的同学演示假说2，偶数组的同学演示假说3，看看能否利用假说来解释实验1和实验2的现象。找两位同学在前面演示假说2，它很好的解释实验1和实验2的结果，这个假说没有被否定。组间交流后发现假说3也可以很好的解释实验1和实验2的结果，这个假说也没有被否定。
③根据假说、演绎推理：我们现在只排除一种假说1。到底哪个才是正确的呢？下面我们进入科学研究的第三个环节：根据假说、演绎推理。一种正确的假说，仅能解释已有的实验结果是不够的，还应该能够预测另一些实验结果。同学们打算设计什么实验进行检测呢？（学生回答：测交）那么测交实验需要用到隐性纯合子，另一个亲本应该选择什么眼色的果蝇呢？（红眼）测交还有两种组合（雌隐雄显和雌显雄隐），无论选择哪一个组合，我们希望利用假说2和假说3得到的预期结果是一致的还是不一致的呢？（不一致）。下面请各组同学选择一个测交实验，使假说2和假说3的预期结果不一致，在学案上的相应位置写出遗传图解。
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④继续实验、检验假说： 请一位同学到前面展示，如果选取野生型的红眼雄果蝇和白眼雌果蝇进行测交实验，是可行的，下面我们进行科学研究的第四个环节：实施实验、检验假说。（展示测交子代统计结果图片）真正实施实验，子代的性状分离比是：红眼雌果蝇：白眼雄果蝇=1:1，因此，我们可以肯定假说2，否定假说3。
⑤成功检验、得出结论：科学研究的第五个环节就是：成功检验、得出结论。我们通过研究将白眼基因与X染色体联系起来，从而证明了：基因在染色体上。我们刚才先提出假说，再进行演绎推理的科学研究的方法叫做假说演绎法。
（3）回顾科学史---我们都是“科学家”：大家知道吗？今天我们所做的这些推理和研究与100多年前美国的遗传学家萨顿和美国的生物学家摩尔根所做的研究如出一辙，1903年，萨顿在用蝗虫细胞做材料，研究精子和卵细胞的形成过程时，用类比推理的方法提出了“基因在染色体上”的假说，然而摩尔根对孟德尔的理论以及萨顿假说提出了质疑，1909年，他偶然发现了一只白眼雄果蝇，本想用果蝇杂交实验推翻二人的假说和理论，结果最终用实验证实了白眼基因在X染色体上，成为了孟德尔理论的坚定支持者。
（4）科学发展、基因定位：那么一条染色体上是不是只有一个基因呢？摩尔根和他的学生们发明了测定基因相对位置的方法，并绘出了第一个果蝇各种基因在染色体上相对位置的图，指出基因在染色体上呈线性排列。而现代分子生物学技术可以用荧光分子标记法将基因真正定位在染色体上，这也是“基因在染色体上”这个结论的直接证据。
（5）知识梳理：接下来，我们利用三分钟的时间进行一个知识梳理：请同学们回顾我们探究“白眼基因在哪里？”的课堂流程，将学案内容补充完整。
（6）孟德尔遗传规律的现代解释：一百多年前孟德尔提出遗传规律，那时他并不知道基因是什么，也不知道基因在哪里，而今天我们知道了“基因在染色体上”，接下来请同学们对孟德尔的遗传定律做出现代解释。
3.结束语：同学们，你们看见大白的微笑了吗？如果你们需要做遗传学的各种研究，记住：虽然一只大白离开了，但是千千万万个大白留在了实验室里，它们在等待你们带它们去探索更多的知识奥秘！下课！
教学反思
1.关于果蝇：完整的果蝇杂交实验不可能在一两节课内完成，所以我把课上实验的教学和课外的实验操作结合起来，把培养基配制、果蝇培养这些花费时间较多的环节放在课外，由教师完成。而放在课内教学的环节，让学生亲自操作的，有实验操作的细节，比如分辨果蝇雌雄、红白眼性状，统计、分析、设计实验等等。课后学生表示希望将果蝇杂交实验系统的操作一遍，所以校本课程必须紧跟课堂的脚步。
2.关于逻辑主线------假说演绎法：科学探究是实现这节课逻辑主线的主要环节，怎么培养学生的科学探究能力，提高科学探究的核心素养？这节课学生是以第一人称在学习，学生自己在面对问题，学生自
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己在思考怎么解决问题，学生自己在寻找证据，学生自己在体验如何得出一个科学的结论，在这些过程中，学生在不知不觉中感受到假说演绎法各个环节的作用，假说演绎法的严谨性，假说演绎法作为科学方法的价值。这样，把学生以主角的视角，代入到真实的科学研究过程中，最后学生才发现自己所想的、所做的，和科学家一样，自己的思路和自己使用的方法，就是假说演绎法，从而增进了学生对科学研究核心逻辑的理解和把握。
3.关于情境主线------童话故事：以“大白”为主角的童话故事。大白有志向、有表情，会哭会笑，会痛定思痛，离开果蝇的蝇间时还有遗愿，好玩、有意思。让学生们能够一直保持注意力集中，拉近了学生们和科学研究的距离，使这节课成为一节有温度的课。我们说不忘初心，方得始终。对于学习，对于科学研究，初心就是好奇心和兴趣。
4.关于学生活动：占比大，观察果蝇性状，统计果蝇数目，讨论、交流、书写、展示等等。 在生物教学中，我们一直在路上，希望这种行进中的状态能够一直持续下去，让我们的课堂教学更加贴近真实，充满好奇心，将生物学科学素养真正渗透到课堂的各个角落！
视频来源：优质课网 www.youzhik.com
