高中生物《種群基因頻率的改變與生物進化》名師精選教案7新人教版必修2

1、名校名 推薦第 2 節(jié) 現(xiàn)代生物進化理論的主要內(nèi)容一、教學目標1. 解釋種群、種群基因庫、基因頻率等概念。2. 運用數(shù)學方法討論種群基因頻率的變化。3. 說明現(xiàn)代生物進化理論的主要內(nèi)容。4. 舉例說明共同進化和生物多樣性形成的原因。5. 形成生物進化的觀點和生物進化理論在發(fā)展的觀念。二、教學重點和難點1. 教學重點（ 1）種群、物種、基因頻率、隔離等概念。（ 2）突變和基因重組、自然選擇、隔離在生物進化過程中的作用。2. 教學難點（ 1）基因頻率的概念。（ 2）自然選擇對種群基因頻率的影響。（ 3）隔離在物種形成中的作用。三、教學策略上節(jié)介紹了達爾文的自然選擇學說的主要內(nèi)容，在分析該學說貢獻的

2、同時， 討論了它的局限性，為修正、 深入和擴展達爾文自然選擇學說埋下了伏筆，也為本節(jié)繼續(xù)討論現(xiàn)代生物進化理論奠定了基礎(chǔ)。本節(jié)是本章教學的重點，可安排4 課時。本節(jié)的引入， 可以從達爾文自然選擇學說中某些觀點，與現(xiàn)代遺傳學所揭示的遺傳和變異的本質(zhì)之間引發(fā)的問題沖突開始，通過問題探討， 使學生初步了解一種生物個體的有利變異的基因， 只有在該種生物的某一群體中才能傳遞、擴散，這個群體就是種群，種群是生物進化的基本單位。引發(fā)沖突的問題可大可小，可繁可簡，可具體可抽象。例如，某種昆蟲的翅色是灰色 ( 基因型為 aa) ，偶然出現(xiàn)一綠色的變異個體（基因型為 Aa），如果綠色翅與灰色翅比較，更適應(yīng)環(huán)境。按照

3、達爾文“適者生存，不適者淘汰”的觀點，這一有利變異的個體能永遠生存下去嗎？該個體中的有利基因A，怎樣才能世代傳衍下去？即使Aa 的個體能夠繁殖，后代都是綠色個體嗎？通過該問題的探討，可以使學生發(fā)現(xiàn)， 某個體的有利變異的基因只有在群體中，通過有性生殖才能世代延續(xù)，另外有利變異個體（Aa）的有性生殖的后代，還會出現(xiàn) aa 的個體。因此，研究生物的進化，僅僅研究個體的表現(xiàn)型是否與環(huán)境相適應(yīng)是不夠的，還需要研究群體的基因組成變化，這個群體就是種群（提出種群的概念）。關(guān)于種群的概念，教師可以通過幾個具體的種群實例，歸納出以下幾點：種群與種的區(qū)別；種群是繁殖的單位； 研究生物性狀的維持和變化不能立足于個體

4、的變化，只能以種群為單位。因此，要從研究種群中全部個體所含有的全部基因入手（引出基因庫的概念）。對于基因庫的概念，學生是容易理解的，不必花費過多的時間。在此，教師應(yīng)該指出，基因頻率是分析和描述基因庫中基因組成的重要概念，并指導(dǎo)學生練習計算基因頻率的方法。在學生理解了基因庫的基本含義，以及學會了基因頻率的計算方法后，教師可以引出： 一個種群基因庫中的基因頻率，在子代又會怎樣呢？關(guān)于用數(shù)學方法討論基因頻率的變化，可以采用教材“思考與討論”中所設(shè)計的順序和方式進行， 也可以先依據(jù)孟德爾遺傳定律，從親代的基因型頻率，計算子代的基因型頻率和基因頻率， 如果時間允許，還可以繼續(xù)計算子二代、子三代的基因型頻

