初中生物-雜交育種與誘變育種教學(xué)設(shè)計學(xué)情分析教材分析課后反思

第1節(jié)雜交育種與誘變育一、教學(xué)目標(biāo)1．掌握雜交育種和誘變育種的原理和操作過程。2．比較各種育種方法的優(yōu)缺點。二、核心素養(yǎng)1、理性思維——批判性思維：育種的優(yōu)勢與缺點。2、科學(xué)探究——實驗設(shè)計與實施：育種的操作程序。三、學(xué)情分析本節(jié)是在學(xué)習(xí)生物遺傳變異的基礎(chǔ)知識、了解遺傳變異基本規(guī)律的基礎(chǔ)上，進一步引導(dǎo)學(xué)生認識遺傳學(xué)的知識是怎樣用于指導(dǎo)生產(chǎn)實踐、提高和改善生產(chǎn)技術(shù)，最大限度地滿足人類不斷增長的物質(zhì)需要的。本節(jié)內(nèi)容與遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)、遺傳的基本規(guī)律以及生物的可遺傳變異等知識密切相關(guān)，是遺傳和變異的基本原理在生產(chǎn)實踐中的應(yīng)用。通過本節(jié)學(xué)習(xí)不僅使學(xué)生學(xué)會怎樣將遺傳變異的有關(guān)知識應(yīng)用于生產(chǎn)實踐，而且通過該內(nèi)容的分析學(xué)習(xí)，可以訓(xùn)練學(xué)生各方面能力。四、重點難點教學(xué)重點：遺傳和變異規(guī)律在改良農(nóng)作物和培育家畜品種等方面的應(yīng)用教學(xué)難點：雜交育種和誘變育種的優(yōu)點和局限性教學(xué)過程活動1【導(dǎo)入】問題情境由幾幅圖片引導(dǎo)學(xué)生思考不僅中國面臨著糧食問題，全世界都在面對糧食危機。由上世紀(jì)九十年代，美國著名農(nóng)業(yè)和生態(tài)學(xué)者布朗曾拋出“中國威脅論”，撰文說，到21世紀(jì)三十年代，中國人口將達到16億，到時誰來養(yǎng)活中國，誰來拯救由此引發(fā)的全球性糧食短缺和動蕩危機。實際上不僅中國面臨著糧食問題，全世界都在面對糧食危機。民以食為天，人類從未停止過對饑餓的抗?fàn)?，從未停歇過對糧食的渴望。而解決糧食問題的一種非常重要的方法就是培育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的農(nóng)作物新品種。活動2【講授】一、選擇育種在農(nóng)作物育種方面，我國科學(xué)家做了大量工作，而且取得了很多成績。圖示我國育種成果。實際上我國的育種技術(shù)歷史悠久，早在幾千年前古人就開始選擇栽培植物，馴化野生動物。例如：《詩經(jīng)》中有記載：“種之黃茂”，意思是播種時要選色澤光亮美好的種子，才會長出好苗來。西漢的《氾勝之書》中，記載了“存優(yōu)汰劣”的人工選擇育種的穗選法：“取麥種，候熟可獲，擇穗大強者”收割下來，收藏好。《齊民要術(shù)》指出當(dāng)時人們不僅會將籽粒碩大而且飽滿的種子選擇下來，還建立了專門的種子田，把選出來的純色好穗，另外種植在種子田里，避免與其他種子混雜，而且在收割時，要先收割種子田里的作物，并單獨存放。這種古老的育種方法叫做選擇育種。問題：1、選擇育種中“選擇”的含義是什么？（從自然界中選擇品質(zhì)好的個體進行傳代，淘汰不良個體）通過這種方法我們培育出了高產(chǎn)且抗蟲害得農(nóng)作物品種，以及產(chǎn)奶、產(chǎn)肉、產(chǎn)蛋較多的家畜和家禽。2、選擇育種所隱含的遺傳學(xué)原理是什么？（生物的變異）3、選擇出的優(yōu)良品種為什么要單獨種植？（避免與其他劣質(zhì)品種雜交，不能優(yōu)良性狀保留下來）選擇育種是從自然界中的已有的各種變異類型中選擇我們需要的品種進行單獨培養(yǎng)。經(jīng)過不斷選擇，汰劣留良，培育出優(yōu)良品種。這種育種方法技術(shù)簡單，容易操作。但也存在嚴(yán)重不足。4、選擇育種的缺點是什么?（育種周期長，只能從自然界已有的變異類型中進行選擇，可選范圍有限，而且有些品種只在一方面有優(yōu)勢，而另一方面卻不良，優(yōu)良性狀存在于不同品種中，無法滿足人們?nèi)找嬖鲩L的需要）在實踐中，人們逐漸摸索出許多優(yōu)良的育種方法?