教学准备
1. 教学目标
知识层面:
⑴能够结合实例简述杂交育种的方法和基本过程,明确杂交育种方法的优点和不足; ⑵能够举例说出诱变育种常用的方法和取得的成果,联系基因突变的特点,明确诱变育种的优点和局限性;
能力层面:运用遗传和变异原理,解决生产和生活实际中的问题。
情感态度与价值观层面:讨论育种科学技术发展是科学、技术和社会的相互作用;体会科学技术在发展社会生产力、推动社会进步等方面的巨大作用;体会理论和实践、科学和技术是一个相辅相成、相互促进的关系。
2. 教学重点/难点
1.教学重点:遗传和变异规律在改良农作物和培育家畜品种方面的应用 2.教学难点:杂交育种和诱变育种的优点和局限性
3. 教学用具 4. 标签 教学过程
4.1创设情境,引出育种主:
九十年代后期,美国学者布朗抛出“中国威胁论”,撰文说到21世纪30年代,中国人口将达到16亿,到时谁来养活中国?中国能不能养活自己?中国是如何养活自己的呢?在外国人嘲笑我们中国人自己都养不活自己的时候,以袁隆平为代表的科研工作者给与了掷地有声的回答,请同学们观看一段《感动中国》中头顶烈日、冒着酷暑、躬身于田头时追寻“”的袁隆平院士的视频。袁隆平培育的杂交水稻大大提高了我国的粮食产量,解决了中国的吃饭问题。唯有科研才能增加一个企业一个国家的核心竞争力,这有力地说明了理论指导实践的重要性,我们今天这一节课就一起尝试着用理论知识去指导生产实践中的育种问题。 4.2选择育种 4.2.1过渡:
结合PPT,声情并茂地给同学们讲述关于张家港本地著名特产——凤凰水蜜桃的故事:话说很久很久以前,凤凰的水蜜桃原本是多汁小果形的水蜜桃,人们非常喜欢吃水蜜桃,但是由于水蜜桃果形小又没有观赏性,于是国王下令: 重金赏赐能培育出大果形水蜜桃的人。可是谁也没有种出来(因为没有大果形水蜜桃的种子) …… 但是,有一位女仆,她收获了好多水蜜桃的种子,每年播种、浇水、施肥,到收获季节,她把形状稍稍变大的种子保留下来,第二年春天再播下去,继续从中挑出形状最大的种子,以此类推……一种就是20年! 她终于培育出了大果形水蜜桃……
我们从这则故事中,不仅感受了这位女仆的坚韧不拔的毅力,也体悟到她的智慧: 她在进行有意识的育种,这种育种仅在同一品种的变异群体中进行选择,这在生物学上叫做“选择育种”。 4.2.2展示资料,分析选择育种:
人类最早驯化的植物———玉米(玉蜀黍)(资料来源中国社会科学院),以及教材P98 有关古印第安人选择和培育玉米的资料。要求在阅读过程中标注出资料中与品种培育有关联的关键字———隔离、选择和培育。 4.2.3出示讨论题1:
⑴选择育种中“选择”的含义是什么? ⑵选择出的优良品种为什么要单独种植? ⑶选择育种所隐含的遗传学原理是什么?
⑷同学们从选择育种的过程来看,你能发现这种方法有什么局限性?为什么有人称它是一种“守株待兔”的方法? 4.2.4设计意图:
通过资料分析,说明选择育种已有悠久的历史,让学生厘清选择育种的实质是依据自然界中生物的可遗传变异通过人工选择汰劣留良。学生通过思考与讨论,归纳出选择育种的优点是育种方法技术简单,容易操作;不足是育种周期长,只能从自然界已有的变异类型中进行选择,可选范围有限。 4.3杂交育种
4.3.1认知冲突、问题铺线:
现在我们面临的新问题是:我们的大果形水蜜桃容易患病(即易感病),现在有纯合的易感病的大果形水蜜桃(甲品种:AABB)和抗病小果形水蜜桃(乙品种:aabb)。设想你是当时的大臣A,你打算培育出什么样的优良品种? 4.3.2分组讨论,探讨杂交育种:
⑴如何让分别位于两个个体中的优良基因集中于同一个个体中?(杂交) ⑵“稳定遗传”是什么意思?对基因型有什么要求?(纯合) ⑶使基因纯合的方法是?(自交)
⑷杂合子自交后代会出现什么现象?(性状分离) ⑸选择应从哪一代开始?为什么?
