6.3種群基因組成的變化與物種的形成第1課時教學設計高一下學期生物人教版必修2

課時教學設計第3課時教學設計設計者學校年級高一年級課題第三節(jié)種群基因組成的變化與物種的形成（第一課時）課型新授課R章/單元復習課□專題復習課□習題/試卷講評課□學科實踐活動課□其他□教學內容分析課程標準與本節(jié)對應的“內容要求”是：“舉例說明種群內的某些可遺傳變異將賦予個體在特定環(huán)境中的生存和繁殖優(yōu)勢”“闡明具有優(yōu)勢性狀的個體在種群中所占比例將會增加”；“學業(yè)要求”是：“運用統(tǒng)計與概率的相關知識，解釋并預測種群內某一遺傳性狀的分布及變化”。本節(jié)分解為三課時完成。本課時包含兩部分內容“種群和種群基因庫”和“種群基因頻率的變化”。通過本課學習，在生命觀念方面期望學生對生物的進化形成“從種群和基因水平看，生物進化的過程是種群基因庫在環(huán)境的選擇作用下定向改變的過程”的基本認識；在科學思維方面，通過為學生提供進行推理的證據，例如基因突變和染色體變異的事實，有助于學生加深對科學理論的建構基于證據和邏輯的認識，提高學生運用證據和邏輯分析問題的能力，也使學生的生物進化觀念建立在更加堅實的基礎上；科學探究方面，通過“思考·討論”活動，幫助學生借助數學計算來得出結論，讓學生運用批判性思維進行說服式論證，而說服式論證能力的提高，不僅有益于今后的生物科學探究活動，對于學生以后走上社會從事專業(yè)工作或參與社會事務的討論，也大有裨益；社會責任方面，本課內容的學習有助于學生正確認識人類在自然界中的地位，樹立人與自然和諧共生的發(fā)展觀。學情分析通過本模塊遺傳部分的學習，學生已經知道基因的分離定律、自由組合定律、基因突變、基因重組和染色體變異等概念，還知道基因與性狀的關系，這些都是學習本課內容的重要基礎。學生通過初中八年級下冊《生命起源和生物進化》與本單元《自然選擇與適應的形成》的學習，能從個體水平解釋生物的適應性特征形成的原因，但學生無法從種群水平、基因水平解釋生物進化的原因。本課內容理論性較強，對學生的邏輯推理要求較高，學生需要在事實和證據的基礎上通過一系列比較、歸納、概括等思維方法進行環(huán)環(huán)相扣、層層遞進地推理和論證得出結論。高一年級學生思維活躍，想象力豐富，具有一定的歸納概括和建模能力。學習目標確定1.闡明種群是生物進化的基本單位。2.運用數學方法討論種群基因頻率、基因型頻率，嘗試建構遺傳平衡定律的數學模型。3.說出突變和重組對生物進化的作用。學習重難點學習重點：種群、基因頻率等概念。學習難點：1.種群是生物進化的基本單位；2.構建數學模型討論基因頻率的變化。任務實施過程學習任務教師活動學生活動教學意圖新課導入【創(chuàng)設情境】烏珠穆沁白馬，生活在錫林郭勒草原的西烏珠穆沁草原上。西烏珠穆沁草原夏季水草豐茂，冬季白雪皚皚。牧民發(fā)現，烏珠穆沁白馬相互交配后有時會生下紅馬，紅色馬在冬季容易被草原狼捕捉而喪生?！咎釂枴拷Y合上述資料，請分析：1.請結合孟德爾遺傳規(guī)律分析，紅色性狀是否會因為某匹紅色馬個體死亡而消失？2.根據資料，結合問題1解釋“為什么研究生物的進化，僅研究個體和表型是不夠的”?！居懻摗繉W生自由討論，并發(fā)表自己的觀點。