沈靜丹

“基因突變和基因重組”是人教版高中生物《必修2·遺傳與進化》第五章第一節(jié)的內(nèi)容。這節(jié)內(nèi)容從基因變化的角度來認(rèn)識生物發(fā)生變異的原因，是學(xué)習(xí)第七章“生物進化”的基礎(chǔ)，也是基因表達的延續(xù)和拓展。本節(jié)的課標(biāo)要求是說出基因突變的概念、原因和特征等內(nèi)容，通常的做法就是教師一項一項地帶著學(xué)生學(xué)習(xí)、總結(jié)基因突變的內(nèi)因、外因、鐮刀型細(xì)胞貧血癥的根本原因和直接原因，難免會讓學(xué)生覺得枯燥而繁雜。

其實，這些總結(jié)性的語句大可以讓學(xué)生自己體會并歸納，而教師要做的就是在課堂上幫助學(xué)生把這些知識內(nèi)部的關(guān)系理順，同時也應(yīng)注重學(xué)生在接受這些知識的之外的思維能力的訓(xùn)練和情感、態(tài)度與價值觀的滲透。

鐮刀型細(xì)胞貧血癥是基因突變的經(jīng)典案例，教師不妨用這個例子將所要講述的知識串起來，讓學(xué)生在自然而然中跟著你思考，然后習(xí)得知識。另外，除了讓學(xué)生掌握基因突變的概念、原因和特征等內(nèi)容以外，更重要的是要教會學(xué)生如何思考。

1 教學(xué)目標(biāo)

1.1 知識目標(biāo)

概述基因突變的概念；解釋基因突變的原因；舉例說明基因突變的特征；概述基因突變的意義。

1.2 能力目標(biāo)

通過對課本實例的分析，形成歸納總結(jié)的邏輯推理能力；通過精心設(shè)計的智能訓(xùn)練和反饋，發(fā)展理論聯(lián)系實際的能力。

1.3 情感、態(tài)度與價值觀目標(biāo)

懂得如何確立健康的生活方式和保護環(huán)境。

2 引入

教師在課前展示“2015年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎獲得者照片”，上課后以一連串追問調(diào)動學(xué)生參與課堂的積極性，活躍課堂氣氛，并引出本節(jié)課題：

你們知道右邊這位科學(xué)家是誰嗎？因為什么事而認(rèn)識她？她為什么獲獎？青蒿素的發(fā)現(xiàn)挽救了數(shù)百萬瘧疾患者的生命。無獨有偶，70年前，也有三位科學(xué)家因發(fā)現(xiàn)青霉素而獲諾貝爾獎，青霉素在二戰(zhàn)中同樣拯救了千百萬傷員的生命。當(dāng)時青霉素價格昂貴，現(xiàn)在卻非常便宜。因為科學(xué)家經(jīng)過無數(shù)次的實驗，篩選出了高產(chǎn)青霉菌。你們知道培育高產(chǎn)青霉菌的原理嗎？這就涉及今天要學(xué)習(xí)的內(nèi)容——基因突變。

設(shè)計意圖：利用媒體對屠呦呦鋪天蓋地的報道，引出基因突變的話題，在不知不覺間又滲透介紹了兩次諾貝爾獎，引導(dǎo)學(xué)生對科學(xué)界動態(tài)的關(guān)注，并在他們的心間播下對科學(xué)熱愛、關(guān)注的種子。

3 事例分析，復(fù)習(xí)舊知，構(gòu)建概念

關(guān)于基因突變，教師還是從鐮刀型細(xì)胞貧血癥說起，展示一份關(guān)于鐮刀型細(xì)胞貧血癥的病理報告：鏡檢對比發(fā)現(xiàn)，病人的紅細(xì)胞不是正常的圓餅狀，而是彎曲的鐮刀狀。對病癥做了主要介紹以后，教師提出系列的問題，引導(dǎo)學(xué)生思考、討論：紅細(xì)胞異常，請利用所學(xué)知識，考慮下一步檢查什么？為什么？（引導(dǎo)學(xué)生深刻體會“蛋白質(zhì)是生命活動的承擔(dān)者”）

確定是血紅蛋白的多肽鏈上某一個氨基酸發(fā)生了改變，那么血紅蛋白為什么會變化呢？你接下來又會檢查什么？為什么？（引導(dǎo)學(xué)生回憶基因控制蛋白質(zhì)的過程，并且討論是模板出錯還是過程出錯，訓(xùn)練學(xué)生的邏輯思維能力）

在討論的基礎(chǔ)上，學(xué)生補全書本P81頁“思考與討論”欄目的核酸部分。教師投影一學(xué)生的結(jié)論，請他說出分析過程，并請其他學(xué)生做出評價。

