2.1建立减数分裂中染色体变化的模型教学设计-2024-2025学年高一下学期生物人教版必修2

《建立减数分裂中染色体变化的模型》项目式教学设计 课题 2.1探究·实践----建立减数分裂中染色体变化的模型 学科 生物 年级 高一 班级 315等8个班 教师 韦秀华 上课时长 45分钟 日期 2025年3月2日始 背 景 分 析 教材分析 本项目式教学内容源自人教版必修2《遗传与进化》（2019版）第2章第1节，《减数分裂和受精作用》中《二 受精作用》的“探究·实践”栏目，本节内容承前衔接《一 减数分裂》的“探究·实践”栏目（观察蝗虫精母细胞减数分裂装片），启后衔接受精作用实质和意义的理解，归纳有性生殖后代遗传稳定性和呈现多样性的原因和意义。同时减数分裂过程中染色体的行为变化，为学习第五章第二节《染色体变异》奠定了基础。多年以来，本校因为实验条件和教学时间安排不足等原因，“探究·实践”栏目（观察蝗虫精母细胞减数分裂装片）无法开展，本模型建立只有老师自制或自费一份教师演示材料，学生只看实验（视频），因此，本模型建立的项目式教学也为“探究·实践”栏目的项目式教学积累宝贵经验。 学情分析 本节课的授课对象为高一学生。学生已经学习了《一 减数分裂》的相关概念，如减数分裂Ⅰ、减数分裂Ⅱ、同源染色体、交叉互换等，学习《一 减数分裂》中精、卵细胞形成时，老师也适当演示了相应过程的模型，为学生完成该项目任务奠定了理论和操作基础。 素 养 目 标 1.生命观念：通过选择合适的材料，依据科学、艺术等原理，设计制作减数分裂中染色体主要行为和数目变化的模型，进一步理解减数分裂各时期的特点。能够形成生命观念并以此指导探究生命活动规律，解决实际问题。 2.科学思维：学生基于生物学事实和证据，通过体验模型建立的科学思维方法，阐明遗传物质在有性生殖中的传递规律，论证生物学社会议题，并在模型建立与评价过程中增强自身的审美意识。 3.科学探究：学生在模型建立过程中，阐明配子多样性的原因，进而解释生物多样性的原因。掌握科学探究的基本思路和方法，提高实践与创新能力，增强了团队合作意识。 4.社会责任：通过模型分析13三体综合征的致病原因，认同减数分裂的正常进行对生物遗传的重要意义，树立关爱生命的观念。利用旧材料和易获取、经济实惠可重复利用的魔术贴、毛根等作实验材料，树立和践行“绿水青山就是金山银山”的理念，形成生态意识，参与环境保护实践。 教学重点 1.减数分裂染色体数目和主要行为变化模型的建立。 2.减数分裂中非同源染色体的自由组合和四分体时期非姐妹染色单体间的互换模型的建立。 3.减数分裂对生物遗传的重要意义。 教学难点 1.减数分裂中非同源染色体的自由组合和四分体时期非姐妹染色单体间的互换模型的建立。 2.减数分裂对生物遗传的重要意义。 方法 策略 教法：项目导向、讲授法、启发法、演示法、讨论法等 学法：项目导向学习、自主学习法、合作学习法、探究学习法等 教学活动设计思路 提出问题提出问题 作出假设 题提出问题 观看全家福，思考造成一对夫妇所生孩子存在差异的原因 观看全家福，思考造成一对夫妇所生孩子存在差异的原因。 题提出问题 子代多样性与配子多样性有关，即与减数分裂有关 观看全家福，思考造成一对夫妇所生孩子存在差异的原因。 题提出问题 模型验证题提出问题 模型一:模拟减数分裂中染色体数目和主要行为变化 模型二:模拟减数分裂中非同源染色体的自由组合。 模型三:模拟减数分裂中四分体时期非姐妹染色单体间的互换。 模型建立:小组合作模拟含有两对同源染色体的一个精原细胞减数分裂过程。组内组间自评互评，指出问题，纠正错误 归纳记录：归纳减数分裂中染色体数目和行为变化（模型三只考虑一对互换）特征，记录形成配子种类数目 拓展延伸题提出问题 预习受精作用，思考“同一对夫妇生的孩子存在差异”的其他原因并尝试建模验证 观看全家福，思考造成一对夫妇所生孩子存在差异的原因。 题提出问题 学以致用题提出问题 利用“减数分裂中染色体变化的模型”，分析13三体综合征的病因 观看全家福，思考造成一对夫妇所生孩子存在差异的原因。 题提出问题 得出结论题提出问题 减数分裂过程会导致配子多样性，进而导致子代多样性 观看全家福，思考造成一对夫妇所生孩子存在差异的原因。 题提出问题 课前项目任务 为培养学生预习的习惯，增强学生完成项目的责任心、自信心，感悟自主学习的不同途径。