《遗传与进化》模块

像科学家一样思考---科学思维《遗传与进化》模块教学反思必修模块教学意义与价值•《分子与细胞》——像科学家一样实验•《遗传与进化》——像科学家一样思考•《稳态与环境》——像科学家一样研究《遗传与进化》模块意义和价值：有助于学生认识生命的延续和发展，了解遗传和变异规律在生产生活中的应用；领悟假说演绎、建立模型等科学方法及其在科学研究中的应用；理解遗传和变异在物种繁衍过程中的对立统一，生物的遗传变异与环境变化在进化过程中的对立统一，形成生物进化观点。《遗传与进化》模块教学分析学生开课时间：高一下(高二上)；2节/周没有相应数学知识做基础教学没有相应的数学知识，如何进行遗传规律教学，如何把握合适的教学深度？《遗传与进化》模块教学分析新教材、高要求以科学家探索遗传奥秘的历程为学习线索；体验“假说-演绎”法没有减数分裂知识背景，如何进行遗传规律的教学？没有“足够”的教学时间，如何在本模块的教学中让学生领悟“假说-演绎”法？？“假说—演绎法”？“假说—演绎法”是在观察和分析基础上提出问题以后，通过推理和想象提出解释问题的假说，根据假说进行演绎推理，再通过实验检验演绎推理的结论。如果实验结果与预期结论相符，就证明假说是正确的，反之，则证明假说是错误的。演绎：即集合B具有某种属性，a是集合B中的一个成员，所以a也具有该属性。（是从一般到个别的逻辑推理方法。）科学研究与“假说演绎”酶是一类具有生物催化功能的有机物，就其化学本质而言，到目前为止，人们所发现的酶主要有蛋白质和RNA两大类，人的唾液中含有唾液淀粉酶，有人说：“唾液淀粉酶的化学本质是蛋白质”。请设计一个实验以证明该酶是蛋白质。案例一、基因的分离定律教材分析：提出颗粒遗传假说演绎推理设计测交实验F1：Dd教材处理课时：2概念：自花传粉、异花传粉；父本、母本；自交纯种；性状；相对性状；性状分离；遗传因子；显性遗传因子；隐性遗传因子纯合子；杂合子；测交；分离定律技能：杂交（正交、反交），现象：高茎豌豆与矮茎豌豆杂交，F1代全为高茎，高茎自交后代高茎和矮茎的比例为3：1，其他6对相对性状均如此纯种；性状；相对性状；杂交；自交；性状分离；介绍孟德尔杂交实验技能：杂交方法为什么F1都是高茎？矮茎真的消失了吗？F2中矮茎出现说明什么？为什么F2中高茎和矮茎数量比接近3：1？3：1性状分离比是偶然出现吗？提出问题：分析问题：显性性状；隐性性状；遗传因子提出假说显性遗传因子；隐性遗传因子；纯合子；杂合子F1：Dd受精时，雌雄配子随机结合F1产生2种配子性状分离比模拟实验思考：两个小桶和两色小球分别代表？1.小桶中两色小球为何数量要相同？2.抓小球时能否“睁眼”？3.记下小球字母组合后为何要放回小球？4.抓小球前为何要将筒内小球混匀？体验假说：统计全班实验结果，计算小球组合类型之间数量比•遗传图解学习遗传图解如何证明假说？假说的核心？能否证明F1遗传因子Dd？分析假说：演绎推理：F1:DdF1×隐性亲本分离比1:1设计测交实验预测实验结果实施测交实验分析实验结果证明假说：归纳分离定律复习遗传图解两对相对性状遗传实验提出问题做出假设（假说）设计实验（设计测交）预测实验结果实施实验（测交）结果分析自由组合定律孟德尔实验方法启示孟德尔遗传规律再发现遗传因子基因等位基因表现型基因型教学反思：巧用教材中的“问题串”，激发学生的学习兴趣，让问题成为课堂教学的中心。充分利用教学素材，像科学家一样的思考，培养学生科学的思维能力，领悟“假说-演绎”法。面向全体学生，精心设计“概念”教学，努力实现教学的三维目标。