基因突变教学设计实例

基因突变的教学设计

（李建玲

淮安市楚州中学 223300）

摘要:本节课教学活动围绕基因突变的概念展开，以热门的电影人物图片、有趣的生物图片导入，借助有趣的小游戏和实例分析引导学生自主构建基因突变的概念，并通过小组合作学习讨论深入理解基因突变的内涵，再通过资料分析基因突变的特点、意义及应用等。

关键词: 基因突变 课堂教学 教学设计 1 教材分析

《基因突变》是苏教版高中生物必修2第4 章第4节的内容，这节内容是从基因变化的角度来认识生物发生变异的原因，是第三节基因控制蛋白质合成的延续和拓展，也是学习第五章生物进化理论的基础。本节课以图片和游戏导入再从实例入手，通过对镰刀型细胞贫血症的分析，引入基因突变的概念，然后具体分析基因突变的原因和特点。让学生理解基因突变的根本原因是DNA分子的碱基对发生了变化，这种变化可能会导致生物体的性状发生改变，并且能够进一步理解“基因对性状的控制是通过控制蛋白质合成来实现的”这一基本的生物学原理。本节课的重点和难点是对基因突变的概念、原因及特点，课堂中可以采取多种形式的学习来加深对基因突变内涵和外延的理解。

2 学习目标

2.1 以镰刀型细胞贫血症为例，运用所学知识由宏观(性状)到微观（基因的分子水平）推理，分析镰刀型细胞贫血症的直接病因和根本病因，引导学生初步形成基因的概念；通过基因突变与生活的联系，使学生能形成关爱生命，敬畏生命的观念。 2.2 通过小组合作构建基因突变几种模型，进一步理解基因突变的本质，分析基因结构改变对生物性状的影响，发展学生合作学习、知识迁移的能力，培养学生的科学思维，同时形成结构与功能相统一的生命观念。

2.3 阅读书本和资料，根据问题情境，概括基因突变的特点，培养学生分析归纳总结的科学思维能力。

2.4 通过对基因突变原因的分析，培养学生正确的生活态度，崇尚健康生活的社会责任意识；分析基因突变的意义，使学生懂得生物界丰富多彩的本质，形成进化与适应相统一的生命观念；通过对诱变育种优缺点的分析，培养学生将所学知识应用的生产实践的社会责任意识。 3 教学过程

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3.1 创设情境，导入新课

用幻灯片展示最近新上映的热门电影《蜘蛛侠》和《复仇者联盟4》中的人物图片以及几组有趣的发生基因突变的图片，引出课题——基因突变。

提出问题：在电影里我们可以看到各种不同的变异，那么在现实生活中有没有呢？

用幻灯片展示《爸爸去哪儿》中郭涛和石头、林志颖和kimi的照片。

提出问题：这两对父子有比较像的地方，也有与父亲不同的地方，为什么？大家自己跟父母比是相貌是否相同？你分析可能原因是什么？

教师根据学生回答归纳总结：性状受遗传影响，但也会发生变异。生物亲代与子代之间、子代个体之间或多或少存在的差异叫做变异。引起变异的原因可能有内因也有环境影响。

图片展示普通小麦和太空椒的的例子，讲解变异的概念和类型。如下图所示：

3.2 游戏引入基因突变的学习 教师带领学生做了一个传话游戏：

学生分成八组每一组一列参加游戏。

游戏开始，每列第一位同学领到一张纸条上面都写了一句英文句子THE FAT CAT SAT ON THE MAT，看完迅速将纸条上的内容低声口述给下一位同学，只能说一遍，依次往后传递，最后一位同学听到传话后迅速到黑板上写下自己所听到的内容，最先完成并且内容与纸条相符的小组获胜。

最后，写在黑板上的结果千奇百怪，有的同学丢了一个字母，有的同学丢了一个单词，有的同学多了一个单词或字母，有的同学替换了某个单词或者字母……顺势，教师提出问题：若把字母比作碱基对，句子比作DNA片段，那么这些字母的增添、缺失或者替换会影响句子本来的意思吗？

