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

该高中生物学教学设计聚焦“基因在染色体上”核心知识点，通过播放《染色体与基因的关系》动态视频及介绍人类基因组计划导入，衔接孟德尔遗传定律与减数分裂知识，为后续伴性遗传学习搭建支架。 其亮点在于AI技术深度融合教学，生成萨顿、摩尔根数字人全息影像还原科学史，引导学生通过小组合作分析果蝇杂交实验、设计测交验证假说，发展科学思维与探究能力，3D建模突破微观认知，助力学生理解抽象概念，也为教师提供直观教学工具。

《基因在染色体上》教学设计 授课人：张夏敏 一、教材分析 本节内容选自人教版高中生物学必修 2 第 2 章第 2节《基因在染色体上》。基因与染色体都属于高中生物遗传与进化中的核心概念，设置在孟德尔遗传定律、减数分裂和受精作用之后，本节依照科学史的顺序进行编排，教材先给出萨顿假说的内容，再引导学生理解基因与染色体在行为上存在明显的平行关系。接着结合假说—演绎法介绍摩尔根的实验，使学生充分认可基因在染色体上。本节知识在整个遗传学模块中起着承上启下的作用：一方面深化了孟德尔遗传规律的细胞学基础，另一方面为学习第3节“伴性遗传”做铺垫。AI 技术在本课中主要应用于科学史情境还原、个性化学习反馈等环节。 二、学情分析 本节课的授课对象为基础较差的高一学生，学生虽然对分离定律、自由组合定律和假说—演绎法有了初步认识，接触过配子形成过程中染色体的行为和形态变化，但不具备将基因与染色体二者的行为联系在一起的能力，所以本节重点是让学生学会写伴性遗传的基因型，并与表型联系在一起，对于实验假说的验证，学生还不具备自己设计测交实验验证假说的能力，需要教师引导和帮忙。 三、教学目标 1 、通过理解基因在染色体上的定位，形成"结构与功能"观念，认识到生物学结构是其功能的基础；建立遗 传的物质基础观念，理解基因与染色体的关系构成了生物遗传的物质基础。（生命观念、科学思维） 2 、通过分析萨顿假说和摩尔根实验的推理过程，提升归纳与演绎推理能力，学会用染色体模型解释基因的分离和自由组合，理解科学发现过程中假说与验证的关系，发展批判性思维。（科学思维、科学探究） 3 、通过理解摩尔根果蝇实验的设计逻辑，学习实验设计的思路和方法，提高对实验数据的分析和解释能力，学会从实验结果推导科学结论，发展证据收集与推理能力，体会基因位于染色体上的实验证据及其意义。（生命观念、科学探究） 4 、形成尊重科学事实的态度，认识到科学结论必须建立在充分证据的基础上，理解科学发现的历史进程， 树立对科学家工作的尊重和敬畏之情。（社会责任） 四、教学重难点 1 、教学重点 （1）基因与染色体的平行关系。 （2）基因在染色体上的实验证据。 2 、教学难点 （1）对果蝇杂交实验结果的解释和验证 五、教学方法 1. 多模态情境创设 运用 3D 建模与视频生成技术，突破微观认知边界；通过 AI 复原科学史场景，增强历史代入感。 2. 数字人引导探究 借助剪映知识图谱构建萨顿、摩尔根智能体，以第一人称还原假说提出与验证历程，通过实时对话深 化科学思维培养，使科学家精神可视化、可感知。 六、教学过程设计 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 导入新课：基因与染色体的关系并讲解人类基因组计划 播放《染色体与基因的关系》动态视频， 展示人类基因组测序过程，介绍测 序的 24 条染色体。 