2.3遗传信息控制生物的性状（第三课时）教学设计2026-2027学年高一下学期生物苏教版必修二

该高中生物学教学设计聚焦细胞分化本质（基因选择性表达）与表观遗传（DNA甲基化、组蛋白修饰等）核心知识点。通过克隆羊多莉复习导入，引出分化非基因丢失而是选择性表达，再以柳穿鱼花型对比设疑，搭建“旧知-问题-新知”学习支架，衔接前后知识脉络。 此资料以生命观念为统领，通过科学思维训练（对比鸡体细胞基因表达、辩证分析表观遗传与传统遗传关系）和探究实践（小组梳理蜂王工蜂营养-甲基化-性状逻辑），结合案例图示与阶梯问题链教学，帮助学生构建“基因-表观修饰-环境”协同调控观念，提升科学素养，也为教师提供清晰教学路径。

教学设计 课程名称 遗传信息控制生物的性状（第三课时） 选用教材 高中生物苏教版必修二 教学章节 第二章第三节 授课对象 高一学生 授课类型 新授课 授课学时 1课时（45分钟） 一、教学内容分析 本课时聚焦细胞分化本质 —— 基因选择性表达，以多莉克隆羊、鸡输卵管 / 红细胞 / 胰岛细胞实例，说明体细胞全套基因组、仅特定基因转录生成对应 mRNA；讲解表观遗传定义：DNA 碱基序列不变，表型可遗传改变；两种修饰机制：DNA 甲基化、组蛋白修饰；以柳穿鱼对称 / 不对称花型、蜂王工蜂分化、吸烟甲基化变化为典型实例；拓展 RNA 干扰、基因沉默诺贝尔奖科研成果；梳理表观遗传、基因、环境三者共同调控生物性状，完善本节完整知识体系。 二、学情分析 1. 知识基础 学生已掌握完整中心法则、基因转录翻译流程；知道克隆动物体细胞含全套基因；但完全不理解细胞分化并非基因丢失、而是表达选择性；对 DNA 甲基化、组蛋白修饰无认知，不清楚表观遗传不改变碱基序列却改变性状；无法结合实例区分普通基因调控与表观遗传调控。 2. 能力基础 高一学生具备基础实例归纳能力，但表观遗传微观修饰机制抽象，图文转化推理薄弱；不能自主对比同种细胞不同基因的 mRNA 有无，推导选择性表达；结合柳穿鱼、蜂王工蜂实例归纳表观遗传特点、环境影响的逻辑不足，需要教师展示柳穿鱼花型图、蜂王工蜂对比图、菲尔与梅洛人像，阶梯问题分层引导。 3. 认知基础 学生典型认知误区：第一，认为细胞分化过程中体细胞丢失无关基因；第二，误以为性状改变必然伴随 DNA 碱基序列突变；第三，分不清 DNA 甲基化、组蛋白修饰两种表观修饰；第四，认为表观遗传不可遗传，忽略柳穿鱼花型可通过种子传递；第五，割裂基因、表观修饰、环境三者的协同调控关系。 三、教学目标 1. 生命观念 1. 形成细胞分化核心认知：多细胞生物所有体细胞均携带全套基因组，分化不改变 DNA 碱基序列，仅发生基因选择性表达，这是个体形态、结构、功能差异的根本原因； 2. 建立表观遗传核心观念：生物性状由基因序列、表观修饰、外界环境三者共同调控，DNA 碱基序列不变时，DNA 甲基化、组蛋白修饰可稳定改变基因表达水平，产生可遗传的性状变异； 3. 理解表观遗传多层次调控逻辑：DNA 甲基化、组蛋白修饰、RNA 干扰均可沉默基因，拓展核酸之外的遗传调控层次，完善遗传信息调控的完整生命观念。 2. 科学思维 1. 结合多莉克隆羊、鸡三种体细胞基因表达实例，对比不同细胞基因转录差异，推理细胞分化的本质是基因选择性开启或关闭； 2. 区分 DNA 甲基化、组蛋白修饰两种表观修饰的调控机制，结合柳穿鱼花型、蜂王工蜂分化实例，归纳表观遗传 “序列不变、性状可遗传、受环境调控” 三大特点； 3. 辩证思辨表观遗传与传统遗传学的关系：表观遗传不改变 DNA 碱基序列，无法推翻基因遗传理论，二者协同调控生物性状； 4. 综合分析营养、吸烟等环境因素通过改变 DNA 甲基化修饰影响子代性状，构建 “环境→表观修饰→基因表达→生物性状” 完整推理链条。 3. 科学探究 1. 结合鸡输卵管细胞、红细胞、胰岛细胞基因表达案例，小组梳理不同细胞全部基因与特异性表达基因的差异，总结细胞分化的判断依据； 2. 依托柳穿鱼花型对比图、蜂王与工蜂对比图，完整阐述两类典型表观遗传实例的分子逻辑，说明甲基化修饰如何调控性状且稳定遗传； 3. 