資源簡介

6.3種群基因組成的變化與物種的形成的教案
【教材分析】
本節課內容是人教版高中生物教材必修2《遺傳與進化》中第6章第3節《隔離在物種形成中的作用》。該部分內容是學生在學習了生物進化的依據、自然選擇學說的基礎上設置的。本節課內容包括物種概念、隔離的概念和類型以及隔離在物種形成中的作用這三個方面。本節課既銜接上節課所學的生物進化理論的相關內容，又為下節課協同進化與生物多樣性的形成打下基礎，起到承上啟下的作用。
【學情分析】
高二學生在學習本節課之前就已經學習了現代生物進化理論的相關內容，對生物進化有了初步的認識，且具有一定的邏輯思維能力和認知能力，但是學生的自主學習、探究學習能力尚有所欠缺，故本節課應充分銜接學生先前所學知識，引導學生通過探究學習最終得出相關結論，培養學生的自主學習和探究學習能力。
【教學目標】
1.理解隔離的定義、類型，闡明隔離在物種形成中的作用。（生命觀念)
2.運用歸納與綜合的思維方法，概括出物種形成的兩種過程的概念模型。(科學思維)
3.幫助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展觀。(社會責任)
【教學重難點】
（1）教學重點：闡明物種、生殖隔離、地理隔離等概念理解物種的形成過程及隔離在物種形成中的作用
（2）教學難點：理解物種的形成過程及隔離在物種形成中的作用
【新課導入】
問題探討：假定獼猴群體中有一只雄性個體發生了變異（超猴），變異使其在生存斗爭中獲得了優勢。
討論：
超猴使其所在的群體強大起來，但它卻沒有合適伴侶孤獨一生，其死后獼猴群體又恢復到原來的樣子，這能不能說獼猴群體進化了？
假如超猴降低一點擇偶標準，與普通雌性交配生小猴子。當超猴死去，多年之后，超猴的表型（基因）能不能在群體中擴散開來？
【過渡】自然選擇直接作用的是生物的個體，而且是個體的表型。但是，在自然界，沒有哪個個體是長生不死的，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隨著生殖而世代延續，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。
【新課講解】
種群和種群基因庫
教師：展示種群的圖片，講解種群的概念。一片樹林中的全部獼猴是一個種群，一片草地上的所有蒲公英也是一個種群。
教師：一個種群其實就是一個繁殖的單位，雌雄個體可以通過繁殖將各自的基因遺傳給后代。
教師：種群在繁衍過程中，個體有新老交替，但是基因卻代代相傳。比如蝗蟲，在秋天都會死去，但是有一部分蝗蟲完成了生殖，死前在土壤中埋下受精卵，在第二年，部分受精卵就會發育成蝗蟲。同一年的蝗蟲相比，新形成的蝗蟲種群在基因組成上會有什么變化？這就涉及到了種群的基因庫。
教師：講解種群基因庫的含義和基因頻率的含義。以課本上的案例講解基因頻率的計算。
教師：講解課本思考·討論的問題：
1.（1）A配子占60%。a配子占40%
（2）子代基因型頻率：AA占36%，Aa占48%，a占16%
（3）子代種群的基因型頻率：A占60%，a占40%
（4）種群的基因頻率會同子一代一樣。
親代基因型的比值 AA（30%） Aa（60%） aa（10%）
配子的比值 A（30%） A（30%） a（30%） a（10%）
子代基因型頻率 AA（36%） Aa（48%） aa（16%）
子代基因頻率 A（60%） a（40%）
2.對自然界的種群而言，這5個條件是理想狀態，實際是不存在的，如種群數量不可能無限大：由于受地理隔離的作用，雌雄個體間會失去自由交配的機會；有個體的遷入、遷出；自然選擇會對翅色遺傳起選擇作用；基因突變頻率雖低，但卻是普遍存在的。以上事實說明，上述計算結果是在假設的理想條件下得到的。
3.若種群產生新基因A2，會使種群的基因頻率發生變化。基因A2的頻率增大還是減少，要看這一突變對生物體有利還是有害。
種群基因頻率的變化
1、變異
