第一章第二節生物的變異 教學設計

教學目標 

1.在了解遺傳現象的基礎上，了解生物變異的現象及其普遍性。

2.通過對具體變異現象的分析，了解變異的類型以及不同類型的變異產生的原因，使學生對遺傳物質在生物的遺傳、變異中的作用有較全面的了解和認識。同時，通過遺傳與變異的相互關系進行辯證觀點的教育。

3.了解變異在人類生產活動中的實踐意義。

重點、難點分析

1.遺傳的變異的原因是本節教學的重點。在“生物的遺傳”一節中，教材花了相當的篇幅幫助學生認識生物為什么會遺傳，決定遺傳的物質到底是什么。所以，學生初步了解了核酸（DNA）、基因以及染色體在性狀遺傳中所起的作用。遺傳物質不僅與遺傳有關，同樣是生物變異的物質基礎，這一點應在本節教學中幫助學生認識到。遺傳物質的穩定性、連續性決定了生物的遺傳，而遺傳物質的可變性又使生物可以發生變異，而且遺傳物質的變化引起的生物性狀的改變是可以傳遞給后代的。教學中還應注意結合實際例證向學生介紹環境因素對遺傳物質變化的影響，為以后《生物的進化》和《生物與環境》兩章的學習打下基礎。

2.變異在農業中的應用是本小節教學的一個難點。學生很難接觸選種、育種工作，所以，對這方面的知識不易理解。教材介紹了有關選育種的三種途徑，人工選種、雜交育種以及輻射育種（人工誘變育種）。建議授課教師多舉例，特別是可能涉及到學生身邊生活的例證，從感性知識開始，去理解有關的育種選種知識和意義，并且了解不同育種、選種方法的特點。

此外，隨著生物技術的發展，利用基因工程培養新品種已經應用于農業育種工作，學生可能從各種媒體的介紹中接受過這方面的信息，但不一定能夠理解。若有時間，教師也可對這一方面的知識做些介紹，引起學生對科學新技術的興趣。

3.關于遺傳的變異和不遺傳的變異的兩個實例。遺傳的變異的選用的例子是色盲遺傳。色盲遺傳為伴性遺傳，教材中未涉及這一方面的內容，學生也不易理解。所以，我以為以人的上眼瞼單雙眼皮為例進行分析比較合適。

課時安排

本節參考課時一課時。

教學用具

關于變異種類牛的掛圖，和變異現象有關的課件，視頻資源。

教學過程 

一、引言：

在上一節的學習中，我們曾經討論過人的上眼瞼的遺傳問題。這節課我們首先從人的上眼瞼的遺傳問題開始我們新的問題的研究。

有一對夫婦，他們有兩個孩子。爸爸、媽媽的上眼瞼是雙眼皮。兩個孩子，一個孩子為雙眼皮，另一個孩子為單眼皮。即雙眼皮的孩子繼承了父母雙親的性狀，這種現象叫做遺傳。另一個孩子的上眼瞼與雙親不同，是不是也叫做遺傳？若是遺傳，為什么與父母的性狀不相同？若不是，叫做什么？

與遺傳現象伴隨存在的另一種生命現象就是變異。

二、課題：

第二節生物的變異

（一）變異的現象與概念

在自然界中，與遺傳現象一樣，變異現象是普遍存在的。

提問，討論：在我們周圍，可以看到哪些現象是變異現象？根據同學們的討論，什么叫做變異？請做一個小結。

變異：生物的親代與子代之間、子代與子代個體之間在性狀上的差異稱為變異。或生物在生殖過程中，在上下代之間、子代之間表現出的性狀差異。

提問：比較遺傳和變異兩個概念，兩個概念有什么共同點，有什么差異？

生物的遺傳和變異都是通過生物的生殖過程實現的。在生物的生殖過程中，上下代之間的相似性為遺傳。但是生物的后代不會也不可能完全與祖先一樣。后代在繼承親代特征的主要特點時還會產生一定的差異，這些差異稱為變異。所以，我們所說的變異是在遺傳的基礎上的變異，變異是在一定范圍內的變化。小貓與大貓的樣子有所不同，但是小貓仍舊是貓，并沒有變為其他生物。

提出問題：為什么說變異是在遺傳的基礎上的變異？這種說法是否有根據？

（二）變異的原因

1.外界環境的影響：

在我們觀察到的變異中，有些是由于外界環境的影響產生的。在我們剛才提出的變異現象中，哪些是屬于這一類？

提問，討論：同一品種的小麥種在不同的田里，小麥的麥穗有大穗、小穗，產生大穗、小穗的原因可能是什么？你如何證明這些差異是由于環境影響造成的？將大穗和小穗上的種子收獲后分別種到田里，它們的后代會如何？

小結：田中小麥的大穗和小穗的變異是由環境變化引起的，這種變異一般是不能遺傳的。

提問：什么因素引起的變異可以傳遞給后代？我們再來看看另一種情況。

2.遺傳物質的變化：

提問，討論：一個孩子單眼皮。但是，他的父母是雙眼皮，這種變異是怎樣產生的？這種變異是否可以傳遞給后代呢？

我們從上一節的學習中已經知道，若這個孩子是單眼皮，他的雙眼皮的父母的基因組成一定是Aa、Aa。孩子與父母的性狀不同，是因為在生殖過程中父母傳給了他決定單眼皮的基因。也就是說，他的遺傳物質組成與父母有了差異，因此產生了與父母不同的性狀。他的這種性狀可以是通過生殖過程傳遞給他的后代。

