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小组之间引入竞争,组间的交流讨论能迸发出思维的火花,这样既能发挥个人的积极性和创造性,也能激发学生的成功意识和集体荣誉感。
本节课既要加深学生对知识的理解,又要提高学生的质疑、推理和创新思维能力。
因此,一方面要注意激发学生的自主学习,另一方面要强调教师及时、必要、有效的指导与评价。
五、实验过程
步骤
师
生
活
动
设计意图
复习导入
上节课,我们学习了孟德尔豌豆杂交实验的过程。
孟德尔采用纯种高茎与纯种矮茎进行杂交,得到的F1代全部是高茎,F1代自交,F2代既有高茎也有矮茎。
孟德尔在观察和统计分析的基础上,提出了自己的一套假说。
他认为豌豆的高茎和矮茎是由什么决定的?
纯种高茎/矮茎如何表示?
纯种高茎/纯种矮茎产生多少种配子?
F1代是杂合子,表现出什么性状?
有什么证据说明D和d不相融合?
F1代能产生多少种精子/卵细胞?
(在黑板上书写孟德尔杂交实验的示意图。
)
通过问题串复习孟德尔假说的四个要点。
引入模拟实验
这些精子和卵细胞随机结合会产生多少种受精卵?
这些受精卵之间的数量关系如何?
学生针对提出的问题,通过补充上述杂交示意图,作出假设:
假设DD:
Dd:
dd=1:
2:
1。
依据是:
两种雌配子和两种雄配子随机结合。
这个假设的比值是否符合实际情况呢?
精子和卵细胞的种类及其比例是肉眼看不见的。
我们能不能通过一些材料来模拟精子和卵细胞的结合,从而得知受精卵的种类及其之间的数量关系?
提出本课的探究问题,并作出假设,
模拟实验
(一)介绍材料:
(1)两个带盖的小桶,内置黄色和白色乒乓球各5个。
(2)两个带盖的盒子,内置黄豆和黑豆各10颗。
(二)集体讨论得出模拟方法:
(1)两种颜色不同的球/豆分别代表两种精子/卵细胞。
统一材料的颜色与D的对应关系,例如黄色——D。
(2)两个桶/盒分别代表精巢和卵巢。
(3)分别从两个桶/盒抓出一个球/一颗豆,配对在一起,模拟精子和卵细胞的随机结合,得到受精卵的类型。
(三)实验操作:
分发材料。
提出实验要求:
在6min内,重复操作50次以上,看哪个小组分工合作最好,操作效率最高,记录单最清晰准确。
教师巡堂,发现分工明确的小组及时给予表扬;
发现操作错误的小组,马上暂停全体实验,集体讨论及矫错。
每个小组派一位代表将DD、Dd、dd三个数据输入计算机的Excel记录表中,表格自动计算出该组三个数据之间的比例、重复实验的次数以及分类汇总。
组别
DD
Dd
dd
比例
次数
1
2
…
球汇总
7
8
豆汇总
全班汇总
(四)分析结果:
(1)投影展示各种数据记录单,比较哪种记录方法更方便、明了。
(2)根据Excel记录表,在小组内部通过讨论,寻找数据之间存在类似点与差异点,并做好问题记录。
(3)各组提出数据间的问题,分析产生差异的原因,提出改进实验的方法。
教师对发言进行点评与归纳。
(五)从学生提出的改进方法中,选择立即可行的建议,再次进行模拟实验。
比较前后两次模拟实验的结果。
用熟悉的材料激发学生的实验兴趣。
通过集体讨论获得模拟方法。
组内分工合作,组间引入竞争。
及时评价实验中的良好表现与错误操作。
表扬数据记录单设计优胜者。
小组内部发现问题、提出问题,小组间共同讨论解决问题的方法。
课堂总结
教师总结本节课模拟实验的意义,对表现突出的小组给予肯定与表扬。
布置作业,介绍下节课的学习任务。
体验解决问题的乐趣与成功感。
实验二:
观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片
一.实验目的
通过观察蝗虫精母细细胞减数分裂固定装片,识别减数分裂不同的阶段染色体的形态、位置和数目,加深对减数分裂过程的理解。
二.实验原理
蝗虫的精母细胞进行减数分裂形成精细胞,再形成精子。
此过程要经过两次连续的细胞分裂:
减数第一次分裂和减数第二次分裂。
在此过程中,细胞中的染色体形态、位置和数目都在不断地发生变化,因而可据此识别减数分裂的各个时期。
三.注意事项
(1)选择蝗虫作实验材料的理由:
蝗虫染色体数目较少,染色体较大,易于观察。
在同一染色体玻片标本上可以观察到减数分裂的各个时期,还可以观察精子的形成过程。
