高三生物教学教案：生物的生殖
生物的生殖教学目标
知识目标：
了解生物生殖方式的 多样性，掌握有性生殖和无性生殖的概念和特点，理解生殖方式的进化趋势;通过学习高等动物精子、卵细胞的形成过程，理解减数分裂中染色体的规律性变化，掌握减数分裂的概念，理解减数分裂和受精作用的意义。
能力目标：
通过总结无性生殖和有性生殖的概念，培养学生分析、概括和归纳能力;通过分析有性生殖细胞形成过程，培养学生运用图形语言解释和说明相关知识的能力;通过对比减数分裂和有丝分裂、精子和卵细胞的形成过程的异同，培养学生比较、分析问题并认识事物实质的思维能力。
情感目标：
通过分析两大类生殖方式的特点，使学生能够辩证地认识生命现象;通过介绍克隆技术及其带来的社会问题，对学生进行生命科学价值观的教育;通过理解生殖方式的进化趋势，对学生进行适应、进化等生命科学观点的教育;通过分析有性生殖细胞种类的多样性及形成过程，形成生物界中多样性与共同性相统一的观点，树立辩证唯物主义的自然观。
教学建议
本节知识结构体系
重点分析
(1)无性生殖和有性生殖的特点
这部分内容是理解生殖方式进化的知识基础。分析两类生殖方式的特点，阐明二者对于物种生存发展的不同意义，有助于培养学生辩证思维能力。无性生殖和有性生殖的特点分别与细胞的有丝分裂和减数分裂密切相关，加强这一知识点的教学，将巩固有丝分裂的知识，引出减数分裂的知识，做到温故知新。
在本课题教学中，应对无性生殖有关内容的教学给予充分重视。特别是1997年英国科学家克隆绵羊获得成功，引起了世界的震惊，使无性生殖技术即克隆技术成为全球关注的热点。从激发学生兴趣、关心科学技术带来的社会问题的角度出发，在教学中加重这部分知识的份量，有利于培养学生的科学素质，形成科学的价值观。
(2)减数分裂的过程
减数分裂是理解有性生殖方式的特点和进化地位的知识基础。高等动物通过减数分裂产生染色体数目减半的配子，通过受精作用形成受精卵，发育成新个体，维持了亲、子代体细胞中染色体数目一致，保证了物种的稳定;通过减数分裂产生遗传内容不同的配子，是有性生殖产生的后代具有丰富变异性的重要原因，决定了有性生殖和无性生殖之间的本质区别，说明了在生殖方式上有性生殖的进化地位更高级。
减数分裂是三大遗传规律的细胞学基础。减数第一次分裂同源染色体分离，是基因分离规律的细胞学基础;减数第一次分裂时期，在同源染色体分离的同时，非同源染色体随机进入到不同的配子，这是基因自由组合规律的细胞学基础;减数第一次分裂中的四分体时期，同源染色体的非姐妹染色单体间进行交叉互换，这是基因连锁互换规律的细胞学基础。
难点分析
(1)分析两类生殖方式的特点
一方面，无性生殖产生的后代保持亲代的性状，有性生殖产生的后代具有丰富的变异性，这两类生殖方式的特点分别与细胞有丝分裂和减数分裂相关，而教材中未加以充分说明，加之还没有学习减数分裂和遗传物质基础等关键知识，造成学生理解上的先天不足;另一方面，无性生殖和有性生殖特点的差异极大，都普遍存在于生物界，甚至很多物种在生活史的不同时期，分别具有无性或有性生殖方式，这在学生看来似乎有些矛盾和难以解释。教师应充分估计学生理解这些知识的难度，阐明这两类生殖方式各自的重要的生物学意义及在生物进化中的作用。
(2)减数分裂中染色体的行为