小結：這種變異是由遺傳物質變化引起的，這種變異是可以遺傳的。

根據以上變異的原因，我們將變異分為兩類：

遺傳的變異：變異由遺傳物質決定；

不遺傳的變異：變異由外界環境影響引起。

請同學們再分析兩個例子。（1）某對色覺正常的夫婦生了一個色盲的兒子。（2）某兄弟二人，哥哥長期在室外工作，弟弟長期在室內工作。哥哥與弟弟相比臉色較黑。哪一種變異可以遺傳？為什么？

提出問題：是否由環境影響引起的變異都是不能遺傳的變異？

一些環境因素也可能使遺傳物質發生改變。若環境影響引起了遺傳物質的改變，這樣產生的變異是可以傳遞給后代的。根據這一原理，人類可以利用一些特殊環境因素使遺傳物質改變而制造出能遺傳的變異為人類所用。

所以，遺傳物質是遺傳和變異這一生命活動的物質基礎。

提出問題：變異對生物個體、對生物界會產生什么影響？

（三）變異對生物個體的影響

變異對生物個體有利、還是不利？這要看變異是否有利于生物的生存。我們看兩個例子。

小麥要獲得高產，人們采取的辦法往往是多施肥、多澆水。肥多水多，小麥的莖稈會長高，莖稈高，小麥成熟時容易倒伏，又會造成糧食減產。在這種小麥中，出現矮稈小麥，可以抗倒伏，但不會影響小麥在肥多水多的情況下長大穗。

一些玉米植株發生變異會出現沒有葉綠素的白化苗。綠色植物生長要進行光合作用，這種白化苗就無法生存下去。

提問：高稈小麥變異為矮稈小麥，綠色玉米苗變異為白化苗，這都是變異，他們對生物個體的生存有什么影響？

——前者有利于生存，后者不利于生存。

根據變異是否有利于生物的生存，我們可以把變異分為兩類：有利變異和不利變異。

（四）變異在生物進化上的意義

變異對進化有重要意義。

地球上環境復雜多樣，不斷變化。多種多樣的生物可以適應不同的環境。

此外，生物由簡單到復雜、低等到高等的進化，生物的變異為進化提供了原始材料。

變異對進化的重要意義，我們在下一章將繼續學習。

（五）變異在農業生產上的應用

人類出于生存的需要，在遠古時就開始注意遺傳和變異現象，并對遺傳變異的現象加以利用，特別是在農牧業生產中。如春秋時代的《楚辭》中記載“馬母驢父，生子曰贏”，意思就是馬和驢的后代——騾子表現出極大的優勢。

人類在農業上利用變異的方法主要有這樣幾種：

（1）在農作物、家禽、家畜中，有許多對人類有益的變異，人類可以根據自己的需要進行選擇、培育，獲得新的品種，如肉用牛和奶用牛的培育。

（2）用雜交的方法，將不同生物個體的性狀重新組合，形成新的性狀組合的新品種。如高產不抗倒伏的小麥與產量不高但抗倒伏的小麥雜交，讓兩種小麥的遺傳物質重新組合產生變異，可以培養出高產同時抗倒伏的新的小麥品種。

（3）為培養新的品種，也可以改變環境因素來影響遺傳物質，使生物產生變異并對變異進行選擇，培育出新品種。如用射線照射或用藥物處理植物的種子，種子產生變異后進行選擇，選出有利于生產的變異培育成新品種。

應用以上方法，人類曾經培育出許多品種。

隨著科學技術的發展，科學家使用基因工程的方法來改變生物的基因從而改變生物的性狀創造新的生物。如將決定人的生長激素的基因、決定人的胰島素的基因用基因工程的方法植入大腸桿菌的細胞內，讓大腸桿菌發生變異，合成人所需要的生長激素或者胰島素，造福于人類。

小結：這節課我們主要討論了什么是變異，生物產生變異的原因以及如何利用生物產生的變異選育適合人類需要的新品種。科學的發展可以造福于人類，但若不按照自然規律辦事，也會帶來災難。所以，我們在創造新的生物品種和物種時必須慎重。

小資料

選育新品種的方法：

選育新品種有多種方法，下面介紹幾種主要方法。

（1）選擇育種法：以自然變異為基礎，根據個體的表現型選擇符合人類需要的基因型，經過長期積累達到改良品種的目的。

（2）雜交育種法：用不同品種雜交獲得雜種后，在雜種后代進行選擇以育成符合生產要求的新品種。這種方法是廣泛應用而且有效的育種方法。

（3）誘滅育種法：是指人為地利用各種物理、化學、生物等因素來誘導生物發生變異，然后根據育種的目標從變異后代中選育新品種的方法。

（4）單倍體育種法：常用于植物育種。一般指利用組織和細胞離體培養技術將植物的花藥（花粉）、未受精的子房、胚珠進行培養，獲得單倍體植株進行育種的方法。這種育種的方法與常規的雜交育種的方法結合，可以提高育種效率。

（5）多倍體育種法：利用物理或化學的方法使植物細胞的染色體數目加倍獲得多倍體植物。利用這種育種方法可以使種間不同物種雜交成功而獲得多倍體新物種。

（6）遺傳工程（基因工程）：指按照預先設計的生物施工藍圖對基因進行操縱，以達到定向改變生物性狀的目的。具體來說，是使用“外科手術”的方法把人們所需要的甲種生物的基因（目的基因）通過一定的方法引入乙種生物的細胞中，讓引入的基因在乙種生物的細胞中能夠自我復制并正確的表達。通過這種方式獲得新的生物品種。