5、率和基因頻率。如果采用后一種方式，在計算后， 教師應(yīng)引導(dǎo)學生從中概括出：依據(jù)孟德爾遺傳法則，一個種群的等位基因頻率， 在上下代是穩(wěn)定不變的，也就是說種群是穩(wěn)定不變的。這種現(xiàn)象在自然界的種群中會發(fā)生嗎？由此引發(fā)學生討論。在學生討論的基礎(chǔ)上，教師和學生共同得出，自然界中種群的基因頻率要穩(wěn)定不變（不進化），必須滿足以下幾點：該種群非常大；所有的雌1名校名 推薦雄個體都能自由交配； 沒有遷入和遷出； 自然選擇對不同表現(xiàn)型的個體沒有作用；這對基因不發(fā)生突變， 并且攜帶這對基因的染色體不發(fā)生變異。顯然，同時滿足以上5 個條件是不可能的， 即使前 4 個條件可以滿足， 基因突變和染色體變異總會發(fā)生的。通過討

6、論基因頻率的變化可以認識到， 自然界中種群的基因頻率一定會發(fā)生變化，也就是說種群的進化是必然的。（第一課時可到此結(jié)束）第二課時的引入， 可以從復(fù)習在自然界中影響種群基因頻率的因素入手，引出變異和自然選擇對基因頻率的影響。關(guān)于突變和基因重組產(chǎn)生進化的原材料，教師應(yīng)強調(diào)只有可遺傳的變異，才對生物進化產(chǎn)生影響。 讓學生回答可遺傳變異的來源，即基因突變、基因重組和染色體變異。教師可以舉幾個典型實例，介紹三種變異的特點，以及對基因頻率的影響。在這里還應(yīng)該強調(diào)，突變和重組都是隨機的、 不定向的， 因此，它們可以改變基因頻率，但不能決定基因頻率改變的方向，也就是說， 它們只是提供了生物進化的原始材料，不能決

7、定生物進化的方向。生物進化方向又是由什么因素決定的呢？（引入自然選擇的作用）探究“自然選擇對種群基因頻率變化的影響”是本節(jié)課的重點和難點。教師可以依據(jù)教學班的實際情況，以方便學生討論為原則，將教學班分成若干個小組。關(guān)于探究活動的教學，教師應(yīng)注意以下幾點。1. 指導(dǎo)學生閱讀樺尺蠖種群變化的資料（教師可以導(dǎo)讀教材相關(guān)部分），依據(jù)這些事實明確提出問題。2. 作出假設(shè)。針對事實和問題，依據(jù)學生已有的知識背景提出假設(shè)。在這里，假設(shè)可以是：黑褐色的生活環(huán)境， 不利于淺色樺尺蠖的生存， 對黑色樺尺蠖生存有利， 這種環(huán)境的選擇作用使該種群的 S 基因的頻率越來越低，即自然選擇可以使種群的基因頻率發(fā)生定向改變。

8、3. 制定探究方案， 可以根據(jù)學生情況靈活處理。 一般情況下， 可以直接使用教材提供的問題情境。 可以先指導(dǎo)學生，依據(jù)假設(shè)計算第2 年的基因型頻率和基因頻率，即：如果第1 年種群個體數(shù)為100 個，當黑色（表現(xiàn)型）個體每年增加10%時，基因型為SS （黑色）個體第 2 年將會增加到11 個，基因型為Ss（黑色） 個體第 2 年將增加到22 個，基因型為ss （淺色）個體第2 年將減少到63 個。第2 年種群個體總數(shù)為96 個，基因型SS 的頻率是1196=11.5%；基因型 Ss 的頻率是 2296=22. 9%；基因型 ss 的頻率是 6396=65.6%。在學生理解了計算方法后，可獨立計算

