1
2019 版 沪科教版 高中生物学 必修 2 遗传与进化
《第四章 生物的可遗传变异》大单元整体教学设计
[2020 课标]
一、内容分析与整合
二、《普通高中生物学课程标准(2017 年版 2020 年修订)》分
解
三、学情分析
四、大主题或大概念设计
五、大单元目标叙写
六、大单元教学重点
七、大单元教学难点
八、大单元整体教学思路
九、学业评价
十、大单元实施思路及教学结构图
十一、大情境、大任务创设
十二、单元学历案
2
十三、学科实践与跨学科学习设计
十四、大单元作业设计
十五、“教-学-评”一致性课时设计
十六、大单元教学反思
一、内容分析与整合
(一)教学内容分析
《第四章 生物的可遗传变异》是高中生物学必修 2 《遗传与进化》模块的
核心内容之一,主要探讨生物体遗传物质的变化如何引起可遗传的变异,以及
这些变异如何影响生物的性状和进化。本章内容涵盖了基因突变、基因重组、
染色体变异以及人类遗传病等多个方面,是理解生物多样性和进化的基础。
具体来说,本章首先通过“基因突变与基因重组”这一节,介绍了基因突
变的概念、类型、原因以及基因重组的方式和意义。基因突变作为生物变异的
根本来源,是生物进化的原材料,而基因重组则通过有性生殖过程中的基因重
新组合,增加了后代的遗传多样性。在“染色体变异”一节中,详细阐述了染
色体结构和数量的变异如何影响生物的性状,以及这些变异在生物进化中的作
用。通过“人类遗传病”一节,介绍了遗传病的概念、类型、检测和预防方法,
3
以及遗传咨询和产前诊断的重要性,使学生认识到遗传病对人类社会的影响和
防控措施。
(二)单元内容分析
基因突变与基因重组
基因突变:基因突变是指基因中碱基序列的改变,包括碱基的替换、插入
和缺失。这种改变可能导致蛋白质结构和功能的改变,进而影响生物的性状。
基因突变是生物变异的根本来源,具有不定向性、多害少利性等特点。本节还
介绍了基因突变的原因,包括自然因素(如紫外线、 X 射线等)和人为因素
(如化学诱变剂等)。
基因重组:基因重组是有性生殖过程中控制不同性状的基因重新组合的过
程,主要包括减数分裂过程中的自由组合和交叉互换。基因重组增加了后代的
遗传多样性,为生物进化提供了更多的可能性。
染色体变异
染色体结构变异:染色体结构变异包括缺失、重复、倒位和易位等类型,
这些变异可能导致染色体上基因的数量、顺序和排列方式发生改变,进而影响
4
生物的性状。染色体结构变异在生物进化中起着重要作用。
染色体数量变异:染色体数量变异主要表现为整倍体和非整倍体的变化。
整倍体变异如二倍体、多倍体等,在植物中较为常见,对植物的性状有显著影
响。非整倍体变异如唐氏综合征等,则可能导致人类遗传病的发生。
人类遗传病
遗传病概述:遗传病是由于遗传物质改变而引起的疾病,具有先天性、终
身性和家族聚集性等特点。遗传病种类繁多,包括单基因遗传病、多基因遗传
病和染色体遗传病等。
遗传病的检测和预防:遗传病的检测主要通过基因检测、染色体分析等方
法进行。预防遗传病则主要通过禁止近亲结婚、提倡适龄生育、进行遗传咨询
和产前诊断等措施实现。
(三)单元内容整合
本章内容紧密相关,共同构成了生物可遗传变异的知识体系。基因突变和
基因重组是生物变异的 微观 基础,染色体变异则是生物变异的 宏观 表现。人类
遗传病作为生物变异的 负 面结 果 ,不 仅 影响了人类的 健康 和生 活 质量, 也促 进
5
了人类对遗传变异和遗传病的 研究 和防控。在教学过程中, 应将 本章内容作为
一个整体进行 设计 和整合,通过引导学生探 究 生物变异的本质和 机 制,理解生
物多样性和进化的基础,同 时 关 注 人类遗传病的防控和社会 责任 。
