概念课中创设主线，注重思维训练

沈静丹

“基因突变和基因重组”是人教版高中生物《必修2·遗传与进化》第五章第一节的内容。这节内容从基因变化的角度来认识生物发生变异的原因，是学习第七章“生物进化”的基础，也是基因表达的延续和拓展。本节的课标要求是说出基因突变的概念、原因和特征等内容，通常的做法就是教师一项一项地带着学生学习、总结基因突变的内因、外因、镰刀型细胞贫血症的根本原因和直接原因，难免会让学生觉得枯燥而繁杂。

其实，这些总结性的语句大可以让学生自己体会并归纳，而教师要做的就是在课堂上帮助学生把这些知识内部的关系理顺，同时也应注重学生在接受这些知识的之外的思维能力的训练和情感、态度与价值观的渗透。

镰刀型细胞贫血症是基因突变的经典案例，教师不妨用这个例子将所要讲述的知识串起来，让学生在自然而然中跟着你思考，然后习得知识。另外，除了让学生掌握基因突变的概念、原因和特征等内容以外，更重要的是要教会学生如何思考。

1 教学目标

1.1 知识目标

概述基因突变的概念；解释基因突变的原因；举例说明基因突变的特征；概述基因突变的意义。

1.2 能力目标

通过对课本实例的分析，形成归纳总结的逻辑推理能力；通过精心设计的智能训练和反馈，发展理论联系实际的能力。

1.3 情感、态度与价值观目标

懂得如何确立健康的生活方式和保护环境。

2 引入

教师在课前展示“2015年诺贝尔生理学或医学奖获得者照片”，上课后以一连串追问调动学生参与课堂的积极性，活跃课堂气氛，并引出本节课题：

你们知道右边这位科学家是谁吗？因为什么事而认识她？她为什么获奖？青蒿素的发现挽救了数百万疟疾患者的生命。无独有偶，70年前，也有三位科学家因发现青霉素而获诺贝尔奖，青霉素在二战中同样拯救了千百万伤员的生命。当时青霉素价格昂贵，现在却非常便宜。因为科学家经过无数次的实验，筛选出了高产青霉菌。你们知道培育高产青霉菌的原理吗？这就涉及今天要学习的内容——基因突变。

设计意图：利用媒体对屠呦呦铺天盖地的报道，引出基因突变的话题，在不知不觉间又渗透介绍了两次诺贝尔奖，引导学生对科学界动态的关注，并在他们的心间播下对科学热爱、关注的种子。

3 事例分析，复习旧知，构建概念

关于基因突变，教师还是从镰刀型细胞贫血症说起，展示一份关于镰刀型细胞贫血症的病理报告：镜检对比发现，病人的红细胞不是正常的圆饼状，而是弯曲的镰刀状。对病症做了主要介绍以后，教师提出系列的问题，引导学生思考、讨论：红细胞异常，请利用所学知识，考虑下一步检查什么？为什么？（引导学生深刻体会“蛋白质是生命活动的承担者”）

确定是血红蛋白的多肽链上某一个氨基酸发生了改变，那么血红蛋白为什么会变化呢？你接下来又会检查什么？为什么？（引导学生回忆基因控制蛋白质的过程，并且讨论是模板出错还是过程出错，训练学生的逻辑思维能力）

在讨论的基础上，学生补全书本P81页“思考与讨论”栏目的核酸部分。教师投影一学生的结论，请他说出分析过程，并请其他学生做出评价。

设计意图：巩固基因控制蛋白质合成的具体过程，以实际案例让学生体会镰刀型细胞贫血症发病的“直接原因”和“根本原因”。

在学生详细分析讨论了镰刀型细胞贫血症后，教师再次引用前面教材中提到的基因突变引起的病例——囊性纤维病，告知学生囊性纤维病患者的跨膜蛋白CFTR蛋白只是508位缺少苯丙氨酸，其余氨基酸的种类和排列顺序都没有变。请学生用学过的知识推测：为什么CFTR蛋白会缺少一个氨基酸？甚至在学生推出“CFTR基因缺失3个碱基”以后，接着追问：“为什么是缺少3个碱基，如果缺少1个或者2个碱基会怎么样呢？”

设计意图：从学生学过的案例（此案例碱基对的变化类型与镰刀型细胞贫血症不同）入手，在复习旧知的基础上，为学生构建基因突变的概念打下基础。

最后教师用示意图表示两种疾病的病因，镰刀型细胞贫血症和囊性纤维病分别为碱基对的替换和缺失。并告知学生还有增添的情况。这些都称之为基因突变。

教师尝试给基因突变总结概念，对学生的回答进行点评，着重注意3个地方：发生变化的主语是基因突变的碱基对而不是基因，发生3种类型的变化后导致的结果是基因结构的改变，也就是不改变基因的数目和基因在染色体上的位置。

设计意图：经过前面两个案例的铺垫，学生总结出概念，对概念的理解和记忆会更加深入和深刻。

4 文本阅读，分析原因

师：在了解了概念以后，同学们自然而然地想知道，什么原因使得基因发生了突变呢？基因突变的原因是多种多样。你能说出一些吗？

设计意图：设问句将学生的思维自然过渡到对基因突变原因的探究。

师：如果你不是很了解，可以打开老师给你们准备的“锦囊”1（以下为放在一个信封里的阅读材料）：

1943年，青霉菌产生青霉素只有20单位/mL，极少数的菌株自发突变能达250单位/mL，产量很低，不能满足要求。后来科学家用X射线、紫外线等照射青霉菌，结果大部分青霉菌死亡，少量生存下来。在存活下来的青霉菌中，产生青霉素的量存在很大的差异，其中有的青霉菌株产生的青霉素的量提高了几百倍（最高达到20 000单位/mL），从而选育出了高产青霉菌株。

