減數分裂和受精作用

一、 教學目標1.闡明細胞的減數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，觀察蝗蟲精母細胞減數分裂固定裝片。5.闡明減數分裂和受精作用對于生物遺傳和變異的重要性。二、教學重點和難點1.教學重點（1）減數分裂的概念。（2）精子的形成過程。（3）受精作用的過程。2.教學難點（1）模擬減數分裂過程中染色體的變化。（2）比較精子和卵細胞形成過程的異同。（3）觀察蝗蟲精母細胞的減數分裂。三、教學策略總體思路是：教師要充分利用教材和生產生活中的實例，引導學生從教材或生活中提煉出問題；然后讓全體學生親自動手來探究，并且歸納總結,引導學生在解決問題的過程中學習。體現“提高生物科學素養，面向全體學生，倡導探究性學習，注重與現實生活的聯系”等新課程理念。由于減數分裂和受精作用是微觀、動態、連續變化的過程，給準確認知帶來困難，因此成為教學的難點。為了突破教學難點，教師應考慮在學生已有知識（如有絲分裂）的基礎上，精心設計將微觀變為宏觀的教學活動。為此將本節“模擬建構”的部分活動前移應該是一個很好的設想。學生通過探究活動開展學習。本節教學建議用3課時完成，其中減數分裂部分的教學用2課時。第1課時一、減數分裂1.設置問題情境，引起興趣，引導學生進入學習新知識氛圍。本節繼續沿著科學發現史的歷程進行研究。繼遺傳因子之后，科學家又發現了染色體在生殖過程中的變化，并根據預測和觀察證實了生物進行有性生殖要經過減數分裂和受精作用。據此，教師可設置問題情境，激發學生學習的欲望。（1）先請學生根據本節題圖，比較果蠅體細胞與配子細胞染色體組成及數目的不同。引導學生根據此圖提出能聯想到的問題。（如：配子細胞是如何形成的？）（2）教師通過設問“圖中的配子是通過有絲分裂產生的嗎？”“有絲分裂的特征是什么？”等引導學生復習細胞有絲分裂并猜想配子是經過何種分裂形成的。（3）然后教師可介紹減數分裂發現簡史，激發學生學習減數分裂的興趣。2.通過學生的模擬活動和思考來突破本節教學的重、難點，形成對減數分裂過程中染色體變化的正確認識。精子形成過程是本節的教學重點，模擬減數分裂過程中染色體的變化是本節的教學難點。建議將第二小節“模型建構”的部分活動前移。這樣做的好處是學生在已有知識（有絲分裂）的基礎上，通過自己的探究體會減數分裂與有絲分裂的不同；形成對減數分裂過程中染色體數目和行為變化的直觀印象。進行“模型建構”教學時注意以下幾點。（1）學生拿出紅、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”的“活動準備”進行準備。（2）教師輔導學生構建一個有絲分裂染色體數目和行為變化的模型。（3）引導學生邊討論邊利用模型完成自己猜想的配子形成過程。期待學生經過思考和實踐理解只有在染色體復制一次細胞連續分裂兩次的情況下，才能產生如題圖所示的配子。明確這是一種使細胞中染色體數目減半的新的細胞分裂方式。（4）教師繼續引導學生再次仔細觀察題圖中配子染色體組成的特點，然后請學生利用模型說明如何能形成如圖所示的配子細胞。（5）請學生嘗試歸納形成配子的細胞分裂（減數分裂）的過程與特點。第2課時第1課時主要是學生通過活動，獲得對減數分裂感性認識。本課時應引導并幫助學生形成對感性知識的理性概括。1.繼續上節學生的模型建構活動并引導學生思考。對照建構的模型，教師引導學生進行理性思考。此時還應充分發揮教材資源的作用。（1）引導學生觀察書中哺乳動物精子形成過程圖解，并與自己建構的模型比較，思考圖解的合理性。（2）在此基礎上，教師依照書中圖解講述哺乳動物精子形成過程中發生的現象，包括：精原細胞中染色體復制；初級精母細胞中的同源染色體聯會，四分體形成，同源染色體分離，染色體數目減半；次級精母細胞中染色體不再復制，染色體著絲點分裂，姐妹染色體分開成為染色體，分別移向細胞兩極等。著重講解同源染色體、非同源染色體等概念。（3）再請學生利用模型，邊模擬邊用生物學術語講述哺乳動物精子形成過程。2.在模擬活動的基礎上引導學生進行總結和概括。（1）請學生歸納減數分裂概念。（2）引導學生觀察書中“哺乳動物卵細胞形成圖解”，然后對精子形成過程和卵細胞形成過程進行比較。3.結合參考圖示（圖14和圖15）觀察蝗蟲精母細胞減數分裂的固定裝片，以加深對減數分裂過程的理解。
圖14  高倍鏡下觀察蝗蟲精母細胞減數分裂的幾個時期示意圖a.精巢管頂端  b.減數第一次分裂  c.減數第二次分裂  d.精子細胞  e.精子圖15  蝗蟲精母細胞減數分裂示意圖