【反思】學生認識到如果以個體作為進化的單位是不合適的。個體的表型會隨著個體的死亡而消失，決定表型的基因卻可以通過生殖而世代延續(xù)，并且在群體中擴散。研究生物的進化，僅研究個體和表型是不夠的，還必須研究群體基因組成的變化，這個群體才是真正的進化的基本單位。通過討論，學生發(fā)現達爾文自然選擇學說的局限性，領悟對自然選擇學說進行修正是必然的。通過分析交流，使學生認同研究進化必須研究群體基因組成的變化。任務一種群和種群基因庫【出示任務一】分析學習任務單課內探究第二頁資料一，總結進化基本單位的條件;結合第二頁資料二和基因頻率定義，完成問題1；結合第二頁資料二數據，結合完成問題2?；顒臃绞?小組討論。時間:6分鐘。【提問】資料一圖片所示群體可以作為生物進化的基本單位嗎？你認為生物進化的基本單位應該滿足什么條件？【資料二】在一個種群基因庫中，某個基因占全部等位基因數的比值，叫做基因頻率。內蒙古農業(yè)大學芒來教授等科研人員持續(xù)對烏珠穆沁馬的毛色進行遺傳學調查。已知馬的毛色由一對等位基因決定，A基因決定白色，a基因決定紅色。隨機抽取100匹馬，其中AA、Aa、aa個體分別是30、60、10匹。請根據定義嘗試計算該種群A、a基因的頻率。2.已知AA、Aa、aa基因型的頻率（分別是0.3、0.6、0.1），嘗試寫出A、a基因的頻率與AA、Aa、aa基因型的頻率的數學關系。【討論】學生思考、討論和交流，鞏固概念。認識到種群作為生物進化的基本單位是因為群體中的雌雄個體通過繁殖將各自基因遺傳給后代，使得基因代代相傳。【學生總結】種群是生物進化的基本單位。研究進化應該研究種群中的基因變化，種群中全部個體所含有的全部基因即種群基因庫?！居懻摻涣鳌繉W生閱讀材料，進行計算和表達。嘗試按照定義進行基因頻率的計算。通過討論，分析，得出由親本基因型頻率計算親本基因頻率。A基因頻率＝AA的基因型頻率+1/2Aa的基因型頻率；a基因頻率＝aa的基因型頻率+1/2Aa的基因型頻率。通過實例分析，加深理解種群是生物進化的基本單位。以真實情境理解基因頻率的計算。一種是根據定義計算基因頻率；另一種是由親本基因型頻率計算親本基因頻率。任務二數學方法討論基因頻率的變化【出示任務二】自主探究沿用第二頁資料二，依據孟德爾遺傳規(guī)律回答問題1;自主探究，依據孟德爾遺傳規(guī)律，采用采用學習任務單第三頁棋盤法，回答問題2、3；小組討論，回答問題4、5。時間:10分鐘1.如果讓上述該烏珠穆沁馬種群自由交配，依據孟德爾遺傳規(guī)律，該種群產生的配子的比值是多少，與親代的基因頻率是什么關系？2.嘗試使用棋盤法計算出子代種群的基因型頻率。配子A（）a（）A（）AA（）Aa（）a（）Aa（）aa（）3.種群中一對等位基因A和a，若A的基因頻率為p，a的基因頻率為q，完成下表后，嘗試用等式表示親代基因頻率和子代基因型頻率的關系。配子A（p）a（q）A（p）AA（）Aa（）a（q）Aa（）aa（）4.可以使用哪些方法驗證你在上題所得出的基因頻率和基因型頻率的數學關系(遺傳平衡定律)？5.依據孟德爾遺傳規(guī)律，子代A、a基因頻率是多少？子二代A、a基因頻率也是這樣么？如果烏珠穆沁馬群體中有基因突變呢？已知紅色馬在雪地里容易被狼群捕捉，a基因頻率如何改變？遷入遷出會影響嗎？想一想遺傳平衡定律適用的前提條件?！