(2)雄蝗虫精原细胞内含有23条染色体,雌蝗虫细胞内含有24条染色体;
其中常染色体11对,22条,雌雄相同;
性染色体在雄性中为一条,即为XO,雌性中为两条,即为XX。
(3)实验过程中,我们观察到的是不同细胞所处的不同细胞分裂时期,是静态的图像,由于细胞已经在制作装片时被杀死,我们不可能看到减数分裂的动态过程。
(4)实验成功的关键是掌握镜下区别两次分裂时期细胞的方法
四、实验过程
五.讨论
1.减数第一次分裂会出现同源染色体联会、四分体形成、同源染色体在赤道板位置成对排列、同源染色体分离、移向细胞两极的染色体分别由两条染色单体组成等现象。
减数第二次分裂的中期,非同源染色体成单排列在细胞赤道板位置,移向细胞两极的染色体不含染色单体。
2.减数第一次分裂的中期,两条同源染色体分别排列在细胞赤道板的两侧,末期在细胞两极的染色体由该细胞一整套非同源染色体组成,其数目是体细胞染色体数的一半,每条染色体均由两条染色单体构成。
减数第二次分裂的中期,所有染色体的着丝点排列在细胞的赤道板的位置。
末期细胞两极的染色体不含染色单体。
3.同一生物的细胞,所含遗传物质相同;
增殖的过程相同;
不同细胞可能处于细胞周期的不同阶段。
因此,可以通过观察多个精原细胞的减数分裂,推测出一个精原细胞减数分裂过程中染色体的连续变化。
实验三:
建立减数分裂中染色体变化的模型
一、实验目标:
(1)通过活动进一步理解减数分裂过程中染色体行为和数目的规律性变化,能识别并绘制模式图。
(2)通过减数分裂与有丝分裂、遗传规律、染色体变异的横向联系,更好地掌握减数分裂的核心概念。
(3)通过模型建构活动,理解模型方法的重要作用,在以后的学习和生活中能应用这一重要方法解决实际问题,提高学生的生物学素养。
(4)提高学生的比较、分析、归纳能力。
二、实验重点难点分析
1、学生能正确理解减数分裂过程中,染色体行为和数目的规律性变化,让学生在建构物理模型和数学模型的过程中逐渐建构起减数分裂的概念模型。
2、应用模型解释减数分裂中一些难点问题,如减数分裂与遗传规律的联系、减数分裂异常引起的遗传效应等。
3、如何控制课堂气氛,使之活跃又不失控。
三、实验过程:
(一)模型与模型方法
模型方法是以研究模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法,是逻辑方法的一种特有的形式。
模型的种类很多,一般所说的模型主要有物理模型、数学模型、概念模型等。
模型方法的概念听起来很陌生,但是模型方法我们并不陌生,在我们的教材中很多地方都使用了这种方法。
举例:
物理模型:
用实物代替原型进行研究的方法。
如DNA双螺旋模型,叶绿体结构模型等,还有今天我们用小纸片表示染色体,这也是一种物理模型。
数学模型:
用符号、公式、图象等数学语言表现生物学现象、特征和状况的方法,如酶的活性随温度变化而变化的曲线,豌豆实验中9:
3:
1的比例关系,还有我们等下要画的减数分裂过程中染色体数量变化曲线等。
概念模型:
用想象的抽象概念或图形代替原型进行研究的方法,如光合作用过程模型,呼吸作用过程模型,血糖的来源与去向模型等。
接下来我们就一起来构建减数分裂中染色体变化的物理模型。
(二)建立减数分裂中染色体变化的模型
1、活动准备:
(1)用彩色纸片做出4条黄色和4条红色的染色单体,其中2条黄色的染色单体长3-4cm,2条长6-8cm;
2条红色的染色单体长3-4cm,2条长6-8cm,其中红色表示来自母方,蓝色表示来自父方。
(2)把颜色、长度相同的两条染色单体成对并排放置。
用同种颜色的吸扣代表着丝点,在两条染色单体中部将其粘起来,代表减数分裂开始时已完成复制的染色体。
(3)磁力小黑板1个,在左侧画一个初级精母细胞的轮廓、中心体和纺锤体;
在右侧画2个次级精母细胞的轮廓,中心体和纺锤体。
2、活动任务:
(1)模拟减数分裂时染色体数目及主要行为的动态变化;
边操作边完成染色体/DNA数量变化表和曲线图
实验方法步骤
实验记录
时期
每一个细胞中
染色体数
DNA数
染色单体数
把颜色、长度相同的两条染色单体粘在一起。
代表减数分裂开始时已完成复制的染色体。
把做好的染色体放在画好的精原细胞内。
间期
