資源簡介

6.3 種群基因組成的變化與物種的形成
【教學目標】
知識：解釋種群、種群基因庫和基因頻率概念；說明突變和基因重組產(chǎn)生生物進化的原材料；舉例說明自然選擇使種群基因頻率定向改變。
能力：學會基因頻率的計算方法；運用數(shù)學方法討論種群基因頻率的改變；
情感態(tài)度與價值觀：體驗模擬探究問題的過程和方法，養(yǎng)成分析問題和科學思維的習慣。
【教學重點】
基因頻率的概念及計算；數(shù)學方法討論種群基因頻率的變化；分析突變和基因重組與生物進化的關(guān)系；探究自然選擇對種群基因頻率的影響。
【教學難點】
數(shù)學方法討論種群基因頻率的變化；探究自然選擇對種群基因頻率的影響
【教學思路】
本小節(jié)內(nèi)容理論性和邏輯性較強，相關(guān)的數(shù)據(jù)處理較多，在學生課外充分預習的基礎(chǔ)上，精心設(shè)計系列問題推進教學過程，以引導學生討論、探究為主，結(jié)合老師講解與提升，利用多媒體輔助展示討論和探究的過程及結(jié)果。相信是可以高效地完成教學任務(wù)。主要的思路如下：1、創(chuàng)設(shè)情境，活躍氣氛，同時激發(fā)學生的思維。→2、以定量研究種群的基因組成為思維起點，展開對基因頻率的概念及計算學習及數(shù)學方法討論其變化。→3、以變異原理為基礎(chǔ)，分析突變和基因重組產(chǎn)生進化的原材料。→4、探究自然選擇對種群基因頻率改變的影響，發(fā)現(xiàn)自然選擇決定生物進化的方向。→5、課堂小結(jié)，種群基因頻率改變時生物進化的實質(zhì)。
【教學過程】
教學內(nèi)容 學生活動 教師的組織和引導 教學意圖
問題討論導入新課 種群是生物進化的基本單位。 種群基因庫、基因頻率、基因型頻率的概念及計算 用數(shù)學方法討論種群基因頻率的變化 突變和基因重組產(chǎn)生進化原材料 探究“自然選擇對種群基因頻率變化的影響” 自然選擇決定生物進化的方向。 總結(jié)歸納 用擬人化的方式思考問題，發(fā)現(xiàn)個體的壽命是有限的，但個體內(nèi)的基因是可以通過有性生殖在后代中延續(xù)并擴散的。 閱讀教材中種群的概念，思考： 1、以下描述的生物群體是種群： A、一片草原上所有的蛇 B、我國長江所有白鰭豚 C、漳州地區(qū)所有灘涂上的紅樹林。 D、第二農(nóng)貿(mào)市場所有的菠菜。 2、一個種群中的個體是機械的集合在一起的嗎？“種群”與“物種”有區(qū)別嗎？ 閱讀教材中的相關(guān)定義，練習計算。同時發(fā)現(xiàn)計算技巧：等位基因的頻率之和為1；常染色體上的基因頻率與基因型頻率之間的關(guān)系式。 分析得出：欲求子代的基因頻率，要先通過遺傳分析得到子代的基因型頻率。 復習孟德爾遺傳定律的適用條件，推理得出：若孟德爾遺傳定律來分析解題，種群必須符合5個條件。 進行種群隨機交配的遺傳分析。 計算并進行統(tǒng)計分析得出：理想狀態(tài)下，種群繁殖過程，基因型頻率從子一代開始保持不變。基因頻率一直保持不變。分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)遺傳平衡定律。 舉例說明種群中基因突變的普遍性，自然選擇普遍存在等等，理解自然界很難同時滿足這五個條件。 缺失或重復改變基因頻率；易位和倒位似乎不改變基因頻率；單體變異會改變基因頻率，整倍體變異不一定改變基因頻率。等等 分析發(fā)現(xiàn)：突變和重組都是隨機的、不定向的，得出它們能夠產(chǎn)生生物進化的原材料，但不能決定進化的方向。 閱讀探究資料并提出問題： 淺色型樺尺蠖為什么越來越少？ 樺尺蠖種群中ss基因型頻率為什么越來越低？ 樺尺蠖種群中s（S）的基因頻率為什么越來越低（高）？ 樺尺蠖種群中S（s）基因頻率為什么定向改變了？ 分析原因作出假設(shè)： 自然選擇是種群基因頻率發(fā)生定向的改變。 討論探究思路,并表述： 可以根據(jù)史實，對19世紀中葉的英國曼切斯特的樺尺蠖種群的基因型頻率賦予假設(shè)的數(shù)值，接著假設(shè)由于自然選擇，黑色樺尺蠖增加的比例，淺色樺尺蠖相應(yīng)減少的比例，然后逐年計算種群的基因型頻率，再計算基因頻率。