生物教案人教版必修二7.2種群基因頻率的改變與生物進化

1、種群基因頻率的改變與生物進化考 點同步解讀高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)在“課程設(shè)計思路”中明確指出必修2 模塊有助于學(xué)生認(rèn)識生命的延續(xù)和發(fā)展,領(lǐng)悟假說演繹、建立模型等科學(xué)方法及在科學(xué)研究中的應(yīng)用生物的遺傳變異與環(huán)境變化在進化過程中的對立統(tǒng)一,形成生物進化觀點。在具體內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)“說明現(xiàn)代生物進化理論的主要內(nèi)容”給出了兩個活動建議 :收集生物進化理論發(fā)展的資料和用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化。這些活動與標(biāo)準(zhǔn)的課程基本理念中倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí) ,力圖改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式,引導(dǎo)學(xué)生主動參與、樂于探究、勤于動手 ,逐步培養(yǎng)學(xué)生收集和處理科學(xué)信息的能力、獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力,以及交流與合作的能力等,突出創(chuàng)新精

2、神和實踐能力的培養(yǎng)是相互呼應(yīng)的。在本節(jié)中以上的觀點和能力培養(yǎng)在學(xué)生活動中得以充分體現(xiàn)。鑒于以上考慮,在教學(xué)的過程中,利用教材又不拘泥于教材,使用“教學(xué)案” ,提供生物學(xué)史的拓展閱讀和訓(xùn)練,引導(dǎo)學(xué)生通過種群基因頻率的計算模型的建立,進一步了解遺傳平衡定律;通過運用數(shù)學(xué)分析模擬遺傳平衡定律的發(fā)現(xiàn)提高對基因頻率變化的原因的認(rèn)識 ,形成生物進化的觀點。引導(dǎo)學(xué)生探究“自然選擇對種群基因頻率變化的影響”使學(xué)生領(lǐng)悟假說演繹法在生物進化理論研究中的應(yīng)用。核心素養(yǎng)聚焦根據(jù)教學(xué)目標(biāo)要求,本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生理解并應(yīng)用基因頻率的計算及運用數(shù)學(xué)方法討論種群基因頻率的改變。學(xué)生已經(jīng)知道了孟德爾遺傳定律的主要內(nèi)容只是

3、認(rèn)知水平還有所欠缺 ,所以在教學(xué)中教師只要引導(dǎo)學(xué)生理解新的基因型是由不同的雌雄配子結(jié)合后而形成的就可以了。所以本節(jié)課的重點是種群、基因頻率概念;突變和基因重組、自然選擇在進化中的作用。關(guān)于種群的概念在生命系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中已經(jīng)有所介紹了 ,因此難點部分只是基因頻率概念;突變和基因重組、自然選擇在進化中的作用。一、教學(xué)目標(biāo)的確定現(xiàn)代生物進化理論認(rèn)為， 生物進化的基本單位是種群， 生物進化過程的實質(zhì)就是種群基因頻率發(fā)生定向改變的過程。 因此， 要使學(xué)生達到 生物課程標(biāo)準(zhǔn) 規(guī)定的 “說明現(xiàn)代生物進化理論的主要內(nèi)容” 的要求，理解種群基因頻率的改變與生物進化的關(guān)系，本單元的教學(xué)，應(yīng)該使學(xué)生能夠解釋種群、種群

4、基因庫和基因頻率三個基本概念。依據(jù)生物課程標(biāo)準(zhǔn)提出的 “用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化 ”的活動建議，依據(jù)學(xué)生已有的孟德爾遺傳定律的知識基礎(chǔ)和能力基礎(chǔ)，以及使學(xué)生能定量討論種群基因組成特點、定量討論基因頻率的變化等，本單元的教學(xué)，應(yīng)該使學(xué)生學(xué)會基因頻率的計算方法。自然界中，種群基因頻率的改變受多種因素的影響，但最普遍、最根本的影響是突變和基因重組。因此本小節(jié)教學(xué)，要使學(xué)生能夠解釋突變和基因重組為生物進化提供原材料的原因。生物進化過程的實質(zhì)就是種群基因頻率發(fā)生定向改變的過程。 其中 “定向 ”改變是通過自然選擇的作用實現(xiàn)的，因此，教學(xué)應(yīng)該安排學(xué)生探究 “自然選擇對種群基因頻率變化的影響” 的活動，

