資源簡介

第六章第三節種群基因組成的變化與物種的形成（1）教學設計
教材分析
本節內容選自高中生物學必修二第六章第三節。本節課是在學習了孟德爾遺傳定律的基礎上向學生介紹了有關基因頻率方面的內容，反映了新課改在設計教材順序時以人為本，從學生實際出發的思想，關注了學生的思維和學生德育的培養。本節內容前與學生已經知道了基因的分離定律、自由組合定律、基因突變、基因重組和染色體變異等，還知道基因與性狀的關系，這些都是學習本章內容的重要基礎。突變在進化中的意義，教材主要通過"探究﹣﹣自然選擇對種群基因頻率變化的影響"來完成。這項探究強調的是運用數學方法，而不是用實驗材料來實際操作，對科學探究能力的全面提高具有獨特價值。
課標分析
新人教版課程標準對本節課制定了如下標準：
1.舉例說明種群內的某些可遺傳變異將賦予個體在特定環境中的生存和繁殖優勢。
2.闡明具有優勢性狀的個體在種群中所占比例將會增加。
3.說明自然選擇促進生物更好地適應特定的生存環境。據此，應該引導學生掌握或體會以下相關教學目標：
1、闡明種群是生物繁殖和進化的基本單位。
2、運用數學方法計算種群的基因頻率和基因型頻率，構建遺傳平衡定律的數學模型。3、運用進化和適應觀，說明突變和基因重組為生物進化提供原材料，自然選定向改變種群的基因頻率，決定生物進化的方向。
學情分析
學生在上一節已經學習了達爾文的自然選擇學說等生物進化的有關知識，掌握了自然選擇學說的重要意義和局限性。學生在前面已經全面學習了遺傳變異的有關知識，已經掌握了遺傳和變異的實質。對于生物進化的知識，在初中的學習中也已有所了解。通過自主學習，學生對課本基礎概念及基礎算法已經有所認知，所以對本節課的內容接受起來還是比較順利的。同時對學生生物學科構建數學模型有了更深入的體會!
【學習目標】
1、基于實例和自主學習，構建種群、基因庫概念，能夠獨立進行基因頻率、基因型頻率的計算。
2、通過用數學方法討論樺尺蛾種群基因頻率的變化，構建出遺傳平衡定律的模型，說明該模型成立的條件。
3、通過閱讀課本和數學情境探討分析，能夠運用進化和適應觀說明可遺傳變異為生物進化提供原材料，闡明自然選擇定向改變樺尺蛾種群基因頻率，決定生物進化的方向。
【教學過程】
由于本節內容較多，本節課只講授第一小節種群基因組成導入：以樺尺蛾的進化歷程作為導入，并提出思考問題：
1、黑色樺尺蛾個體是如何產生的？
2、黑色個體不能長生不死，那么決定黑色的基因怎樣才能保留下來
任務一、種群和種群基因庫的概念活動
1、構建種群和種群基因庫的概念
1、判斷以下實例是否屬于種群，并歸納種群概念。
（1）兩個池塘的鯉魚。
（2）一塊草地上全部的幼小蒲公英。
（3）一個池塘全部的魚。
（4）一片樹林里全部獼猴。
【問題情境】
金魚是人類選育的一類外觀特征明顯的觀賞魚,從遺傳學上看,金魚都是鯽魚的變種,不同外觀的金魚可以雜交。如圖是表型差異很大的各種金魚組成的一群金魚。
2、這些金魚的外觀不完全相同,它們所含有的基因相同嗎 是否屬于一個種群 3、這些金魚種群的全部個體所含有的全部基因叫什么
活動 2、自主學習基因頻率和基因型頻率，并完成以下問題計算。在樺尺蛾種群中，決定黑色的基因為 S，決定淺色的基因為 s，從這個群體中隨機抽取 100個個體，測得基因型為 SS、Ss和 ss的個體分別是 10、20和 70個，請計算 S、s的基因頻率及三種基因型頻率。