让长度相同、颜色不同的两条染色体配对。
红色代表来自母方的染色体,黄色代表来自父方的染色体
减Ⅰ前
3
将已经配好对的两对染色体横向排列在纺锤体中部赤道板处,
减Ⅰ中
4
双手分别抓住并移动染色体的着丝点,使红色和黄色的染色体分离。
分别移向细胞的两极。
减Ⅰ后
5
在两极有染色体的部分画出细胞轮廓,代表新细胞的生成。
减Ⅰ末
6
在另一张纸上再画两个次级精母细胞的轮廓,并画出中心体和纺锤体。
将已经移到细胞两极的染色体分别放到这两个新细胞中。
减Ⅱ前
把新细胞中的染色体横向排列在细胞中央的赤道板处。
减Ⅱ中
把姐妹染色单体分离,成为独立的染色体,并将染色体分别拉向细胞的两极。
尽量一次移动所有的染色体,象在活细胞中发生的那样
减Ⅱ后
9
减Ⅱ末
(2)模拟减数分裂过程中非同源染色体的自由组合
1、同活动一的方法步骤1。
2、将两对染色体横向排列在赤道板处,注意,这次要在赤道板的每一侧放两条__________的染色体。
3、继续活动一的3、4、5步骤,完成减数分裂全过程。
思考与讨论:
1、本次模拟形成的配子与活动一形成的配子有什么不同?
2、含两对同源染色体的初级精母细胞能产生几种配子?
3、如果用3对染色体进行模拟,将产生多少种类型的配子?
实验四:
制作DNA分子双螺旋结构模型教案
【实验教学目标】
(1)概述DNA分子双螺旋结构的基本要点;
说明DNA分子的结构层次;
阐明DNA分子的稳定性、特异性和多样性。
(2)通过制作DNA分子双螺旋结构模型培养学生的动手能力。
(3)培养学生之间的合作交流精神;
体验“模型法”在生物学研究中的应用。
【实验原理】
1、DNA分子由两条反向平行的脱氧核糖核苷酸长链盘旋而成。
2、DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧,构成基本骨架。
3、DNA分子两条链上的碱基按照补配对原则两两配对,并且以氢键连接。
【实验材料用具】
硬纸方块2个(长约10cm),卡纸片,剪刀,订书机,订书针,钳子,长0.5米细铁丝两根。
【实验教学过程】
导入:
(复习提问)
1、组成DNA的基本单位是脱氧核苷酸,它是由脱氧核糖、
磷酸、含氮碱基构成,这几种物质之间的连接方式可用图形表示
2、DNA分子两条长链的方向是反向平行,它们之间的碱基按碱基互补配对原则即A(腺嘌呤)一定与T(胸腺嘧啶)配对;
C(胞嘧啶)一定与G(鸟嘌呤)配对,并靠氢键相连接。
DNA具有独特的双螺旋结构,是1953年,美国科学家沃森(LD.Watson,1928~)和英国科学家克里克(F.Crick,1916~)共同提出的,这节课我们共同来制作DNA的双螺旋结构模型。
实验步骤:
(1)用不同颜色的卡纸剪成长方形碱基,用其他颜色的卡纸剪成圆形代表磷酸,另一种颜色的卡纸剪成五边形,代表脱氧核糖。
(2)使用订书机将磷酸、脱氧核糖、碱基连接,制作成一个个含有不同碱基的脱氧核糖核苷酸模型。
(3)用订书机把一个个脱氧核糖核苷酸模型连接起来,形成一条多核苷酸的长链;
根据接碱基互补配对原则,制作一条与这条链完全互补的脱氧核糖核苷酸长链。
(4)将脱氧核糖核苷酸中的磷酸固定在细铁丝上,然后把两条链平放在桌子上,用订书机把配对的碱基两两连接在一起。
(5)将两条的链的末端分别与硬纸方块连接在一起,两手分别提起硬纸方块、轻轻旋转、即可得到一个DNA分子双螺旋结构模型。
师:
板书制作模型顺序
制作脱氧核苷酸模型→制作多核苷酸长链模型→制作DNA分子平面结构模型→制作DNA分子的立体结构(双螺旋结构)。
生:
学生动手
按照黑板上程序和上述具体步骤进行连接。
【表达与交流】
每组学生做完DNA分子双螺旋结构模型后,推选一名同学到讲台上展示自己组所得DAN
分子双螺旋结构模型,并交流所做模型结构的特点。
实验五:
探究脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性
实验目的:
探究脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性的关系
实验材料:
四种不同颜色的碱基片
实验过程
情景创设:
师生共同分析的DNA分子结构
提出问题:
4种碱基的排列如何构成复杂的遗传信息?
