生物必修2《生物：遗传与进化》第五章 生物的进化第一节 生物进化理论的发展教学设计

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第一节介绍了现代生物进化理论的主要内容：包括现代达尔文主义的主要观点、分子进化的中性学说、现代生物进化理论发展的意义，并以此来分析生物进化观点对人们思想观念的影响。这些知识是学习生物多样性的基础。本节还着重介绍了现代达尔文主义的主要观点，从而阐明了生物进化的实质是种群在长时期内遗传组成上的变化，这种变化主要体现为基因频率和基因型频率的改变，即生物进化的过程实质上是种群基因频率发生变化的过程。
学生在学习第一章第二节“生物科学的学习过程”时已经对达尔文的进化理论及中性学说有了初步了解，通过本节的学习，学生可以进一步了解现代达尔文主义对达尔文进化论的补充与完善，从而培养学生良好的生物学科学素养。本节活动较多，有助于促进学生分析问题、解决问题和处理数据信息等能力的提高。
知识目标：
1、解释种群、种群基因库、基因频率、隔离、物种的概念。
2、说明现代生物进化理论的主要内容
3、阐述突变和基因重组在生物进化中的作用
4、尝试探究自然选择对种群基因频率变化的影响
5、分析并阐述隔离与物种形成的关系
能力目标：
1、运用数学方法讨论种群基因频率的变化。
2、运用生物进化观点解释一些生物现象。
情感目标：
形成生物进化的观点和生物进化理论在发展的观念。
教学重点：
1、种群、物种、基因频率、隔离等概念。
2、突变和基因重组、自然选择、隔离在生物进化过程中的作用。
教学难点：
1、基因频率的概念。
2、自然选择对种群基因频率的影响。
3、隔离在物种形成中的作用。
教学方法：
讨论法，分析法，探究性学习
技术媒体和实验器材：
多媒体辅助教学设备
教学流程图：
教师提出测评题
多媒体演示长颈鹿的进化历程
达尔文进化论的内容、意义和局限
Flash课件引导
引出现代进化理论
总结现代进化理论的内容
阅读教材完成导学提纲
多媒体展示学生讨论完成现代进化理论内容
根据学生完成情况教师点评
习题训练


多媒体展示
生物进化理论在发展
小结：使知识系统化、条理化
典型例题分析
形成性习题训练
教学过程：
[典型例题]
例1．某工厂有男女职工各200名，对他们进行调查时发现，女性色盲基因的携带者为15人，患者为5人；男性患者为11人，那么这个群体中色盲基因的频率为多少？（ ）
A．12 ％ B．9 % C．6 % D．4.5 %
解析：色盲基因频率为：（15+2×5+11）/（200×2+200）=6%。
例2．某种群中AA、Aa、aa的基因型频率如右图，图中阴影部分表示繁殖成功率低的个体。则该种群经选择之后，下一代中三种基因型频率的结果最可能是
解析：根据题干图中各基因型的阴影所占的比例可以得出的结论是：AA个体繁殖成功率最低，产生的后代数量少，aa个体繁殖成功率高，产生后代数量多，Aa个体繁殖成功率居中。因此，该种群的后代中AA的个体所占的比例不断下降，aa个体所占的比例不断上升。
例3．（多选）种群是指生活在同一地点的同种生物的一群个体．种群中的个体通过繁殖将各自的基因传递给后代。下列叙述中，正确的是
Ａ．自然选择使种群基因频率发生定向改变 Ｂ．种群基因频率的改变导致生物进化
Ｃ．种群通过个体的进化而进化 Ｄ．种群通过地理隔离可能达到生殖隔离
解析:种群发生变异后，在一定的条件下进行自然选择，使具有有利变异的个体有更多的机会产生后代，种群中相应基因的频率不断提高，相反具有不利变异的个体留下后代的机会少，种群中相应基因的频率会下降。种群基因频率的改变导致了生物的进化。但生物的进化是以种群为单位进行的。地理隔离决定了不同种群基因频率的发展方向不同，从而出现种群间基因库的不同，当种群间的基因库出现明显差异，就有可能出现生殖隔离。
例4．某植物种群，AA基因型个体占30%，aa基因型个体占20%，则：
⑴该植物的A、a基因频率分别是 、 。
