2018-2019學(xué)年度生物教案必修二7.2種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化

1、2018-20192018-2019 學(xué)年度生物教案人教版必修二7.27.2 種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化1 1 / / 7 7種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化考點(diǎn)同步解讀高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)在“課程設(shè)計(jì)思路”中明確指出必修2 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(jìn)化過程中的對立統(tǒng)一，形成生物進(jìn)化觀點(diǎn)。在具體內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)“說明現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容”給出了兩個(gè)活動建議：收集生物進(jìn)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

2、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)新精神和實(shí)踐能力的培養(yǎng)是相互呼應(yīng) 的。在本節(jié)中以上的觀點(diǎn)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(jì)算模型的建立，進(jìn)一步了解遺傳平衡定律；通過運(yùn)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(jìn)化的觀點(diǎn)。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(jìn)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

3、，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(jì)算及運(yùn)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(diǎn)是種群、基因頻率概念；突變和基因重組、自然選擇在進(jìn)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(diǎn)部分只是基因頻率概念；突變和基因重組、自然選擇在進(jìn)化中的作用。一、教學(xué)目標(biāo)的確定現(xiàn)代生物進(jìn)化理論認(rèn)為，生物進(jìn)化的基本單位是種群，生物進(jìn)化過程的實(shí)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(dá)到生物課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的“說明現(xiàn)

4、代生物進(jìn)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(jìn)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、種群基因庫和基因頻率三個(gè)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(diǎn)、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(jì)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2018-20192018-2019 學(xué)年度生物教案人教版必修二7.27.2 種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化2 2 / / 7 7小

5、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(jìn)化提供原材料的原因。生物進(jìn)化過程的實(shí)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(shí)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，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(qiáng)，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(jìn)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(jì)思路本小節(jié)內(nèi)容理論性較強(qiáng)，前后順序邏輯嚴(yán)密，以系列的問題推進(jìn)教學(xué)進(jìn)程，以教師講解、討論

6、、探究的方 法處理教學(xué)內(nèi)容是可行的。大致思路如下。1.1. 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。2.2. 通過討論種群與物種的區(qū)別和種群與生物進(jìn)化的關(guān)系，使學(xué)生理解，種群是繁殖的單位，是生物進(jìn)化的基本單位。3.3. 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(jì)算方法。4.4. 首先依據(jù)孟德爾遺傳定律，計(jì)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。5.5. 從分析影響種群基因頻率的因素入手，弓 I I 出變異和自然選擇對基

7、因頻率的影響，并得出突變和基因重組 可產(chǎn)生進(jìn)化的原材料，但不能決定進(jìn)化的方向。6.6. 通過探究“自然選擇對種群基因頻率變化的影響”，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(jìn)化。本小節(jié)教學(xué)安排 2 2 課時(shí)。三、教學(xué)實(shí)施的程序第 1 1 課時(shí)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(dá)爾文自然選擇學(xué)說的主要觀點(diǎn)，下面請同學(xué)們依據(jù)該學(xué)說的基本觀學(xué)生自由討論，并發(fā)表自通過該問題討2018-20192018-2019 學(xué)年度生物教案人教版必修二7.27.2 種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化3 3 / / 7 7點(diǎn)，分析下面的情境：己的看法。論，使學(xué)生發(fā)現(xiàn)自然選20

8、18-20192018-2019 學(xué)年度生物教案人教版必修二7.27.2 種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化4 4 / / 7 7“如果在灰色翅（基因型為擇學(xué)說中某些觀點(diǎn)與現(xiàn)aaaa）昆蟲的群體中偶然出現(xiàn)一只代遺傳學(xué)所揭示出的遺綠色翅（基因型為 AaAa）的變異個(gè)學(xué)生討論認(rèn)識到，綠色個(gè)體傳和變異的本質(zhì)之間的體，且綠色比灰色更不易被捕食。即使不被捕食者捕食，也可能因矛盾，體會對自然選擇那么，昆蟲的翅色將怎樣變其他原因中途夭折。學(xué)說的修正是必然的?；?？”學(xué)生討論回答出只有通過結(jié)合學(xué)生的討論，提出質(zhì)疑：有性生殖，才能將基因傳給子代，該綠色個(gè)體一定能被選擇將基因 A A 保留下來。下來嗎？為什么？學(xué)生依據(jù)孟

9、德爾定律，分析如果該綠色個(gè)體能很好生子代的基因型和表現(xiàn)性。活下來，它體內(nèi)的 A A 基因怎樣才能傳遞給子代呢？如果 AaAa 與其他個(gè)體交配生殖，后代還會是綠色的嗎？討論發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)有利變異個(gè)通過問題探討，體內(nèi)的有利基因只有在群體中，使學(xué)生初步了解，研究通過有性生殖才能世代延續(xù)，另學(xué)生閱讀教材。生物的進(jìn)化，僅僅研究外有利變異個(gè)體的后代不一定能學(xué)生討論并自由發(fā)表看個(gè)體的表現(xiàn)型是否與環(huán)真實(shí)遺傳。因此，研究生物的進(jìn)法。境相適應(yīng)是不夠的，還化，僅僅研究個(gè)體的表現(xiàn)型是否引導(dǎo)學(xué)生討論出：物種可需要研究群體的基因組與環(huán)境相適應(yīng)是不夠的，還需要以分布在自然界不同的區(qū)域，只成及其變化。研究群體的基因組成的變化，這

10、有在可以發(fā)生隨機(jī)交配、繁衍，引入種群的概念。個(gè)群體就是種群。使基因能夠世代傳遞的一定區(qū)域怎樣的一群生物個(gè)體可以內(nèi)的同種全部個(gè)體的集合才是一使學(xué)生知道什么稱為種群呢？個(gè)種群。是種群。一個(gè)生物“種”或“物學(xué)生討論（可以沒有結(jié)通過比較，使學(xué)生種”與種群有何區(qū)別呢？果）。初步理解種群和物種的人們?yōu)槭裁匆岢觥胺N群”區(qū)別，理解種群的概念。2018-20192018-2019 學(xué)年度生物教案人教版必修二7.27.2 種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化5 5 / / 7 7這個(gè)概念呢？歸納出：自然界的物種實(shí)際學(xué)生閱讀教材有關(guān)部分。使學(xué)生初步認(rèn)識上是以一個(gè)個(gè)種群存在的，種群到種群是生物進(jìn)化的基是物種繁衍、進(jìn)化的基本

11、單位。學(xué)生計(jì)算，并介紹計(jì)算結(jié)果本單位，并認(rèn)識到，提它為研究生物與環(huán)境的關(guān)系和物和方法。出新的概念在研究中的種的變化帶來了方便。意義。性狀是由基因控制的，研究使學(xué)生認(rèn)識到為生物的進(jìn)化必須研究種群的基因?qū)W生計(jì)算。什么要提出并研究基因組成和變化。如何分析種群的基庫和基因頻率。因組成和變化呢？由此人們提出使學(xué)生初步理基因庫和基因頻率的概念。什么解基因庫和基因頻率的是基因庫？基因頻率的含義是什學(xué)生討論，并回答出：基因概念。么？頻率在親子代間疋穩(wěn)定不變的，使學(xué)生學(xué)會計(jì)算請學(xué)生計(jì)算下面假設(shè)的種群基因型頻率到子二代也會穩(wěn)定下基因頻率的方法（變換的一對等位基因的基因頻率：來。數(shù)據(jù)，避免學(xué)生照書回某昆蟲種群中，綠

12、色翅的基學(xué)生討論，通過相互補(bǔ)答）。因?yàn)?A A,褐色翅的基因?yàn)?a a，調(diào)查充，歸納出保證種群基因頻率穩(wěn)學(xué)會計(jì)算基因頻發(fā)現(xiàn)，AAAaAa、aaaa 的個(gè)體分別占定不變的 5 5 種因素：該種群非率和基因型頻率的方2020、6060、2020，那么 A A 和 a a 的基因常大；所有的雌雄個(gè)體都能自法。頻率各是多少？由交配；沒有遷入和遷出；計(jì)算得知，該種群基因A A 的自然選擇對不同表現(xiàn)型的個(gè)體沒使學(xué)生發(fā)現(xiàn)基因頻率為 50%50%基因 a a 的頻率為 50%50%有作用；這對基因不發(fā)生突變?nèi)绻屧摲N群隨機(jī)交配，依據(jù)孟和攜帶這對基因的染色體不發(fā)生型頻率和基因頻率的變德爾遺傳定律，子一代、子二代