结合吸烟改变甲基化的材料，自主提出环境调控表观遗传的假说，并梳理验证思路； 4. 阅读菲尔、梅洛 RNA 干扰诺奖材料，概括双链 RNA 介导基因沉默的表观调控过程。 4. 社会责任 1. 菲尔、梅洛凭借 RNA 干扰基础分子机制研究斩获诺贝尔奖，认识微观基础遗传研究具备巨大医学价值，激发深耕基础生物科学的兴趣； 2. 吸烟会永久改变人体细胞 DNA 甲基化水平，直观体现不良生活习惯可改变自身遗传修饰，引导学生树立健康自律的生活观念； 3. 蜂王浆调控蜜蜂发育、柳穿鱼花型分化等实例证明环境参与塑造生命性状，打破单一基因决定论，培养全面、辩证看待人体发育、生物性状的思维； 4. 表观遗传技术可用于遗传病干预、动物育种，引导学生认识表观遗传学在生物医药、农业育种领域的民生应用价值。 四、教学重难点 重点 1. 细胞分化本质：全套基因组、基因选择性表达，不同细胞合成特异性 mRNA； 2. 表观遗传定义：DNA 序列不变，表型发生可遗传变化； 3. 两类表观修饰：DNA 甲基化、组蛋白修饰，调控基因转录； 4. 典型表观遗传实例：柳穿鱼花型、蜂王工蜂分化、吸烟改变甲基化水平； 5. RNA 干扰、基因沉默的调控机制，菲尔、梅洛诺奖科研贡献； 6. 基因、表观遗传修饰、环境共同调控生物性状。 难点 1. 辩证理解 “全套 DNA 不变，但基因选择性开启 / 关闭表达” 的细胞分化逻辑； 2. 区分 DNA 甲基化、组蛋白修饰两种表观修饰的调控方式； 3. 结合实例证明表观遗传可遗传，且环境能改变甲基化修饰水平； 4. 综合梳理基因序列、表观修饰、环境三者协同调控性状的完整逻辑。 五、教学方法  克隆羊实例复习导入法；  案例图示讲授法：柳穿鱼花型图、蜂王工蜂对比图、科学家人像；  对比归纳教学法：甲基化 / 组蛋白修饰对比、分化细胞基因表达对比；  生活实例分析法：吸烟影响 DNA 甲基化；  阶梯问题链驱动法：细胞分化本质→表观遗传定义→两种修饰机制→典型实例→RNA 干扰诺奖拓展层层设问。 六、教学资源 教材配套图文素材：柳穿鱼对称与不对称花型图、蜂王与工蜂对比图、菲尔、梅洛人物照片；配套文本：问题与讨论吸烟表观遗传思考题、课外阅读 RNA 干扰诺奖文本、多莉克隆羊案例、鸡三种细胞基因表达案例。 七、教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 环节一 克隆羊多莉复习导入，梳理课时主线（5 分钟）  复习导入：多莉克隆证明乳腺体细胞含有生物全套 DNA，但乳腺细胞不会合成血红蛋白、胰岛素，说明细胞分化不是丢失基因，而是基因选择性开启或关闭；DNA 碱基序列不变时，环境、化学修饰也能稳定改变可遗传性状，该机制为表观遗传。本节课先分析细胞分化的本质 —— 基因选择性表达；再学习表观遗传定义、两种修饰机制；结合柳穿鱼、蜂王工蜂、吸烟实例理解表观遗传特点；拓展 RNA 干扰诺奖研究，最后总结基因、表观修饰、环境协同调控性状。  出示柳穿鱼对称花型与不对称花型图 抛出思辨题：同种柳穿鱼 DNA 序列完全相同，为什么花型分为对称、不对称，且该差异能传给子代？  板书本课时四大板块：细胞分化本质（基因选择性表达）、表观遗传定义与两类修饰、表观遗传典型实例、RNA 干扰基因沉默拓展与性状综合调控。  回顾克隆技术、基因转录翻译旧知，带着 “分化细胞为什么不丢失基因、甲基化如何抑制基因表达、蜂王工蜂营养如何改变表观修饰、RNA 干扰怎样沉默基因” 四类疑问学习。  四人小组观看柳穿鱼花型对比图，交流开篇思考题初步想法，记录课时板块，预留充足时间用于分化基因表达对比、表观修饰分组讨论、实例归纳梳理。 环节二 模块 1 细胞分化：基因选择性表达（10 分钟）  以鸡输卵管细胞、红细胞、胰岛细胞举例：三类细胞全套 DNA 均存在卵清蛋白、珠蛋白、胰岛素基因，但仅对应细胞合成特异性 mRNA；皮肤细胞存在胰岛素基因，但无对应 mRNA，说明细胞分化本质为基因选择性表达。 分层提问：人体受精卵分裂分化形成 200 余种细胞，所有细胞 DNA 序列完全一致，为什么形态、功能差异巨大？  