設(shè)計意圖：鞏固基因控制蛋白質(zhì)合成的具體過程，以實際案例讓學(xué)生體會鐮刀型細(xì)胞貧血癥發(fā)病的“直接原因”和“根本原因”。

在學(xué)生詳細(xì)分析討論了鐮刀型細(xì)胞貧血癥后，教師再次引用前面教材中提到的基因突變引起的病例——囊性纖維病，告知學(xué)生囊性纖維病患者的跨膜蛋白CFTR蛋白只是508位缺少苯丙氨酸，其余氨基酸的種類和排列順序都沒有變。請學(xué)生用學(xué)過的知識推測：為什么CFTR蛋白會缺少一個氨基酸？甚至在學(xué)生推出“CFTR基因缺失3個堿基”以后，接著追問：“為什么是缺少3個堿基，如果缺少1個或者2個堿基會怎么樣呢？”

設(shè)計意圖：從學(xué)生學(xué)過的案例（此案例堿基對的變化類型與鐮刀型細(xì)胞貧血癥不同）入手，在復(fù)習(xí)舊知的基礎(chǔ)上，為學(xué)生構(gòu)建基因突變的概念打下基礎(chǔ)。

最后教師用示意圖表示兩種疾病的病因，鐮刀型細(xì)胞貧血癥和囊性纖維病分別為堿基對的替換和缺失。并告知學(xué)生還有增添的情況。這些都稱之為基因突變。

教師嘗試給基因突變總結(jié)概念，對學(xué)生的回答進行點評，著重注意3個地方：發(fā)生變化的主語是基因突變的堿基對而不是基因，發(fā)生3種類型的變化后導(dǎo)致的結(jié)果是基因結(jié)構(gòu)的改變，也就是不改變基因的數(shù)目和基因在染色體上的位置。

設(shè)計意圖：經(jīng)過前面兩個案例的鋪墊，學(xué)生總結(jié)出概念，對概念的理解和記憶會更加深入和深刻。

4 文本閱讀，分析原因

師：在了解了概念以后，同學(xué)們自然而然地想知道，什么原因使得基因發(fā)生了突變呢？基因突變的原因是多種多樣。你能說出一些嗎？

設(shè)計意圖：設(shè)問句將學(xué)生的思維自然過渡到對基因突變原因的探究。

師：如果你不是很了解，可以打開老師給你們準(zhǔn)備的“錦囊”1（以下為放在一個信封里的閱讀材料）：

1943年，青霉菌產(chǎn)生青霉素只有20單位/mL，極少數(shù)的菌株自發(fā)突變能達250單位/mL，產(chǎn)量很低，不能滿足要求。后來科學(xué)家用X射線、紫外線等照射青霉菌，結(jié)果大部分青霉菌死亡，少量生存下來。在存活下來的青霉菌中，產(chǎn)生青霉素的量存在很大的差異，其中有的青霉菌株產(chǎn)生的青霉素的量提高了幾百倍（最高達到20 000單位/mL），從而選育出了高產(chǎn)青霉菌株。

現(xiàn)在，科學(xué)家利用紫外線與2-去氧-D-葡萄糖復(fù)合誘變的方法，選育出的高產(chǎn)青霉菌株，使發(fā)酵效價和總產(chǎn)量分別提高12.2%和10.9%。

教師提出問題串，帶領(lǐng)學(xué)生閱讀：

如果不處理，青霉菌株會不會發(fā)生高產(chǎn)突變？

既然不處理也會基因突變，為什么還要處理？

從材料可以看出哪些因素可以引起基因突變？

聯(lián)系學(xué)過的“致癌因子”這一內(nèi)容和生活實際，舉例說明還有哪些外因會誘發(fā)基因突變。

設(shè)計意圖：在預(yù)設(shè)學(xué)生回答有困難的地方，準(zhǔn)備“錦囊”，以此，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情；錦囊材料就是本節(jié)課的引入“高產(chǎn)青霉菌”的培育，與開始相呼應(yīng)，并且該材料可形成后面探究基因突變特征的主線。教師設(shè)計一系列問題，讓學(xué)生邊閱讀邊思考。問題回答完后，學(xué)生無形中對自發(fā)突變、誘發(fā)突變、誘發(fā)突變的頻率增加、哪些因素會引起基因突變等內(nèi)容就已經(jīng)掌握了。

師：請你說一說：為什么強烈的日光下要涂抹防曬霜，做X射線透視的醫(yī)務(wù)人員要穿防護衣？你能還舉例說說日常生活中我們應(yīng)注意哪些問題？

教師對學(xué)生的回答作出點評，希望他們在以后的生活中養(yǎng)成健康的生活習(xí)慣。

設(shè)計意圖：理論聯(lián)系實際，用所學(xué)知識解釋日常生活中的一些行為習(xí)慣，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力；并且滲透情感價值觀教育。

5 舉例說明，概括特征

師：從“錦囊”材料可以看出，自然條件下，青霉菌株的突變頻率是高還是低？并用表格展示不同生物：不同基因的自發(fā)突變頻率，提出問題：從中你可以發(fā)現(xiàn)什么共同點？（頻率都很低）繼續(xù)看“錦囊”材料，經(jīng)誘導(dǎo)而發(fā)生基因突變以后，得到的都是高產(chǎn)青霉菌株？存活下來的菌株產(chǎn)量一樣嗎？