9、以后年份的基因型頻率和基因頻率，從中找出規(guī)律。4. 在分析計算結(jié)果的基礎(chǔ)上，應(yīng)要求學生討論教材中設(shè)置的兩個討論題。使學生理解， 在黑色背景下， 淺色樺尺蠖被天敵發(fā)現(xiàn)和捕食的幾率大于黑色的樺尺蠖，但不影響樺尺蠖的生存和繁殖，直接受選擇的是表現(xiàn)型。探究之后， 教師應(yīng)強調(diào)， 在自然選擇的作用下，可以使基因頻率發(fā)生定向改變，決定生物進化的方向。（第二課時可到此結(jié)束）關(guān)于“隔離與物種的形成”內(nèi)容的教學，可直接使用教材中的引言，引出物種的概念。指出人們是如何定義物種的， 至于為什么如此定義物種可以不深究， 教師應(yīng)著重引導(dǎo)學生依據(jù)物種定義， 舉例說明并區(qū)分物種。 學生理解物種概念后， 教師可以再提出曼徹斯特

10、地區(qū)的樺尺蠖，雖然基因頻率發(fā)生很大的定向變化， 但并沒有形成新物種的原因， 并通過師生討論得出，只要物種的種群之間和種群內(nèi)部個體之間，沒有形成生殖隔離，基因交流就不會停止，遺傳組成的差異就不會拉大， 新物種就難以形成。 什么因素可以阻止種群間基因交流呢？由此可引出隔離的概念。學生初步理解隔離的概念之后，可以安排學生討論隔離的各種可能的方式，教師歸納出隔離的類型。 然后組織學生閱讀分析教材中的“資料分析”，組織討論“資料分析”中提出的幾個問題。最后教師應(yīng)強調(diào)，一般情況下，地理隔離是生殖隔離的先決條件，生殖隔離一旦形成，原來屬于一個物種的兩個種群，就成了兩個物種。（第三課時可到此結(jié)束）2名校名 推

11、薦關(guān)于“共同進化與生物多樣性的形成”內(nèi)容的教學，可以學生自學為基礎(chǔ)，教師提出一些具有啟發(fā)性的問題， 師生共同歸納總結(jié)的方式推進教學過程。 使學生理解共同進化的含義， 無機環(huán)境的變化、 無機環(huán)境的復(fù)雜化和多樣化、 有性生殖的出現(xiàn)和生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化和多樣化對生物多樣性形成的作用。最后，組織學生討論生物進化理論在發(fā)展。四、答案和提示（一）問題探討提示： 學生可以按如下思路展開想像： 一個基因所控制的性狀， 對個體生存和繁殖后代的貢獻越大，擁有該基因的個體就可能越多。（二）思考與討論一1. （ 1） A 配子占 60%， a 配子占 40%。（ 2）子代基因型頻率： AA 占 36%； Aa 占

12、48%； aa 占 16%。（3）子代種群的基因頻率：A 占 60%；a 占 40%。（4）親代基因型的頻率AA（30%）Aa（60%）aa(10%)配子的比率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%)種群的基因頻率會同子一代一樣。2. 對自然界的種群來說，這五個條件不可能同時都成立。例如，翅色與環(huán)境色彩較一致的，被天敵發(fā)現(xiàn)的機會就少些。3. 突變產(chǎn)生新的基因會使種群的基因頻率發(fā)生變化?；駻2 的頻率是增加還是減少，要看這一突變對生物體是有益的還是有害的。（三）探究1. 樹干變黑會影響樺尺蠖種

13、群中淺色個體的出生率，這是因為許多淺色個體可能在沒有交配、產(chǎn)卵前就已被天敵捕食。2. 是表現(xiàn)型。比如，天敵看到的是樺尺蠖的體色而不是控制體色的基因。（四）資料分析1. 由于這兩個種群的個體數(shù)量都不夠多，基因頻率可能是不一樣的。2. 不一樣。因為突變是隨機發(fā)生的。3. 不同島嶼的地形和植被條件不一樣， 因此環(huán)境的作用會有差別， 導(dǎo)致種群基因頻率朝不同的方向改變。4. 不會。因為個體間有基因的交流。（五）旁欄思考題最先在裸露的巖石上生長的植物往往是地衣， 地衣的出現(xiàn)促進巖石的分解， 形成土壤， 為苔蘚植物的生長創(chuàng)造條件。（六）技能訓練1. 假說甲：紅褐色魚和金黃色魚起源于同一種灰色魚。假說乙：湖中