5、使學(xué)生能夠舉例說明自然選擇作用可以使種群基因頻率發(fā)生定向改變。本小節(jié)內(nèi)容理論性較強，邏輯嚴(yán)密，安排有學(xué)生討論和探究活動，是發(fā)展學(xué)生科學(xué)分析問題的能力和探究能力的良好載體，因此，本小節(jié)教學(xué)，應(yīng)該使學(xué)生嘗試和模仿探究問題的過程和方法，促進學(xué)生養(yǎng)成分析問題的科學(xué)思維習(xí)慣。二、教學(xué)設(shè)計思路本小節(jié)內(nèi)容理論性較強，前后順序邏輯嚴(yán)密，以系列的問題推進教學(xué)進程，以教 師講解、討論、探究的方法處理教學(xué)內(nèi)容是可行的。大致思路如下。1 .通過問題討論引入本課。通過討論，使學(xué)生發(fā)現(xiàn)自然選擇學(xué)說的局限性，使學(xué) 生領(lǐng)悟到對自然選擇學(xué)說的修正是必然的，并引出種群的概念。2 .通過討論種群與物種的區(qū)別和種群與生物進化的關(guān)系，

6、使學(xué)生理解，種群是繁 殖的單位，是生物進化的基本單位。3 .如何描述種群的遺傳組成？通過討論使學(xué)生理解基因庫和基因頻率的含義和 計算方法。4 .首先依據(jù)孟德爾遺傳定律，計算親子代間基因頻率，然后，討論在自然界中， 基因頻率為什么不可能穩(wěn)定不變，理解可能引起基因頻率改變的因素。5 .從分析影響種群基因頻率的因素入手，引出變異和自然選擇對基因頻率的影 響，并得出突變和基因重組可產(chǎn)生進化的原材料，但不能決定進化的方向。6 .通過探究 自然選擇對種群基因頻率變化的影響 工使學(xué)生理解在自然選擇的作 用下，可以使種群的基因頻率發(fā)生定向改變，導(dǎo)致生物進化。7 小節(jié)教學(xué)安排2課時。三、教學(xué)實施的程序8 1課時

7、教師的組織和引導(dǎo)學(xué)生活動教學(xué)意圖上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了達爾文自然選擇學(xué)說的主第13頁/共12頁通過該問題討 論，使學(xué)生發(fā)現(xiàn)自 然選擇學(xué)說中某 些觀點與現(xiàn)代遺 傳學(xué)所揭示出的 遺傳和變異的本 質(zhì)之間的矛盾，體 會對自然選擇學(xué) 說的修正是必然 的。通過問題探討，使學(xué)生初步了要觀點，下面請同學(xué)們依 據(jù)該學(xué)說的基本觀點，分 析下面的情境：如果在灰色翅（基 因型為aa）昆蟲的群體 中偶然出現(xiàn)一只綠色翅（基因型為Aa）的變異 個體，且綠色比灰色更不 易被捕食。那么，昆蟲的 翅色將怎樣變化？ ”結(jié)合學(xué)生的討論，提出質(zhì)疑：該綠色個體一定能被選擇下來嗎？為什么？如果該綠色個體能很好生活下來，它體內(nèi)的 A基因怎樣才能傳

8、遞給 子代呢？如果Aa與其他個體 交配生殖，后代還會是綠學(xué)生自由討論，并發(fā) 表自己的看法。學(xué)生討論認(rèn)識到，綠 色個體即使不被捕食者 捕食，也可能因其他原因 中途夭折。學(xué)生討論回答出只 有通過有性生殖，才能將 基因傳給子代，將基因A 保留下來。學(xué)生依據(jù)孟德爾定 律，分析子代的基因型和 表現(xiàn)性。色的嗎？討論發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)有利 變異個體內(nèi)的有利基因 只有在群體中，通過有性 生殖才能世代延續(xù)，另外 有利變異個體的后代不 一定能真實遺傳。因此， 研究生物的進化，僅僅研 究個體的表現(xiàn)型是否與 環(huán)境相適應(yīng)是不夠的，還 需要研究群體的基因組 成的變化，這個群體就是 種群。怎樣的一群生物個 體可以稱為種群呢？一個生

9、物種”或物 種”與種群有何區(qū)別呢？人們?yōu)槭裁匆岢?種群”這個概念呢？歸納出：自然界的物 種實際上是以一個個種學(xué)生閱讀教材。學(xué)生討論并自由發(fā)表 看法。引導(dǎo)學(xué)生討論出：物 種可以分布在自然界不 同的區(qū)域，只有在可以發(fā) 生隨機交配、繁衍，使基 因能夠世代傳遞的一定 區(qū)域內(nèi)的同種全部個體 的集合才是一個種群。學(xué)生討論（可以沒有 結(jié)果）。學(xué)生計算，并介紹計 算結(jié)果和方法。解，研究生物的進 化，僅僅研究個體 的表現(xiàn)型是否與 環(huán)境相適應(yīng)是不 夠的，還需要研究 群體的基因組成 及其變化。引入種群的 概念。使學(xué)生知道 什么是種群。通過比較，使 學(xué)生初步理解種 群和物種的區(qū)別， 理解種群的概念。使學(xué)生初步 認(rèn)識