⑵若该植物自交，后代中AA、aa基因型个体分别占 、 。这时A、a的基因频率分别是 、 。
⑶依现代生物进化理论，这种植物在两年中是否发生了进化？ ，原因是 。
⑷由此可见，进化的单位是 ，进化的原材料由 提供，生物进化方向决定于 ，进化的实质是 。
解析：⑴AA基因型个体占30%，aa基因型个体占20%，则Aa基因型的个体占50%，所以A的频率为30%+50%÷2=55%，a的频率为1—55%=45%。
⑵若该植物自交，后代中AA基因型个体的比例为30%+50%×1/4=42.4%，aa基因型个体的比例为20%+50%×1/4=32.5%。则Aa基因型的个体占后代的25%，再按第⑴中同样的方法计算，得到A的基因频率为55%，a的基因频率为45%。
⑶由于该植物种群在这两年中基因的频率没有发生改变，所以没有发生进化。
[随堂演练]
1.关于生物进化的方向问题的叙述，不正确的是
2．使种群的基因频率定向改变的因素是
A．自然选择 B．生殖隔离 C．基因突变 D．生存斗争
3．（多选）突变的有利和有害是相对的，下列对这一问题的认识正确的是
A．突变的有利与有害可因生物的不同生存环境而异
B．突变的有利与有害可因人类的需求不同而异
C．有的突变对生物生存有害，但对生物进化有利
D．有的突变对生物生存有利，对生物的进化也有利
4．（多选）下列有关地理隔离的叙述，正确的是
A．造成地理隔离的障碍，对于陆生生物往往是水域、山脉、沙漠等，对于水生生物一般是陆地
B．地理隔离在物种的形成中起着促进性状分离的作用
C．物种大多是经过长期的地理隔离，最后出现生殖隔离而形成的
D．地理隔离使一个种群分为多个小种群，各自向不同方向发展
5.镰刀型细胞贫血症是由常染色体上的隐性致病基因引起的，患者在幼年时期夭折。现在A、B两地区进行调查，其中B地区流行疟疾。两地人群中各种基因型的比例如图所示。请回答下列问题：
⑴镰刀型细胞贫血症发病的直接原因是 。
根本原因是 。
⑵在A地区人群中A的基因频率为 ；B地区人群中a的基因频率为 。
⑶如果在B地区消灭疟疾，若干年后再进行调查，将会发现AA的基因型频率会 。
6．在一个海岛上，一种海龟中有的脚趾是连趾（ww），有的脚趾是分趾（WW、Ww），连生的脚趾便于划水，游泳能力强，分趾则游泳能力较弱。若开始时，连趾和分趾的基因频率各为0.5，当海龟数量增加到岛上食物不足时，连趾的海龟容易从海水中得到食物，分趾的海龟则不易获得食物而饿死，若千万年后，基因频率变化成W为0.2，w为0.8。请问：
⑴该种群中所有海龟所含的基因称为该种群的 。基因频率变化后，从理论上计算，海龟种群中连趾占整个种群的比例为 ；分趾的海龟中杂合子占整个种群的比例为 。
⑵导致海龟种群的基因频率变化的原因是什么？
⑶这种基因频率的改变，是否发生了生物进化？请简述理由。
⑷这种基因频率的改变，是否产生了新的物种？请简述理由。
设计意图：
新课程理念是，生物教学要面向全体学生，提高生物科学素养，倡导研究性学习，联系学生的生活实际，要使全体学生通过努力都能达到学习目标，本节课根据生物学科的特点和教学内容，结合学生的认知水平，本节课从改变学生的学习方式上着手，设计各种教学活动，旨在能够使学生主动地获得知识，让学生从知识、能力、情感态度价值观三方面都能得到一定的发展。在教学中要充分体现教师是“导师”，学生是科学家的新课程教学环境。在教学中充分利用多媒体教学手段，直观、形象，符合学生的认知规律，能够达到感性认识和理性认识的统一，切实达到辅助教学的作用。
现代进化理论是的核心内容是建立在自然选择学说的基础之上，使达尔文进化论的发展，从个体水平发展到群体水平，解决了自然选择和遗传与变异的关系，解决生物进化和物种形成的关系。内容比较抽象，而且一些现实生活中的表象与之相矛盾，通过多媒体课件对生物的进化过程模拟再现并联系生活实际，使学生能够真正理解生物进化的实质，揭示自然界的一些生物学现象。通过学生去通过现象去总结理论，自己去发现知识，即加深了对现代进化理论的理解又锻炼了学生的思维。通过学习现代进化理论的发展，使学生理解科学发展是不断完善的。