减数分裂过程中染色体行为复杂，除了具有有丝分裂中出现的——染色体复制、染色体与染色质的周期性变化、姐妹染色单体分离等行为外，还出现了同源染色体联会、非姐妹染色单体交叉互换、同源染色体分离、非同源染色体的自由组合等特殊行为。这部分内容涉及染色体的概念、有丝分裂过程等知识，这些知识掌握程度如何，直接影响学生正确理解减数分裂的概念;这部分内容具有知识点分散、理解难度大(如同源染色体)、概念易混淆(如同源染色体、非同源染色体、姐妹染色单体、非姐妹染色单体)等特点。因此，在教学过程中应及时复习，分散难点，加强对比，突破难点。
(3)同源染色体的概念。
学生较难理解关于同源染色体“一条来自父方，一条来自母方”的含义。这是由于学生对于从受精作用形成受精卵，到形成新个体的发育过程及其细胞学基础不十分了解。因此，在首次讲到这一概念时，可以暂时不提这一点，仅强调“形状、大小一般相同”;在讲受精作用后可以说明，受精过程形成受精卵，其中形状大小相同的两条染色体，一条来自父方(精子)，一条来自母方(卵细胞)，是一对同源染色体。在学习生物个体发育的内容时，再强调体细胞是受精卵经过有丝分裂形成的，每个体细胞中染色体的情况与受精卵完全相同，体细胞中有成对的同源染色体。
教法建议
可采用讨论与学生自学相结合的方式进行教学。
课时安排：三课时。
第一课时：以讨论为主的综合课。通过对不同生物生殖类型典型案例的分析和讨论，学习生物生殖的类型;通过典型案例分析，学习无性生殖技术。
第二课时：以讨论为主的综合课。通过展示和分析精子形成过程的图解，和学生共同讨论分析精子的形成过程，认识减数分裂的过程以及在精子形成过程中的作用。
第三课时：以讨论为主的综合课。通过对比精子和卵细胞的形成过程的对比，归纳总结减数分裂的过程，总结配子形成过程及特点。学习讨论受精作用及在生殖过程中的意义，并认识被子植物的双受精作用。
教学设计方案
引言：有生就有死，生物个体死亡，依靠生殖产生新个体来保证种族的延续，通过个体发育而成成熟的生物体。
第五章 生物的生殖和发育
生殖：生物体产生新个体的过程。
发育：生物体从一个细胞开始，经过细胞分裂、组织分化和器官形成，直到发育成性成熟个体的过程。
第一节 生物的生殖
一 生殖的类型
1.通过设问“生物通过什么方式来传宗接代?不同生物的繁殖方式有何不同”，引出本节要研究的问题，即生殖的种类。
2.复习高等动植物的有性生殖过程。请学生举例说明桃的自然繁殖过程、人类生殖过程。注意要尽可能让学生多次参与，教师充分调动学生的积极性，做到相互启发、互相补充、互相完善。学生回答中如有遗漏、错误和模糊的问题，教师应注意补充和纠正，并提供有关图片如桃的生活史图，人类生殖的示意图等直观教具。桃开花结实进行有性生殖，开花、传粉、受精，果实和种子的形成等，非常复杂，复习时应突出生殖细胞及所在位置、受精过程及特点。还应注意复习子房和胚珠的结构、果实和种子的形成等，这些内容是学习被子植物个体发育的基础。如果学生对“人的生殖过程”讨论有困难，可由教师带领复习。注意复习有关睾丸、卵巢的位置、形态、结构和功能等，同时也为学习减数分裂的知识作铺垫。也可以复习青蛙的生殖过程，为学习蛙的个体发育内容做准备。
3.指出低等生物也存在有性生殖方式。利用挂图讲解团藻的卵式生殖。
4.要求学生归纳：上述三种生殖方式中共同的核心过程是：产生精子和卵细胞;精子和卵细胞结合形成受精卵。指出这类生殖方式属于有性生殖。
5.由教师引导总结有性生殖的概念：通常有父方、母方;产生两性生殖细胞;经过两性生殖细胞的结合;生活史的某一阶段发生减数分裂。进行这部分内容的教学时，应注意补充下列内容：
