浙科版高中生物必修2《遗传的染色体学说》教案

第二节遗传的染色体学说一、学习目标1．了解基因与染色体在细胞分裂中的平行行为。

2．了解遗传的染色体学说的内容。

3．能用遗传的染色体学说阐明孟德尔的分离定律和自由组合定律的实质。

二、教材分析【教材的地位作用】在《细胞和分子》模块中，学生已经掌握了“核酸是一切生物的遗传物质；细胞核是遗传物质储存、复制的主要场所，是细胞遗传特性和代谢活动的控制中心”，但是对基因是什么，基因与核酸、染色体是什么关系，都还未学习。

在《遗传与进化》模块中，在本节知识之前，学生先学习孟德尔的遗传的两个基本定律和减数分裂的过程，再学习遗传的染色体学说，这样的教学顺序安排体现了科学研究的真实过程，更能使学生体会遗传学的建立是一个不断实验、研究、推理、修正和发展的过程，也能使学生更好地体会科学研究往往是多角度的、多维度的。

同时，这种重新演绎当年科学家探究过程的教学安排，利用了“类比推理”方法，是对“假说演绎法”科学方法的进一步培养。

学生在学习本节内容之前，对孟德尔的遗传两个基本定律和减数分裂过程的有关知识的理解是相互孤立的，从内容上根本没有把这两者联系起来，这样就不能解释基因分离和自由组合的实质，使基因的传递规律显得十分抽象，没有实实在在的细胞学基础，也使减数分裂与遗传物质的传递相隔绝，使减数分裂的过程游离于遗传之外。

通过本节知识的学习，使学生清楚基因和染色体的关系，真正把抽象的基因具体化，能够从减数分裂的角度理解基因的分离和自由组合定律的实质，把遗传与减数分裂、基因与染色体的关系真正融合起来。

通过本节内容的学习，也为后面的伴性遗传、基因的表达、基因重组、染色体畸变、生物进化的变异来源、人类遗传病的传递规律等内容的学习，奠定了坚实的基础。

可以说，本节内容确实具有承前启后的重要作用。

【教学重难点】重点：基因位于染色体上的假设和实验证据；孟德尔遗传规律的现代解释。

难点：类比推理方法的运用【建议课时】1课时。

三、学情分析学生在学习本模块内容之前，已经粗略地了解了核酸是生物的遗传物质，清楚了细胞核在生物遗传中的作用，也清楚了基因的分离定律和基因的自由组合定律的有关内容，同时又学习了有丝分裂和减数分裂的过程，并且高中学生已经具有比较强的分析、推理的抽象思维的能力，为本节课的遗传的染色体学说的学习奠定了知识与能力上的基础。

学生在学习前面的知识后，也期待更深入地了解基因与染色体的关系、基因的分离定律和自由组合定律产生的原因，因而对本节知识的学习有心理上的准备。

高中学生也具有较强的动手能力，使本节课孟德尔定律的细胞学基础的教学过程能够顺利得以实施。

但是，本节课的内容比较抽象，学生对类比推理的方法比较难理解，因此需要教师在教学中应用多种教学手段，激发学生的学习兴趣，将微观的内容具体化、形象化，从而提高学习效果。

四、教学设计【设计思路】1、调动学生已有的知识和经验，激发学生的探究欲望通过“基因的分离定律和自由组合定律是生物体在前后代传递遗传物质时的传递规律，而减数分裂又是生物体在形成有性生殖细胞时的分裂方式，这二者是否有联系”引入课题，激发学生探究的欲望。

接着通过学生回忆在基因的分离定律和自由组合定律中孟德尔对关于基因的假设，再由学生分析在减数分裂过程中有什么物质的行为与基因的行为非常相似，通过学生思考，教师引导，得到细胞中染色体的行为与基因的行为相一致，从而推断出基因在染色体上的结论。

这样采用问题串的形式，实际上就是学生在问题的驱动下带着问题主动的积极的思考，引导学生步步深入地分析问题、解决问题、亲历科学家探索基因的历程，让学生自己去发现知识、体验知识，使学生在学习过程中始终保持高昂的兴趣，切身感受科学的魅力，并且加深对科学过程和方法的理解，培养了学生实事求是的科学态度及勇于探索、团结合作、乐于探索生命奥秘的精神。

