20.4 生物的变异（教学设计）生物新教材苏科版八年级下册

第 20 章 遗传信息控制生物的性状 第 4 节 生物的变异 年级 八年级 授课时间 1课时 课题 第 4 节 生物的变异 教材分析 本节是苏科版八年级生物上册第 8 单元“遗传与进化”第 20 章的核心内容，承接 “生物的性状与基因” 的基础认知，聚焦生物变异的现象、类型及应用。教材以丰富的生物变异实例（动植物形态、颜色差异等）为切入点，通过概念构建、类型辨析、应用拓展等环节，逐步揭示变异的本质（遗传物质是否改变）、分类及实践价值，同时融入杂交育种、转基因技术等前沿知识。本节内容既是对 “遗传信息控制生物性状” 规律的延伸，又是培养学生科学思维、实证意识和社会责任的重要载体，符合 2022 版新课标“生命的遗传与变异”主题要求，能帮助学生建立“变异是生物适应环境、进化发展基础”的生命观念。 教学目标 【知识目标】 1. 说出生物变异的概念，举例说明变异在生物界的普遍性。 2. 区分可遗传变异和不可遗传变异，明确二者的根本区别是遗传物质是否改变。 3. 了解可遗传变异的三种来源（基因突变、基因重组、染色体变异），知道变异按对生物生存的影响可分为有利变异和不利变异。 4. 掌握杂交育种、转基因技术、太空育种的原理及应用实例，理解人类利用变异培育优良品种的方法。 【核心素养】 生命观念：通过分析变异类型与遗传物质的关系，强化 “遗传信息控制生物性状”“结构与功能相适应” 的生命观念。 科学思维：通过辨析变异实例、对比两类变异差异、分析育种技术原理，提升归纳比较、逻辑推理和图文转换能力。 探究实践：通过参与 “变异类型判断” 小组讨论、分析转基因技术利弊等活动，体验科学探究的思维过程，培养合作交流能力。 态度责任：关注遗传变异在农业、医药、环保等领域的应用价值，理性看待转基因技术的利弊，了解相关法律法规，树立科学利用生物技术的意识。 教学重、难点 【教学重点】 1. 生物变异的概念及普遍性。 2. 可遗传变异与不可遗传变异的区分标准（遗传物质是否改变）及实例辨析。 3. 杂交育种、转基因技术的原理及在生产生活中的应用。 【教学难点】 1. 理解遗传物质改变是可遗传变异的根本原因，准确判断不同变异实例的类型。 2. 辩证分析转基因技术的利与弊，建立对生物技术的理性认知。 3. 理解可遗传的有利变异对生物进化的重要意义。 教学过程 教学内容 教师活动 学生活动 新课导入 1. 展示丰富的变异现象图片：不同颜色的家鸽、形态各异的南瓜、不同毛色的小猫、孟加拉虎与白化个体、不同品种的玉米和玫瑰等，提问：“这些生物的子代与亲代、子代个体之间，性状表现有什么共同特点？你还能举出身边类似的例子吗？” 2. 引用俗语 “一母生九子，连母十个样”，引导学生回忆遗传现象，对比提出：“遗传让生物保持亲代特征，而这些差异现象是什么呢？” 3. 引出课题：今天我们就来探究生物变异的奥秘，解开这些性状差异的成因。 1. 观察图片，结合生活经验列举身边的变异实例（如兄弟姐妹身高差异、同一棵树叶子形状不同等）。 2. 对比遗传现象，产生认知疑问，激发探究 “变异本质” 的兴趣。 新知探究 活动 1：构建 “生物的变异” 概念 1. 结合导入环节的实例，引导学生归纳概念：“在生物界中，子代和亲代之间、子代个体之间的性状表现存在的差异现象，叫作生物的变异。” 2. 展示更多变异实例图片（不同品种的苹果、菊花、狗等），强调：“变异与遗传一样，是生物界普遍存在的生命现象。” 3. 即时反馈：提问 “你能再举一个生物变异的实例吗？”，抽查学生回答，强化概念认知。 1. 跟随教师引导，总结生物变异的概念，明确核心是 “性状差异”。 2. 