（1）基因突變：基因突變產生新的等位基因，這就可以使種群的基因頻率發生改變。
（2）可遺傳變異提供了生物進化的原材料。其來源于基因突變、基因重組和染色體變異。
可遺傳的變異包括突變（基因突變、染色體變異）和基因重組
（3）可遺傳變異的形成
基因突變產生的等位基因,通過有性生殖過程中的基因重組,可以形成多種多樣的基因型,從而使種群中出現多種多樣可遺傳的變異類型
（4）變異的有利和有害是相對的,是由生物的生存環境決定的
2、曼徹斯特樺尺蠖種群的變化分析
（1）原理分析
（2）生物進化的實質：在自然選擇的作用下,種群的基因頻率會發生定向改變,導致生物朝著一定的方向不斷進化。
（一）自然選擇對種群基因頻率變化的影響
教師布置學生閱讀教材P112~113“探究自然選擇對種群基因頻率的影響”的內容，根據問題，作出假設，并通過數學方法來進行探究，完成表格。
教師提出問題：在這個探究實驗中根據上面的數據分析，變黑的環境對樺尺蠖產生了什么樣的影響？變黑的環境對樺尺蠖淺色個體的出生率有影響嗎？（變黑的環境使控制淺色的s基因頻率減少，S基因頻率增加。許多淺色個體可能在沒有交配、產卵前就已被天敵捕食。）
師生共同總結得出：自然選擇使基因頻率定向改變。
教師提出問題：在自然選擇中，直接受選擇的是基因型還是表現型？（天敵看到的是樺尺蠖的體色（表現型）而不是控制體色的基因。）
師生共同構建模型：變異是不定向的→定向的自然選擇使得種群中的不利變異被淘汰，有利變異逐漸激烈→種群基因頻率發生定向改變→生物朝一定方向緩慢進化。
教師總結：在自然選擇的作用下，種群的基因頻率會發生定向改變，導致生物朝著一定的方向不斷進化。
物種的概念
教師：引導學生閱讀課本內容，并提問物種的概念是什么？（在遺傳學和生物進化論的研究中，把能夠在自然狀態下相互交配并且產生可育后代的一群生物稱為一個物種。）
教師：展示馬、驢和騾的圖片，講解馬和驢交配產生騾，而騾是不可育的，因此它們存在生殖隔離。因此它們屬于兩個物種。
隔離及其在物種形成中的作用
1.物種的概念：能夠在自然狀態下相互交配并且產生可育后代的一群生物稱為一個物種。
2、隔離
（1）概念：不同群體間的個體，在自然條件下基因不能自由交流的現象。
（2）種類：
①生殖隔離：不同物種之間一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能產生可育后代的現象。
例如馬和驢交配產生不可育的螺，故馬和驢為不同物種。
②地理隔離：同種生物由于地理障礙而分成不同的種群，使得種群間不能發生基因交流的現象。
③地理隔離和生殖隔離的聯系
由于長期地理隔離而沒有相互交配，沒有基因交流，形成了生殖隔離，它們形成兩個不同的亞種。
（3）隔離的作用
隔離使不同種群中的個體基因不能自由交換，種群基因庫會逐漸形成差異，久而久之，就會出現生殖隔離。
（4）隔離的實質：種群間基因不能自由交流。
3、物種的形成
（1）物種形成的三個基本環節：
①突變和基因重組提供原材料
②自然選擇使基因頻率定向改變
③隔離是物種形成的必要條件
（2）物種形成的比較常見的方式
①漸變式（絕大多數）
新物種的形成是生物與環境相互影響相互作用的結果。
②爆發式
短時間內即可形成，如自然界中多倍體的形成。
③人工創造新物種
通過植物體細胞雜交（如番茄—馬鈴薯）、多倍體遠緣雜交（如甘藍—胡蘿卜）、多倍體育種（如八倍體小黑麥）等方式也可以創造新物種。
（3）新物種的形成過程
4、物種形成和生物進化的比較
【板書】
【課后反思】
本節課基于真實情境化的案例分析，利用教材上的案例來創設三個數學情境，引導學生建立并完善數學模型，深層次探討綜合因素對種群基因頻率的影響，以及種群基因頻率變化和進化間的關系，可以使學生更進一步理解通過建立數學模型能得到一些可視化的表達。讓學生在解決認知沖突的同時，認知結構得以升級。

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