(1)有性生殖的“性”在这里不仅是指性别，而且还指两性生殖细胞的结合，这种生殖方式产生的后代通常有父方、母方。(若有同学提出有关“雌雄同体”的问题，应指出雌雄同体的生物也常常是异体受精，如水螅、蚯蚓、大多数开花植物等，只有极少数开花植物进行自花传粉，而自体受精)在师生分析、总结的基础上，指出，有性生殖的后代具有亲代双方的遗传特征，会产生丰富的变异，有利于生物的进化。
(2)两性生殖细胞也称为配子。根据雌雄配子形态大小的差异，可将有性生殖分为同配生殖和异配生殖。大多数生物产生的卵和精子，两者大小、形状相差悬殊，卵具有较多营养物质作为胚胎发育的基础，精子小、能游动，精子和卵细胞结合形成受精卵然后发育成新个体，这种生殖方式又称为卵式生殖。
(3)两性生殖细胞的结合，大多数情况下可称为受精作用，在卵式生殖中的合子可称为受精卵。从动植物的进化过程中，可看出受精方式是由体外受精发展到体内受精。
上述内容的补充能使学生了解，整个生物界的生殖是由简单到复杂，由低级到高级进化的，加深学生对有性生殖概念的理解，了解生殖方式的进化趋势。
(4)关于“生活史中某一阶段要发生减数分裂”，教学中可启发学生分析精子和卵的成熟是经过细胞分裂完成的，这种细胞分裂是否是有丝分裂?如果是，后代体细胞的染色体数目将发生什么变化?由此推测精子和卵的形成必须经过减数分裂，才能维持后代体细胞染色体数，从而保证物种的稳定性。事实上，有性生殖的后代具有丰富的变异，还与减数分裂产生的配子中染色体的多种多样的组合有关，这将在后面进一步学习。
6.在师生讨论的基础上，小结有性生殖的特点和意义。强调，有性生殖产生的后代继承了双亲的遗传物质，从遗传性上来说结合了双亲的特性，后代将产生广泛的性状变异，提高对环境的适应能力，有利于物种的生存和发展。
7.提出问题“生物界除有性生殖外，有没有其它的生殖方式，请举例说明”，引入到无性生殖内容的教学中。由于多数学生对无性生殖了解较少，所举实例有限，且常将蒲公英种子的传播、蚯蚓的再生等，误以为是无性生殖方式，教师应注意纠正。
8.利用直观教具介绍各种无性生殖方式。
介绍分裂生殖时，提醒学生仔细观察教材中关于变形虫的分裂生殖的图，要求学生指出“这是哪种细胞分裂方式?这种分裂方式的重要特征是什么?分裂后形成的子代变形虫与亲代相比，大小、形状如何?”。(有学生可能提出此子代变形虫与亲代形态中不完全相同，教师应说明这是因为变形虫身体形状在不断变化的缘故。)通过学生的观察和回答问题，可以巩固以前学过的细胞有丝分裂的知识。
介绍孢子生殖时，强调孢子也是一种生殖细胞，但这种生殖细胞不经结合就直接通过有丝分裂形成新个体。绝大多数真菌以此方式繁殖后代。
介绍出芽生殖时，注意提醒学生与高等植物营养生殖中用芽繁殖的方式相区别。
9.在学生了解各种有无性生殖方式的基础上，要求学生指出各种无性生殖方式的共同点，并对照有性生殖的概念，总结无性生殖的概念，强调无性生殖只有1个亲体(母体);不产生两性生殖细胞;不经过两性生殖细胞的结合;一般通过有丝分裂产生后代。
10.由教师通过一系列设问，引导学生分析无性生殖的特点，并与有性生殖的特点进行比较，明确这两类生殖方式的进化地位，从中培养辩证思维的能力。设问如下：
(1)无性生殖一般都由母体经过有丝分裂产生后代，后代从遗传性上来说，具有什么特点?
(2)无性生殖的后代保持了与亲代遗传性的一致，这对于该物种的生存发展是否有利?为什么?
(3)无性生殖不利于物种的生存和发展，那么为什么有很多生物保留这类生殖方式呢?