问题探讨： 1 、为什么不测定全部 46染色体？ 2 、对人类基因组进行测序，为什么首先要确定测哪些染色？ 学生观看，了解人类基因组计划，记录关键信息 （人类染色体总数、性染 色体特殊性），结合教师 的讲解，回答问题，初步 建立基因和染色体的可 能关系。 通过科普视频了解学生基因与染色体的关系，并分析理解人类基因组计划的重点知识，符合我校基础薄弱学生的认知水平 学习新课： 1 、萨顿的假 说： 1. 启动即梦 AI 的"科学家复刻" 功能，生成萨顿数字人全息影像， 由科学家自述假说：依据是基因和 染色体的行为存在着明显的平行 关系。假说是基因在染色体上。 2.展示减数分裂中同源染色体分离的示意图(图2)和孟德尔分离定律中成对遗传因子分离的示意图(图3)： 3.基于某因在染色体上的假设,教师要求学生完成教材上的“思考·讨论”栏目。 1. 学生回顾减数分裂过程 中染色体的行为变化、孟德尔豌豆杂交实验中基因 的行为变化，梳理基因和 染色体行为的相似之处。 作出判断：信任/怀疑萨顿假说。 2.学生直观感受到两者的相似性,并引导学生从体细胞中的存在形式,配子中的存在形式、体细胞中的来源、形成配子时的组合方式和传递中的性质几个方面进行比较 1.该环节锻炼了学生归纳总结、比较分析、合理推测的能力。学生通过思考后认同推理是科学研究的方法,也体会到得出的结论并不具有逻辑的必然性,需要实验证据加以证明。 2 、摩尔根实 验：AI 赋能科学探究 环节 1 ：果蝇 材料认知 启动即梦 AI 的"科学家复刻" 功能，生成摩尔根数字人全息影像，由科学家：①自我介绍；②对前人研究的态度：怀疑孟德尔，质疑萨顿（缺少实验证据）； ③选择用果蝇作为实验材料。 教师提问学生：果蝇作为实验材料的优点？ 通过观看神州十九号载人飞船中提及的果蝇作为模拟生物，带上太空的原因，总结出果蝇作为实验材料的优 点：①个体小，易饲养， 繁殖快，后代多。②体细 胞中染色体数目少且易 区分。③相对性状多且易 区分。 初步了解摩尔根，理解模式生物选择标准，培养变量控制意识。 1 学科网（北京）股份有限公司 环节 2：假说 ——演绎实践 安排学生自行阅读P30第四段，观察图2-8蝇杂交实验， 提出问题：①眼色的显性性状是？ ②眼色遗传是否遵循分离定律？ ③ F2中白眼果蝇的性别是？ 根据之前学过的遗传学 知识，作出回答：①眼色 的显性性状是红眼；②眼 色遗传是遵循分离定律， 因为 F1 自交后代的性状 分离比为 3:1；③F2中白眼果蝇的性别是雄性 介绍实验现象，激发学生探究的兴趣。 任务一：分析控制眼色的基因在哪 里？ 根据实验现象进一步提出问题：为什么白眼性状的表现总是与性别相联系？引导学生思考果蝇的眼色遗传可能与性染色体有关。 介绍 X、Y 染色体的同源区段和非同源区段，学习基因型的写法,并提出基因在染色体上的几种假说。 哪种假说能解释摩尔根的杂交实验?并举例讲解白眼基因只在Y染色体上这一猜测。 布置任务：请学生小组合作，依据假说 2和假说 3 在学案上书写遗传图解，判断假说是否能解释已有实验现象。 追问:由于两种假设不可能同时成立,如果要将两个加以区分,该如何设计杂交实验来证明推测?引导学生完成演绎推理的科学探究。 追问白眼雌蝇的获得方法,引出回交的概念。提示:可以直接用现有的果蝇进行杂交实验以区分两种假设。 教师介绍摩尔根所完成的回交和测交实验,与假设二的实验结果相吻合,所以白眼基因只在X染色体上的假设是成立的。摩尔根把控制果蝇眼睛颜色的基因定位在X染色体上。 