任務二、用數學方法討論樺尺蛾種群基因頻率的變化
假設樺尺蛾種群非常大，所有雌雄個體間都能自由交配并產生后代，沒有遷入和遷出，不同體色的個體生存和繁殖的機會是均等的，基因 S和 s都不產生突變，根據孟德爾的分離定律進行以下計算。
1、子一代、子二代、子三代的基因型頻率和基因頻率，填在下面表格中。
2、觀察表格數據，你可以發現在種群中各代的基因頻率和基因型頻率有什么規律？
3、在以上五個條件成立的情況下，假設 S基因頻率為 p，s基因頻率為 q，則 SS、Ss、ss的基因頻率為多少？
4、在自然狀態下的樺尺蛾種群，是否會滿足以上五個條件，請舉例說明。
【思考】在樺尺蛾種群進化的過程中，導致其種群基因頻率產生變化的根本原因是什么？
任務三、種群基因頻率變化
活動 1、【自主學習】閱讀課本 P112完成以下問題。
1、突變和基因重組對于種群基因組成的改變一樣嗎？為什么？
2、生物自發突變的頻率很低，為什么還能為生物進化提供原材料？
3、突變大多是有害的，為什么能為生物進化提供原材料？
4、突變和基因重組是隨機的、不定向的，種群基因頻率的變化也是不定向的嗎？
活動 2、探究自然選擇對種群基因頻率變化的影響
播放樺尺蛾進化歷程的深入研究的視頻介紹，并提出問題：推測是什么因素導致種群基因頻率定向改變？
【問題情境】假設 1870年，樺尺蛾種群的基因型頻率為 SS10%,Ss 20%,ss 70%。在樹干變黑這一環境條件下，假如樹干變黑不利于淺色樺尺蛾的生存，使得種群中淺色個體每年減少 10%,黑色個體每年增加 10%。第 2~10年間，該種群每年的基因型頻率各是多少？每年的基因頻率是多少？（計算結果填入下表）
分析結果，得出結論：
【素養發展】資料：“超級細菌”是一種耐藥性細菌，病人因感染“超級細菌”而無藥可救面臨死亡的威脅；2010年，印度、巴基斯坦等地發現一類新型“超級細菌”NDM-I，該細菌耐藥性極強，可在全球蔓延；2017年 1月，針對美國一名女性患者感染的“超級細菌”，使用了 26種抗生素都毫無效果，最終這名患者不治身亡。請同學們用本節學習內容解釋“超級細菌”的出現與抗生素濫用之間的關系。
課后反思
本節課總體上來說學生積極性較高，能夠配合老師開展各項教學活動，教學目標的達成度較高，但是也存在一定的不足。
總結如下：
1、采用多種教學手段激發學生的學習動機在教學過程中充分使用現代化的教學手段、層層設疑、建立模型、自主學習、小組討論以及學生展示等多種形式，激發學生的學習興趣，調動學生的積極性。例如在研究遺傳平衡定律時，首先結合孟德爾分離定律計算種群基因頻率的變化情況，引導學生對計算的數據進行分析，找出期中的規律，并構建遺傳平衡的數學模型。繼續設疑“自然狀態下的樺尺蛾種群能否滿足探討的 5個條件，并舉例說明。”
2、一個案例貫穿始終，對比學習加深理解學生們上節課學習了達爾文自然選擇學說，這節課所講的現代生物進化理論就是在它的基礎上發展而來，因此本節課通過經典案例“樺尺蠖的黑化”貫穿始終。
3、不足：本節課在建立數學模型探究自然選擇對種群基因頻率的影響環節中，對于遺傳平衡數學模型建立，處理的有點倉促，應該給學生時間討論，學生們仍有相當一部分沒能真正理解，或者可以通過一個簡單的模擬實驗做到形象直觀、便于理解，然后再由感性認識上升為理性認識。

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