学生活动:
回忆DNA分子的双螺旋结构,分析提出假设:
DNA上的碱基序列可能代表着遗传信息。
推测:
从分子结构中可以推测遗传信息与4种碱基的排列顺序有关。
教师活动:
设置探究情境:
根据情境,利用数学中排列组合方法推算碱基排列的多种方式,结合DNA分子结构,理解推理出DNA分子中遗传信息的特异性和多样性。
情境1:
若1个碱基对组成1个基因,4个碱基对能形成多少种基因?
教材的情境1,17个碱基对可以排列出多少种基因?
利用教材“资料分析”中的资料1,1000个碱基对可以排列出多少种基因?
组织讨论,得出结论:
碱基排列的千变万化构成了DNA分子的多样性,满足了遗传信息的多样性的要求。
深入探究:
情境2:
假如决定脸型的一个基因只有17个碱基对组成,那么这种排列就有417种可能,那么两个人脸型相同的可能性有多大?
实验结论:
DNA分子具有特异性
实验六:
低温诱导植物染色体数目的变化
一、实验目的:
1.学习低温诱导植物染色体数目变化的方法
2.理解低温诱导植物细胞染色体数目变化的作用机制
二、实验原理:
进行正常有丝分裂的植物分生组织细胞,在有丝分裂后
期,染色体的着丝点分裂,子染色体在纺锤丝的作用下,分别移向两极,最终被平均分配到两个子细胞中去。
用低温处理植物分生组织细胞,能够抑制纺锤体的形成,以致影响染色体被拉向两极,使细胞也不能分裂成两个子细胞。
结果,植物细胞染色体数目发生变化。
三、实验材料:
洋葱或大葱、蒜均为二倍体,体细胞中染色体数为16,培养皿、滤纸、纱布、烧杯、镊子、剪刀、显微镜,载玻片、盖玻片、冰箱,卡诺氏液,改良苯酚品红染液,体积分数为15%_的盐酸溶液,体积分数为95%的酒精溶液
四、实验步骤:
(1)培养根尖:
将洋葱放在装满清水的广口瓶,让洋葱的底部接触水面。
(2)低温诱导:
待洋葱长出1cm左右的不定根时,将整个装置放入冰箱的低温室(4℃)内,诱导培养36小时。
(3)固定细胞形态:
剪去诱导处理的根尖约0.5-1cm,放入卡诺氏液中浸泡0.5-1小时,以固定细胞的形态,然后用体积分数约95%的酒精冲洗2次。
(4)制作装片:
取固定好的根尖,进行解离;
漂洗;
染色;
制片4个步骤,具体操作方法与“观察植物细胞的有丝分裂”实验相同。
(5)观察装片:
先用低倍镜寻找染色体形态较好的分裂相。
视野中既有正常的二倍体细胞,也有染色体数目发生改变的细胞,发生染色体数目变化的细胞中染色体数目可能为正常细胞的两倍。
确认某个细胞发生染色体数目变化后、再用高倍镜观察。
试剂及用途:
(1)卡诺氏液:
固定细胞形态。
(2)95%酒精:
冲洗附着在根尖表面的卡诺氏液。
(3)解离液:
(质量分数为15%HCI和体积分数为95%酒精1:
1混合)使组织中的细胞分离开
(4)清水:
洗去解离液,防止解离过度,便于染色。
(5)改良苯酚品红染液:
使染色体着色。
五、注意事项:
造成看不到染色体数加倍且无仿锤体的细胞原因较多,常见原因有:
1)没有培养出分生区或没有剪取到分生区
2)低温诱导时间不足
3)解离不充分或漂洗不干净造成染色不足
4)染色时间控制不当,看不清染色体
5)没有低倍镜寻找过程
六、实验结论:
_________________________________________________________________________
如没有观察到染色体加倍,分析可能原因。
七、讨论:
秋水仙素与低温都能诱导染色体数目加倍,两者在原理上有什么相似之处?
