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文檔簡介

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

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