(4)在生物进化过程中，生殖方式的进化趋势如何?为什么?
上述问题中有难度的是第(2)、(3)题，在教学过程中应当使学生在教师的启发下进行独立思考，努力探求答案，这样才能训练思维能力实现教学目标。对于“无性生殖为什么不利于物种的发展”，教师可以逐步启发学生进行讨论，指出，生物的生存离不开一定的环境，适者生存，不适者被淘汰，这是自然选择的结果。外界环境是复杂多变的，无性生殖产生的后代与亲代极为相似，在环境发生变化时，面临着“全军覆没”的危险，影响物种的延续。对于“为什么许多生物仍然保留无性生殖方式”，可提醒学生比较无性生殖与有性生殖过程。无性生殖在短时间内能够迅速增加种群的数量，占领生存空间，在相对稳定的环境条件下，有利于该物种的延续。因此，许多以有性生殖为主的生物保留无性生殖的方式，如高等植物的营养生殖。再比如，水螅在条件恶劣的情况下，进行有性生殖，而在条件良好的环境中则进行无性生殖。最后教师总结从生物进化的角度来看，有性生殖方式比无性生殖高等。
11.介绍无性生殖技术及其应用。无性生殖技术在工农业生产中有着广泛应用，如植物栽培中，人们很早就运用扦插、分根、嫁接方法，保持植物的良好品质;组织培养技术已经大量使用在花卉、林木的工业化生产中;酿造工业中使用的特定菌种也是以无性生殖来代代保持相似的性状，获得遗传性质一致的产品;1997年克隆羊多莉的诞生，说明借助一定的技术手段，高等脊椎动物(包括人)也可实现无性生殖。可以预测无性生殖技术将对人类产生更大的影响。适当扩充这部分内容进行教学，不仅能开阔学生眼界，展现生物技术发展前景，还能进一步加深对无性生殖特点的理解。
教材中提到的分根、嫁接等人工方法在初中已经学习过，利用图片简单说明即可。关于组织培养技术的知识，教师可根据实际情况(学生水平和课时)选择有关内容，如植物细胞的全能性、组培技术的发展史、组培技术的应用价值。
在介绍完上述内容后，指出扦插、嫁接、组培等就是植物的克隆。克隆就是人工诱导的无性繁殖方式。学生对“克隆”的了解多来自“克隆羊多莉”，出示相关“克隆”图解，请学生简要介绍培育过程。(取A绵羊乳腺细胞在实验室培养，并取其细胞核备用;取出B绵羊成熟卵细胞，用电击或其他方法破坏其细胞核及遗传物质，把取自A绵羊的细胞核植入;把换了核的卵细胞进行人工培养，形成早期胚胎;把早期胚胎植入C棉羊的子宫中孕育，成熟后分娩即为克隆羊。)提问：(1)多莉长得像谁?为什么?(2)这种繁殖属于哪一类生殖方式?为什么?(3)是否应对克隆动物技术的应用给予限制?受舆论媒体影响，学生的认识更多地倾向于克隆技术应用产生的负面影响。对于问题(3)的讨论，要引导学生认识某些现代科技是把“双刃剑”，关键在于人类如何去把握，如何去运用。
二 减数分裂和有性生殖细胞的形成
1.通过提问复习，引出本课内容。
(1)生物界普遍存在的生殖方式是哪一类?
(2)有性生殖的核心过程是什么?
(3)精子和卵是通过哪种分裂方式产生的?
在讨论第(3)题时，出示有丝分裂过程示意图，引导学生复习有丝分裂过程，强调“染色体复制一次，细胞分裂一次，分裂后子细胞的染色体数目与母细胞相同。”若通过有丝分裂方式形成精子和卵细胞，那么受精卵中染色体数目将增加一倍，这将无法保证物种的稳定。下面以高等动物精子(卵细胞)的形成过程为例学习减数分裂。
2.出示高等动物精子的形成过程图解，要求学生仔细观察并回答下列问题：
(1)这是哪一种生殖细胞的形成过程?
(2)细胞中所示的结构(教师指向图中的染色体)是什么?