10、到種群是生 物進化的基本單 位，并認(rèn)識到，提學(xué)生閱讀教材有關(guān) 部分。群存在的，種群是物種繁 衍、進化的基本單位。它 為研究生物與環(huán)境的關(guān) 系和物種的變化帶來了 方便。性狀是由基因控制 的，研究生物的進化必須 研究種群的基因組成和 變化。如何分析種群的基 因組成和變化呢？由此 人們提出基因庫和基因 頻率的概念。什么是基因 庫？基因頻率的含義是 什么？請學(xué)生計算下面假 設(shè)的種群的一對等位基 因的基因頻率：某昆蟲種群中，綠色 翅的基因為A,褐色翅的 基因為a,調(diào)查發(fā)現(xiàn)，AA、 Aa、aa的個體分別占20、學(xué)生計算。學(xué)生討論，并回答 出：基因頻率在親子代間 是穩(wěn)定不變的，基因型頻 率到子二代也會穩(wěn)定下

11、 來。學(xué)生討論，通過相互 補充，歸納出保證種群基 因頻率穩(wěn)定不變的5種 因素：該種群非常大； 所有的雌雄個體都能 自由交配；沒有遷入和 遷出；自然選擇對不同 表現(xiàn)型的個體沒有作用； 這對基因不發(fā)生突變 和攜帶這對基因的染色 體不發(fā)生變異。學(xué)生討論回答出：出新的概念在研 究中的意義。使學(xué)生認(rèn)識 到為什么要提出 并研究基因庫和 基因頻率。使學(xué)生初步理 解基因庫和基因 頻率的概念。使學(xué)生學(xué)會 計算基因頻率的 方法（變換數(shù)據(jù), 避免學(xué)生照書回 答）。學(xué)會計算基 因頻率和基因型 頻率的方法。使學(xué)生發(fā)現(xiàn) 基因型頻率和基變異是絕對會發(fā)生的。變異是引發(fā)基因頻率改變的根本原因。因頻率的變化規(guī) 律。使學(xué)生能夠 領(lǐng)

12、會到自然界的 種群發(fā)生變化是 必然的。使學(xué)生理解， 種群的前后代基 因頻率的改變是 必然的，初步理解 改變的根本原因 是變異。60、20,那么A和a的 基因頻率各是多少？計算得知，該種群基 因A的頻率為50%,基 因a的頻率為50%。如果 讓該種群隨機交配，依據(jù) 孟德爾遺傳定律，子一 代、子二代的基因型頻率 和基因頻率又會怎樣 呢？從后代的基因型頻 率和基因頻率的計算結(jié) 果中，發(fā)現(xiàn)了什么現(xiàn)象？如果種群基因型頻 率和基因頻率世代穩(wěn)定 不變，生物將無法進化， 顯然與事實不符。自然界 種群的基因頻率能世代 不變嗎？為什么？顯然，同時滿足以上 5個條件是不可能的，即使前4個條件可以滿足， 基因突變和染

13、色體變異 總會發(fā)生的。為什么？以 上5種因素中哪些因素 是影響基因頻率變化的 根本原因？布置作業(yè)。第2課時教師的組織和引導(dǎo)從上節(jié)大家已經(jīng)知道， 自然界種群的基因頻率變 化是必然的。能說明原因 嗎？變異對生物進化會產(chǎn) 生何種影響？首先請同學(xué)們回憶變 異的類型。所有的變異都能導(dǎo)致學(xué)生活動教學(xué)意圖學(xué)生回憶上節(jié)課的內(nèi)容。學(xué)生回答出：影響基因頻 率變化的5種因 素，并指出變異 是普遍的，是絕 對的，所以基因 頻率變化是必然 的。學(xué)生討論。學(xué)生大致回鞏固舊知識，引入本課。這個工作可讓學(xué)生 分組負責(zé)收集整理，登在 小黑板上，每周一換。要 求學(xué)生抽空抄錄并且閱 讀成誦。其目的在于擴大 學(xué)生的知識面，引導(dǎo)學(xué)生答

14、出：不遺傳的 變異；可遺傳的 變異，以及變異 的三種來源。學(xué)生討論。學(xué)生發(fā)表看 法。學(xué)生回答出： 只有可遺傳的變 異才能導(dǎo)致下代 基因型頻率和基 因頻率的改變。學(xué)生討論。學(xué)生回答出：不一樣。因 為只有基因發(fā)生 改變才能出現(xiàn)新 基因，才能豐富 基因庫，改變基 因頻率?；蝾l率的變化嗎？為什么？教師結(jié)合學(xué)生的回答， 卜斷質(zhì)疑、啟發(fā)、引導(dǎo)。在三種可遺傳的變異 ，源中，基因突變和染色 卜變異可以統(tǒng)稱為突變。 k變和基因重組對于種群 ，傳組成的改變一樣嗎？ b什么？在自然情況下，突變的 ，率很低，且多數(shù)有害， 卜生物進化有重要意義嗎？自然界生物進化是有 卜向的，生物具有普遍的 ，應(yīng)現(xiàn)象。突變和基因重 ,