；顒?【講授】雜交育種請同學(xué)們閱讀學(xué)案的實例1并進行討論。學(xué)生：分組討論。各小組選派代表上臺陳述自己的具體設(shè)想，并把設(shè)想用遺傳圖解在實物投影儀上表示出來。聽課的同學(xué)對各小組的方案進行評價。教師：從上述同學(xué)們的匯報交流中，我們發(fā)現(xiàn)大家使用的方法都是雜交育種，看來你們已經(jīng)嘗試從理論上探索雜交育種的方法了?，F(xiàn)在我們來分析各組的方案是否科學(xué)規(guī)范。（再次出示各小組的遺傳圖解）由同學(xué)們指出其優(yōu)點和不足，并提出自己的疑問。學(xué)生1：......我們的問題是：雜交育種蘊含著哪些遺傳學(xué)規(guī)律？什么是規(guī)范的遺傳圖解？學(xué)生2：......我們的問題是：如何推測雜交育種可能的選育過程和結(jié)果？培育出的一個新品種，如何判斷它是否符合預(yù)期的要求呢？學(xué)生3：......如果我們需要的性狀是顯性該如何選？如果是隱性呢？如果既有顯性又有隱性呢？選出的新品種應(yīng)該是純合子還是雜合子？學(xué)生4：......有沒有更簡潔的遺傳圖解呢？教師：同學(xué)們提的問題都非常到位，大家再討論。學(xué)生：分組討論，發(fā)言。教師：點撥、解答同學(xué)們的問題：雜交育種依據(jù)的遺傳學(xué)原理就是：基因的自由組合定律，即通過雜交，把生物不同品種間的基因重新組合，以便使不同親本的優(yōu)良基因組合到一起，從而創(chuàng)造出對人類有益的新品種。課本的遺傳圖解就是一個很規(guī)范的育種方案，它是以文字的形式，從性狀的角度來闡述雜交育種的過程的。同學(xué)們在書寫時，要依據(jù)基因的自由組合定律的原理，把每一代的可能表現(xiàn)型都正確的寫出，從雜種第二代就可以選出我們需要的品種。選育出的新品種必須是純合子，否則其后代就會因為發(fā)生性狀分離而失去優(yōu)勢。這里，同學(xué)們可能發(fā)現(xiàn)了問題：隱性性狀的品種肯定是純合子，但顯性性狀的品種就有可能是純合子，也有可能是雜合子，該如何鑒定呢?如果我們需要的性狀是顯性性狀，育種時就用親本的雜交后代連續(xù)自交，逐步淘汰，直到不再發(fā)生性狀分離為止；如果我們需要的性狀是隱性性狀，育種時就從雜種二代中直接選用。教師：通過上述分析，請給雜交育種下一個合理的定義。學(xué)生：雜交育種就是將兩個或多個品種的優(yōu)良性狀通過交配集中在一起，再通過選擇和培育得到新品種的方法。試一試（學(xué)以致用）：假設(shè)現(xiàn)有長毛立耳貓（BBEE）和短毛折耳貓（bbee），你能否培育出能穩(wěn)定遺傳的長毛折耳貓（BBee）？寫出育種方案（圖解）教師：動植物雜交育種的區(qū)別，1、獲得F1后，動物是雌雄個體間相互交配，植物為自交。2、選優(yōu)以后動物進行的是測交，植物為連續(xù)自交。3、最后在選種上，動物選種的是后代不發(fā)生性狀分離的親代，植物選擇的是不發(fā)生性狀分離的后代。（親代已經(jīng)用于制種）教師：雜交育種只能利用已有基因的重組，按需選擇，并不能創(chuàng)造新的基因。雜交后代會出現(xiàn)性狀分離現(xiàn)象，育種進程緩慢（一般需5～7年），過程煩瑣。這些都是雜交育種方法的不足。有沒有更好的育種方法來彌補這些缺點呢？活動4【講授】誘變育種雜交育種不能創(chuàng)造新基因，產(chǎn)生新的性狀。那種變異可以創(chuàng)造新的基因？（基因突變）怎樣做才能使生物產(chǎn)更多可供選擇的新基因呢？（用物理因素或化學(xué)因素誘發(fā)基因突變）這種利用誘發(fā)基因突變的因素處理生物以獲得新基因的育種方法就是誘變育種。概念：在書上劃下誘變育種的概念。利用物理因素如X射線、紫外線、激光等或化學(xué)因素（亞硝酸、硫酸二乙酯等）處理生物，使生物發(fā)生基因突變的育種方法。原理：基因突變（誘變育種依據(jù)的遺傳學(xué)原理是什么？）