13、變異。化規(guī)律。的基因型頻率和基因頻率又會怎學(xué)生討論回答出：使學(xué)生能夠領(lǐng)會樣呢？變異是絕對會發(fā)生的。到自然界的種群發(fā)生變從后代的基因型頻率和基因變異是引發(fā)基因頻率改化是必然的。頻率的計(jì)算結(jié)果中，發(fā)現(xiàn)了什么變的根本原因。2018-20192018-2019 學(xué)年度生物教案人教版必修二7.27.2 種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化6 6 / / 7 7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(jìn)化，顯然與事實(shí)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(shí)滿足以上 5 5 個(gè)條件是不可能的，即使前 4 4 個(gè)條件 可以滿足，基因突變和染色體變 異總會發(fā)生的。為什么？以上 5 5

14、 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 2 課時(shí)教師的組織和引導(dǎo)學(xué)生活動教學(xué)意圖從上節(jié)大家已經(jīng)知道，學(xué)生回憶上節(jié)課的內(nèi)容。鞏固舊知識，弓 1 1 入自然界種群的基因頻率變化是學(xué)生回答出：影響基因頻本課。必然的。能說明原因嗎？率變化的 5 5 種因素，并指出變異變異對生物進(jìn)化會產(chǎn)生何是普遍的，是絕對的，所以基因種影響？頻率變化是必然的。學(xué)生討論。復(fù)習(xí)變異的類型，為進(jìn)學(xué)生大致回答出：不遺傳一步討論變異對生物的影首先請同學(xué)們回憶變異的的變異；可遺傳的變異，以及變響性質(zhì)，以及突變和重組對類型。異的三種來源。進(jìn)化的作用奠定基礎(chǔ)。學(xué)生討論。使學(xué)生理解，只有可遺所有的變異都能導(dǎo)致

15、基因?qū)W生發(fā)表看法。傳變異才能影響種群基因頻率的變化嗎？為什么？學(xué)生回答出：只有可遺組成，才可能改變基因頻教師結(jié)合學(xué)生的回答，不傳的變異才能導(dǎo)致下代基因型率。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。2018-20192018-2019 學(xué)年度生物教案人教版必修二7.27.2 種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化7 7 / / 7 7斷質(zhì)疑、啟發(fā)、引導(dǎo)。在三種可遺傳的變異來源 中，基因突變和染色體變異可頻率和基因頻率的改變。學(xué)生討論。使學(xué)生理解突變和以統(tǒng)稱為突變。突變和基因重學(xué)生回答出：不一樣。因重組的區(qū)別。認(rèn)識到突變的組對于種群遺傳組成的改變一為只有基因發(fā)生改

16、變才能出現(xiàn)重要意乂。樣嗎？為什么？新基因，才能豐富基因庫，改變在自然情況下，突變的頻基因頻率。率很低，且多數(shù)有害，對生物重組可以增加基因型的種類。進(jìn)化有重要意義嗎？自然界生物進(jìn)化是有方向?qū)W生閱讀教材有關(guān)部使學(xué)生理解突變和的，生物具有普遍的適應(yīng)現(xiàn)象。分。重組都是隨機(jī)的、不定向突變和基因重組產(chǎn)生的變異有學(xué)生回答問題。的，它只是為進(jìn)化提供原始方向嗎？它們會使生物產(chǎn)生適學(xué)生討論，并回答出，突材料，不能決定生物進(jìn)化的應(yīng)性嗎？變和重組都是隨機(jī)的、不定向方向。生物進(jìn)化的方向是什么因的，它只是為進(jìn)化提供原始材素決定的呢？請?zhí)骄肯旅鎯樟?。使學(xué)生了解有關(guān)事實(shí)。題。如何解釋樺尺蠖種群中 s s鍛煉學(xué)生作出假設(shè)的基因的頻率越來越低的現(xiàn)象？學(xué)生閱讀“探究”中的資技能。大家提出的解釋或假設(shè)合料和提出的問題。理嗎？學(xué)生討論。下面我們可以創(chuàng)設(shè)一個(gè)情學(xué)生解釋（假設(shè)）：自然使學(xué)生知道情境，明確境，探究假設(shè)的合理性。選擇可以使種群的基因頻率發(fā)探究的問題。明確探究任務(wù)，提出具體生定向改變。要求。學(xué)生閱讀有關(guān)內(nèi)容。使學(xué)生學(xué)會用數(shù)學(xué)方指導(dǎo)學(xué)生討論、計(jì)算，將學(xué)生閱讀教材有關(guān)部分，法討論自然選擇作用可以結(jié)果填寫在表格中。分組討論情境中的問題。使基因頻率疋向改變。分析計(jì)算結(jié)果，給你什么學(xué)生計(jì)算。2018-20192018-2019 學(xué)年度生物教案人教版必修二7.27.2 種群基因頻率的改變