课前准备不同项目任务（学习群发布、生物项目学习经理组织）： 第4组，准备“三孩政策”及多孩家庭全家福话题实例，至少3个（趣味小故事小新闻类型更好）； 第1、2组，通过阅读教材，查阅文献，准备3-5个模型建立材料方案（可为视频）供4个组讨论，确定所用方案； 第3组，在学校无法提供现代信息技术和模型材料情况下，依据易操作、实验效果好、经济、实惠、损耗少或可循环使用等条件，确定最终方案，设计模型评价记录表格，打印或手工绘制供全班参考使用。 教学过程 内容 教师活动 学生活动 设计意图 实例导入 激发探索 导入：选用学生准备的当前热点话题，“三孩政策”多孩家庭创设真实情境，当地某深山某对90后夫妇10个娃（1个在腹中）全家福。 【提出问题】 在课前，第4组同学为我们准备了一些全家福素材，请同学们观看这张全家福，父亲体内所有的精原细胞，其染色体组成并无差别，母亲体内的卵原细胞也是如此。这张全家福中，为什么同一对夫妇生的9个孩子相貌会存在差异呢？ 【作出假设】 教师引导：减数分裂产生配子的过程中，同源染色体彼此分离，非同源染色体自由组合。因此，我们提出假设：子代多样性与配子多样性有关，即与减数分裂有关。 设问：我们如何验证这一假设呢？ 回顾所学减数分裂各时期和特征相关知识。 思考假设:假设“子代多样性与配子多样性有关，即与减数分裂有关。” 引导思考探究方向 激发探索欲望 检查学生所学减数分裂的相关知识理解程度，进行针对性巩固和指导 建模探究 结果验证 建模探究 结果验证 改进创新探究材料 教师请第1、2组项目经理展示课前课余做的备选建模材料、部分成果，说明课余操作可选染色体材料较多，如黏土、两色电线、吸管、包装纸壳、塑料壳、两色有笔帽水性笔等等，棒状、线状物体。向老师和全班同学说明本次课堂操作绝大多数小组选用魔术贴和扭扭棒的原因。 1. 小组代表阐述不同材料制作原理和操作流程，保证在有限时间内人人切实参加每个流程，熟悉每个流程： ①在纸上画出初级精母细胞、次级精母细胞及精细胞的轮廓 ②模拟减数分裂I过程染色体的行为 ③模拟减数分裂II过程染色体的行为 2. 主要材料：两种颜色扭扭棒、魔术贴、A3或8K白纸（课前画好细胞轮廓、中心体、纺锤丝等必要结构）和小磁环、剪刀等。 通过思考 提升学生科学思维能力 【模型验证】 方法步骤： 1.依据预习案，师生一起建立减数分裂中染色体数目和行为变化的模型，适时播放相应视频素材帮助学习基础薄弱学生参考建模，力求人人参与项目学习，验证假说是否正确。 模型一：模拟减数分裂中染色体数目和主要行为变化（为模型二、三打基础，图为学生课余成果） 模型一演示说明： ①当细胞中含有两对同源染色体时，减数分裂I前期同源染色体联会，形成四分体，中期同源染色体排列在赤道板两侧，整个过程染色体数目不变，均为4条2对。 当进入到减数分裂I后期时，同源染色体分离，移向两极的染色体为一大一小.此时细胞中仍然含有4条即2对染色体。 随着末期细胞分裂进入两个次级精母细胞中，染色体数目减半，变为两条，此时细胞中无同源染色体。 ②减数分裂II中期染色体着丝粒排列在赤道板上，后期着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，染色体暂时加倍，变为4条。 随着末期染色体移向两极进入两个子细胞中，染色体数目减半，变为2条。 设问：部分小组模拟时移向细胞一极的染色体颜色相同，有的小组则不同，这是为什么呢？引导学生联想非同源染色体自由组合的多种可能性。 模型二：模拟减数分裂中非同源染色体的自由组合（图为学生课余成果） 引导学生观察不同组合得到的配子的染色体组成，通过数据让学生知道非同源染色体的自由组合可以增加配子的多样性。 模型三：模拟减数分裂中非姐妹染色单体间的互换（图为学生课余成果） 引导学生通过模拟分析发现同源染色体非姐妹染色单体互换可以增加后代的配子多样性。 进一步引导学生思考，若一个精(卵)原细胞以及一个雄(雌)性个体含有n对同源染色体，它们各自可能产生的配子种类是如何的。小组分析讨论，引导学生总结减数分裂产生配子具有多样性的原因。 2.教师巡查引导学生记录相关数据。后期应用数学绘图方法处理数据。 3.展示小结，自评互评。 请从三个维度对建构的模型进行评价和改进，请在具体的评价等级前的括号中打勾并计算总分，满分为100分。 协作建模：学生选择摆好备用的材料，边思考边用材料进行建模，部分课堂记录如下图示： 归纳记录：1.模型一环节中，有不少同学模拟2对同源染色体分离移向两极时，出现同对不分离或两臂弯折方向错误的现象等等。在组内或其他小组同学的帮助下，他们理解并纠正错误。通过生生互评，学生加深了对同源染色体等概念知识的理解。