案例二、基因在染色体上孟德尔杂交实验论文发表（1866）观察马蛔虫精子、卵细胞染色体变化（1883）确认精子、卵细胞形成要经过减数分裂（1890）描述减数分裂全过程（1891）回眸历史：任务1：分析孟德尔的假说中(等位)基因（遗传因子）的动态变化（P5页）任务2：分析减数分裂过程中(同源)染色体的动态(行为和数目)变化（以精子的形成为例,P17～Ｐ18页）自主学习、合作讨论：完成任务(体细胞及配子中存在形式，来源，形成配子方式等）基因染色体尝试分析基因与染色体的关系基因的行为染色体的行为体细胞中的存在形式配子中的存在形式在体细胞中的来源形成配子时的组合方式传递中的性质成对成单一个来自父方，一个来自母方自由组合杂交过程保持完整性独立性成对成单一个来自父方，一个来自母方非同源染色体自由组合在配子形成和受精过程中保持稳定性类比:基因和染色体之间具有平行关系推论：基因在染色体上看不见染色体基因看得见DdDd推理萨顿（1903）：精子和卵细胞的形成体细胞中染色体成对存在减数分裂同源染色体分离与等位基因分离非常相似回眸历史：基因和染色体行为存在明显平行关系基因在染色体上类比推理萨顿经类比推理得出的结论——基因在染色体上究竟是否正确？由于缺少实验证据美国科学家摩尔根等对此持怀疑态度基因位于染色体上的实验证据科学家:摩尔根实验材料:果蝇(一)实验现象如何解释出现的问题呢?PF1F2红眼（雌、雄）白眼(雄)3/41/4红眼（雌、雄）×？理论依据（已有知识）：1、基于对果蝇体细胞染色体的认识2、基于对萨顿假说的认识——基因在染色体上讨论与猜想:如果按照萨顿的理论:基因在染色体上,那么,控制白眼的基因是在常染色体上还是在性染色体上呢?如果在性染色体上,那又有哪些可能呢？提出假设假设二：控制白眼的基因在X、Y染色体上假设一：控制白眼的基因是在Y染色体上，而X染色体上没有它的等位基因假设三：控制白眼的基因在X染色体上，而Y上不含有它的等位基因。雌果蝇种类：红眼（ＸＷＸＷ）红眼（ＸＷＸw）白眼（ＸWＸW）雄果蝇种类：红眼（ＸＷＹ）白眼（ＸwＹ）(二)经过推理、想象提出假说:——控制白眼的基因在X染色体上PF1F2×（三）对实验现象的解释XWXWXwYXWYXw配子XWYXWXw×XwXWYXWXWXW（雌）XWXw（雌）XWY（雄）XwY（雄）3/4红眼（雌、雄）1/4白眼（雄）(四)根据假说进行演绎推理:红眼（雌、雄）白眼（雌、雄）各占1/4各占1/4×F1XWXwXwY(五)实验验证摩尔根等人亲自做了该实验，实验结果如下：——证明了基因在染色体上红眼红眼白眼白眼雌雌雄雄126132120115与理论推测一致，完全符合假说，假说完全正确！人的体细胞只有23对染色体，却有3～3.5万个基因，基因与染色体可能有怎样的对应关系呢？基因在染色体上呈线性排列思考？一条染色体上有许多个基因结论：×减数分裂减数分裂DDDDDDDDDddDdddddddd高茎矮茎Ｐ：配子：F1：任务：完成图中染色体上的基因标注矮茎三、孟德尔遗传规律的现代解释AaBbABABABababab精原细胞初级精母细胞次级精母细胞精细胞ABABababaABbAaBbABABababAAbbaaBBAaBb三、孟德尔遗传规律的现代解释精原细胞初级精母细胞次级精母细胞精细胞萨顿基因在染色体上证据现象假说演绎推理实验论证结论类比推理摩尔根实验孟德尔遗传规律的现代解释应用学习收获：像科学家一样研究---科学研究《稳态与环境》模块教学思考《稳态与环境》模块意义和价值有助于学生认识发生在生物体内部和生物与环境之间的相互作用，理解生命系统的稳态，认识生命系统结构和功能的整体性；领悟系统分析、建立数学模型等科学方法及其在科学研究中的应用；形成生态学观念和可持续发展的观念。《稳态与环境》模块教学思考•注意与学生生活实际的联系•注意与学生初中知识的衔接•注意教学要求的变化，把握合适的教学深度•注意利用教学素材，实现对学生能力培养：构建数学模型、学会系统分析•怎样建构种群数量增长的模型？•种群的数量是怎样变化的？•哪些因素会影响种群数量的变化？•如何利用种群数量的变化规律为生产实际所用？数学模型：是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。大肠杆菌案例1.建构种群增长数学模型思考：在营养和生存空间没有限制的情况下，某1个细菌每20分钟分裂繁殖一代时间分钟20406080100120140160180细菌数量(2)根据上表，写出n代细菌数量的计算公式。