创新点分析：
通过展示一些进化过程中的一些典型事例，让学生自己总结出现代进化理论，既掌握了知识又培养了学生的演绎归纳能力。
通过使用多媒体课件，再现了生物进化过程中的一些典型事例，去创设情境，调动情感，引发情趣，拓展思路，更好的体现教师是一个“引路人”，学生是科学家、探索者，充分培养学生的发散思维，优化课堂教学效果。
种群是生物进化的基本单位
突变和基因重组为生物进化提供原材料
自然选择决定生物进化的方向
隔离导致物种的形成
板书设计：
现代进化理论
内容

达尔文 内容 意义
自然选
择学说
局限
基本观点
发展
课后反思：
本节课学生在初中已经学习达尔文的自然选择学说，通过多媒体展示生物进化的一些典型事例，让学生分析其进化的观点，既能锻炼学生的分析归纳能力，又能调动课堂气氛。在上课过程中，把课本的内容转变成一个个事例，让学生来分析，充分体现新课标的精神，突出了学生的主体性。
学习内容
教师组织和引导
学生活动
教学意图
问题探讨，引入新课
播放地球的诞生过程的影片，提出问题：地球上现存的有记载的生物种类大约有200多万种，这么多的生物是怎样进化而来的呢：
思考讨论
激发学生探究兴趣
达尔文的进化论
展示长颈鹿的进化过程多媒体课件，提出问题：讨论达尔文进化论的内容、意义、局限性。根据学生回答进行点评，总结，引出现代进化理论。
观看影片完成导学提纲
复习初中内容，为现代进化理论打基础
⑴种群是生物进化的基本单位
种群和物种
基因库和基因频率
计算基因频率
思考与讨论
我们学习了达尔文自然选择学说的主要观点，下面请同学们依据该学说的基本观点，分析下面的情境：（多媒体展示）
情景1：如果在灰色翅（基因型为aa）昆虫的群体中偶然出现一只绿色翅（Aa）的变异个体，且绿色比灰色更不容易被敌害发现。
〖问〗根据达尔文“适者生存、不适者淘汰”的观点，该绿色个体能被选择下来吗？
如果该绿色基因能很好的生活下来，他体内的A基因怎样才能传递给后代？
〖总结性讲述〗讨论发现，出现有利变异个体内的有利基因只有在群体中，通过有性生殖才能世代延续，另外有利变异个体的后代不一定能真实遗传。因此，研究生物的进化，仅仅研究个体的表现型是否与环境相适应是不够的，还需要研究群体的基因组成的变化，这个群体就是种群。
〖问〗怎样的一群生物个体可以称为种群呢？
一个生物的“种”或“物种”与种群又有什么区别呢？
〖问〗性状是由基因控制的，研究生物的进化必须研究种群的基因组成和变化。如何分析种群的基因组成和变化呢？由此人们提出基因库和基因频率的概念。什么是基因库？基因频率的含义是什么？
某昆虫种群中，绿色翅的基因为A, 褐色翅的基因位a，调查发现AA、Aa、aa的个体分别占30%、60%、10%、那么A、a的基因频率是多少？
〖提示〗1.（1）A配子占60%，a配子占40%。
（2）子代基因型频率：AA占36%；Aa占48%；aa占16%。
（3）子代种群的基因频率：A占60%；a占40%。
（4）填表略。种群的基因频率会同子一代一样。
2.对自然界的种群来说，这五个条件不可能同时都成立。例如，翅色与环境色彩较一致的，被天敌发现的机会就少些。
3.突变产生新的基因会使种群的基因频率发生变化。基因A2的频率是增加还是减少，要看这一突变对生物体是有益的还是有害的。
思考回答
只有通过有性生殖，才能将基因传给子代，将基因A保留下来。
物种可以分布在自然界不同的区域，只有在可以发生随机交配、繁衍，使基因能够世代传递的一定区域内的同种全部个体的集合才是一个种群。
体会对自然选择学说的修正是必然的。
使学生初步了解，研究生物的进化需要研究群体的基因组成及其变化。
理解种群的概念。
理解基因库和基因频率的概念。
使学生学会计算基因频率的方法
⑵突变和基因重组为生物进化提供原材料
多媒体展示导学提纲：
1、回忆变异类型
________
变异 突变 ________