总结：细胞分化是多细胞生物个体发育基础，分化不改变 DNA 碱基序列，仅改变基因转录开启 / 关闭状态。  小组表格整理鸡三种体细胞存在的全部基因、仅表达的基因与对应 mRNA，自主推导分化本质为选择性表达。  小组回答分层提问，得出不同细胞选择性开启特定基因转录，合成特异性蛋白质，造成形态功能分化。 环节三 模块 2 表观遗传定义、两类修饰机制（12 分钟） · 表观遗传定义：生物体基因碱基序列保持不变，表型发生可遗传的变化，调控方式分为两类： · ① DNA 甲基化：DNA 胞嘧啶共价结合甲基基团，高度甲基化抑制基因转录（柳穿鱼 Lcyc 基因甲基化，花不对称）； · ② 组蛋白修饰：组蛋白添加各类化学基团，改变染色质松紧，调控基因转录。 · 出示本节问题与讨论思考题：吸烟使体细胞 DNA 甲基化升高，戒烟多年后甲基化下降，说明表观遗传具有什么特点？尝试提出假说。 · 分层思辨提问：表观遗传学能否完全推翻传统基因决定性状的理论？为什么？  小组区分 DNA 甲基化、组蛋白修饰两种调控方式，结合柳穿鱼实例说明甲基化抑制基因表达。  小组回答思考题，归纳表观遗传可受环境调控、具有可遗传性；辩证思辨：表观遗传不改变 DNA 序列，不能推翻传统遗传理论，二者协同作用。 环节四 模块 3 表观遗传实例、RNA 干扰诺奖拓展、课堂小结、分层任务（18 分钟）  出示蜂王与工蜂对比图 讲解实例：幼虫持续取食蜂王浆，Dnmt3 甲基转移酶基因表达下降，DNA 甲基化水平低，发育为蜂王；仅短期取食蜂王浆则甲基化高，发育为工蜂，营养环境改变表观修饰，性状可稳定遗传。  出示菲尔、梅洛人物照片，拓展课外阅读 RNA 干扰诺奖成果：双链 RNA 特异性降解靶标 mRNA，转录后基因沉默，属于表观遗传调控，广泛用于疾病基因研究。  五层综合小结：细胞分化本质是全套基因组下基因选择性表达；表观遗传 DNA 序列不变、表型可遗传；两种修饰：DNA 甲基化、组蛋白修饰；典型实例柳穿鱼、蜂王工蜂、吸烟；基因、表观修饰、环境三者共同调控生物全部性状。  分层课后综合任务：基础任务默写细胞分化本质、表观遗传定义与两种修饰；提升任务梳理柳穿鱼、蜂王工蜂两个表观遗传实例的完整逻辑；探究任务搜集 RNA 干扰技术在疾病治疗中的应用资料。  观看蜂王、工蜂对比图，小组梳理营养、甲基化、个体性状三者的关联，总结环境调控表观遗传的规律。  阅读课外诺奖文本，小组概括 RNA 干扰沉默基因的分子机制，理解表观遗传多层次调控。  跟随教师五层小结，互相抽查细胞分化、表观遗传核心知识点，记录分层课后综合任务。 八、板书设计 九、课程思政 菲尔与梅洛通过基础 RNA 干扰研究斩获诺贝尔生理学奖，体现微小基础分子机制研究具备重大医学应用潜力；柳穿鱼、蜂王工蜂实例证明环境与遗传协同塑造生命性状，打破单一基因决定论，培养学生全面、辩证看待生命现象的科学思维；吸烟改变人体 DNA 甲基化的实例，引导学生建立健康生活理念，认识外界环境长期影响自身细胞遗传修饰，树立健康自律的社会责任。 十、教学反思与修改措施 1 教学反思 本节课依托柳穿鱼花型图、蜂王工蜂对比图、诺奖科学家人像开展授课，多数学生能记住细胞分化是基因选择性表达、表观遗传不改变 DNA 序列，但短板突出：学生难以区分 DNA 甲基化、组蛋白修饰两种微观调控机制；无法自主梳理营养环境如何改变甲基化进而改变个体发育；辩证分析表观遗传与传统遗传学关系时逻辑片面；表观修饰、多实例内容量大，留给小组实例逻辑梳理、修饰机制对比的交流时间不足，辩证综合分析性状调控因素的科学思维训练不充分。 2 修改措施 课前发放细胞分化、甲基化基础预习填空；课堂压缩文字理论讲授，增加 6 分钟小组两种表观修饰对比、蜂王工蜂发育逻辑绘图环节；配套分化、表观遗传判断题当堂巩固；分步动画演示 DNA 甲基化抑制转录、蜂王浆调控甲基转移酶全过程；课前推送柳穿鱼表观遗传、RNA 干扰诺奖科普短视频，降低微观修饰机制图解理解难度；预留充足小组思辨交流时间，强化学生依托各类实例、图示综合分析基因、表观、环境协同调控性状的辩证思维训练。 学科网（北京）股份有限公司 $