咎骄俊繉W生通過計算，認識到配子的比值就是種群的基因頻率。通過棋盤法計算出子代種群的基因型頻率。再次使用棋盤法，尋找規(guī)律，從特殊到一般規(guī)律，嘗試建構數學模型。(p+q)2=p2+2pq+q2?！居懻摗繉W生思考，討論驗證的方法。【討論】學生認識到，當種群較小時會出現偶然性對基因頻率影響較大的情況；自然選擇和突變會影響基因頻率；非自由交配、遷入和遷出也會影響基因頻率。【學生總結】自然界同時滿足這5個條件是不可能的，可遺傳變異總會發(fā)生，因此會引起相應基因頻率的改變。通過計算認同配子的比值就是種群的基因頻率。利用腳手架棋盤法一步一步引導學生提出遺傳平衡定律。歸納已知親代基因頻率計算子代基因型頻率。通過提出驗證模型方法，形成嚴謹的科學態(tài)度，即證據意識。使學生理解種群前后代基因頻率的改變是必然的；領悟到自然界發(fā)生進化是必然的。初步預想引發(fā)改變的原因。任務三生物進化的原材料【出示任務三】分析學習任務單第四頁資料三，使用資料數據，結合計算回答問題;根據學習任務單第四頁資料四，結合本課情境，回答問題；活動方式:自主學習。時間:5分鐘。資料三：蒙古馬（二倍體生物）的每個基因突變頻率為105，突變和基因重組都是隨機的、不定向的。蒙古馬1組染色體有3萬個基因以上，現存蒙古馬約140萬匹?！咎釂枴孔园l(fā)突變的頻率很低，突變?yōu)槭裁催€可作為生物進化的原材料？請嘗試使用資料數據，結合計算說明這個問題。資料四：芒來教授通過基因分析發(fā)現，a基因（控制紅色性狀）由A基因（控制白色性狀）突變而來。冬季的西烏珠穆沁草原上白雪皚皚，白色蒙古馬由于不容易被狼群發(fā)現而成活率較高，而紅色蒙古馬容易被狼群捕獲；但在秋季草原上的草一片金黃之時，紅色蒙古馬反而比白色蒙古馬成活率高?！咎釂枴客蛔兊挠泻陀欣墙^對的嗎？結合資料說說突變有害和有利取決于什么？【討論】學生思考，討論并分享成果。運用數學方法，認識到個體自發(fā)突變頻率低，但是放在種群中，基因突變數就會很大。自然環(huán)境的多變，造成突變的有害和有利不是一成不變的。學生通過資料，獲取信息，結合之前所學內容，理解個體基因突變雖然頻率低，但如果以群體角度來看，種群基因頻率的改變是必然發(fā)生的。為后續(xù)學習自然選擇對種群基因頻率變化內容打好基礎并引發(fā)思考。小結一：種群是生物進化的基本單位二：數學方法討論基因頻率的變化三：生物進化的原材料板書設計種群和種群基因庫基因突變種群和種群基因庫基因突變基因重組染色體變異種群基因組成的變化種群基因頻率改變進化的原材料特色學習資源分析、技術手段應用說明靈活使用性狀分離比的模擬實驗用具教學反思與改進學生為主體，教師為主導。學生們在整個學習活動中，通過小組合作、親自做出計劃，參與模擬實驗等過程中討論交流，相互學習，汲取并互補了各自的短板，從被動的“知識容器”變成了主動學習的參與者，合作的意識、自主的個性得到了充分發(fā)展；在學習體驗中生成新的問題，在爭論中解決問題，這讓他們感到了學習的快樂。教師起組織、引導作用。課堂上教師只是適時對學生進行引導，把實踐和空間都留給學生進行思考、探究、交流，關注學生在學習過程中，教師為學生搭建一個學習的平臺。構建數學模型解決生物學問題，模擬探究實驗，學生參與度非常高，真正體現了新高考背景下學