现在，科学家利用紫外线与2-去氧-D-葡萄糖复合诱变的方法，选育出的高产青霉菌株，使发酵效价和总产量分别提高12.2%和10.9%。

教师提出问题串，带领学生阅读：

如果不处理，青霉菌株会不会发生高产突变？

既然不处理也会基因突变，为什么还要处理？

从材料可以看出哪些因素可以引起基因突变？

联系学过的“致癌因子”这一内容和生活实际，举例说明还有哪些外因会诱发基因突变。

设计意图：在预设学生回答有困难的地方，准备“锦囊”，以此，激发学生的学习热情；锦囊材料就是本节课的引入“高产青霉菌”的培育，与开始相呼应，并且该材料可形成后面探究基因突变特征的主线。教师设计一系列问题，让学生边阅读边思考。问题回答完后，学生无形中对自发突变、诱发突变、诱发突变的频率增加、哪些因素会引起基因突变等内容就已经掌握了。

师：请你说一说：为什么强烈的日光下要涂抹防晒霜，做X射线透视的医务人员要穿防护衣？你能还举例说说日常生活中我们应注意哪些问题？

教师对学生的回答作出点评，希望他们在以后的生活中养成健康的生活习惯。

设计意图：理论联系实际，用所学知识解释日常生活中的一些行为习惯，培养学生理论联系实际的能力；并且渗透情感价值观教育。

5 举例说明，概括特征

师：从“锦囊”材料可以看出，自然条件下，青霉菌株的突变频率是高还是低？并用表格展示不同生物：不同基因的自发突变频率，提出问题：从中你可以发现什么共同点？（频率都很低）继续看“锦囊”材料，经诱导而发生基因突变以后，得到的都是高产青霉菌株？存活下来的菌株产量一样吗？

教师补充果蝇眼色突变的例子，引导学生概括出“基因突变的不定向性”。

师：果蝇是一种模式生物，常用作实验材料，科研工作者常用一些方法诱导果蝇使它突变，诱导后是不是只有控制眼色的基因会发生突变？推及到不同生物，基因突变是否确定发生在某个细胞、某个DNA分子、某个DNA分子的固定部位？能不能用一个词概括下这个特点？既然基因突变是随机发生的，可以发生在体细胞，也可以发生在生殖细胞。发生在体细胞中的，可以遗传吗？发生在生殖细胞中的，可以遗传吗？

设计意图：以“锦囊”材料为主线，再辅以表格、图片、问题讨论等形式，让学生自行得出基因突变在自然条件下频率很低、不定向的和随机发生的特征。又自然引发“基因可遗传吗”的讨论，过渡自然并不突兀。

师：你能再说出一些日常生活中你们所知道的基因突变的例子吗？

教师补充更多基因突变的例子，提出问题：基因突变还有什么特征？

师生总结：基因突变尽管是随机的、不定向的，在自然状态下突变频率很低，但却是普遍存在的。

设计意图：符合课标“举例说明基因突变的特征”的要求。

6 分析讨论、体会意义

师：各种生物都有基因突变，基因突变产生什么结果呢？你能说说看吗？如果你觉得回答这个问题有困难，可以打开“锦囊”2。以囊性纤维蛋白为例，CFTR基因在第7号染色体的某个位置，请问发生3个碱基的缺失突变以后，CFTR基因还在不在？和原来的CFTR基因一样吗？这个基因是原来在自然界有吗？

设计意图：用材料加问题引导，让学生体会基因突变是产生新基因的途径，是生物变异的根本来源。

师：基因可以通过控制蛋白质的结构或者酶的合成来控制生物的性状，那么基因突变是否一定产生新的性状呢？

设计意图：自然引发对“基因突变是否一定会改变性状”的讨论。

师生总结：基因突变不一定会改变性状。

师：如果性状改变了，有害还是有利呢？请大家看一个例子：英国某地区有一种桦尺蛾，基因突变形成的两种体色，灰色和黑色。19世纪中叶以前，该地区没有被污染，黑色突变应该是（有害的）。随着英国工业的发展，树干被熏成黑褐色，黑色突变应该是（有利的）。这个例子说明了什么？（有害和有利并不是绝对的，会随着环境的改变而改变）

教师总结：基因突变能（不一定）产生新的基因，基因突变不一定改变性状，如果性状不变，往往既无利也无害；如果产生了新性状，有可能适应改变的环境，获得新的生存空间，所以说基因突变为进化提供了原材料。

设计意图：以实际例子引发学生讨论，讨论过程中理解基因突变为进化提供原材料。

师：有人说自然条件下基因突变频率很低，因此它不可能为生物进化提供原材料，你认为这样的看法正确吗？为什么？

设计意图：培养学生的辩证思维能力。

7 总结反馈，埋下伏笔

总结本节课知识框架的基础上，辅以3道课堂反馈练习。

设计意图：帮助学生总结知识和对学习效果进行反馈。

师：胡桃冠的鸡相互交配，后代除了胡桃冠，还出现了其他不同的表现型，是不是发生了基因突变呢？请先思考分析，在课后进行查阅。

设计意图：以实例检测学生对基因突变特征的理解情况，并为下节课“基因重组”埋下伏笔。

8 教学反思

本节课的设计让整堂课具有主线，节奏紧凑，过渡自然，学生专注地跟着教师设计的思路走，不仅习得了概念知识，也锻炼了思维能力，另外也培养了学生保持思考、探究的习惯。

上课的语气略显平淡，激情不够。学生的活动还可以更丰富些。