各小组内顺利完成了减数的模拟。 2.有了模型一经验，模型二、三环节多数小组同学都完成较顺畅。（下图示为黏土组学生课余成果） 3.模型一染色体主要行为变化有： ①减数分裂I前期同源染色体联会，形成四分体。 ②减数分裂I后期同源染色体分离，非同源染色体自由组合。 ③减数分裂II后期着丝粒分裂，染色单体分开，移向两极。 染色体数目变化有： ①减数分裂I末期由于细胞分裂染色体数目减半； ②减数分裂II后期着丝粒分裂，染色体数目暂时加倍； ③减数分裂II末期由于细胞分裂染色体数目减半。 4.记录三种模型下精细胞种类数目。 模型一，可以产生2种配子。 模型二、三，可以形成4种配子。 结合模型分析，小组讨论完成表格： 小结：非同源染色体的自由组合增加了配子的多样性 同理分析，非姐妹染色单体间的互换更能增加配子的多样性 结论：对于一个雄性个体来说，其体内有多个精原细胞，通过减数分裂中自由组合、非姐妹染色单体间的互换，会导致配子多样性，进而导致子代多样性”，验证假说。 数据处理：应用数学模型方法，直观描述减数分裂过程染色体数量变化特征，学科融合在定量分析生物学规律中有重要价值。 引导学生正确 选择使用探究素材， 培养创新思维 通过引导评价和改进，锻炼团队协作解决问题的能力、质疑反思精神，实现科学思维素养目标 突出重点、突破难点。提升语言表达能力 。达成科学探究素养目标。 美育融入生物学教学，培养审美意识 通过绘制分裂过程细胞简图和染色体数变化曲线图，促进学生深度学习 总结拓展 应用知识 1.引导运用结论原理，解释导入的全家福实例，加深对知识的掌握。 2. 教材28页拓展题提到了13三体综合征，引导学生尝试使用“减数分裂中染色体变化的模型”，从精细胞形成异常的角度分析这种疾病产生的原因。 3.课后预习，实践拓展: ①通过模型分析和查阅资料，思考13三体综合征患者能不能产生正常的配子?得到正常的后代? ②“同一对夫妇生的孩子存在差异”。还有其他原因会造成这一现象吗？预习受精作用，提出假说并尝试进行建模验证。 学生进行模拟分析，分别从减数分裂I和减数分裂II分析如何得到含有2条 13号染色体的精细胞。请部分小组同学上台展示分析。 了解13三体综合征的主要预防措施，学生感悟关爱13三体综合征患者，尊重每一个的道理。 独立完成课后作业。深化新知应用。 首尾呼应 ， 模型解决真实问题 ， 实现社会责任素养目标 板书设计 2.1探究·实践----建立减数分裂中染色体变化的模型 一、建立减数分裂中染色体变化模型 二、探究减数分裂产生配子多样性的原因 （n对同源染色体生物体）自由组合（2n种配子） 非姐妹染色单体间的互换 （大于2n种配子） 配子多样性 子代多样性 反思： 1.教师需要及时督促学生负责完成实验前项目任务，跟进和协调实验前、中后各项具体操作的时间规划，对存在的问题进行及时指导和解决，使得整个项目式探究流程有序开展。 2.此次实验活动，不同小组利用不同的材料进行模拟分析，激发了学生的创新意识和团队合作意识，同时提高了实践能力和利用模型解决实际问题的能力。但制作模型时，应提醒学生注意重点关注染色体的行为变化和数目变化，以及能否区分不同的染色体、体现同源染色体的差异，不要拘泥于染色体的形态细节上的相像等。 3.教师提供沉浸式项目学习机会，活动中学生一直在反复经历思考、设计、实施、修改的过程，同时生生互评、师生互评等多元化评价方式，使得“教学评”实现一致性，优化整个项目式实验教学的有效性。两人1小组，提高了参与度，可长期在生物教研组开展。 补充资料： 请在具体的评价等级前的括号中打勾并计算总分 评价内容 评价等级 评价分数 优秀（0.9-1） 良好 （0.7-0.8） 合格（0-0.6） 科学性 （70分） （ ）能够正确模拟减数分裂的各个重要过程。 （ ）能够正确模拟减数分裂过程中的大部分过程。 （ ）只能够正确模拟减数分裂过程中的少部分过程。 艺术性 （10分） （ ）模型布局合理，绘图清晰、美观。 （ ）模型布局合理，绘图清晰，美观度一般。 （ ）模型布局不够合理，绘图不够清晰，美观度低。 探究态度 （20分） （ ）发现模拟过程中的问题并能够解决；模拟时不断质疑，反复修改。 （ ）发现模拟过程中的问题并能够解决部分问题；模拟时对模型部分修改。 （ ）发现模拟过程中的问题但不积极解决；模拟时不质疑，不够主动修改。 评价总分 1 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $$