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摘要结合生物学科核心素养把染色体结构变异与染色体数目变异的概念与实例相结合，呈现给学生，为突破教学难点，设计相应探究活动让学生竞猜，设计小组合作制作模型，通过学生的充分展示交流，教师引导鼓励，适当评价。整节课体现为学生为主体，调动学生充分动手，充分表达交流，培养了学生的科学探究能力、语言表达能力，教会学生从身边做起，热爱环境、热爱生命、承担社会责任。
关键词 学科核心素养 染色体结构变异 染色体组 染色体数目变异
中图分类号G633.91 文献标志码B
新的课程改革要求教师通过学科教学培养学生的核心素养。生物学学科核心素养的培养要求教师结合学生的生活和生产实际，使学生理解生命与结构的统一，树立生命的观念，并教会学生从身边做起，热爱环境、热爱生命、承担社会责任。本节课上，学生通过分析人类染色体变异引起的性状异常实例，提高对生命的理解;通过对重点概念的解读与区分，提高理解能力;通过动手制作模型，提高动手探究实践能力及团结合作能力;通过在课堂上主动地充分表达交流，提高语言表达能力及综合能力。
1教材分析及学情分析
1.1教材分析
“染色体变异”为人教版普通高中课程标准生物教材《必修2·遗传与进化》中第五章第二节内容，讲述了染色体结构变异与染色体数目变异。本节内容承接上节的“基因突变和基因重组”，属于可遗传变异的第三种类型，又是理解下节“人类遗传病”中染色体异常遗传病的基础和关键，本节内容的单倍体育种和多倍体育种对第六章所学的育种方法有铺垫作用，因而本节内容在整本书中有着承上启下的作用。本节教学内容的难点较集中，教师在教学过程中尝试利用模型让学生动手操作，理解辨别“1个染色体组”“2个、3个染色体组”，总结染色体变异的规律。
1.2学情分析
学生通过有丝分裂和减数分裂的学习，已经掌握了染色体、同源染色体、非同源染色体等概念，以及分裂过程中细胞内染色体等结构发生的变化。对于教学难点“染色体组”核心概念的教学，教师可采用直观法，由浅入深，缓缓推进，根据学生特点，设计学生小组活动，加深学生的理解。
2教学目标
（1）说出染色体结构变异类型，概述染色体数目变异类型，辨别染色体组，能判断染色体组数。
（2）通过动手制作1个染色体组、2个染色体组、3个染色体组的模型，获得观察分析以及总结的能力，通过小组内的讨论全班的表达交流，锻炼语言表达能力，更能加强小组内成员的集体荣誉感。
（3）通过分析21三体综合征的实例，体会到人人生而平等，一切生命都是伟大的，热爱生命，形成在逆境中不抛弃不放弃的价值观。
3教学过程
3.1导入新课
教师播放指挥家舟舟（21三体综合征患者）指挥《卡门序曲》的视频：21三体综合征患者的临床表现是智力低下，身体发育缓慢，常表现出特殊的面容，其发病根本原因是患者体细胞内比正常人多了一条21号染色体。
设计意图：通过舟舟的事迹，引出染色体变异的学习，激发学生学习兴趣，使学生体会生命的伟大，唤起学生对生活的热爱。
3.2新课学习
教师展示“染色体变异”的概念，使学生明确染色体变异分为染色体结构变异和染色体数目变异两大类型：染色体变异是指在自然条件和人为条件改变的情况下，染色体结构的改变和染色体数目的增减导致生物性状的变异。
3.2.1学习染色体结构变异
1-4组每个小组学生代表展示染色體结构变异的四种类型，并说出教科书上对应的实例。教师对此进行评价，展示染色体结构变异的动画，将染色体变异总结为缺失、重复、易位、倒位四种类型。
教师提出问题：染色体结构变异会导致生物性状改变吗？你能从遗传学角度说明原因吗？教师适时提示：基因是控制生物性状的结构和功能的基本单位，基因位于染色体上。学生的学习热情高涨，学生代表竞答：缺失、重复会使排列在染色体上基因的数目发生改变，易位、倒位会使染色体上基因排列顺序和位置发生改变，因而导致生物的性状改变。教师给予肯定性评价，鼓励学生继续积极参与课堂表达交流。