(3)比较图中1号染色体和2号有何区别?
(4)细胞分裂了几次?
(5)分裂前后细胞染色体数目如何变化?
3.利用示意图、活动模型、复合投影片等直观手段，按照下列图解的思路，引导学生观察、描述，教师总结精子的形成过程(减数分裂的过程)。
(1)可先用一对染色体的细胞减数分裂过程为例，讲解染色体复制、第一次分裂时同源染色体联会、同源染色体分离、第二次分裂时姐妹染色单体从着丝点分离等行为，重点明确“染色体数目在减数分裂过程中是如何减少一半，减半发生什么时候?”，然后说明同源染色体联会时发生的非姐妹染色单体交叉互换的现象及其意义。在此基础上再增加一对同源染色体，一方面复习前面学习的内容，另一方面重点说明非同源染色体的自由组合现象及其意义。
(2)关于精原细胞的知识要说明：精原细胞位于动物的睾丸内;动物进入发育的成熟阶段时，精原细胞要通过有丝分裂增殖;其中一部分精原细胞继续保持有丝分裂状态，另一部分精原细胞要进行减数分裂形成精子;精原细胞中形状、大小相同的一对染色体称为同源染色体。
(3)第一次分裂结束后，要求学生数染色体的数目，明确减半发生在第一次分裂结束;减半的关键在于同源染色体分离，这是第一次分裂最为突出的特点。
(4)讲解非同源染色体自由组合的意义时，可以让学生计算具有n对同源染色体的精原细胞经减数分裂可能产生多少种类型的精子。
(5)减数第二次分裂是一般的有丝分裂，但此时细胞内不存在同源染色体，而在体细胞的有丝分裂过程中存在同源染色体。4.练习：根据图中细胞的染色体情况回答下列问题：
(1)这个细胞正在进行哪一种方式的细胞分裂，试说明理由?
(2)这个细胞中有几条染色体?几条染色单体?
(3)这个细胞中有几对同源染色体，它们是哪几对?
(4)这个细胞中哪些是非同源染色体?
(5)细胞中的哪些是姐妹染色单体?哪些是非姐妹染色单体?
(6)这个细胞在全部分裂完成后，子细胞中有几条染色体?
5.同时展示精子和卵细胞的形成过程图，启发学生用对比的方法找出它们的异同点，最后可列出比较表。
精子形成过程卵细胞形成过程
相同点染色体的行为变化相同，即染色体先复制，在第一次分裂时同源染色体联会，非姐妹染色单体交叉互换，同源染色体分离，非同源染色体自由组合，第一次分裂结束后染色体数目减半;第二次分裂时着丝点分裂，姐妹染色单体分离。
不同点一个精原细胞经减数分裂形成四个精子细胞，再经变形而成四个精子。两次细胞质分裂都为不均等分裂，结果一个卵原细胞经减数分裂形成一个卵级细胞，没有变形。
6.通过下列问题启发学生归纳减数分裂的概念。
(1)在精子、卵细胞的形成过程中，染色体复制几次，细胞连续分裂几次?
(2)染色体数目减半发生在哪个阶段?
(3)染色体数目减半的关键在哪里?
在学生回答的基础上，指导学生阅读教材中关于减数分裂的概念，明确减数分裂发生在什么时候，有什么特点，结果如何?
