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2019-2020年高中生物 《減數(shù)分裂和受精作用》教案14 新人教版必修2 一、 教學(xué)目標(biāo) 1.闡明細(xì)胞的減數(shù)分裂并模擬分裂過程中染色體的變化。 2.舉例說明配子的形成過程。 3.舉例說明受精過程。 4.使用高倍鏡，觀察蝗蟲精母細(xì)胞減數(shù)分裂固定裝片。 5.闡明減數(shù)分裂和受精作用對(duì)于生物遺傳和變異的重要性。 二、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn) 1.教學(xué)重點(diǎn) （1）減數(shù)分裂的概念。 （2）精子的形成過程。 （3）受精作用的過程。 2.教學(xué)難點(diǎn) （1）模擬減數(shù)分裂過程中染色體的變化。 （2）比較精子和卵細(xì)胞形成過程的異同。 （3）觀察蝗蟲精母細(xì)胞的減數(shù)分裂。 三、教學(xué)策略 總體思路是：教師要充分利用教材和生產(chǎn)生活中的實(shí)例，引導(dǎo)學(xué)生從教材或生活中提煉出問題；然后讓全體學(xué)生親自動(dòng)手來探究，并且歸納總結(jié),引導(dǎo)學(xué)生在解決問題的過程中學(xué)習(xí)。體現(xiàn)“提高生物科學(xué)素養(yǎng)，面向全體學(xué)生，倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)，注重與現(xiàn)實(shí)生活的聯(lián)系”等新課程理念。 由于減數(shù)分裂和受精作用是微觀、動(dòng)態(tài)、連續(xù)變化的過程，給準(zhǔn)確認(rèn)知帶來困難，因此成為教學(xué)的難點(diǎn)。為了突破教學(xué)難點(diǎn)，教師應(yīng)考慮在學(xué)生已有知識(shí)（如有絲分裂）的基礎(chǔ)上，精心設(shè)計(jì)將微觀變?yōu)楹暧^的教學(xué)活動(dòng)。為此將本節(jié)“模擬建構(gòu)”的部分活動(dòng)前移應(yīng)該是一個(gè)很好的設(shè)想。學(xué)生通過探究活動(dòng)開展學(xué)習(xí)。 本節(jié)教學(xué)建議用3課時(shí)完成，其中減數(shù)分裂部分的教學(xué)用2課時(shí)。 第1課時(shí) 一、減數(shù)分裂 1.設(shè)置問題情境，引起興趣，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入學(xué)習(xí)新知識(shí)氛圍。 本節(jié)繼續(xù)沿著科學(xué)發(fā)現(xiàn)史的歷程進(jìn)行研究。繼遺傳因子之后，科學(xué)家又發(fā)現(xiàn)了染色體在生殖過程中的變化，并根據(jù)預(yù)測(cè)和觀察證實(shí)了生物進(jìn)行有性生殖要經(jīng)過減數(shù)分裂和受精作用。據(jù)此，教師可設(shè)置問題情境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的欲望。 （1）先請(qǐng)學(xué)生根據(jù)本節(jié)題圖，比較果蠅體細(xì)胞與配子細(xì)胞染色體組成及數(shù)目的不同。引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)此圖提出能聯(lián)想到的問題。（如：配子細(xì)胞是如何形成的？） （2）教師通過設(shè)問“圖中的配子是通過有絲分裂產(chǎn)生的嗎？”“有絲分裂的特征是什么？”等引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)細(xì)胞有絲分裂并猜想配子是經(jīng)過何種分裂形成的。 （3）然后教師可介紹減數(shù)分裂發(fā)現(xiàn)簡史，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)減數(shù)分裂的興趣。 2.通過學(xué)生的模擬活動(dòng)和思考來突破本節(jié)教學(xué)的重、難點(diǎn)，形成對(duì)減數(shù)分裂過程中染色體變化的正確認(rèn)識(shí)。 精子形成過程是本節(jié)的教學(xué)重點(diǎn)，模擬減數(shù)分裂過程中染色體的變化是本節(jié)的教學(xué)難點(diǎn)。建議將第二小節(jié)“模型建構(gòu)”的部分活動(dòng)前移。這樣做的好處是學(xué)生在已有知識(shí)（有絲分裂）的基礎(chǔ)上，通過自己的探究體會(huì)減數(shù)分裂與有絲分裂的不同；形成對(duì)減數(shù)分裂過程中染色體數(shù)目和行為變化的直觀印象。 進(jìn)行“模型建構(gòu)”教學(xué)時(shí)注意以下幾點(diǎn)。 （1）學(xué)生拿出紅、黃橡皮泥（或染色的木棍、植物枝條等替代品）及白紙，依照“模型建構(gòu)”的“活動(dòng)準(zhǔn)備”進(jìn)行準(zhǔn)備。 （2）教師輔導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建一個(gè)有絲分裂染色體數(shù)目和行為變化的模型。 （3）引導(dǎo)學(xué)生邊討論邊利用模型完成自己猜想的配子形成過程。期待學(xué)生經(jīng)過思考和實(shí)踐理解只有在染色體復(fù)制一次細(xì)胞連續(xù)分裂兩次的情況下，才能產(chǎn)生如題圖所示的配子。明確這是一種使細(xì)胞中染色體數(shù)目減半的新的細(xì)胞分裂方式。 （4）教師繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生再次仔細(xì)觀察題圖中配子染色體組成的特點(diǎn)，然后請(qǐng)學(xué)生利用模型說明如何能形成如圖所示的配子細(xì)胞。 （5）請(qǐng)學(xué)生嘗試歸納形成配子的細(xì)胞分裂（減數(shù)分裂）的過程與特點(diǎn)。 第2課時(shí) 第1課時(shí)主要是學(xué)生通過活動(dòng)，獲得對(duì)減數(shù)分裂感性認(rèn)識(shí)。本課時(shí)應(yīng)引導(dǎo)并幫助學(xué)生形成對(duì)感性知識(shí)的理性概括。 1.繼續(xù)上節(jié)學(xué)生的模型建構(gòu)活動(dòng)并引導(dǎo)學(xué)生思考。 對(duì)照建構(gòu)的模型，教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行理性思考。此時(shí)還應(yīng)充分發(fā)揮教材資源的作用。 （1）引導(dǎo)學(xué)生觀察書中哺乳動(dòng)物精子形成過程圖解，并與自己建構(gòu)的模型比較，思考圖解的合理性。 （2）在此基礎(chǔ)上，教師依照書中圖解講述哺乳動(dòng)物精子形成過程中發(fā)生的現(xiàn)象，包括：精原細(xì)胞中染色體復(fù)制；初級(jí)精母細(xì)胞中的同源染色體聯(lián)會(huì)，四分體形成，同源染色體分離，染色體數(shù)目減半；次級(jí)精母細(xì)胞中染色體不再復(fù)制，染色體著絲點(diǎn)分裂，姐妹染色體分開成為染色體，分別移向細(xì)胞兩極等。著重講解同源染色體、非同源染色體等概念。 （3）再請(qǐng)學(xué)生利用模型，邊模擬邊用生物學(xué)術(shù)語講述哺乳動(dòng)物精子形成過程。 2.在模擬活動(dòng)的基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行總結(jié)和概括。 （1）請(qǐng)學(xué)生歸納減數(shù)分裂概念。 （2）引導(dǎo)學(xué)生觀察書中“哺乳動(dòng)物卵細(xì)胞形成圖解”，然后對(duì)精子形成過程和卵細(xì)胞形成過程進(jìn)行比較。 3.結(jié)合參考圖示（圖14和圖15）觀察蝗蟲精母細(xì)胞減數(shù)分裂的固定裝片，以加深對(duì)減數(shù)分裂過程的理解。 圖14 高倍鏡下觀察蝗蟲精母細(xì)胞減數(shù)分裂的幾個(gè)時(shí)期示意圖 A.精巢管頂端 B.減數(shù)第一次分裂 C.減數(shù)第二次分裂 D.精子細(xì)胞 E.精子 圖15 蝗蟲精母細(xì)胞減數(shù)分裂示意圖 第3課時(shí) 二、受精作用 本課時(shí)教學(xué)重點(diǎn)是解決配子多樣性的問題，但無論從思維的邏輯上還是從事實(shí)來說，都必須先解決為什么會(huì)出現(xiàn)受精作用。因此提出如下教學(xué)建議。 1.從生活實(shí)際提煉出問題引發(fā)思考。 可以用人的染色體組型圖，也可以從本節(jié)題圖引出問題，如“人的體細(xì)胞中有多少條染色體？人的精子和卵細(xì)胞中有多少條染色體？從人的精子、卵細(xì)胞到人的體細(xì)胞之間應(yīng)該有一個(gè)什么樣的變化過程？人的體細(xì)胞是怎樣形成的？”引起學(xué)生的思考進(jìn)而理解受精作用的過程。 2.先引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注配子多樣性的現(xiàn)象，再讓學(xué)生研究配子多樣性的來源。 （1）引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材中“父親的所有精原細(xì)胞中染色體組成并無差別，母親體內(nèi)的卵原細(xì)胞也是如此?？墒恰耙荒干抛?，九子各不同。同樣的精（卵）原細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生不同的配子嗎？”這段文字，結(jié)合精子或卵細(xì)胞形成過程思考配子中染色體組成多樣的原因。 （2）回憶教材中減數(shù)第一次分裂的四分體時(shí)期，染色單體交叉互換的照片及示意圖，思考這與配子中染色體組成的多樣性有什么關(guān)系？ （3）繼續(xù)模型建構(gòu)活動(dòng)，在探究配子中染色體組合多樣性的基礎(chǔ)上進(jìn)行歸納。 學(xué)生完成“模型建構(gòu)”中“模擬減數(shù)分裂過程中非同源染色體自由組合及討論”，計(jì)算可能出現(xiàn)的配子類型數(shù)目。 嘗試模擬在減數(shù)分裂過程中四分體的非姐妹染色單體間某部位發(fā)生交叉互換。 歸納配子多樣性的原因。 3.利用教材資源，引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)閱讀“受精作用”部分的教材內(nèi)容，理解受精作用的意義。 四、答案和提示 （一）問題探討 1.配子染色體與體細(xì)胞染色體的區(qū)別在于： （1）配子染色體數(shù)是體細(xì)胞染色體數(shù)的一半； （2）配子染色體是由體細(xì)胞每對(duì)同源染色體中分別取出一條組成的。 （二）旁欄思考題 1.減數(shù)分裂的染色體復(fù)制發(fā)生在減數(shù)第一次分裂的間期，減數(shù)第二次分裂的間期不復(fù)制。 2.初級(jí)精母細(xì)胞兩極的這兩組染色體，非同源染色體之間是自由組合的。 3.在減數(shù)第一次分裂中出現(xiàn)了同源染色體聯(lián)會(huì)，四分體形成，非姐妹染色單體間交叉互換，同源染色體分離，使得細(xì)胞兩極各有一整套非同源染色體，從而使形成的次級(jí)精母細(xì)胞中染色體數(shù)目減少為初級(jí)精母細(xì)胞的一半等行為。 上述過程可使配子中染色體數(shù)目減半。這樣再通過以后發(fā)生的兩性配子結(jié)合成合子的受精作用，就能維持生物前后代體細(xì)胞染色體數(shù)目的恒定，從而保證遺傳的穩(wěn)定性。