2.2基因在染色体上教学设计-2024-2025学年高一下学期生物人教版必修2

2.2基因在染色体上（教学设计）2024-2025学年高一下学期生物人教版必修2

【教学目标】

（1）生命观念：通过分析基因与染色体的平行关系，建立“基因位于染色体上”的结构与功能观，理解遗传规律的细胞学基础，形成“生物体的结构与功能相适应”的生命观念。

（2）科学思维：基于萨顿的类比推理和摩尔根的假说演绎法，学会运用归纳与概括、演绎与推理等科学方法分析实验现象，构建“基因在染色体上”的理论模型，发展批判性思维和逻辑推理能力。

（3）科学探究：通过模拟摩尔根果蝇杂交实验的设计与分析，尝试提出可探究的生物学问题，设计验证实验方案，基于实验数据得出结论，提升科学探究的实践能力。

（4）社会责任：结合基因定位技术在遗传病诊断中的应用实例，理解科学知识对解决实际问题的价值，增强运用生物学知识参与社会议题讨论的意识。

【教学重难点】

（1）重点：①基因位于染色体上的理论假说（萨顿的类比推理）；②摩尔根果蝇杂交实验的过程及结论（假说演绎法的应用）；③孟德尔遗传规律的现代解释（基因与染色体的关系）。

（2）难点：①类比推理法与假说演绎法的区别与联系；②摩尔根实验中“控制眼色的基因位于X染色体上”的假设推导；③基因的分离定律和自由组合定律的细胞学基础分析。

【教学准备】

（1）教具：果蝇染色体模式图（含X、Y染色体形态差异）、减数分裂中染色体行为动画（含同源染色体分离、非同源染色体自由组合）、摩尔根实验原始数据表格（F1、F2代果蝇眼色及性别统计）、基因与染色体位置关系模型（磁性贴板，含染色体条带、基因标签）。

（2）学具：每组学生一套“模拟果蝇杂交实验”卡片（含亲本、F1、F2代果蝇的性别、眼色表型及基因型标签）、空白遗传图解纸、计算器（用于统计比例）。

（3）多媒体：PPT课件（含萨顿的推理过程、摩尔根实验视频、减数分裂与遗传规律的关联动画）、实物投影仪（展示学生遗传图解）。

【教学过程】（总时长40分钟）

一、情境导入（5分钟）

1. 真实情境创设：展示“人类红绿色盲家系图”（父亲色盲，母亲正常，儿子色盲、女儿正常），提问：“红绿色盲是一种隐性遗传病，为什么男性患者远多于女性？”“控制色盲的基因可能位于哪种染色体上？”

2. 学生活动：观察家系图，结合上节“减数分裂”知识，推测“控制色盲的基因可能与性染色体相关”。部分学生提出“基因可能在染色体上”的猜想。

3. 教师引导：总结学生的猜想，指出“基因与染色体的关系”是遗传学的核心问题之一，引出课题“基因在染色体上”。

二、探究新知（25分钟）

1. 萨顿的假说：类比推理法（7分钟）

（1）回顾旧知：展示“孟德尔遗传因子的行为”与“减数分裂中染色体的行为”对比表（见表1），引导学生填写关键特征。

表1 孟德尔遗传因子与染色体行为对比

项目	孟德尔遗传因子（基因）	减数分裂中的染色体
在体细胞中的存在形式	成对	成对（同源染色体）
在配子中的存在形式	成单	成单（同源染色体分离）
体细胞中的来源	一个来自父方，一个来自母方	一条来自父方，一条来自母方
形成配子时的组合方式	非等位基因自由组合	非同源染色体自由组合

（2）学生活动：分组填写表格，讨论两者的相似性。小组代表发言：“基因和染色体在杂交过程中都保持完整性和独立性；在体细胞中都成对存在，配子中都成单存在；来源都是父母各提供一个/条。”

（3）教师讲解：萨顿基于上述平行关系，提出“基因位于染色体上”的假说（类比推理法），强调“类比推理的结论需实验验证”。提问：“类比推理与孟德尔的假说演绎法有何区别？”学生思考后总结：“类比推理是从特殊到特殊的推理，结论不一定正确；假说-演绎法需提出假说并通过实验验证。”

2. 摩尔根的实验验证：假说演绎法（12分钟）

（1）实验背景介绍：展示果蝇作为模式生物的优点（繁殖快、易饲养、染

色体少），播放摩尔根实验室发现白眼雄果蝇的视频，说明“野生型果蝇为红眼，偶然出现的白眼雄果蝇是重要实验材料”。

（2）实验现象观察：展示摩尔根的杂交实验数据（表2），引导学生分析F2代的表型比例。

表2 摩尔根果蝇杂交实验数据

亲本杂交	F1代表型	F2代表型及数量（只）
红眼雌×白眼雄	全为红眼	红眼（雌：2459，雄：1011）、白眼（雄：782）

学生计算F2代比例：红眼:白眼≈3:1（符合分离定律），但白眼全为雄性。提出问题：“为什么白眼性状与性别相关联？”“控制眼色的基因可能位于哪种染色体上？”

（3）提出假说：引导学生结合果蝇染色体组成（3对常染色体+1对性染色体，雌为XX，雄为XY），讨论可能的基因位置：①在常染色体上；②在X染色体上，Y染色体无等位基因；③在X和Y染色体的同源区段。

（4）演绎推理：假设“控制眼色的基因（用W/w表示）位于X染色体上，Y染色体无等位基因”，写出亲本（红眼雌XWXW、白眼雄XwY）的基因型，推导F1代（XWXw、XWY）和F2代的基因型及表型（表3）。

表3 假设基因在X染色体上的遗传推导

亲本杂交	配子类型	F1代基因型及表型	F2代基因型及表型
XWXW（红雌）×XwY（白雄）	XW、Xw/Y	XWXw（红雌）、XWY（红雄）	XWXW（红雌）、XWXw（红雌）、XWY（红雄）、XwY（白雄）

学生绘制遗传图解，发现F2代白眼全为雄性，与实验现象一致。若假设基因在常染色体上（亲本为WW×ww），则F2代雌雄中白眼比例应相同，与实验矛盾；若基因在X和Y的同源区段（亲本为XWXW×XwYw），则F1代雄果蝇为XWYw（红眼），F2代可能出现白眼雌果蝇（XwXw），与实验不符。因此最合理的假说是“基因位于X染色体上，Y染色体无等位基因”。

（5）实验验证：提出测交实验方案（让F1代红眼雌果蝇XWXw与白眼雄果蝇XwY杂交），预测子代表型应为红眼雌（XWXw）、白眼雌（XwXw）、红眼雄（XWY）、白眼雄（XwY），比例1:1:1:1。展示摩尔根的测交实验结果（实际数