7.列表比较减数分裂与有丝分裂的区别：减数分裂是一种特殊的有丝分裂，只有通过比较才能找出减数分裂在哪些方面有别于一般的有丝分裂，并由此说明其特殊性，加深对减数分裂概念和过程的理解。可以通过下列练习题检查学生是否真正掌握两种分裂方式的区别。
8.用教材中精子和卵细胞结合(人)的彩图，讲解受精作用的过程，强调受精作用是精子的细胞核和卵细胞的细胞核结合。受精作用实现了父方染色体和母方染色体的会合，在受精卵中形状、大小相同的一对同源染色体，一条来自父方(精子)，一条来自母方(卵细胞)。
9.引导学生观察图解来认识减数分裂与受精作用的意义。
通过减数分裂和受精作用，保证了进行有性生殖的生物前后代体细胞中染色体数目的稳定，从而保证了遗传的稳定和物种的稳定;在减数分裂过程中，发生了非同源染色体的自由组合和非姐妹染色单体的交叉互换，增加了配子的多样性，再加上受精时雌雄配子结合的随机性，大大提高了后代的变异性。
10.引导学生观察被子植物的有性生殖过程图解，认识被子植物的双受精。
1精子+1卵细胞——1受精卵
1精子+2极核——1受精极核
板书提纲
第五章 生物的生殖和发育
生殖：生物体产生新个体的过程。
发育：生物体从一个细胞开始，经过细胞分裂、组织分化和器官形成，直到发育成性成熟个体的过程。
第一节 生物的生殖
一 生殖的类型
(一)有性生殖
1、定义：由亲本产生有性生殖细胞，经过两性生殖细胞的结合，成为合子，再由合子发育成新个体的生殖方式。
2、常见类型：卵式生殖
——被子植物的生殖
(1)子房与胚珠
(2)花粉与精子
(3)双受精
(4)双受精后的发育趋势
1、有性生殖后代的特点
(1)具有父母双方的遗传性状
(2)后代具有更大的生活力和变异性
(二)无性生殖
1、定义：不经过两性生殖的结合，由母体直接发育成新个体的生殖方式。
2、常见类型
(1)分裂生殖
(2)出芽生殖
(3)孢子生殖：孢子为无性生殖细胞。
(4)营养生殖：被子植物营养器官的一部分发育成一个新个体。
注意：出芽生殖与营养生殖的不同。
1、无性生殖后代的特点
(1)保持亲本的优良性状
(2)后代生活力减弱
(3)缺乏变异性
2、植物组织培养技术
(1)原理：细胞的全能性
(2)过程
(三)有性与无性生殖在进化上的对比
二 减数分裂和有性生殖细胞的形成
(一)分裂过程
特殊在染色体复制一次后，细胞连续分裂两次，从而一个细胞分裂成四个，染色体数目减半。
1、减数分裂前的间期
染色体复制
细胞体积增大
2、减数第一次分裂
(1)联会：同源染色体配对
同源染色体：一个来自父方、一个来自母方，形状大小一般相同的两条染色体。
(2)四分体：每对同源染色体含有四个染色单体的状态。
注意区分：同源染色体
四分体
非同源染色体
姐妹染色单体
非姐妹染色单体
(3)同源染色体分离，非同源染色体自由组合。
3、减数第二次分裂
(1)直接进入中期。
(2)着丝点断裂，姐妹染色单体分开。
总的结果：染色体复制一次，连续分裂两次，染色体数目减半。
(二)子细胞的特征
1、数量变化：1性原细胞——4性细胞
2、染色体变化：减半、异质
3、发展趋势：与有性生殖细胞的形成有关。
(三)有性生殖细胞的形成
1、精子的形成过程(略)
2、卵细胞的形成过程(略)
3、配子的功能
(1)配子是母体的产物、子体的来源
(2)有性生殖世代，配子是上下两代相连接的桥梁
(3)生物遗传中，配子是遗传物质传递的唯一媒介
三、配子的融合——受精作用
(一)概念：精子与卵细胞相互融合，形成一个受精卵的过程。
(二)动物的受精过程
体内受精与体外受精
1、精卵细胞相互识别
2、精子的入侵
3、受精膜的形成
4、核融合
双胞胎：同卵双生、异卵双生
(三)被子植物的双受精
1、胚珠的结构
2、花粉粒的萌发
3、双受精
1精子+1卵细胞——1受精卵
1精子+2极核——1受精极核
探究活动
有性生殖与无性生殖在进化上的比较
问题：有性生殖和无性生殖是生物界普遍存在的两种生殖方式，从进化的角度看，哪一种生殖方式会占有更大的优势。请你通过查阅资料、分析资料，提出自己的观点，写一篇小论文。
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