________ ________
________
2、所有的变异都能导致基因频率的变化吗？
只有________________________________。
3、突变和基因重组对于种群遗传组成的改变一样吗？为什么？
________。因为只有________才能出现新基因，才能丰富基因库，改变基因频率。________可以增加基因型的种类。
4、在自然情况下，突变的频率很低，且多数有害，对生物进化有重要意义吗？
例如：每个果蝇约有104对基因，假定每个基因的突变率都是10-5。若有一个中等数量的果蝇种群(约有108个个体)，请同学们计算出每一代出现的基因突变数是多少?
基因突变数是________________________
这说明种群中每代产生的基因突变的数量是很大的，并通过繁殖得到积累，成为基因频率改变的基础。而且突变的有利或有害并不是绝对的，它取决于生物的________。
5、突变和基因重组产生的变异有方向吗？
由于突变和基因重组都是________、________，因此它们只是提供了________，不能决定生物进化的方向。
学生与读教材完成导学提纲
2×106
理解突变的频率很低，且多数有害，怎样给自然选择提供原材料，对生物进化的重要意义
（3）、自然选择决定生物进化的方向
积极思维:
桦尺蠖与自然选择：多媒体展示桦尺蠖的进化历程
〖提示〗1.树干变黑会影响桦尺蠖种群中浅色个体的出生率，这是因为许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食。
2.是表现型。比如，天敌看到的是桦尺蠖的体色而不是控制体色的基因。
积极探究：自然选择决定进化的方向
理解变异是不定向的，自然选择是定向的。
（4）、隔离导致物种的形成
播放加拉帕戈斯群岛若干种地雀的形成历程影片，展示以下导读提纲：
1、_________________________________
叫做隔离，常见的隔离类型包括 和___________。
2、地理隔离是指：__________________________
3、生殖隔离是指： ______
2、物种的形成过程：
种群通过地理隔离→小的种群（内部出现不同的突变和基因重组）→通过自然选择基因频率出现改变（通过生殖隔离）→新物种
3、讨论其它的物种形成方式：
阅读教材
讨论并完成导学提纲
理解隔离与物种形成的关系
现代生物进化理论的基本观点
以___________学说为核心的现代生物进化理论的基本观点是：___________是生物进化的基本单位，生物进化的实质在于种群___________的改变。______________ 、______________及 ___________是物种形成过程的三个基本环节，通过它们的综合作用，种群产生分化，最终导致新物种的形成。在这个过程中，___________产生生物进化的原材料, 使种群的基因频率定向改变并决定生物进化的方向，___________是新物种形成的必要条件。
总结现代进化理论的内容，充分理解现代进化的实质
让学生能够运用现代进化理论解释生物进化的现象
生物进化理论在发展
1.有些学者的研究表明，基因突变对生物适应性的影响并不是非益即害或是非害即益的，而是_____________________，___________对这些突变不起作用，这些基因经过长期的积累，会导致种群间遗传物质出现较大差别。因此有人主张，决定生物进化方向的是_______________，而不是自然选择。
_______________________________，因此，不能否认 ____________的作用。
3、还有人提出物种形成并不都是___________的过程，而是种群___________与___________交替出现的过程。
总之进化理论不会停滞不前，而是在不断发展。
4、课后搜集有关的进化内容，交流总结，领会其发展历程。
阅读思考讨论回答
让学生知道科学的发展是永无止境的