学生异口同声的回答：会！

再问：那么我们刚才传递句子的过程可以比作什么过程呀？

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学生思考回答：DNA复制过程

教师又问：那么碱基对的增添.缺少或替换从根本上改变了什么呀？

学生思考回答：碱基对的排列顺序

教师点拨：基因结构改变

教师提问：基因突变最可能发生在细胞分裂的什么时期？为什么？

学生讨论后回答：细胞分裂的间期，因为间期DNA复制，DNA复制时解旋，DNA结构不稳定。

【学生活动】

阅读课本86页积极思维

镰刀型贫血症案例，思考下列问题：

1.填写mRNA上相应的密码子。

2.患者血红蛋白的一条多肽链上发生了什么变化？导致该变化的原因可追溯到哪一种分子的改变上？

学生讨论后回答：镰刀型贫血症的直接原因是蛋白质中谷氨酸被缬氨酸所替代，根本原因是DNA中碱基对替换。

教师引导学生总结基因突变的概念：DNA分子中发生碱基对的替换.增添和缺失，而引起的基因结构的改变。

【设计意图】通过游戏来导入，充分发挥了直观教学的作用，学生们在亲身实践中发现了基因突变这个抽象的概念就类似英语学习中句子中单词的拼写出了问题，并能发现基因突变发生的时期是DNA复制过程，也就是分裂间期。再通过镰刀型贫血症的案例引出基因突变的概念。

3.3 基因突变与生物性状改变的关系

教师提出问题：基因发生突变了，遗传信息会变吗？ 学生思考回答：基因突变了，遗传信息肯定发生改变，因为DNA分子中碱基序列就是遗传信息。

教师再问：基因突变一定会引起生物性状的改变吗？

有的学生认为改变有的学生认为不改变，各执一词。

【合作探究】

教师给每个小组发一个纸板模型，纸板模型如下图：

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各小组完成纸板模型的任务，每个小组的任务是不一样的，例如：增添一对碱基，增添两对碱基、增添三对碱基、缺失一对碱基、缺失两对碱基、缺失三对碱基、替换一对碱基、替换两对碱基、替换三对碱基，这段DNA序列发生上述突变后，转录出的RNA发生什么变化，最终翻译出的多肽链发生了什么变化？最后由小组代表展示讨论的成果。

教师提问：根据刚才合作探究的模型成果，请大家思考下面几个问题：

①

碱基对的替换一定会引起蛋白质结构的改变吗？WHY ? ②

碱基对的替换、增添、缺失谁对蛋白质结构的影响更大？

③

增添或缺失几个碱基对对蛋白质结构影响相对最小？

学生结合合作探究成果很容易得出结论：

碱基对

替换

增添

缺失

影响范围

小

大

大

对氨基酸序列的影响

只改变一个氨基酸或不变

不影响插入位置前的序列而影响插入位置后的序列

不影响缺失位置前的序列而影响插入位置后的序列

碱基对的替换对蛋白质结构影响相对来说最小，增添或缺失3个碱基对对蛋白质结构影响相对最小。

教师总结：基因突变通常会引起生物性状的改变，但并不是一定引起生物性状的改变，因为：①一种氨基酸可能有几种密码子（密码子简并性）②显性纯合子可能突变成杂合子（AA→Aa）

思考：基因突变一定可以遗传给后代吗？

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学生结合有性生殖知识总结出：基因突变若发生在配子中，将会遗传给后代，发生在体细胞中的基因突变，一般是不能够遗传的。（教师补充：发生在植物体细胞中的基因突变，如何能够遗传？---无性繁殖.营养繁殖）

【设计意图】通过小组合作构建基因突变的模型，充分发挥了直观教学的作用，培养学生科学思维能力，学生们在亲身实践中发现了基因突变发生的几种情况，突破了这个抽象的概念，并利用了前面转录和翻译的知识来解决分析了基因突变的几种情况对蛋白质结构的影响并进一步得出基因突变与生物性状的关系，同时也培养了学生科学探究的能力。