观察补充实例，认同变异的普遍性。 3. 结合生活经验举例，巩固概念理解。 活动 2：辨析生物变异的类型 1. 展示两组实例图片，组织小组讨论： ① 第一组（可遗传变异）：玉米白化苗、郁金香不同花色、兔子毛色差异、人的单眼皮与双眼皮、太空椒； ② 第二组（不可遗传变异）：晒黑的皮肤、烫的卷发、锻炼而成的肌肉、黑暗中生长的韭黄、伤疤。 讨论问题：“这两组变异中，哪些能遗传给后代？哪些不能？产生两类变异的根本原因是什么？” 2. 教师讲解并总结： ① 可遗传变异：由遗传信息（遗传物质）改变引起，包括基因突变、基因重组、染色体变异，能遗传给后代； ② 不可遗传变异：仅由环境条件引起，遗传物质没有发生改变，不能遗传给后代。 3. 展示对比表格，引导学生填写，强化区分： 尝试说出变异类型，并填写对比表格 活动 3：变异对生物进化的意义 1. 展示实例图片：普通小麦（易倒伏、易染病）与变异小麦（抗倒伏、抗锈病）、正常红细胞与镰刀状红细胞，提问：“这些变异对生物生存有什么影响？对生物进化有什么作用？” 2. 引导学生分析：“生物的变异是不定向的，绝大多数变异对生物生存不利，少数是有利的。可遗传的有利变异能使生物适应不断变化的环境，是生物进化的重要基础。” 3. 总结：“没有可遗传的变异，生物就无法适应环境变化，也不会有生物的进化发展。” 1. 观察图片，对比不同变异对生物生存的影响，发表自己的观点。 2. 跟随教师分析，理解 “可遗传的有利变异是生物进化基础” 的逻辑，建立变异与进化的关联认知。 活动 4：遗传变异的应用 1. 杂交育种：展示小麦杂交示意图（高产倒伏小麦 × 低产抗倒伏小麦→高产抗倒伏小麦），讲解原理：“通过杂交实现基因重组，将不同个体的优良基因组合，培育符合人类需求的新品种。” 补充实例：杂交水稻、高产奶牛。 2. 转基因技术：讲解概念：“将一种或几种外源性基因转入生物遗传物质中，培育出表现转入基因控制性状的生物。” 展示实例：抗虫转基因作物、转基因 “黄金大米”、抗病毒转基因番木瓜。 3. 太空育种（诱变育种）：简要介绍：“利用射线、紫外线等物理因素诱发基因突变，培育新品种（如太空椒、太空番茄）。” 4. 拓展讨论：“转基因技术给人类带来了巨大利益，同时也存在潜在风险，我们该如何看待它？” 引导学生从利、弊两方面分析，科普《农业转基因生物安全管理条例》，强调 “理性看待、科学应用”。 1. 观察示意图，理解杂交育种的逻辑：“组合优良基因”，列举已知的杂交品种实例。 2. 跟随教师讲解，明确转基因技术的核心是 “转入外源基因”，了解其在不同领域的应用价值。 3. 简要了解太空育种的原理，建立 “人工诱导变异” 的认知。 4. 参与讨论，辩证分析转基因技术的利弊，了解相关法规，树立理性认知。 【习题巩固】 1．“一母生九子，连母十个样”、“种瓜得瓜，种豆得豆”这两句话分别说明自然界普遍存在着（    ） A．遗传和遗传现象 B．遗传和变异现象 C．变异和变异现象 D．变异和遗传现象 【答案】D 【分析】生物体的形态特征、生理特征和行为方式叫做性状，生物的性状传给后代的现象叫遗传；生物的亲代与子代之间以及子代的个体之间在性状上的差异叫变异。 【详解】遗传是指亲子之间的相似性，变异是指亲子间和子代间的差异。生物的遗传和变异都是普遍存在的。“一母生九子，连母十个样”，体现了亲子间和子代个体之间具有不同的性状，因此体现了生物的变异。“种瓜得瓜、种豆得豆”反映的是亲子代间的具有相同的性状，是生物的遗传现象，是通过生殖细胞将控制性状的基因传给下一代而实现的。因此“种豆得豆，种瓜得瓜”，这说明自然界普遍存在遗传现象。D正确，ABC错误。 故选D。 2．下列属于不可遗传的变异的是（　　） A．