教师引导学生认识由染色体结构变异引起的生物性状的改变，对生物体往往是不利的，如猫叫综合征、21三体综合征等，有的甚至导致生物个体的死亡。教师展示图1，要求学生看图识别并说出不同变异类型的名称，比较两者发生的位置差异，比较两者发生的时间差异。
学生讨论后竞答：图1A表示染色体的交叉互换，该变异发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间，发生在减数分裂的四分体时期，可造成基因重组;图1B为染色体结构变异中的“易位”，该变异发生在非同源染色体之间，发生在任意时期。
设计意图：“染色体交叉互换”与染色体结构变异中的“易位”是历年学生易混淆的知识点。在新授课上，通过小组讨论交流加之教师的强调点评，可以加深学生印象，使学生理解重点知识。
3.2.2学习染色体数目变异
（1）类型一：细胞内个别染色体数目的增减。
教师展示人类的21三体综合征和性腺发育不良两个实例，再出示患者体细胞染色体组型图，从而介绍细胞内个别染色体数目的增减对生物性状的影响。
通过“舟舟”的实例，学生已经对21三体综合征的性状表现有了一定认识。此时，教师再通过PPT展示性腺发育不良患者因只含有1条x染色体，缺少1条性染色体而异于常人的性状改变：出生时身高、体重落后，出生后身高增长缓慢，颈侧皮肤松弛，有颈蹼，肘外翻;女性表型，但青春期无女性性征发育。
教师引导学生理解的同时，补充介绍其他的实例——“XYY型”人，这种患者因多出1条Y染色体而表现异常，男性表型，身高比正常人高，智力低下，行为好斗，有反社会行为。
（2）类型二：细胞内以“染色体组”的形式成倍地增减。 教师用磁力贴在黑板上贴出雄性果蝇体细胞的染色体组成图示，要求学生识别果蝇体细胞中的每条染色体，并请学生代表在相应位置用磁力贴贴出果蝇精子中的染色体组成。
师生共同总结：在果蝇精子中含有4条染色体，包含Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ各1条共3条常染色体，以及1条x或Y染色体。像图中果蝇精子中的一组非同源染色体（x、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ或Y、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ），在形态和功能上各不相同，但又互相协调，共同控制生物的生长、发育、遗传和变异，这样的一组染色体，叫做一个染色体组。
教师结合黑板上的贴图讲解：果蝇体细胞有8条染色体，假定Ⅱ的一条染色体上一个位点有一个A基因，则Ⅱ的另一条染色体相应位点上会有A或a基因，Ⅲ的两条染色体上分别标有B和b基因、Ⅳ的两条染色体上分别标有c和c基因，XY染色体同源区段上标有E和e基因。该果蝇的基因型写作AaBbCcXEye，这四对等位基因可控制四种性状，果蝇的精子中只含有体细胞一半的染色体，以及一半个数的基因，为AbCXE和aBcYe。那么，果蝇精子中的基因能完整的控制果蝇的生长、发育、遗传和变异吗？教师引领学生回顾红绿色盲男性患者的基因型Xby，让学生意识到一个基因也能控制相应的性状，因此果蝇精子里的AbCXE和aBcYe这四个基因也是能控制四种性状的。由此，学生可以知道果蝇精子中这一个染色体组已经包含了该生物生长、发育、遗传和变异的全部的遗传信息。教师列举实例：在自然界中，雄蜂就是由未受精的卵细胞（细胞内只含有一个染色体组）直接发育而来。
教师引导学生讨论总结染色体组的特点（三无一有）：一个染色体组中无同源染色体，无等位基因，无相同基因，有该生物生长、发育、遗传和变异的全部的遗传信息。
设计意图：染色体组的特点对学生来说，理解偏难，尤其对染色体组含有生物的全部的遗传信息难以理解。教师用具体的实例帮助学生理解，降低了该问题的理解难度，更加直观明了地呈现出是否符合一个染色体组的判断方法。
每个小组用教具构建模型：用圆形纸片代表细胞，彩色磁力贴剪成的染色体（图2）。首先，从教具中找出一个染色体组，构建一个染色体组的细胞;然后，构建一个含三个染色体组的细胞;再构建一个含4个染色体组的细胞，并观察比较细胞内染色体的情况;思考在一条染色体的某一位点上标上A基因，请标明其他染色体上的基因（BbCcDd等基因）。
教师提示学生观察细胞染色体组数的规律：相同形态、大小的染色体有几条，细胞内就有几个染色体组。
学习小组在所构建细胞模型上标出Aa及BbCcDd基因的位置，并将该细胞的基因型书写在细胞的下方。学生总结数细胞染色体组數的规律：控制同一性状的基因有几个，细胞内就有几个染色体组。
教师展示图3，要求学生说出各个细胞中染色体组数。
学生竟答：图3A中1个染色体组，图3B中3个染色体组，图3C中4个染色体组，图3D中2个染色体组，图3E中2个染色体组，图3F中3个染色体组，图3G中1个染色体组。
设计意图：染色体组数的辨别为教学的重难点。本节的教学策略由常规的教师总结规律变为学生自己动手制作细胞染色体组模型。学生通过自己的观察思考和组间的讨论，总结染色体组数的判定方法，充分参与到课堂上来，培养科学探究、语言表达交流等综合能力。
教师组织学生进行“手指操”竞猜和操作。教师在讲台上伸出一只手的五根手指代表一个染色体组（忽略手指的长短和粗细），那么伸出四根手指，让学生判断是否为一个染色体组。教师伸出六根手指，请学生判断是否为一个染色体组，并说明理由。最后，请学生以小组为单位展示三个染色体组的情况。
设计意图：教师通过“手指操”竞猜和实际操作，再次让学生从不同角度认识染色体组概念，加深印象。
4教学反思
本节课利用视频导入新课，激发学生学习兴趣，启迪学生敬爱生命。整个教学过程由简入难，环环相扣，巧妙连接，体现了以“学为主体，教为主导”的新课改要求。教师精心设计问题紧扣新授内容，使每个学生能够参与到课堂中来，对问题的掌握达到理解并运用程度。教师运用情景教学，突破教学重难点，通过小组合作讨论，探究不同染色体组数的细胞模型，总结染色体组数辨别的方法，展示探究成果，使学生在探究中发散思维，在合作中掌握知识。不过，由于课上时间有限，只进行了前半部分教学，还需进行第二课时的教学。
关键词 学科核心素养 染色体结构变异 染色体组 染色体数目变异
中图分类号G633.91 文献标志码B
新的课程改革要求教师通过学科教学培养学生的核心素养。生物学学科核心素养的培养要求教师结合学生的生活和生产实际，使学生理解生命与结构的统一，树立生命的观念，并教会学生从身边做起，热爱环境、热爱生命、承担社会责任。本节课上，学生通过分析人类染色体变异引起的性状异常实例，提高对生命的理解;通过对重点概念的解读与区分，提高理解能力;通过动手制作模型，提高动手探究实践能力及团结合作能力;通过在课堂上主动地充分表达交流，提高语言表达能力及综合能力。
1教材分析及学情分析
1.1教材分析
“染色体变异”为人教版普通高中课程标准生物教材《必修2·遗传与进化》中第五章第二节内容，讲述了染色体结构变异与染色体数目变异。本节内容承接上节的“基因突变和基因重组”，属于可遗传变异的第三种类型，又是理解下节“人类遗传病”中染色体异常遗传病的基础和关键，本节内容的单倍体育种和多倍体育种对第六章所学的育种方法有铺垫作用，因而本节内容在整本书中有着承上启下的作用。本节教学内容的难点较集中，教师在教学过程中尝试利用模型让学生动手操作，理解辨别“1个染色体组”“2个、3个染色体组”，总结染色体变异的规律。
1.2学情分析
学生通过有丝分裂和减数分裂的学习，已经掌握了染色体、同源染色体、非同源染色体等概念，以及分裂过程中细胞内染色体等结构发生的变化。对于教学难点“染色体组”核心概念的教学，教师可采用直观法，由浅入深，缓缓推进，根据学生特点，设计学生小组活动，加深学生的理解。
2教学目标
（1）说出染色体结构变异类型，概述染色体数目变异类型，辨别染色体组，能判断染色体组数。