二、《普通高中生物学课程标准( 2017 年版 2020 年修订)》分解
高中生物学学 科 核心素 养
(一)生 命观 念
生 命观 念是指对 观察 到的生 命 现 象 及相互关系 或 特性进行解 释 后的 抽象 ,
是人 们经 过实 证 后的 观 点,是能 够 理解 或 解 释 生物学相关 事件 和现 象 的意识、
观 念和 思想 方法。在《第四章 生物的可遗传变异》的教学中,生 命观 念主要体
现在以 下几 个方面:
结构与功能 观 :引导学生理解基因突变、基因重组和染色体变异如何改变
生物体的遗传物质结构,进而影响 其 生理功能和性状表现。 例 如,通过探 究 紫
外线对植物 叶片 的影响,使学生认识到基因突变对植物性状的影响。
进化与适 应观 :阐述生物变异是生物进化的原材料,通过自然 选择 和遗传
漂 变等 机 制,生物体 逐渐 适 应环境并形 成生物多样性。 例 如,通过介绍人类遗
6
传病的防控措施,使学生认识到人类如何通过遗传咨询和产前诊断等 手段降低
遗传病的发生 率 ,提高人类的适 应 性和生 存 能 力 。
稳态 与 平衡观 :探讨生物体如何通过基因表 达 和 调 控 机 制 维持 内 环境 的 稳
态 和 平衡 。 例 如,在介绍基因重组 时 ,引导学生理解有性生殖过程中基因的自
由组合和交叉互换如何 维持 生物种 群 的遗传多样性。
(二) 科 学 思维
科 学 思维 是指 尊 重 事 实和 证据 , 崇尚严谨 和 务 实的 求 知 态度 , 运 用 科 学的
思维 方法认识 事 物、解 决 实 际问题 的 思维习惯 和能 力 。在《第四章 生物的可遗
传变异》的教学中, 科 学 思维 主要体现在以 下几 个方面:
归纳 与概括:通过对基因突变、基因重组和染色体变异等生物变异现 象 的
观察 和分析,引导学生 归纳出 生物变异的 普遍规律 和特点。 例 如,在探 究 紫外
线对植物 叶片 的影响 时 ,引导学生 总 结紫外线 照 射对植物 叶片 性状的影响 规律 。
演绎 与 推 理:基于生物变异的基本 规律 和特点,引导学生 推 理 出其他 可能
的生物变异现 象 和结 果 。 例 如,在介绍人类遗传病 时 ,引导学生根 据 遗传病的
遗传方式和发病 机 理 推 理 出 可能的遗传病 风险 和防控措施。
7
模型与 建 模:利用数学模型和生物 信息 学 工 具等方法,对生物变异现 象 进
行定量分析和预测。 例 如,在介绍基因重组 时 ,引导学生利用数学模型 计算 基
因重组的概 率 和结 果 。
(三) 科 学探 究
科 学探 究 是指能 够 发现现实 世界 中的生物学 问题 , 针 对特定的生物学现 象 ,
进行 观察 、提 问 、实 验设计 、方 案 实施以及对结 果 的交 流 与讨 论 的能 力 。在
《第四章 生物的可遗传变异》的教学中, 科 学探 究 主要体现在以 下几 个方面:
提 出问题 :引导学生 从 现实生 活或科 学 研究 中提 出 与生物变异相关的 问题 。
例 如,在探 究 紫外线对植物 叶片 的影响 时 ,引导学生提 出 “紫外线 照 射是 否 会
导致植物 叶片 发生基因突变 ? ”等 问题 。
设计 实 验 :指导学生根 据研究问题 和 假设设计 实 验 方 案 ,包括实 验 材料的
选择 、实 验步骤 的 设计 、实 验 结 果 的 记录 和分析等。 例 如,在探 究 紫外线对植
物 叶片 的影响 时 ,指导学生 设计 紫外线 照 射实 验 方 案 , 并观察记录 植物 叶片 的
性状变化。
实施实 验 :组 织 学生 按照 实 验 方 案 进行实 验操 作, 收 集实 验 数 据并 进行分
8
析。 例 如,在探 究 紫外线对植物 叶片 的影响 时 ,组 织 学生实施紫外线 照 射实 验 ,
并观察记录 植物 叶片 的性状变化数 据 。
交 流 讨 论 :引导学生对实 验 结 果 进行交 流 讨 论 ,分析实 验 结 果 的可 靠 性和
有 效 性, 并 提 出 改进意见和 建议 。 例 如,在探 究 紫外线对植物 叶片 的影响 时 ,
组 织 学生交 流 讨 论 实 验 结 果 和心 得 体会,提 出 改进实 验 方 案 和 建议 。
(四)社会 责任
社会 责任 是指基于生物学的认识, 参 与个人与社会 事务 的讨 论 ,作 出 理性
解 释 和 判 断,解 决 生产生 活问题 的 担当 和能 力 。在《第四章 生物的可遗传变
异》的教学中,社会 责任 主要体现在以 下几 个方面:
关 注 社会 议题 :引导学生关 注 与生物变异相关的社会 议题 ,如人类遗传病
的防控、 转 基因生物的 安全 性等。 例 如,在介绍人类遗传病 时 ,引导学生关 注
遗传病的防控措施和社会影响。
参 与讨 论决策 :组 织 学生 参 与与生物变异相关的讨 论 和 决策 过程,提 出 自
己 的见解和 建议 。 例 如,在介绍 转 基因生物的 安全 性 时 ,组 织 学生讨 论转 基因
生物的 安全 性和 监管 措施等 问题 。
9
宣 传 科普 知识: 鼓励 学生向 他 人 宣 传生物变异和遗传病等方面的 科普 知识,
提高 公众 的 科 学素 养 和防控意识。 例 如,在介绍人类遗传病的检测和预防 时 ,
鼓励 学生向家人和 朋友宣 传遗传咨询和产前诊断等重要性。
《第四章 生物的可遗传变异》的教学 设计应 紧密 围绕 高中生物学学 科 核心
素 养 的四个方面进行 展开 和实施。通过引导学生探 究 生物变异的本质和 机 制、
理解生物多样性和进化的基础、关 注 人类遗传病的防控和社会 责任 等方面的内
容, 培养 学生的生 命观 念、 科 学 思维 、 科 学探 究 和社会 责任 等核心素 养 。
三、 学情分析
(一) 已 知内容分析
基础生物学知识:
学生在进入高中 阶段 之前,通过 初 中 阶段 的学 习 , 已经 对生物学的基础知
识有了一定的了解。 他们掌握 了细 胞 的基本结构,如细 胞膜 、细 胞 质、细 胞 核
等,以及细 胞 分裂的基本过程,包括有 丝 分裂和减数分裂的基本概念。在遗传
学方面,学生 已经 了解了遗传物质 DNA 的基本结构和功能,以及基因的概念和
遗传 规律 。这些基础知识为学生进一 步 学 习 生物的可遗传变异提供了必要的 铺
10
垫 。
遗传学基础知识:
在必修 1 的学 习 中,学生 已经接触 了 孟德尔 的遗传定 律 ,理解了等位基因、
显性基因和 隐 性基因的概念,以及基因分 离 定 律 和基因自由组合定 律 。这些知
识为学生理解基因突变、基因重组和染色体变异等概念 奠 定了基础。学生 也 了
解了基因如何通过控制蛋白质的合成来影响生物的性状,这为理解基因突变导
致生物性状改变的 机 制提供了理 论依据 。
环境 对生物的影响:
在生 态 学和 环境科 学的学 习 中,学生 已经 了解到 环境 因素对生物生 长 和发
育的影响。 例 如, 光照 、 温度 、 水 分和 土壤 等 环境 因素对植物生 长 的影响,以
及这些因素如何影响植物的生理和生化过程。这些知识有 助 于学生理解紫外线
等 环境 因素对植物 叶片 的 潜 在影响,以及这种影响如何可能遗传 给下 一代。
(二)新知内容分析
基因突变与基因重组:
本章第一节 将 详细探讨基因突变的概念、类型、 机 制和影响。学生 将 学 习
基因突变是如何发生的(如碱基的替换、插入和缺失),以及这些突变如何导