2、设计模拟实验，引导学生分析基因的分离和自由组合定律的实质得出基因在染色体上的结论后，如果直接将基因的分离和自由组合定律的实质告诉学生，学生会感到枯燥无味，甚至不能做到真正理解两大遗传基本定律的实质，这样又会走上死记硬背的老路。

因此，在教学中设计减数分裂的模拟实验，让学生在染色体的一定位置上标上基因，通过已经学习了的减数分裂过程中染色体的行为变化，分析基因在减数分裂时的行为，从而水到渠成地得出基因的分离和自由组合定律的实质，使整个教学过程显得流畅，而且在前一阶段学生推理分析之后，采用模拟实验的方式，改变了教学手段，有利于学生学习兴趣的保持和注意力的集中，也有利于把抽象的知识具体化、直观化，保证了教学目标的顺利完成。

【教学过程】（一）创设情境，导入新课［导入］如果对孟德尔的实验作进一步的思考，一定会提出很多疑问：基因(即遗传因子)是抽象的概念还是客观存在的实体？它究竟存在哪里？性质怎样？遗传的规律性有没有可以观察的实验依据？可以说，孟德尔遗传定律所提出的问题远比它所解决的问题多得多。

抽象的孟德尔因子要落实到一个客观实体上，而且能够知其位置，才能被世人广泛的理解和接受。

那么孟德尔的“遗传因子”在细胞中是否真正有相应的结构？科学家们发现基因的分离定律和自由组合定律是生物体在前后代传递遗传物质时的传递规律，而减数分裂又是生物体在形成有性生殖细胞时的分裂方式，这二者是否有联系？科学家对这个问题产生了浓厚的兴趣，并进行了分析和研究。

现在让我们沿着科学家研究的足迹，追寻科学家的研究思路，体会研究的方法，并学习相应的知识。

（二）问题探究，学习新知1、遗传的染色体学说［教师活动］多媒体呈现材料一：孟德尔定律重新发现不久，引起人们的极大兴趣。

1902年，美国细胞学家萨顿（W.S. Sutton 1877～1916）和德国胚胎学家鲍维里(T．H．Boveri 1862～1915），他们独立地认识到豌豆产生配子时孟德尔的遗传因子（基因）的行为和减数分裂中的一种物质的行为有着精确的平行关系。

多媒体呈现问题一：请分析，你认为这是什么物质？这种物质与孟德尔的遗传因子（基因）的行为有哪些平行关系？教师可以提示分析的方法：先分析基因的分离定律和自由组合定律中孟德尔提出的基因有哪些行为，再分析减数分裂中什么物质也有相似行为，然后进行联系归纳。

（对于学生分析和解决问题能力较强的班级，教师可以简略地提示甚至不做提示，完全交给学生进行分析，这样对学生来说，具有更大的挑战性，更能激发他们学习的兴趣和激情。

但对于学生基础比较差，对遗传的两大定律中基因的行为和减数分裂中染色体的行为仍然不甚明了，或者分析和解决问题比较弱的班级，则应进行具体指导，并且分析时应分步进行。

）［学生活动］学生以四人小组为单位进行分析、讨论、交流。

然后，学生小组为单位，汇报讨论的结果。

［师生总结］（1）孟德尔对基因的存在和行为的假设：①基因在体细胞中成对存在，其中一个来自母本，另一个来自父本②基因在生殖细胞中成单存在③F1体细胞内成对的等位基因各自独立，互不混杂④F1形成配子时，等位基因的分离，非等位基因表现出自由组合（2）同源染色体的存在和行为与以上基因的存在和行为有一致现象，具体表现为：①同源染色体在体细胞中成对存在，一个来自母方，一个来自父方②同源染色体经过减数分裂，在生殖细胞中成单存在③在体细胞中存在的两条同源染色体各自独立，互不混杂④在原始的生殖细胞形成配子进行减数第一次分裂时，同源染色体分离，非同源染色体表现出自由组合［教师活动］多媒体呈现问题二：对此现象，你可能作出怎样的推测？［学生活动］学生讨论后得出结论：可能基因在染色体上，染色体是基因的载体［教师活动］这也正是科学家在当时得出的结论：1902年，萨顿和鲍维里各自比较研究了减数分裂过程中染色体行为与遗传因子之间的平行关系，这种比较研究的结果令他们极为振奋，因为他们已经意识到，基因很可能就在染色体上，由此提出了著名的“萨顿—鲍维里假想”：他们认为孟德尔的“遗传因子”与配子形成和受精过程中的染色体传递行为具有平行性，认为孟德尔的遗传因子位于染色体上。