方法：物理方法(紫外線、α射線、失重等)或化學(xué)方法(亞硝酸、硫酸二乙酯等)處理生物，用這些方法處理的生物就是我們所需要的生物嗎？再選擇符合要求的變異類型。應(yīng)用：①我國利用誘變育種方法培育出許多農(nóng)作物新品種，這些新品種具有抗病力強、產(chǎn)量高、品質(zhì)好等優(yōu)點。例如我國科學(xué)家用X射線和化學(xué)誘變劑對大豆進行處理，培育出了“黑農(nóng)五號”大豆，這種大豆含油量比原來提高了2.5%，產(chǎn)量提高了16%，。除了采用常規(guī)的物理輻射和化學(xué)誘變劑處理生物外?，F(xiàn)代新的方法是用衛(wèi)星或航天飛船搭載種子，利用宇宙射線來誘導(dǎo)基因突變，這種誘變育種叫太空育種。我國已成功培育出許多太空作物：這是太空育種培育出的彩椒，這是航天新品種黃瓜，這里還有太空番茄、太空櫻桃等。這是太空育種培育出的巨型南瓜。誘變育種還可用于微生物育種。青霉素是一種抗生素，由青霉菌產(chǎn)生。但是1943年從自然界分離出來的青霉菌只能產(chǎn)生青霉素20單位/mL。后來人們對青霉菌多次進行X射線、紫外線照射以及綜合處理，培育成了青霉素高產(chǎn)菌株，目前青霉素的產(chǎn)量已達到50000～60000單位/mL。思考與討論：與雜交育種相比，誘變育種有什么優(yōu)點？聯(lián)系基因突變的特點，談?wù)務(wù)T變育種的局限性。要想克服這些局限性，可以采取什么辦法？5、優(yōu)點：雜交育種是已有基因重新組合，不能產(chǎn)生新的基因。但是誘變育種可以大大提高基因突變頻率，在較短時間內(nèi)獲得更多變異類型。大幅度改良某些性狀變異范圍廣。6、缺點：由于基因突變具有不定向性，所以誘發(fā)突變的方向難以掌握，誘變育種具有盲目性。而且大多數(shù)基因突變是有害的。要想獲得所需要的優(yōu)良性狀，必須大量處理生物材料，才有可能選擇出有利變異個體。突變體難以集中多個優(yōu)良性狀。課堂小結(jié)本節(jié)是在學(xué)習(xí)生物遺傳變異的基礎(chǔ)知識、了解遺傳變異基本規(guī)律的基礎(chǔ)上，進一步引導(dǎo)學(xué)生認識遺傳學(xué)的知識是怎樣用于指導(dǎo)生產(chǎn)實踐、提高和改善生產(chǎn)技術(shù)，最大限度地滿足人類不斷增長的物質(zhì)需要的。本節(jié)內(nèi)容與遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)、遺傳的基本規(guī)律以及生物的可遺傳變異等知識密切相關(guān)，是遺傳和變異的基本原理在生產(chǎn)實踐中的應(yīng)用。通過本節(jié)學(xué)習(xí)不僅使學(xué)生學(xué)會怎樣將遺傳變異的有關(guān)知識應(yīng)用于生產(chǎn)實踐，而且通過該內(nèi)容的分析學(xué)習(xí)，可以訓(xùn)練學(xué)生各方面能力。本節(jié)課重在認識不同的育種方法，明確育種方法的優(yōu)點和不足，能設(shè)計合理的育種方案，體會科學(xué)技術(shù)在發(fā)展社會生產(chǎn)力、推動社會進步等方面的巨大作用。思考題和練習(xí)題的設(shè)置目的在于讓學(xué)生縱向上對兩種育種方法有深入的理解。通過學(xué)生的回答情況來看，基本能達成本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)，但細節(jié)問題還有待于進一步深入理解、探究、總結(jié)。具體來說：教師方面：注重了課本知識的挖掘，充分利用學(xué)案和課件，實時的提出問題，引導(dǎo)學(xué)生思考回答，使學(xué)生體會理解遺傳和變異的知識在生活實踐是怎么應(yīng)用。學(xué)生方面：從課堂上學(xué)生的反應(yīng)來看，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情被調(diào)動起來了，結(jié)合學(xué)過的知識，積極思考、回答問題，在回答問題中也暴露出一些問題，老師趁此機會及時對存在問題進行糾正，取得了比較好的教學(xué)效果。本模塊的核心是“遺傳與進化”，但在前五章中只是集中講述了遺傳和變異的基本原理，較少涉及這些原理在生產(chǎn)實踐上的應(yīng)用。