2019-2020年高中生物 減數(shù)分裂和受精作用教案19 新人教版必修2一、 教學(xué)目標1.闡明細胞的減數(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，觀察蝗蟲精母細胞減數(shù)分裂固定裝片。5.闡明減數(shù)分裂和受精作用對于生物遺傳和變異的重要性。二、教學(xué)重點和難點1.教學(xué)重點（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（1）模擬減數(shù)分裂過程中染色體的變化。（2）比較精子和卵細胞形成過程的異同。（3）觀察蝗蟲精母細胞的減數(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、動態(tài)、連續(xù)變化的過程，給準確認知帶來困難，因此成為教學(xué)的難點。為了突破教學(xué)難點，教師應(yīng)考慮在學(xué)生已有知識（如有絲分裂）的基礎(chǔ)上，精心設(shè)計將微觀變?yōu)楹暧^的教學(xué)活動。為此將本節(jié)“模擬建構(gòu)”的部分活動前移應(yīng)該是一個很好的設(shè)想。學(xué)生通過探究活動開展學(xué)習(xí)。本節(jié)教學(xué)建議用3課時完成，其中減數(shù)分裂部分的教學(xué)用2課時。第1課時一、減數(shù)分裂1.設(shè)置問題情境，引起興趣，引導(dǎo)學(xué)生進入學(xué)習(xí)新知識氛圍。本節(jié)繼續(xù)沿著科學(xué)發(fā)現(xiàn)史的歷程進行研究。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)測和觀察證實了生物進行有性生殖要經(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）先請學(xué)生根據(jù)本節(jié)題圖，比較果蠅體細胞與配子細胞染色體組成及數(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)生的模擬活動和思考來突破本節(jié)教學(xué)的重、難點，形成對減數(shù)分裂過程中染色體變化的正確認識。精子形成過程是本節(jié)的教學(xué)重點，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。建議將第二小節(jié)“模型建構(gòu)”的部分活動前移。這樣做的好處是學(xué)生在已有知識（有絲分裂）的基礎(chǔ)上，通過自己的探究體會減數(shù)分裂與有絲分裂的不同；形成對減數(shù)分裂過程中染色體數(shù)目和行為變化的直觀印象。進行“模型建構(gòu)”教學(xué)時注意以下幾點。（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“活動準備”進行準備。（2）教師輔導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建一個有絲分裂染色體數(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)過思考和實踐理解只有在染色體復(fù)制一次細胞連續(xù)分裂兩次的情況下，才能產(chǎn)生如題圖所示的配子。明確這是一種使細胞中染色體數(shù)目減半的新的細胞分裂方式。（4）教師繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生再次仔細觀察題圖中配子染色體組成的特點，然后請學(xué)生利用模型說明如何能形成如圖所示的配子細胞。（5）請學(xué)生嘗試歸納形成配子的細胞分裂（減數(shù)分裂）的過程與特點。第2課時第1課時主要是學(xué)生通過活動，獲得對減數(shù)分裂感性認識。本課時應(yīng)引導(dǎo)并幫助學(xué)生形成對感性知識的理性概括。1.繼續(xù)上節(jié)學(xué)生的模型建構(gòu)活動并引導(dǎo)學(xué)生思考。對照建構(gòu)的模型，教師引導(dǎo)學(xué)生進行理性思考。此時還應(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物精子形成過程中發(fā)生的現(xiàn)象，包括：精原細胞中染色體復(fù)制；初級精母細胞中的同源染色體聯(lián)會，四分體形成，同源染色體分離，染色體數(shù)目減半；次級精母細胞中染色體不再復(fù)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(xué)生利用模型，邊模擬邊用生物學(xué)術(shù)語講述哺乳動物精子形成過程。2.在模擬活動的基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生進行總結(jié)和概括。（1）請學(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(jié)合參考圖示（圖14和圖15）觀察蝗蟲精母細胞減數(shù)分裂的固定裝片，以加深對減數(shù)分裂過程的理解。圖14 高倍鏡下觀察蝗蟲精母細胞減數(shù)分裂的幾個時期示意圖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.精子細胞 E.精子圖15 蝗蟲精母細胞減數(shù)分裂示意圖第3課時二、受精作用本課時教學(xué)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(xiàn)受精作用。因此提出如下教學(xué)建議。1.從生活實際提煉出問題引發(fā)思考?？梢杂萌说娜旧w組型圖，也可以從本節(jié)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(yīng)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(xué)生的思考進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“父親的所有精原細胞中染色體組成并無差別，母親體內(nèi)的卵原細胞也是如此?？墒恰耙荒干抛?，九子各不同。同樣的精（卵）原細胞會產(chǎn)生不同的配子嗎？”這段文字，結(jié)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(shù)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(guān)系？（3）繼續(xù)模型建構(gòu)活動，在探究配子中染色體組合多樣性的基礎(chǔ)上進行歸納。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.