⑺这种育种方式蕴含着的遗传学原理是什么?
⑻请用遗传图解表示杂交育种的过程 ,并用文字简要归纳总结杂交育种的过程。 学生分组讨论,教师巡视指导,由小组成员推荐一名学生代表把杂交育种过程的遗传图在实物投影仪下面展示给大家,其余同学自评、互评,及时纠正表达错误,然后由师生共同纠正完善学生代表的遗传图解,并归纳总结出可行性的育种方案即杂交育种(图2)。 4.3.3问题深化:
P 易感病大果形水蜜桃(AABB) x 抗病小果形水蜜桃(aabb)
↓ F1 易感病大果形水蜜桃(A_B_)
↓自交 aaB
F2 基因
型: A B A bb aabb 表现
型:
比
例: : : :
↓连续自交
不再出现性状分离
图2 杂交育种遗传图解 ⑴为什么首先要进行杂交? ⑵为什么要让F1进行自交?
⑶选出抗病红果肉性状的番茄以后,收获其种子就可以用了吗?若不能,该如何去做?
⑷若我们需要的这两种性状都是隐性的呢?
⑸根据杂交育种过程图进行分析杂交育种要培育出一个能稳定遗传的植物品种至少需要几年?(播放铁线莲的杂交育种视频,加深学生对育种年限的认识) ⑹动物杂交育种与植物杂交育种的有哪些不同之处? ⑹尝试与选择育种相比,归纳杂交育种有哪些优点和不足? 4.3.5设计意图:
引导学生应用所学的分离定律和自由组合定律设计杂交育种方案,设计培育出抗病红果肉番茄的方案。通过问题导学,引导学生思考、讨论、总结归纳出杂交育种的原理、操作过程和优、缺点,重点引导学生体验“提出问题→思考问题→解决(回答)问题”的科学思维过程,训练科学的思维方法,提高学生的生物科学素养,驱动知识建构。
4.4诱变育种 4.4.1过渡:
现在我们又面临另一个问题:所有的水蜜桃都是晚熟的品种,没有早熟的品种,果农都希望自己的水蜜桃能够早上市,卖个好价钱。如果你是大臣B你怎么办?能不能运用杂交育种呢,为什么?自然界中没有早熟的品种,那怎么办?随着科学技术的发展,人类逐渐摸索出一条能够创造新基因的育种途径——诱变育种。
4.4.2.分组讨论,探讨杂交育种:
⑴晚熟性状变为早熟性状,这属于生物变异中的哪种类型即这种方法的原理是什么?
⑵联系基因突变的特点,谈谈诱变育种的局限性?要想克服这些局限性,可以采用哪些方法?
⑶与杂交育种相比,诱变育种有什么优势呢? ⑷诱变育种的成果有哪些?
4.4.3.寓教于生活实践:播放江南大学发酵过程专业博士生对酱油生产菌株(米曲霉沪酿3.042)改良过程的视频。追问学生:⑴其中用到的是哪种因素引起的突变?
⑵是什么原因导致米曲霉沪酿 3.042酸性蛋白酶和淀粉酶的活力有所提高? 4.5班级辩论赛:
以班级为单位,分组建正(支持杂交育种即大臣A)、反(支持诱变育种即大臣B)辩论双方,通过提出观点、自由辩论、小结陈词以及教师分析总结等环节完成杂交育种和诱变育种的比较。 4.5.1设计意图:
通过竞争-合作学习使教学活动呈现出师生之间、同学之间以及学生自身的多向反馈结构。强烈的竞争机制充分调动了学生的主动性并激活了思维。打破传统寻常“讲授”式教学,真正让学生站在舞台理解杂交育种和诱变育种各有千秋。 4.5.2列表总结:
引导学生列表比较:杂交育种、诱变育种在方法、原理、优缺点方面的异同点。帮助学生对所学知识进行归纳, 并由学生总结本节课的收获和存在的疑惑,然后师生共同解疑释惑。