上述過程還可以使經(jīng)過減數(shù)分裂產(chǎn)生的配子類型多樣，從而增加了生物的變異，增強(qiáng)了生物適應(yīng)環(huán)境的能力，有利于生物的進(jìn)化。 4.經(jīng)過減數(shù)第一次分裂，一個(gè)卵原細(xì)胞會(huì)分裂成一個(gè)較大的次級(jí)卵母細(xì)胞和一個(gè)較小的極體。經(jīng)過減數(shù)第二次分裂，一個(gè)次級(jí)卵母細(xì)胞會(huì)分裂成一個(gè)含細(xì)胞質(zhì)多的卵細(xì)胞和一個(gè)含細(xì)胞質(zhì)少的極體，而減數(shù)第一次分裂形成的極體也經(jīng)過減數(shù)第二次分裂成為兩個(gè)含細(xì)胞質(zhì)少的極體。最后三個(gè)極體退化消失，只剩一個(gè)卵細(xì)胞。 （三）想像空間 不一樣。受精過程中，僅精子的頭部進(jìn)入卵細(xì)胞，而精子的頭部除了細(xì)胞核外，只含極少量的細(xì)胞質(zhì)。而細(xì)胞質(zhì)中線粒體含少量DNA（植物細(xì)胞質(zhì)中的葉綠體也含少量DNA），對(duì)生物的遺傳也有影響。 （四）實(shí)驗(yàn) 1.減數(shù)第一次分裂會(huì)出現(xiàn)同源染色體聯(lián)會(huì)、四分體形成、同源染色體在赤道板位置成對(duì)排列、同源染色體分離、移向細(xì)胞兩極的染色體分別由兩條染色單體組成等現(xiàn)象。 減數(shù)第二次分裂的中期，非同源染色體成單排列在細(xì)胞赤道板位置，移向細(xì)胞兩極的染色體不含染色單體。 2.減數(shù)第一次分裂的中期，兩條同源染色體分別排列在細(xì)胞赤道板的兩側(cè)，末期在細(xì)胞兩極的染色體由該細(xì)胞一整套非同源染色體組成，其數(shù)目是體細(xì)胞染色體數(shù)的一半，每條染色體均由兩條染色單體構(gòu)成。 減數(shù)第二次分裂的中期，所有染色體的著絲點(diǎn)排列在細(xì)胞的赤道板的位置。末期細(xì)胞兩極的染色體不含染色單體。 3.同一生物的細(xì)胞，所含遺傳物質(zhì)相同；增殖的過程相同；不同細(xì)胞可能處于細(xì)胞周期的不同階段。因此，可以通過觀察多個(gè)精原細(xì)胞的減數(shù)分裂，推測(cè)出一個(gè)精原細(xì)胞減數(shù)分裂過程中染色體的連續(xù)變化。 （五）模型建構(gòu) 討論一 1.代表分別來自父方和母方的同源染色體聯(lián)會(huì)。 2.4條。減數(shù)第一次分裂結(jié)束。2條。 3.減數(shù)第一次分裂過程中的同源染色體聯(lián)會(huì)，形成四分體，同源染色體在赤道板位置成雙排列，同源染色體分離，分別移向細(xì)胞兩極；減數(shù)第二次分裂過程中非同源染色體的著絲點(diǎn)排列在細(xì)胞的赤道板上，著絲點(diǎn)分裂，染色單體成為染色體，移向細(xì)胞兩極。 4.2個(gè)。2個(gè)。 討論二 1.每個(gè)配子都含有兩種顏色的染色體。 2.4種。 3.8種。 （六）技能訓(xùn)練 精原細(xì)胞有絲分裂過程中染色體數(shù)目變化表 時(shí)期 間期 前期 中期 后期 末期 染色體數(shù)目（條） 8 8 8 16 8 精原細(xì)胞形成精子過程中染色體數(shù)目變化表 細(xì)胞類型 精原細(xì)胞 初級(jí)精母細(xì)胞 次級(jí)精母細(xì)胞 精細(xì)胞 染色體數(shù)目（條） 8 8 4 4 精原細(xì)胞形成精子過程中染色體數(shù)目變化圖 （七）第一小節(jié)練習(xí) 基礎(chǔ)題 1.（1）√；（2）；（3）；（4）。 2.B。 3.D。 4.（1）① 這個(gè)細(xì)胞正在進(jìn)行減數(shù)分裂。因?yàn)樵摷?xì)胞中出現(xiàn)了四分體。 ② 該細(xì)胞有4條染色體，8條染色單體。 ③ 該細(xì)胞有2對(duì)同源染色體。其中染色體A與C，A與D，B與C，B與D是非同源染色體。 ④ 細(xì)胞中a與a′，b與b′，c與c′，d與d′是姐妹染色單體。 ⑤ 該細(xì)胞分裂完成后，子細(xì)胞中有2條染色體。 ⑥參見教科書圖22。 （2）① 4條。 ② B，D；B，C。 拓展題 提示：不一定。若減數(shù)分裂過程中發(fā)生異常情況，比如減數(shù)第一次分裂時(shí)聯(lián)會(huì)的同源染色體，有一對(duì)或幾對(duì)沒有分別移向兩極而是集中到一個(gè)次級(jí)精（卵）母細(xì)胞中，再經(jīng)過減數(shù)第二次分裂產(chǎn)生的精子或卵細(xì)胞中的染色體數(shù)目就會(huì)比正常的多一條或幾條染色體。再如減數(shù)分裂過程（無論第一次分裂還是第二次分裂）中，染色體已移向細(xì)胞兩極，但因某種原因細(xì)胞未分裂成兩個(gè)子細(xì)胞，這樣就可能出現(xiàn)精子或卵細(xì)胞中染色體加倍的現(xiàn)象。 如果上述現(xiàn)象出現(xiàn)，則受精卵中染色體數(shù)目就會(huì)出現(xiàn)異常，由該受精卵發(fā)育成的個(gè)體細(xì)胞中染色體數(shù)目也不正常。由于染色體是遺傳物質(zhì)的載體，生物體的性狀又是由遺傳物質(zhì)控制的，那么當(dāng)該個(gè)體的遺傳物質(zhì)出現(xiàn)異常時(shí)，該個(gè)體的性狀也會(huì)是異常的。例如，人類的“21三體綜合征”遺傳病患者就是由含有24條染色體（其中21號(hào)染色體是2條）的精子或卵細(xì)胞與正常的卵細(xì)胞或精子結(jié)合后發(fā)育成的。 （八）第二小節(jié)練習(xí) 基礎(chǔ)題 1.（1）√；（2）√；（3）√。 2.提示：配子形成過程中，由于減數(shù)第一次分裂的四分體時(shí)期，非姐妹染色單體間可能互換部分遺傳物質(zhì)；中期時(shí)，同源染色體隨機(jī)排列在細(xì)胞赤道板兩側(cè)，導(dǎo)致了配子中非同源染色體的自由組合，因此，配子中染色體組成是多樣的。受精作用又是精子和卵細(xì)胞的隨機(jī)結(jié)合，因此，后代的性狀表現(xiàn)是多樣的。 由于減數(shù)分裂是有規(guī)律的正常的細(xì)胞分裂，在減數(shù)分裂的過程中，染色體只復(fù)制一次，而細(xì)胞連續(xù)分裂兩次。這樣每個(gè)物種正常的雌、雄配子都含有該物種體細(xì)胞染色體數(shù)目一半的染色體，并且都是一整套非同源染色體的組合。而受精作用時(shí)精卵結(jié)合使受精卵及其發(fā)育成的個(gè)體體細(xì)胞中又可以恢復(fù)該種生物的染色體數(shù)目。性狀是由染色體中的遺傳物質(zhì)控制的，生物前后代細(xì)胞中染色體數(shù)目的恒定，保證了前后代遺傳性狀的相對(duì)穩(wěn)定。 拓展題 提示：在形成精子或卵細(xì)胞的減數(shù)分裂過程中，如果由于某種原因減數(shù)第一次分裂時(shí)兩條21號(hào)染色體沒有分離而是進(jìn)入了同一個(gè)次級(jí)精（卵）母細(xì)胞，再經(jīng)過減數(shù)第二次分裂，就會(huì)形成含有2條21號(hào)染色體的精子或卵細(xì)胞；如果減數(shù)第一次分裂正常，減數(shù)第二次分裂時(shí)21號(hào)染色體的著絲點(diǎn)分裂，形成了2條21號(hào)染色體，但沒有分別移向細(xì)胞兩極，而是進(jìn)入了同一個(gè)精子或卵細(xì)胞。這樣異常的精子或卵細(xì)胞就含有24條染色體，其中21號(hào)染色體是2條。當(dāng)一個(gè)正常的精子或卵細(xì)胞（含23條非同源染色體，其中只含有1條21號(hào)染色體）與上述異常的卵細(xì)胞或精子結(jié)合成受精卵，則該受精卵含47條染色體，其中21號(hào)染色體為3條。當(dāng)該受精卵發(fā)育成人時(shí)，這個(gè)人的體細(xì)胞中的染色體數(shù)目就是47條，含有3條21號(hào)染色體。