教師補充果蠅眼色突變的例子，引導(dǎo)學(xué)生概括出“基因突變的不定向性”。

師：果蠅是一種模式生物，常用作實驗材料，科研工作者常用一些方法誘導(dǎo)果蠅使它突變，誘導(dǎo)后是不是只有控制眼色的基因會發(fā)生突變？推及到不同生物，基因突變是否確定發(fā)生在某個細(xì)胞、某個DNA分子、某個DNA分子的固定部位？能不能用一個詞概括下這個特點？既然基因突變是隨機發(fā)生的，可以發(fā)生在體細(xì)胞，也可以發(fā)生在生殖細(xì)胞。發(fā)生在體細(xì)胞中的，可以遺傳嗎？發(fā)生在生殖細(xì)胞中的，可以遺傳嗎？

設(shè)計意圖：以“錦囊”材料為主線，再輔以表格、圖片、問題討論等形式，讓學(xué)生自行得出基因突變在自然條件下頻率很低、不定向的和隨機發(fā)生的特征。又自然引發(fā)“基因可遺傳嗎”的討論，過渡自然并不突兀。

師：你能再說出一些日常生活中你們所知道的基因突變的例子嗎？

教師補充更多基因突變的例子，提出問題：基因突變還有什么特征？

師生總結(jié)：基因突變盡管是隨機的、不定向的，在自然狀態(tài)下突變頻率很低，但卻是普遍存在的。

設(shè)計意圖：符合課標(biāo)“舉例說明基因突變的特征”的要求。

6 分析討論、體會意義

師：各種生物都有基因突變，基因突變產(chǎn)生什么結(jié)果呢？你能說說看嗎？如果你覺得回答這個問題有困難，可以打開“錦囊”2。以囊性纖維蛋白為例，CFTR基因在第7號染色體的某個位置，請問發(fā)生3個堿基的缺失突變以后，CFTR基因還在不在？和原來的CFTR基因一樣嗎？這個基因是原來在自然界有嗎？

設(shè)計意圖：用材料加問題引導(dǎo)，讓學(xué)生體會基因突變是產(chǎn)生新基因的途徑，是生物變異的根本來源。

師：基因可以通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)或者酶的合成來控制生物的性狀，那么基因突變是否一定產(chǎn)生新的性狀呢？

設(shè)計意圖：自然引發(fā)對“基因突變是否一定會改變性狀”的討論。

師生總結(jié)：基因突變不一定會改變性狀。

師：如果性狀改變了，有害還是有利呢？請大家看一個例子：英國某地區(qū)有一種樺尺蛾，基因突變形成的兩種體色，灰色和黑色。19世紀(jì)中葉以前，該地區(qū)沒有被污染，黑色突變應(yīng)該是（有害的）。隨著英國工業(yè)的發(fā)展，樹干被熏成黑褐色，黑色突變應(yīng)該是（有利的）。這個例子說明了什么？（有害和有利并不是絕對的，會隨著環(huán)境的改變而改變）

教師總結(jié)：基因突變能（不一定）產(chǎn)生新的基因，基因突變不一定改變性狀，如果性狀不變，往往既無利也無害；如果產(chǎn)生了新性狀，有可能適應(yīng)改變的環(huán)境，獲得新的生存空間，所以說基因突變?yōu)檫M化提供了原材料。

設(shè)計意圖：以實際例子引發(fā)學(xué)生討論，討論過程中理解基因突變?yōu)檫M化提供原材料。

師：有人說自然條件下基因突變頻率很低，因此它不可能為生物進化提供原材料，你認(rèn)為這樣的看法正確嗎？為什么？

設(shè)計意圖：培養(yǎng)學(xué)生的辯證思維能力。

7 總結(jié)反饋，埋下伏筆

總結(jié)本節(jié)課知識框架的基礎(chǔ)上，輔以3道課堂反饋練習(xí)。

設(shè)計意圖：幫助學(xué)生總結(jié)知識和對學(xué)習(xí)效果進行反饋。

師：胡桃冠的雞相互交配，后代除了胡桃冠，還出現(xiàn)了其他不同的表現(xiàn)型，是不是發(fā)生了基因突變呢？請先思考分析，在課后進行查閱。

設(shè)計意圖：以實例檢測學(xué)生對基因突變特征的理解情況，并為下節(jié)課“基因重組”埋下伏筆。

8 教學(xué)反思

本節(jié)課的設(shè)計讓整堂課具有主線，節(jié)奏緊湊，過渡自然，學(xué)生專注地跟著教師設(shè)計的思路走，不僅習(xí)得了概念知識，也鍛煉了思維能力，另外也培養(yǎng)了學(xué)生保持思考、探究的習(xí)慣。

上課的語氣略顯平淡，激情不夠。學(xué)生的活動還可以更豐富些。