實際上人類將遺傳和變異原理應(yīng)用與生產(chǎn)實踐由來已久，并且隨著認識的深入，技術(shù)的改進，應(yīng)用的范圍日益廣泛，效果日益顯著。本章將集中講述遺傳和變異原理在實踐上的應(yīng)用，并且是按照技術(shù)發(fā)展歷程的線索來開展內(nèi)容的，以期使學(xué)生在了解遺傳學(xué)原理的應(yīng)用的同時，在“科學(xué)、技術(shù)、社會”方面有更多的思考，獲得更多的啟示。本節(jié)內(nèi)容饑餓談起，引入選擇育種的方法，并指出其局限性。然后以小麥雜交育種為例，介紹了雜交育種的概念及其在生產(chǎn)生活中的實際應(yīng)用，進而通過“思考與討論”欄目引導(dǎo)學(xué)生思考雜交育種的方法存在哪些不足在認識其局限性后，教材介紹了誘變育種的方法，通過實例說明誘變育種的重要作用，引導(dǎo)學(xué)生思考誘變育種與雜交育種相比有哪些優(yōu)勢，并聯(lián)系基因突變的特點，討論誘變育種的局限性。教材通過這樣遞進的發(fā)展歷程，說明超越已有技術(shù)的局限是育種技術(shù)不斷完善與發(fā)展的動力和原因，有利于學(xué)生認識科學(xué)技術(shù)的本質(zhì)。本節(jié)的教學(xué)目標(biāo)是簡述雜交育種的概念，舉例說明雜交育種方法的優(yōu)點和不足；比較常見的四種育種的方法的差異。重點是遺傳和變異規(guī)律在改良農(nóng)作物和培育家畜品種等方面的應(yīng)用。難點是雜交育種和誘變育種的優(yōu)點和局限性。1、現(xiàn)有某二倍體作物，將其種子帶到太空中，返回地球后種植，得到高產(chǎn)（A）、品質(zhì)差（b）和低產(chǎn)（a）、品質(zhì)好（B）的兩個品種(純種），現(xiàn)計劃在較短時間內(nèi)得到種子粒大、高產(chǎn)且品質(zhì)好的純合品種，你應(yīng)怎樣做？2、利用遺傳變異的原理培育作物新品種，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上得到廣泛應(yīng)用。請回答下面的問題：

(1)水稻的穗大(A)對穗小(a)顯性。基因型為Aa的水稻自交，子一代中，基因型為_________的個體表現(xiàn)出穗小，應(yīng)淘汰；基因型為________的個體表現(xiàn)出穗大，需進一步自交和選育；按照這種自交→淘汰→選育的育種方法，理論上第n代種子中雜合體的比例是______________。

(2)水稻的晚熟(B)對早熟(b)顯性，請回答利用現(xiàn)有純合體水稻品種，通過雜交育種方法培育純合大穗早熟水稻新品種的問題。

①．培育純合大穗早熟水稻新品種，選擇的親本基因型分別是___________和__________。兩親本雜交的目的是__________________。

②．將F1所結(jié)種子種下去，長出的水稻中表現(xiàn)為大穗早熟的概率是__________，在這些大穗早熟植株中約有___________是符合育種要求的。從準(zhǔn)備到錄課，幾易其稿后確定了本節(jié)課的大體思路，通過饑餓圖片導(dǎo)出本節(jié)課內(nèi)容，然后以課本、學(xué)案和課件為依托展開教學(xué)。在注重課本知識和概念教學(xué)的基礎(chǔ)上，在雜交育種這部分內(nèi)容，設(shè)計讓學(xué)生討論育種方式，培養(yǎng)學(xué)生自我探究的能力，同時設(shè)置了多個思考題與練習(xí)題，鞏固落實所學(xué)的每一部分知識。從課上學(xué)生的回答和反應(yīng)來看，基本完成了本節(jié)課的目標(biāo)。當(dāng)然也存在一些問題，如：①開頭的導(dǎo)入，因過于緊張，敘述過于平淡沒有激發(fā)學(xué)生的興趣。②關(guān)于雜交育種的遺傳圖解，如果與自由組合定律里面的比例問題相結(jié)合會更好。③語言方面還需更大的提高，課上語言不夠精煉，沒有貫徹好自己一貫遵守的少說廢話多落實的原則。④落實的力度仍然不夠，課上雖有讓學(xué)生及時的整理，但是沒有拿出記憶時間讓學(xué)生鞏固。在今后的教學(xué)中，我會多聽課、多學(xué)習(xí)