利用射线照射培育出抗病茄子新品种 B．用杂交方法培育出的矮秆小麦 C．一对肤色正常的夫妇生了一个白化病的儿子 D．长跑运动员的心率比一般人慢 【答案】D 【分析】不可遗传的变异是由环境因素引起的，遗传物质未发生改变，不能遗传给后代；可遗传的变异是由遗传物质改变引起的，能够遗传给后代。 【详解】A．射线会改变茄子的遗传物质（DNA），属于可遗传变异，能遗传给后代，故A不符合题意。 B．杂交过程中基因重新组合，遗传物质发生改变，属于可遗传变异，故B不符合题意。 C．白化病由隐性基因控制，是遗传物质改变引起的，属于可遗传变异，故C不符合题意。 D．长跑运动员心率变慢是由于长期训练导致的生理适应，遗传物质没有改变，不会遗传给后代，属于不可遗传变异，故D符合题意。 故选D。 3．下列属于可遗传变异的是（　　） A．经常锻炼的人肌肉发达 B．单眼皮通过手术变成双眼皮 C．水肥充足的水稻穗大粒多 D．转基因大豆获得抗虫性状 【答案】D 【分析】可遗传变异是由遗传物质改变引起的，能够遗传给后代；不可遗传变异是由环境因素引起的，遗传物质未改变，不能遗传给后代。 【详解】A．肌肉发达是因锻炼导致的生理变化，遗传物质未改变，属于不可遗传变异，故A不符合题意。 B．手术改变的双眼皮未涉及遗传物质变化，属于不可遗传变异，故B不符合题意。 C．水稻穗大粒多是水肥充足的环境因素所致，遗传物质未改变，属于不可遗传变异，故C不符合题意。 D．转基因大豆通过基因工程改变了遗传物质，抗虫性状可遗传给后代，属于可遗传变异，故D符合题意。 故选D。 4．中国农科院植保所通过CRISPR技术编辑水稻感病基因，成功培育出同时抗稻瘟病和白叶枯病的广谱抗病新品种。下列与水稻新品种变异类型不同的是（    ） A．航天育种培育的太空椒 B．黑叶猴群体中的白化个体 C．暗处培养的韭菜叶片变黄 D．人工选择繁育出的高产奶牛 【答案】C 【分析】可遗传变异：由遗传物质改变引起（如基因突变、基因重组、染色体变异），可遗传给后代。不可遗传变异：仅由环境因素引起，遗传物质未改变，不可遗传。 【详解】A．航天育种利用太空辐射诱导基因突变，属于可遗传变异（诱变育种），与水稻变异类型相同，A不符合题意。 B．黑叶猴白化个体是自然基因突变导致的，属于可遗传变异，与水稻类型相同，B不符合题意。 C．韭菜在暗处叶片变黄是因缺乏光照影响叶绿素合成，属环境引起的不可遗传变异，与水稻（可遗传）类型不同，C符合题意。 D．高产奶牛是人工选择积累有利基因（可遗传变异）的结果，与水稻类型相同，故D不符合题意。 故选C。 5．神舟飞船在进行太空之旅时，常会搭载一些种子。对于从太空返回的种子，下列分析正确的是（　　） A．性状一定发生了变化 B．产生的变异都是有利的 C．遗传物质可能发生了变化 D．发生的变化属于不遗传的变异 【答案】C 【分析】（1）变异是指亲子间和子代个体间的差异。按照变异的原因可以分为可遗传的变异和不可遗传的变异。可遗传的变异是由遗传物质改变引起的，可以遗传给后代；由环境改变引起的变异，是不可遗传的变异，不能遗传给后代。 （2）太空育种即航天育种，也称空间诱变育种，是将作物种子或诱变材料搭乘返回式卫星或高空气球送到太空，利用太空特殊的环境诱变作用，使种子产生变异，再返回地面培育作物新品种的育种新技术。太空环境中存在各种射线、微重力等因素，这些因素可能会使种子的遗传物质发生改变，从而产生变异。 （3）基因突变具有不定向性，产生的变异可能是有利的，也可能是不利的，而且生物的性状是由基因和环境共同作用的结果，即使遗传物质发生改变，性状也不一定会发生变化。 【详解】A．