（2）通过动手制作1个染色体组、2个染色体组、3个染色体组的模型，获得观察分析以及总结的能力，通过小组内的讨论全班的表达交流，锻炼语言表达能力，更能加强小组内成员的集体荣誉感。
（3）通过分析21三体综合征的实例，体会到人人生而平等，一切生命都是伟大的，热爱生命，形成在逆境中不抛弃不放弃的价值观。
3教学过程
3.1导入新课
教师播放指挥家舟舟（21三体综合征患者）指挥《卡门序曲》的视频：21三体综合征患者的临床表现是智力低下，身体发育缓慢，常表现出特殊的面容，其发病根本原因是患者体细胞内比正常人多了一条21号染色体。
设计意图：通过舟舟的事迹，引出染色体变异的学习，激发学生学习兴趣，使学生体会生命的伟大，唤起学生对生活的热爱。
3.2新课学习
教师展示“染色体变异”的概念，使学生明确染色体变异分为染色体结构变异和染色体数目变异两大类型：染色体变异是指在自然条件和人为条件改变的情况下，染色体结构的改变和染色体数目的增减导致生物性状的变异。
3.2.1学习染色体结构变异
1-4组每个小组学生代表展示染色體结构变异的四种类型，并说出教科书上对应的实例。教师对此进行评价，展示染色体结构变异的动画，将染色体变异总结为缺失、重复、易位、倒位四种类型。
教师提出问题：染色体结构变异会导致生物性状改变吗？你能从遗传学角度说明原因吗？教师适时提示：基因是控制生物性状的结构和功能的基本单位，基因位于染色体上。学生的学习热情高涨，学生代表竞答：缺失、重复会使排列在染色体上基因的数目发生改变，易位、倒位会使染色体上基因排列顺序和位置发生改变，因而导致生物的性状改变。教师给予肯定性评价，鼓励学生继续积极参与课堂表达交流。
教师引导学生认识由染色体结构变异引起的生物性状的改变，对生物体往往是不利的，如猫叫综合征、21三体综合征等，有的甚至导致生物个体的死亡。教师展示图1，要求学生看图识别并说出不同变异类型的名称，比较两者发生的位置差异，比较两者发生的时间差异。
学生讨论后竞答：图1A表示染色体的交叉互换，该变异发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间，发生在减数分裂的四分体时期，可造成基因重组;图1B为染色体结构变异中的“易位”，该变异发生在非同源染色体之间，发生在任意时期。
设计意图：“染色体交叉互换”与染色体结构变异中的“易位”是历年学生易混淆的知识点。在新授课上，通过小组讨论交流加之教师的强调点评，可以加深学生印象，使学生理解重点知识。
3.2.2学习染色体数目变异
（1）类型一：细胞内个别染色体数目的增减。
教师展示人类的21三体综合征和性腺发育不良两个实例，再出示患者体细胞染色体组型图，从而介绍细胞内个别染色体数目的增减对生物性状的影响。
通过“舟舟”的实例，学生已经对21三体综合征的性状表现有了一定认识。此时，教师再通过PPT展示性腺发育不良患者因只含有1条x染色体，缺少1条性染色体而异于常人的性状改变：出生时身高、体重落后，出生后身高增长缓慢，颈侧皮肤松弛，有颈蹼，肘外翻;女性表型，但青春期无女性性征发育。
教师引导学生理解的同时，补充介绍其他的实例——“XYY型”人，这种患者因多出1条Y染色体而表现异常，男性表型，身高比正常人高，智力低下，行为好斗，有反社会行为。
（2）类型二：细胞内以“染色体组”的形式成倍地增减。 教师用磁力贴在黑板上贴出雄性果蝇体细胞的染色体组成图示，要求学生识别果蝇体细胞中的每条染色体，并请学生代表在相应位置用磁力贴贴出果蝇精子中的染色体组成。
师生共同总结：在果蝇精子中含有4条染色体，包含Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ各1条共3条常染色体，以及1条x或Y染色体。像图中果蝇精子中的一组非同源染色体（x、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ或Y、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ），在形态和功能上各不相同，但又互相协调，共同控制生物的生长、发育、遗传和变异，这样的一组染色体，叫做一个染色体组。