(1)请你计算出一个细菌产生的后代在不同时间的数量:一、建构种群增长模型（3）将数学公式（N=2n)变为曲线图曲线图与数学方程式比较，有哪些优缺点？直观，但不够精确。一、建构种群增长模型思考：在营养和生存空间没有限制的情况下，某1个细菌每20分钟分裂繁殖一代数学模型：用来描述一个系统或它的性质的数学形式．建立数学模型一般包括以下步骤：观察研究对象，提出问题提出合理的假设通过进一步的实验或观察等，对模型进行检验或修正根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达细胞每20min分裂一次资源空间无限多，细菌种群的增长不受种群密度增加的影响Nn＝２n观察、统计细菌数量，对自己所建立的模型进行检验或修正细菌的数量／个模型假设？数学模型？推测：理想条件下细菌数量增长的数学模型，自然界中有此类型吗？二、种群增长的“J”型曲线1859年，24只野兔6亿只以上的野兔近100年后实例1：澳大利亚野兔绘出上述实例中相关生物的增长曲线示意图讨论：出现这种增长的原因可能有哪些？“J”型增长的数学模型1、模型假设：理想状态——食物充足，空间不限，气候适宜，没有敌害等；（N0为起始数量，t为时间，Nt表示t年后该种群的数量，λ为年均增长率．）2、种群“J”型增长的数学模型公式：Nt=N0λt种群的数量每年以一定的倍数增长，第二年是第一年的λ倍。澳洲野兔“J”能够一直持续下去吗？推测：资源和空间有限，种内竞争加剧，天敌数量增加，不可能一直“J”型增长！[例]生态学家高斯的实验：种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定的增长曲线，称为“S”型曲线．大草履虫种群的增长曲线存在环境阻力———自然条件（现实状态）——食物等资源和空间总是有限的，种内竞争不断加剧，捕食者数量不断增加，导致该种群的出生率降低，死亡率增高。当出生率与死亡率相等时，种群的增长就会停止，有时会稳定在一定的水平。三、种群增长的“S”型曲线种群数量达到环境所允许的最大值（K值）后，将停止增长并在K值左右保持相对稳定。K值：在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中所能维持的种群最大数量称为环境容纳量。三、种群增长的“S”型曲线讨论：从环境容纳量（K值）的角度思考：（1）对濒危动物如大熊猫应采取什么保护措施？（2）对家鼠等有害动物的控制，应当采取什么措施？建立自然保护区，改善大熊猫的栖息环境，提高环境容纳量。可以采取措施降低有害动物种群的环境容纳量，如将食物储藏在安全处，断绝或减少它们的食物来源；室内采取硬化地面等措施，减少它们挖造巢穴的场所；养殖或释放它们的天敌，等等。三、种群增长的“S”型曲线种群数量种群增长的“J”型曲线（在理想状态下的种群增长）种群增长的“S”型曲线（在有限环境下的种群增长）大多数种群的数量总是在波动之中的，四、种群数量的波动和下降东亚飞蝗种群数量的波动在不利条件之下，还会急剧下降，甚至灭亡课后调查：长江流域，近百年有多少物种消失或濒临灭绝?同时探究在其背后的原因。案例2.构建生态系统的结构概念模型用“系统”观点分析问题•如果没有太阳？•如果没有植物？•如果水中大鱼变多？系统中各种组成成分相互联系！1.你仔细看一看，图中有哪些成分？2.图中的这些成分之间有什么关系？3.用关键词、方框、线段和箭头等，构建生物与非生物之间关系的图示模型，并在小组内交流各自建构的模型。讨论：讨论：1、这个生态系统中有哪些生物？2、分析食物联系，尽可能多的画出食物链。小组内比较并修改。3、小组内共同完成食物网。讨论：4、除食物链外还有哪些成分？在生态系统中可以缺少吗，为什么？5、这些生物是怎样从外界获得物质和能量？6、按不同种类生物的营养方式和它们在生态系统中的作用，将生物分类？请尝试：根据各成分间的关系建构它们的结构模型。请尝试：根据各成分间的关系建构它们的结构模型。构建生态系统概念模型构建血糖调节生理模型食物中的糖类消化吸收肝糖