归纳总结摩尔根研究果蝇杂交实验的方法-假说演绎法 学生意识到控制眼 色的基因在性染色体上。 学生根据提示，写出果蝇眼色基因位于不同染色体上的基因型。 由此提出假说： 假说 1 ：控制眼色的基因 只在 Y 染色体上。（白眼雄果蝇：XYb; 红眼雄果蝇：XYB） 假说 2 ：控制眼色的基因 只在 X染色体上。（红眼雌果蝇：XBXB或XBXb，白眼雌果蝇：XbXb；红眼雄果蝇：XBY；白眼雄果蝇：XbY）； 假说 3 ：控制眼色的基因 在X、Y 染色体同源区上。（红眼雌果蝇：XBXB或XBXb，白眼雌果蝇：XbXb；红眼雄果蝇：XBYB或XBYb或XbYB；白眼雄果蝇：XbYb） 根据实验结果排除 假说 1（原因：如果只位 于 Y 染色体上，则 F1中 应有白眼雄果蝇出现）。 根据绘制遗传图解，认同摩尔根的假说：控制白眼的基因位于 X 染色体上， Y 染色体上不含其等位基因。邀请小组代表上台展示 学生通过小组讨论分析得出用测交的方法来,即用白眼雌蝇和野生的红眼雄蝇杂交,观察子一代雄性的眼色图7)。 学生继续通过小组讨论,得出 用子一代红眼雌蝇与野生型红眼雄蝇杂交,观察子代雄性的眼色来区分(图8)。 认同基因在染色体上 根据老师的提示，答出假说演绎法的步骤；观察实验，提出问题----提出假说，解释现象---设计实验，验证假说----归纳总结 提供基础知识，帮助学生理解摩尔根的 果蝇杂交实验，使学生理解控制眼色的基因在性染色体上。 加强学生对基因与染色体关系的认识，学会正确书写基因型。 强化学生绘制遗传 图解的能力。 小组讨论分析,学生发现假设二(图5)和假设三(图6)均能解释已有的实验结果。 养学生理性、严谨的科学思维。 环节 3：现代 技术拓展 以资料的形式介绍教材果蝇、 人体中染色体数目和基因数目的对比。 介绍摩尔根的后续研究成果， 展示荧光标记法测得的基因与染 色体相对位置图示。 提出问题：基因在染色体上如 何分布。 明确一条染色体上 有多个基因，基因在染色 体上呈线性排列。 认同基因在染色体 上呈线性排列，形成科学研究需不懈努力的观念 当堂检验： 任务三：练一 练 2个判断题 2个选择题，提问学生， deepseek 批改典型错题 ，分析错因，给出针对性练习，学生当堂完成。 回答问题，掌握知识。分析错因，学习应用 AI。 巩固总结本节课所 学知识，强化应用 课堂小结 1. 研究方法论- 假说-演绎法（摩尔根实验的核心逻辑）： 观察现象→提出假说→演绎推理→实验验证→得出结论。 （对比孟德尔定律的发现，体会科学方法的传承） 模型构建 - 染色体-基因关系模型（线性排列、同源染色体配对）。 - 减数分裂中染色体行为与基因传递的动态模型。 根据问题，回答问题，掌握知识，运用IA寻找适合自己基础的题，进一步加强学习和巩固 提高学生的逻辑推理能力和实验设计能力 七、板书设计 第 2节 基因在染色体上 一、萨顿的假说：基因在染色体上 依据：平行关系 二、基因位于染色体上的实验证据 1.实验者： 2.实验材料： 3.实验方法： 4.果蝇作为实验材料的优点： 5.果蝇杂交实验过程： 6.实验结论； 八、作业布置 完成学案上的课后作业 九、教学反思 1、针对抽象性问题：开发虚拟仿真实验（如基因在减数分裂中的动态行为），辅助学生理解。 2、针对兴趣不足：引入热点话题（如基因编辑技术CRISPR与染色体定位的关系）激发探究欲。 3、针对逻辑混乱：设计对比表格，梳理“假说-演绎法”在孟德尔、萨顿、摩尔根研究中的具体应用差异。 $