教师结合黑板上的贴图讲解：果蝇体细胞有8条染色体，假定Ⅱ的一条染色体上一个位点有一个A基因，则Ⅱ的另一条染色体相应位点上会有A或a基因，Ⅲ的两条染色体上分别标有B和b基因、Ⅳ的两条染色体上分别标有c和c基因，XY染色体同源区段上标有E和e基因。该果蝇的基因型写作AaBbCcXEye，这四对等位基因可控制四种性状，果蝇的精子中只含有体细胞一半的染色体，以及一半个数的基因，为AbCXE和aBcYe。那么，果蝇精子中的基因能完整的控制果蝇的生长、发育、遗传和变异吗？教师引领学生回顾红绿色盲男性患者的基因型Xby，让学生意识到一个基因也能控制相应的性状，因此果蝇精子里的AbCXE和aBcYe这四个基因也是能控制四种性状的。由此，学生可以知道果蝇精子中这一个染色体组已经包含了该生物生长、发育、遗传和变异的全部的遗传信息。教师列举实例：在自然界中，雄蜂就是由未受精的卵细胞（细胞内只含有一个染色体组）直接发育而来。
教师引导学生讨论总结染色体组的特点（三无一有）：一个染色体组中无同源染色体，无等位基因，无相同基因，有该生物生长、发育、遗传和变异的全部的遗传信息。
设计意图：染色体组的特点对学生来说，理解偏难，尤其对染色体组含有生物的全部的遗传信息难以理解。教师用具体的实例帮助学生理解，降低了该问题的理解难度，更加直观明了地呈现出是否符合一个染色体组的判断方法。
每个小组用教具构建模型：用圆形纸片代表细胞，彩色磁力贴剪成的染色体（图2）。首先，从教具中找出一个染色体组，构建一个染色体组的细胞;然后，构建一个含三个染色体组的细胞;再构建一个含4个染色体组的细胞，并观察比较细胞内染色体的情况;思考在一条染色体的某一位点上标上A基因，请标明其他染色体上的基因（BbCcDd等基因）。
教师提示学生观察细胞染色体组数的规律：相同形态、大小的染色体有几条，细胞内就有几个染色体组。
学习小组在所构建细胞模型上标出Aa及BbCcDd基因的位置，并将该细胞的基因型书写在细胞的下方。学生总结数细胞染色体组數的规律：控制同一性状的基因有几个，细胞内就有几个染色体组。
教师展示图3，要求学生说出各个细胞中染色体组数。
学生竟答：图3A中1个染色体组，图3B中3个染色体组，图3C中4个染色体组，图3D中2个染色体组，图3E中2个染色体组，图3F中3个染色体组，图3G中1个染色体组。
设计意图：染色体组数的辨别为教学的重难点。本节的教学策略由常规的教师总结规律变为学生自己动手制作细胞染色体组模型。学生通过自己的观察思考和组间的讨论，总结染色体组数的判定方法，充分参与到课堂上来，培养科学探究、语言表达交流等综合能力。
教师组织学生进行“手指操”竞猜和操作。教师在讲台上伸出一只手的五根手指代表一个染色体组（忽略手指的长短和粗细），那么伸出四根手指，让学生判断是否为一个染色体组。教师伸出六根手指，请学生判断是否为一个染色体组，并说明理由。最后，请学生以小组为单位展示三个染色体组的情况。
设计意图：教师通过“手指操”竞猜和实际操作，再次让学生从不同角度认识染色体组概念，加深印象。
4教学反思
本节课利用视频导入新课，激发学生学习兴趣，启迪学生敬爱生命。整个教学过程由简入难，环环相扣，巧妙连接，体现了以“学为主体，教为主导”的新课改要求。教师精心设计问题紧扣新授内容，使每个学生能够参与到课堂中来，对问题的掌握达到理解并运用程度。教师运用情景教学，突破教学重难点，通过小组合作讨论，探究不同染色体组数的细胞模型，总结染色体组数辨别的方法，展示探究成果，使学生在探究中发散思维，在合作中掌握知识。不过，由于课上时间有限，只进行了前半部分教学，还需进行第二课时的教学。