統(tǒng)計比較數(shù)據(jù)的變化規(guī)律，即可證明假設(shè)是否正確。 制定并實施探究方案。課前預習并各小組創(chuàng)設(shè)數(shù)字化問題情境，計算并制定表格統(tǒng)計結(jié)果。做出電子稿，課堂上展示交流。 分析結(jié)果，得出結(jié)論。 結(jié)果：隨著黑色樺尺蠖比例逐年上升，S基因頻率也逐年上升。…… 結(jié)論：自然選擇的使種群基因頻率發(fā)生定向改變，而且選擇壓力越大，改變幅度就越大。 討論 樹干變黑對淺色型的出生率的影響？ 直接接受選擇的是基因型還是表型？ 生物進化的基本單位——種群 生物進化的實質(zhì)是——基因頻率的變化 生物進化的材料來源于——突變和基因重組 生物進化的方向決定于——自然選擇 圖片情境創(chuàng)設(shè)：假如你是老虎體內(nèi)的一個控制有利性狀的基因，你有個愿望“我真的還想再活五百年！”。你覺得這個愿望可能實現(xiàn)嗎？ 總結(jié)：研究進化，僅研究個體的適應(yīng)性是不夠的，還需要研究群體的基因組成及其變化 指導閱讀 通過答案解析，引導學生辨析種群的兩個“同一”性，發(fā)現(xiàn)種群是自然界生物繁殖的基本單位，因此是生物進化的基本單位。 如何定量地描述種群基因組成？ 從定義推導出相應(yīng)的公式，方便記憶和應(yīng)用。 有性生殖過程中，基因或分離或重組，那么種群基因頻率是否會改變？ 引導學生應(yīng)用孟德爾遺傳定律分析種群理想狀態(tài)下隨機交配產(chǎn)生后代的基因型頻率，進而計算基因頻率。設(shè)計表格，便于觀察和發(fā)現(xiàn)規(guī)律。 種群的基因頻率沒有變化，就意味著沒有進化。顯然這是違背自然事實的。五個條件自然界都能滿足嗎？ 引導討論然后總結(jié)：生物的變異和自然選擇是普遍存在的，因此種群基因頻率變化時必然的。 基因突變是種群基因頻率改變的最根本原因，它既豐富了種群基因庫，又改變基因頻率，其他變異方式呢？ 教師總結(jié)指出：從理論上看，染色體變異具體方式對基因頻率的影響不同，但是染色體變異往往會影響個體生存能力甚至死亡或不育，因此，染色體變異可能改變基因頻率。 生物進化方向是何種因素決定的？ 引導學生相互評價，學會從表現(xiàn)型比例到基因型頻率再到基因頻率看待問題的深度和價值。 指出自然選擇使各種環(huán)境因素的綜合。 19世紀、20世紀已經(jīng)遠去了，我們當然不可能穿越回到那個年代在來個實地調(diào)查分析取證，用什么方法來證明我們的假設(shè)是否準確？ 創(chuàng)設(shè)數(shù)字化問題情境的方法探究 點撥次年種群基因型頻率的計算方法。 評價各小組的探究方案，肯定學生的科學態(tài)度及合作精神。 關(guān)注學生對結(jié)果與結(jié)論表達。 總結(jié)：自然選擇決定生物進化的方向。 樹干變黑不影響淺色型樺尺蠖的生殖能力，但由于成活率的下降，所以其子代的出生率必然下降。 直接作用于個體的表現(xiàn)型，但是間接作用于基因型，最終作用于種群的基因頻率。 所以進化的基本單位是種群，進化的實質(zhì)是種群基因頻率的改變。基因頻率受多種因素的影響，其中基因突變是種群基因頻率改變的根本原因，自然選擇使種群基因頻率定向改變。 激發(fā)興趣 導入種群的概念。 訓練學生準確地掌握概念。 導入概念 學會快速準確地計算基因頻率。 導入“討論基因頻率變化” 鞏固和提升遺傳定律的應(yīng)用。 訓練數(shù)據(jù)處理分析能力。 導入自然條件的討論 訓練學生邏輯思維嚴密性 理解自然界中種群基因頻率變化是必然的。 導入變異與進化關(guān)系的分析。 知識遷移，推理分析 導入探究 學會提出有價值的問題 表達能力 解決問題的能力。 合作精神的培養(yǎng)。 表達能力 回歸主題種群基因頻率的改變與生物進化。

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