配子染色體與體細胞染色體的區(qū)別在于：（1）配子染色體數(shù)是體細胞染色體數(shù)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(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(shù)第一次分裂中出現(xiàn)了同源染色體聯(lián)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(shù)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(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，增強了生物適應(yīng)環(huán)境的能力，有利于生物的進化。4.經(jīng)過減數(shù)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(jīng)過減數(shù)第二次分裂，一個次級卵母細胞會分裂成一個含細胞質(zhì)多的卵細胞和一個含細胞質(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含細胞質(zhì)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(zhì)。而細胞質(zhì)中線粒體含少量DNA（植物細胞質(zhì)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(shù)第一次分裂會出現(xiàn)同源染色體聯(lián)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(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(shù)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(cè)，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(shù)目是體細胞染色體數(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(zhì)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(shù)分裂，推測出一個精原細胞減數(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。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，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(shù)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(xùn)練精原細胞有絲分裂過程中染色體數(shù)目變化表時期間期前期中期后期末期染色體數(shù)目（條）888168精原細胞形成精子過程中染色體數(shù)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(shù)目（條）8844精原細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） 這個細胞正在進行減數(shù)分裂。因為該細胞中出現(xiàn)了四分體。 該細胞有4條染色體，8條染色單體。 該細胞有2對同源染色體。其中染色體A與C，A與D，B與C，B與D是非同源染色體。 細胞中a與a，b與b，c與c，d與d是姐妹染色單體。 該細胞分裂完成后，子細胞中有2條染色體。參見教科書圖22。（2） 4條。 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)第一次分裂時聯(lián)會的同源染色體，有一對或幾對沒有分別移向兩極而是集中到一個次級精（卵）母細胞中，再經(jīng)過減數(shù)第二次分裂產(chǎn)生的精子或卵細胞中的染色體數(shù)目就會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，染色體已移向細胞兩極，但因某種原因細胞未分裂成兩個子細胞，這樣就可能出現(xiàn)精子或卵細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)目就會出現(xiàn)異常，由該受精卵發(fā)育成的個體細胞中染色體數(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，那么當該個體的遺傳物質(zhì)出現(xiàn)異常時，該個體的性狀也會是異常的。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號染色體是2條）的精子或卵細胞與正常的卵細胞或精子結(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期，非姐妹染色單體間可能互換部分遺傳物質(zhì)；中期時，同源染色體隨機排列在細胞赤道板兩側(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胞的隨機結(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)律的正常的細胞分裂，在減數(shù)分裂的過程中，染色體只復(fù)制一次，而細胞連續(xù)分裂兩次。這樣每個物種正常的雌、雄配子都含有該物種體細胞染色體數(shù)目一半的染色體，并且都是一整套非同源染色體的組合。而受精作用時精卵結(jié)合使受精卵及其發(fā)育成的個體體細胞中又可以恢復(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，生物前后代細胞中染色體數(shù)目的恒定，保證了前后代遺傳性狀的相對穩(wěn)定。拓展題提示：在形成精子或卵細胞的減數(shù)分裂過程中，如果由于某種原因減數(shù)第一次分裂時兩條21號染色體沒有分離而是進入了同一個次級精（卵）母細胞，再經(jīng)過減數(shù)第二次分裂，就會形成含有2條21號染色體的精子或卵細胞；如果減數(shù)第一次分裂正常，減數(shù)第二次分裂時21號染色體的著絲點分裂，形成了2條21號染色體，但沒有分別移向細胞兩極，而是進入了同一個精子或卵細胞。這樣異常的精子或卵細胞就含有24條染色體，其中21號染色體是2條。當一個正常的精子或卵細胞（含23條非同源染色體，其中只含有1條21號染色體）與上述異常的卵細胞或精子結(jié)合成受精卵，則該受精卵含47條染色體，其中21號染色體為3條。當該受精卵發(fā)育成人時，這個人的體細胞中的染色體數(shù)目就是47條，含有3條21號染色體。