虽然种子在太空环境中遗传物质可能发生改变，但由于生物的性状是基因与环境共同作用的结果，而且基因突变后可能不表达或者表达后性状不明显，所以性状不一定发生变化，A错误。 B．变异是不定向的，太空育种产生的变异可能对生物自身生存和繁殖有利，也可能不利，并不是所有的变异都是有利的，B错误。 C．太空环境中的宇宙射线、微重力等因素可能会导致种子的遗传物质（如DNA）发生改变，产生基因突变等变异，所以遗传物质可能发生了变化，C正确。 D．如果太空环境导致种子的遗传物质发生了改变，这种变异是可以遗传给后代的，属于可遗传的变异，而不是不遗传的变异，D错误。 故选C。 6．2024年10月，我国首颗可重复使用返回式技术试验卫星——实践十九号卫星，搭载着柠檬种子与枝条，完成太空之旅。对于从太空返回的柠檬，下列说法正确的是（    ） A．性状一定发生了变化 B．产生的变异都是有利的 C．遗传物质可能发生了变化 D．发生的变化属于不遗传的变异 【答案】C 【分析】太空育种利用太空中的特殊环境（如宇宙射线、微重力）诱导生物体的遗传物质发生变异，这种变异是可遗传的，但变异不一定导致性状立即改变，也不一定都是有利的。 【详解】A． 性状一定发生了变化：太空诱变可能导致遗传物质改变，但性状变化取决于基因表达和环境因素，不一定立即显现，A错误。 B． 产生的变异都是有利的：变异具有不定向性，可能有利、有害或中性，B错误。 C． 遗传物质可能发生了变化：太空环境中的辐射等因素可能引起基因突变或染色体变异，导致遗传物质改变，C正确。 D． 发生的变化属于不遗传的变异：太空育种引起的变异通常是可遗传的变异，因为涉及遗传物质的改变，D错误。 故选C。 在习题巩固环节，学生将完成以下活动： 独立完成6道选择题 课堂小结 引导学生共同构建知识框架：一、变异的概念：子代与亲代、子代个体间性状差异→普遍存在二、变异的类型1. 按遗传物质分：可遗传变异（遗传物质改变）、不可遗传变异（环境影响）2. 按生存影响分：有利变异、不利变异三、变异的意义：可遗传的有利变异是生物进化的基础四、变异的应用：杂交育种（基因重组）、转基因技术（导入外源基因）、太空育种（基因突变）五、观念引领：理性看待转基因技术，科学利用生物技术 板书设计 第 4 节 生物的变异 一、概念：子代与亲代、子代个体间的性状差异→普遍存在 二、变异的类型 1. 按遗传物质分： - 可遗传变异：遗传物质改变→能遗传（如白化苗、转基因作物） - 不可遗传变异：仅环境影响→不能遗传（如晒黑的皮肤、韭黄） 2. 按生存影响分：有利变异、不利变异 三、意义：可遗传的有利变异是生物进化的基础 四、应用 - 杂交育种：基因重组→高产抗倒伏小麦、杂交水稻 - 转基因技术：导入外源基因→抗虫作物、人胰岛素 - 太空育种：基因突变→太空椒 五、理性看待转基因技术（法规保障安全） 课后作业 教学反思 1. 优点：通过丰富的图片实例和小组讨论，将抽象的变异概念具象化，有效降低学生认知难度；采用问题链引导、对比表格等形式，强化知识的区分与理解；结合转基因技术利弊讨论和法规科普，实现知识与价值观的有机融合。 2. 不足：部分学生对 “遗传物质改变” 的具体形式理解模糊；转基因技术的辩证讨论环节，部分学生参与度不高，思考深度不足；对 “变异与进化的关系” 讲解较为简略，学生理解不够透彻。 3. 改进方向：增加遗传物质改变的简易动画或模型演示，帮助学生直观理解；设计结构化讨论问题，引导学生全面深入分析转基因技术；补充生物进化的简易案例（如长颈鹿脖子变长），强化变异与进化的关联；增加分层练习题，针对性巩固难点知识。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $