“杂交育种与诱变育种”的探究教学设计

王悦如

(辽宁省大连市第十六中学 116001)

1 教材分析及设计思路

“杂交育种与诱变育种”是人教版高中生物学教材《遗传与进化》第6章第1节的内容，依据《普通高中生物课程标准》，其具体内容标准是“搜集生物变异在育种上应用的事例”，在知识层面要求达到理解水平。教材通过选择育种→杂交育种→诱变育种递进的发展历程，说明超越已有技术的局限性是育种技术不断完善与发展的动力和原因，较好地渗透了新课改倡导的提高生物科学素养、注重与现实生活的联系、倡导探究性学习等课程理念。本节内容与初中八年级下册第二章第5节“生物的变异”相衔接，与高中必修2第1章“遗传的基本规律”、第3章“基因的本质”、第4章“基因的表达”、第5章“基因突变及其他变异”等知识均有紧密的联系。此外，本节的教学可为学习本章第2节及选修3中的“基因工程”奠定基础。

设计本节的教学逻辑结构，可以育种技术发展的递进历程为主线索，将情境线索和STS关系线索隐藏在教学逻辑主线中作为两条逻辑副线(图1)：

图1 教学逻辑结构图示

2 教学目标

2.1 知识目标 说明杂交育种和诱变育种的概念和遗传学原理；举例说明杂交育种和诱变育种方法的优点和不足；举例说出杂交育种和诱变育种在生产中的应用；比较杂交育种、诱变育种、多倍体育种和单倍体育种的异同点。

2.2 能力目标 搜集、筛选、整理生物变异在我国育种上应用的资料；运用遗传和变异的原理，解决生产和生活实际中的问题；能用列表比较的方法分析归纳知识、深化理解知识。

2.3 情感态度与价值观目标 体会科学技术在发展生产力、推动社会进步方面的巨大作用；关注我国育种技术的发展。

3 教学过程

3.1 课前搜集育种事例 给学生提供一定的搜集资料的途径(如百度、搜狗等网站；中国知网等数据库；报刊、著作等)，由学生分小组分别从动物、植物和微生物3个方面搜集生物变异在我国育种实践方面应用的事例。搜集的事例由各组组长汇总、审核、筛选、归类，课上由小组成员汇报、交流。

设计意图：在培养学生搜集资料和获取信息能力的同时，落实课程标准中课程目标的能力目标“能够利用多种媒体搜集生物学的信息，学会鉴别、选择、运用和分享信息”。

3.2 系统分析法，导入本章 循着必修2模块“人类认识基因之路”导入本章。

图2 本章导入的设计思路

设计意图：使学生形成整体框架和知识体系，感知系统分析的科学方法，从整体上把握要学习的内容在教材中的地位。

3.3 情境再现引发回忆，导入新课 通过展示初中八年级下册中与育种有关的4幅图(略)导入本节。学生观察图片，回顾初中所学知识，进入本节的学习。通过“袁隆平与杂交水稻”，创设本节教学情境“水稻育种”。

设计意图：选择初中教材的原图，情境再现，充当“先行组织者”，初高中衔接，帮助学生回忆和补习关于育种的前提知识，进入本节的学习。创设学生熟悉的情境——水稻育种，并将这一情境贯穿于整个教学过程始终，有利于激发学生的认知构建、情感发生和能力的生成。

3.4 阅读资料，分析选择育种 通过展示“古人培育矮杆水稻的过程”资料，设置问题：①选择育种中“选择”的含义是什么？②选出的优良品种为什么要单独种植？③选择育种隐含的遗传学原理是什么？④选择育种有哪些优点和不足?

设计意图：提出一组问题支架，让学生带着问题有目的地阅读、思考和分析资料，归纳出选择育种的优点和不足。

3.5 创设情境，探究杂交育种 设置探究活动1：水稻高秆(D)对矮杆(d)为显性，抗稻瘟病(R)对易感稻瘟病(r)为显性，两对性状独立遗传。现有纯合的矮杆感病品种和纯合高秆抗病品种。如果你是一位育种专家，你打算培育出什么样的优良品种？依据的遗传学原理是什么？为了实现育种目标，应当如何操作？用遗传图解表示杂交育种的过程，并用文字、箭头等简要归纳总结杂交育种的流程图。学生小组合作完成该探究活动，小组内部交流讨论后，由学生代表写在黑板上展示。在展示中，教师引导小组之间相互质疑、补充，并用彩色粉笔纠错，完善育种方案，还要强调注意遗传图解书写的准确、规范。最后，由学生自主归纳总结杂交育种的流程图以及杂交育种的概念。

在探究活动后，教师追问①：利用杂交育种方法，得到能稳定遗传的纯合子至少需要多少年的时间？(为突破本节课的难点做铺垫)本节课的难点是杂交育种和诱变育种优点和局限性的分析。由于城市学生缺乏对育种以及培育农作物的相关实践经验，也不了解植物的整个生长发育历程，该问题对学生会有难度。为突破难点，可告诉学生水稻播种和收获的时间，以及水稻的生命历程，让学生较好地分析、认识杂交育种的局限性之一是育种年限较长。那么有没有什么方法能弥补这一缺陷呢？(学生根据上一章所学知识能够知道，单倍体育种可缩短育种年限)

教师追问②：水稻是自花授粉的植物，在杂交育种的操作过程中会有怎样的困难？如何解决这一困难？(学生联系第一章学过的豌豆的杂交实验会想到，需要大量的人工去雄)那如何解决这一困难呢？大家在搜集资料的过程中有没有关注到袁隆平院士是怎样解决这一困难的呢？引导学生学会运用自己搜集的资料去解决实际问题，由学生小组代表展示搜集到的杂交育种的相关事例。

教师追问③：为什么大家搜集到的微生物杂交育种事例甚少？杂交育种能否用于培育细菌新品种？为什么？让学生更深刻地理解杂交育种的原理是基因重组，并且自然状态下基因重组只适用于有性生殖的生物。

设计意图：围绕重点内容，通过一系列探究活动，让学生运用遗传和变异的原理去完成育种任务，亲自体验、实践遗传学原理的应用；通过设计问题串，用遗传图解表示杂交育种的过程，给学生提供一个探究的思路；在探究活动后通过追问，激发学生的问题意识，推进探究进程，培养学生的思维能力。

3.6 引发认知冲突，激励探究意识 提出问题：能否利用杂交育种的方法，用不抗病的水稻去培育自然界中从来没有过的抗病水稻？(学生会发现不可以)为什么不能用杂交育种的方法呢？通过设疑，引导学生分析出杂交育种的局限性——只能根据已有性状重新组合，无法产生新性状。那么如何来弥补这一局限性呢？引入诱变育种的探究活动。设置探究活动2：假设某水稻品种表现为不抗病，但自然界中又没有抗病的性状，你怎样利用不抗病的品种培育出抗病的水稻新品种？① 由不抗病变为抗病，这属于哪种变异类型？②为使水稻发生基因突变，要对水稻进行怎样的处理？同时写出育种流程图；③对不抗病水稻进行这样的处理后，一定能得到抗病水稻吗？为什么？联系基因突变的特点，谈谈诱变育种的局限性；④ 要想克服这一局限性，可以采取什么办法？学生进行思考、分析、讨论并总结杂交育种的流程图及杂交育种的概念，由学生小组代表展示诱变育种的事例，结合事例分析杂交育种的优点与局限性。

设计意图：通过递进式设疑，层层深入到问题的根源，不断地设置认知冲突，激发学生的求知欲和参与欲，突破难点，进而培养他们分析问题和解决问题的能力。并引出下节课内容——基因工程育种。

3.7 列表比较，总结提升 由学生自主列表比较4种育种技术的异同点(表1)，完成本节课堂小结。

设计意图：让学生通过比较，建立新旧知识间的彼此联系，形成知识网络。

4 教学反思

表1 4种育种技术的比较

本节教学在“水稻育种”的情境下，以育种技术发展的递进历程为纵向线索而展开。让学生充当一个育种工作者，利用所学的遗传和变异的相关原理去解决实际问题，尝试分析每一种育种技术的优点和不足，并且找到突破其局限性的方法，在解决问题的过程当中，自主完成对新知识的意义建构。鉴于每一种育种技术都是在科学的发展和技术的进步的基础上发展起来的，在教学过程中，不断地向学生渗透STS教育，使学生体会科学技术对发展社会生产力和推动社会进步等方面所起到的巨大作用。教学中通过设计2个探究活动，以问题(任务)驱动学生主动学习、自主学习，在合作探究中激活学生的思维。通过课前学生搜集资料、课堂展示、小组合作和探究活动，发挥学生的主体作用，取得了较好的教学效果。