第3課時二、受精作用本課時教學重點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來說，都必須先解決為什么會出現受精作用。因此提出如下教學建議。1.從生活實際提煉出問題引發思考。可以用人的染色體組型圖，也可以從本節題圖引出問題，如“人的體細胞中有多少條染色體？人的精子和卵細胞中有多少條染色體？從人的精子、卵細胞到人的體細胞之間應該有一個什么樣的變化過程？人的體細胞是怎樣形成的？”引起學生的思考進而理解受精作用的過程。2.先引導學生關注配子多樣性的現象，再讓學生研究配子多樣性的來源。（1）引導學生閱讀教材中“父親的所有精原細胞中染色體組成并無差別，母親體內的卵原細胞也是如此。可是“一母生九子，九子各不同。同樣的精（卵）原細胞會產生不同的配子嗎？”這段文字，結合精子或卵細胞形成過程思考配子中染色體組成多樣的原因。（2）回憶教材中減數第一次分裂的四分體時期，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系？（3）繼續模型建構活動，在探究配子中染色體組合多樣性的基礎上進行歸納。學生完成“模型建構”中“模擬減數分裂過程中非同源染色體自由組合及討論”，計算可能出現的配子類型數目。嘗試模擬在減數分裂過程中四分體的非姐妹染色單體間某部位發生交叉互換。歸納配子多樣性的原因。3.利用教材資源，引導學生仔細閱讀“受精作用”部分的教材內容，理解受精作用的意義。四、答案和提示（一）問題探討1.配子染色體與體細胞染色體的區別在于：（1）配子染色體數是體細胞染色體數的一半；（2）配子染色體是由體細胞每對同源染色體中分別取出一條組成的。（二）旁欄思考題1.減數分裂的染色體復制發生在減數第一次分裂的間期，減數第二次分裂的間期不復制。2.初級精母細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.在減數第一次分裂中出現了同源染色體聯會，四分體形成，非姐妹染色單體間交叉互換，同源染色體分離，使得細胞兩極各有一整套非同源染色體，從而使形成的次級精母細胞中染色體數目減少為初級精母細胞的一半等行為。上述過程可使配子中染色體數目減半。這樣再通過以后發生的兩性配子結合成合子的受精作用，就能維持生物前后代體細胞染色體數目的恒定，從而保證遺傳的穩定性。上述過程還可以使經過減數分裂產生的配子類型多樣，從而增加了生物的變異，增強了生物適應環境的能力，有利于生物的進化。4.經過減數第一次分裂，一個卵原細胞會分裂成一個較大的次級卵母細胞和一個較小的極體。經過減數第二次分裂，一個次級卵母細胞會分裂成一個含細胞質多的卵細胞和一個含細胞質少的極體，而減數第一次分裂形成的極體也經過減數第二次分裂成為兩個含細胞質少的極體。最后三個極體退化消失，只剩一個卵細胞。（三）想像空間不一樣。受精過程中，僅精子的頭部進入卵細胞，而精子的頭部除了細胞核外，只含極少量的細胞質。而細胞質中線粒體含少量dna（植物細胞質中的葉綠體也含少量dna），對生物的遺傳也有影響。（四）實驗1.減數第一次分裂會出現同源染色體聯會、四分體形成、同源染色體在赤道板位置成對排列、同源染色體分離、移向細胞兩極的染色體分別由兩條染色單體組成等現象。減數第二次分裂的中期，非同源染色體成單排列在細胞赤道板位置，移向細胞兩極的染色體不含染色單體。2.減數第一次分裂的中期，兩條同源染色體分別排列在細胞赤道板的兩側，末期在細胞兩極的染色體由該細胞一整套非同源染色體組成，其數目是體細胞染色體數的一半，每條染色體均由兩條染色單體構成。減數第二次分裂的中期，所有染色體的著絲點排列在細胞的赤道板的位置。末期細胞兩極的染色體不含染色單體。3.同一生物的細胞，所含遺傳物質相同；增殖的過程相同；不同細胞可能處于細胞周期的不同階段。因此，可以通過觀察多個精原細胞的減數分裂，推測出一個精原細胞減數分裂過程中染色體的連續變化。（五）模型建構討論一1.代表分別來自父方和母方的同源染色體聯會。2.4條。減數第一次分裂結束。2條。3.減數第一次分裂過程中的同源染色體聯會，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，分別移向細胞兩極；減數第二次分裂過程中非同源染色體的著絲點排列在細胞的赤道板上，著絲點分裂，染色單體成為染色體，移向細胞兩極。4.2個。2個。討論二1.每個配子都含有兩種顏色的染色體。2.4種。3.8種。（六）技能訓練精原細胞有絲分裂過程中染色體數目變化表時期間期前期中期后期末期染色體數目（條）888168精原細胞形成精子過程中染色體數目變化表細胞類型精原細胞初級精母細胞次級精母細胞精細胞染色體數目（條）8844