15、產(chǎn)生的變異有方向嗎？ 卜們會使生物產(chǎn)生適應(yīng)性 嗎？生物進化的方向是什關(guān)注社會，熱愛生活，所以 內(nèi)容要盡量廣泛一些，可 以分為人生、價值、理想、 學(xué)習(xí)、成長、責(zé)任、友誼、 愛心、探索、環(huán)保等多方 面。如此下去，除假期外， 一年便可以積累40多則 材料。如果學(xué)生的腦海里 有了眾多的鮮活生動的 材料，寫起文章來還用亂 翻參考書嗎？復(fù)習(xí)變異的 類型，為進一步討論變異 對生物的影響性質(zhì)，以及 突變和重組對進化的作 用奠定基礎(chǔ)。其實,任何一門學(xué)科 都離不開死記硬背，關(guān)鍵 是記憶有技巧，死記”之 后會活用”。不記住那些 基礎(chǔ)知識，怎么會向高層么因素決定的呢？請?zhí)骄?卜面問題。如何解釋樺尺蟆種群中s基因的頻率

16、越來越低的現(xiàn)象？大家提出的解釋或假“合理嗎？下面我們可以創(chuàng)設(shè)一 卜懵境，探究假設(shè)的合理 性。明確探究任務(wù)，提出具 I本要求。指導(dǎo)學(xué)生討論、計算， k結(jié)果填寫在表格中。重組可以增 加基因型的種 類。學(xué)生閱讀教 材有關(guān)部分。學(xué)生回答問 題。學(xué)生討論， 并回答出，突變 和重組都是隨機 的、不定向的， 它只是為進化提 供原始材料。學(xué)生閱讀探究”中的資料 和提出的問題。學(xué)生討論。學(xué)生解釋（假設(shè)）：自然教書先生”恐怕是市 卜百姓最為熟悉的一種稱 呼，從最初的門館、私塾 到晚清的學(xué)堂，教書先 生”那一行當(dāng)怎么說也算 M讓國人景仰甚或敬畏的 次進軍？尤其是語文學(xué)科 涉獵的范圍很廣，要真正 提高學(xué)生的寫作水平，

17、單 靠分析文章的寫作技巧 是遠遠不夠的，必須從基 礎(chǔ)知識抓起，每天擠一點 時間讓學(xué)生死記”名篇 佳句、名言警句，以及豐 富的詞語、新穎的材料 等。這樣，就會在有限的 時間、空間里給學(xué)生的腦 海里注入無限的內(nèi)容。日 積月累，積少成多，從而收 到水滴石穿，繩鋸木斷的 功效。使學(xué)生理解，只有 可遺傳變異才能影響種 群基因組成，才可能改變 基因頻率。使學(xué)生理解突變和重廣種社會職業(yè)。只是更早 的先生”概念并非源于教 書，最初出現(xiàn)的先生”一 卜也并非有傳授知識那般 的含義。孟子中的先 生何為出此言也？ ”；論 語中的有酒食，先生 饌”；國策中的先生 坐，何至于此？ ”等等，均 指先生”為父兄或有學(xué)可、有德

18、行的長輩。其實國策中本身就有先生 長者，有德之稱”的說法。 可見先生”之原意非真正 的教師”之意，倒是與當(dāng) 今先生”的稱呼更接近。 看來，先生”之本源含義 卜于禮貌和尊稱，并非具 學(xué)問者的專稱。稱老師” 為先生”的記載，首見于禮記？曲禮，有從于選擇可以使種群 的基因頻率發(fā)生 定向改變。學(xué)生閱讀有 關(guān)內(nèi)容。學(xué)生閱讀教 材有關(guān)部分，分 組討論情境中的 問題。學(xué)生計算。學(xué)生報告計 算結(jié)果。自然選擇作 用可以定向改變 基因頻率，且環(huán) 境選擇作用越 大，改變的幅度 也越大。在黑色背景組的區(qū)別。認(rèn)識到突變的重要意義。使學(xué)生理解突變和重 組都是隨機的、不定向 的，它只是為進化提供原 始材料，不能決定生物進 化的方向。使學(xué)生了解有關(guān)事 實。使學(xué)生知道情境，明鍛煉學(xué)生作出假設(shè) 的技能。下，淺色樺尺蟆 被天敵發(fā)現(xiàn)和捕 食的幾率大于黑 色的樺尺蟆，黑 色背