14、原來只有紅褐色魚，湖中原來只有金黃色魚，發(fā)洪水時，這兩個湖中的魚發(fā)生混雜在一起。2. 假說甲沒有考慮到隔離在物種形成中的作用，也沒有考慮洪水的作用。3. 這一證據(jù)支持假說乙。4. 如果紅褐色魚和金黃色魚不能雜交， 或雜交后不能產(chǎn)生可育后代， 說明它們不是一個物種。（七）思考與討論二1. 最早出現(xiàn)的生物是厭氧的單細胞生物，它們生活在海洋中。3名校名 推薦2. 多細胞生物大約是在寒武紀出現(xiàn)的，它們生活在海洋中。3. 最早登陸的生物是植物，否則動物登陸后就會餓死。4. 當時陸地上還是一片荒蕪，生物都生活在海洋中。5. 恐龍是在中生代后期絕滅的。 物種絕滅對生物多樣性的影響是復(fù)雜的。 恐龍的絕滅有利于

15、哺乳動物的繁盛。（八）第一小節(jié)練習基礎(chǔ)題1.C 。2.C 。3.C 。4. 突變和基因重組產(chǎn)生進化的原材料。 如果沒有突變， 就不可能產(chǎn)生新的等位基因， 基因重組也就沒有意義，生物就不可能產(chǎn)生可遺傳的變異，也就不可能進化。拓展題1. 提示：如選擇育種和雜交育種。2. 提示： 如果氣候等其他條件也合適，并且這個種群具有一定的繁殖能力，該種群的個體數(shù)會迅速增加。否則，也可能仍然處于瀕危狀態(tài)甚至絕滅。（九）第二小節(jié)練習基礎(chǔ)題1. （ 1）；（ 2）；（ 3）。2. 生活在峽谷北側(cè)的種群發(fā)生了突變， 由于突變的隨機性， 同樣的突變沒有發(fā)生在峽谷南側(cè)的種群中。 由于這兩個種群被河流隔開， 彼此沒有交配的

16、機會，也就是沒有基因的交流，所以兩個種群發(fā)生明顯的分化，有可能演變成兩個物種。拓展題提示： 雄虎和雌獅雜交生出的后代是虎獅獸，雄獅和雌虎雜交生出的后代是獅虎獸。目前還沒有虎獅獸和獅虎獸交配并生出可育后代的證據(jù)。對人們讓虎和獅雜交生出更具觀賞價值后代的做法，學生可自由發(fā)表看法。補充資料： 1981 年，世界首例獅虎獸誕生于法國，2001 年病死。 2002 年 8 月 22日，我國首例虎獅獸在南京紅山動物園降生，僅7 d 就夭折了。 2002 年 9 月 2 日，在福州國家森林公園動物樂園降生了 3 只虎獅獸，僅1 只成活。 2003年 3 月 27 日，在湖南長沙世界之窗降生了 1 只虎獅獸。 國內(nèi)還有從國外引進獅虎獸進行飼養(yǎng)、供游人觀賞的事例。 對于讓虎和獅雜交的做法， 有專家認為這在科學研究上價值不大，但是在商業(yè)上具有一定價值。有專家認為，對待野生珍稀動物， 人類最應(yīng)當做的是進行保護，讓它們自然繁殖，而不是人為改變其自然繁殖體系。（十）第三小節(jié)練習基礎(chǔ)題1. （ 1）；（ 2）；（ 3）。2.C 。3. 有性生殖的出現(xiàn)， 使基因重組得以實現(xiàn)， 增加了生