3.4 基因突变的原因

教师提出：如果人体某些细胞基因突变，有可能发展为癌细胞。癌症就是原癌基因与抑癌基因的突变逐渐积累的结果。在生活中有什么因素容易引发癌症，从而发生基因突变呢？

学生思考、讨论并举例说明：

物理因素：在强日光照射下容易得皮肤癌；在医院放射室工作的医生容易得癌症等

化学因素：咸菜等腌制食品必须检测亚硝酸盐的含量，亚硝酸盐含量过多可能会致癌等) 教师总结基因突变的原因：

外因：

①物理因素：紫外线.X射线.激光等

②化学因素：亚硝酸盐.碱基类似物等

③生物因素：某些病毒.细菌的代谢产物等

内因： DNA复制过程中出错。

【设计意图】通过分析引起基因突变的外部原因培养学生正确的生活态度，珍惜爱护生命。我们应该保护环境,远离这些因素,养成良好的饮食,卫生习惯。

3.5 基因突变的特点

学生阅读课本86-87及学案上的资料，结合以下几个问题，思考基因突变有哪些特点？

①

基因突变是否广泛？

②

基因突变有特定的时期或者细胞吗？

③

基因突变的方向是固定的吗？

④

基因突变的频率高吗？

⑤

基因突变都是对生物有害的吗？

学生小组讨论得出结论：基因突变具有普遍性、随机性、不定向性、低频性、多害少利。

【设计意图】学生通过阅读资料并结合老师提出的问题有针对性的获取有用的信息，教师通过创设问题情境引导学生通过自主学习和小组合作来总结归纳出基因突变的特点。

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3.6 基因突变的意义

一个物种在漫长的进化历程中，由许多个体构成物种，在物种这个水平上，生物发生的基因突变是不少的，其中也有不少的有利变异，这对于生物的进化是很有意义的。

教师提问：普遍发生的基因突变有何意义？

引导学生思考.分析：

①基因突变能产生新基因吗 ? ②新基因的产生对生物生存有意义吗？

③自然环境会选择哪个个体留存下来？

④基因突变对生物进化有何意义？

学生思考回答：

基因突变的意义：基因突变是新基因产生的途径，是生物变异的根本来源，是生物进化的原始材料。

教师点拨：基因突变是新基因产生的途径这个意义。

【设计意图】理解基因突变的意义，让学生感悟到基因突变产生新基因，是进化的原材料这一重要生命观念，为后面学习生物进化理论奠定基础。

3.7 基因突变的应用——诱变育种

基因突变在诱变育种中的应用原理：运用物理因素或化学因素提高突变率,诱发基因突变,获得优良品种。

教师提出问题：诱变育种有什么优点和缺点？你能举出哪些例子呢？

学生思考小组讨论

教师总结：优点：提高突变频率，缩短育种周期，大幅度改良某些性状。

缺点：成功率低，有利个体往往不多，需要大量处理原材料。

【设计意图】通过对诱变育种原理的理解，加强学生对生命观念的感悟，以及将所学知识应用的生产实践中培养学生的社会责任感。

4 教学反思 基因突变的概念比较抽象，学生缺少同化这一新概念的知识，对这一概念的理解难度较大。根据生物学核心素养的要求，课堂教学倡导探究式学习，培养学生科学思维和科学探究的能力。因此，在学习时一定注意从现象开始，追根溯源，联系所学过的有关知识去理解基因突变这个概念。在教学设计上，教师从电影中有趣的人物和好玩的游戏入手，引入基因突变的学习，激发学生的学习兴趣，并积极参与到课堂讨论学习中来。再通过小组合作完成纸板模型基因突变的几种类型，从模型构建中认识到基因突变是否一定会引起生物性状改变这一问题。另外，教师根据学生的认知特点，对教材内容做了适当的调整，再。

通过层层递进的方式创设问题情境，引导学生分析讨论基因突变的本质，有效突破学习的重难点。最后的课堂小结是对本节课内容的总体把握，检测学习目标完成情况。

本节课也存在不足之处：学生自主提问较少，更多的是在教师创设的问题情境中讨论思考问题，若在最后设置学生提问的环节，学习效果可能会更好。但是由于时间仓促，未能给自主提问的时间。

整体上来看，本节课教师与学生开展有效的多元互动，学生能够积极主动的探究学习，课堂氛围整体较好，取得良好的学习效果。

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