实验七:
探究自然选择对种群基因频率的影响的实验设计
【实验目的】
1、自然选择对种群基因频率的影响
2、让学生学会运用模拟活动和创设情境来帮助分析问题的方法
在自然选择作用下,种群的基因频率发生了定向改变,导致生物朝着一定的方向不断进化,生物进化的本质是种群的基因频率的定向改变的过程。
【实验材料】
计时器一只,铺有黑纸的讲台,背面写有ss的灰白色纸卡片140张,背面写有Ss的黑色纸卡片40张,背面写有SS的黑色纸卡片20张。
【提出问题】
曼切斯特地区被工业污染后,桦尺蠖种群中S基因频率为什么越来越大,而s基因频率却越来越低?
【作出假设】
树干变黑,黑色的桦尺蠖难以被其天敌发现被捕食的少,而浅色的桦尺蠖容易被其天敌发现而被捕食的多,所以黑色桦尺蠖个体在种群中所占比例越来越高,而浅色桦尺蠖在种群中所占比例越来越低,所以S、s基因频率也就发生相应的变化。
【实验过程】
一、模拟活动过程
1、教师安排学生自主阅读课本116-117面实验的1、2两段材料。
2、教师联系课本中这段材料与纸卡片让学生进入模拟环境,提出问题:
在被严重污染的曼切斯特地区,什么颜色的桦尺蠖最容易被它们的天敌发现并被捕食呢?
与桦尺蠖体色相关的S、s基因频率将会如何变化?
这种基因频率的改变是由什么决定的?
3、用铺有黑纸的讲台代表煤烟污染的环境,黑色、灰白色两种小卡片分别代表黑色、浅色两种桦尺蠖,选4名学生分别模仿桦尺蠖的天敌,如各种鸟类。
4、教师用计时器控制时间,让4名学生分别在规定的时间内比赛抓取卡片,重复几次实验,然后组织学生统计实验前后各种卡片的数量并计算出S、s的基因频率,设计表格记录实验结果。
表1实验结果记录
实验前
第一位学生
第二位学生
……
平均值
基因型频率
SS
10﹪
Ss
20﹪
ss
70﹪
基因皮率
S
s
80﹪
表2实验结果记录
第一次实验后
第二次试验后
第三次试验后…
5、分析结果,进行交流,得出结论。
二、创设数字化情境
1、假设1870年,桦尺蠖SS占10﹪,Ss占20﹪,ss占70﹪,此时S的基因频率为20﹪,s基因频率为80﹪,在树干变黑这一环境下,不利于浅色个体的生存每年减少20﹪,黑色个体每年增加20﹪,则2-10年内该种群每年的基因型频率是多少?
每年的基因频率是多少?
2、设计表格,江计算结果填入表中
实验前(第1年)
第2年
第3年
第4年
3、根据计算结果,进行分析,得出结论,是否与假设一致
4、继续探究,升华情感
如果将环境的选择作用大小进行适当的调整,比如每年浅色个体减少25﹪,黑色个体每年增加25﹪,重新计算结果填入表中,与步骤2中所得数据进行比较。
三、综合比较两组模拟实验结果,分析数据,进行交流,得出结论。
四、讨论交流
1、不同年份该种群个体总数是否有变动呢?
需不需要补充?
大致按什么比例补充?
如果不补充对实验结果影响大吗?
2、在自然选择过程中,直接受选择的是基因型,还是表现性,为什么?
3、树干变黑会影响桦尺蠖种群中浅色个体的出生率吗?
为什么?
对桦尺蠖个体的是、存活率有没有影响,对哪种颜色的桦尺蠖影响更大?
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