现在我们也许认为染色体学说并无惊人之处，但在20世纪初萨顿和鲍维里的假说却十分轰动，对此学说发表的第一个反应当然是寻找它的漏洞，几年之后终于引发了一场激烈的争论，使得遗传的染色体学说更具魅力。

多媒体呈现问题三：为什么会爆发这一场激烈的争论？［学生活动］鲍维里和萨顿虽然证明了基因行为和染色体行为是平行的，但是平行并没有反映出两者具有一定的前因后果和空间位置的必然联系，那么基因和染色体的关系究竟是怎样的呢？还必需通过一定的实验予以验证。

［教师活动］确实，萨顿提出的假设在当时并没被多数人认同。

持不同意见的人认为，基因和染色体的那种相互关系最多不过是彼此同时发生而已，把孟德尔的基因同染色体相提并论显得有点似是而非。

美国的哥伦比亚大学生物系的生物胚胎学家摩尔根(T. H. Morgan，1866～1945)就持有这种看法，他认为这是“思辨”臆测，要求提供更直接的证据，宣称绝不接受这种“没有实验基础”的理论，因此他试图用实验来解决这个问题。

多媒体呈现材料二：摩尔根从1905年开始选择果蝇作为实验材料进行研究（严格地讲并不是为了解决遗传学问题，他是想用果蝇进行连续不断的近亲交配以观察后代的产卵量和成活率是否下降的问题），多年以后摩尔根及其同事通过果蝇实验，发现果蝇的白眼性状的伴性遗传现象，即白眼性状始终在雄性果蝇中出现，第一次把一个特定的基因定位于一条特定的染色体上，以令人信服的实验证明基因存在于细胞染色体上并作有规律的传递，这使得摩尔根从刚开始反对孟德尔学说转而开始相信并支持它了。

1926年，摩尔根发表《基因论》，使遗传的染色体学说得以确立。

（对于次项验证实验的介绍，可详也可略，视学生的而定）［教师讲解］迄今为止，从最高等的哺乳动物到最低等的细菌和病毒，基因在染色体上的原理都是适用的。

基因论科学地反映了生物界的遗传规律。

基因论的提出，标志着现代遗传学的正式建立。

有人曾对遗传的染色体学说的建立作了一个形象的比喻：若将孟德尔学说比作是从生物雄壮的交响乐中分解出七个音符，那么摩尔根的染色体遗传理论则不仅证实了六弦琴上六根琴弦的存在，而且证明了这七个音符就是从这只大弦琴上发出来的。

遗传的染色体学说的诞生是细胞学和遗传学的结晶，宣告了细胞遗传学的日臻成熟，正如米勒所言：“它为整个现代遗传学奠定了基础养料”。

诺贝尔委员会认为：“没有摩尔根的研究，就没有人类遗传学”。

摩尔根本人因此在诺贝尔诞生100周年的1933年获诺贝尔医学和生理学奖。

遗传学的飞速发展业已表明，当时的这种评价远远不够。

正如科学史学家迈尔(E．Mayr)1984年所言：“接受遗传的染色体理论绝不是染色体研究的终止，而是进入染色体研究新时代的标志”。

［教师活动］多媒体呈现问题四：基因在染色体上，怎么存在？一基因一染色体吗？教师可以提示：人体的体细胞中有几条染色体，又有多少个基因？学生得出结论：一条染色体上有多个基因（因为学生在课外对人类基因组计划的研究结果很可能有所了解，所以对课外知识丰富，分析能力强的学生，完全可以不作提示，而是由学生介绍、分析）教师讲解：基因在染色体上呈直线排列［师生归纳］（1）遗传的染色体学说的建立需要几代科学家共同努力，是一个不断开拓、继承、修正和发展的过程，需要勇于探索、团结合作、尊重科学、乐于探索生命奥秘、勇于自我否定的科学精神。