6.3种群基因组成的变化与物种的形成教学设计 高中生物人教版必修2

第六章第三节种群基因组成的变化与物种的形成（1）教学设计

教材分析

本节内容选自高中生物学必修二第六章第三节。本节课是在学习了孟德尔遗传定律的基础上向学生介绍了有关基因频率方面的内容，反映了新课改在设计教材顺序时以人为本，从学生实际出发的思想，关注了学生的思维和学生德育的培养。本节内容前与学生已经知道了基因的分离定律、自由组合定律、基因突变、基因重组和染色体变异等，还知道基因与性状的关系，这些都是学习本章内容的重要基础。突变在进化中的意义，教材主要通过"探究﹣﹣自然选择对种群基因频率变化的影响"来完成。这项探究强调的是运用数学方法，而不是用实验材料来实际操作，对科学探究能力的全面提高具有独特价值。

课标分析

新人教版课程标准对本节课制定了如下标准：

1.举例说明种群内的某些可遗传变异将赋予个体在特定环境中的生存和繁殖优势。

2.阐明具有优势性状的个体在种群中所占比例将会增加。

3.说明自然选择促进生物更好地适应特定的生存环境。据此，应该引导学生掌握或体会以下相关教学目标：

1、阐明种群是生物繁殖和进化的基本单位。

2、运用数学方法计算种群的基因频率和基因型频率，构建遗传平衡定律的数学模型。3、运用进化和适应观，说明突变和基因重组为生物进化提供原材料，自然选定向改变种群的基因频率，决定生物进化的方向。

学情分析

学生在上一节已经学习了达尔文的自然选择学说等生物进化的有关知识，掌握了自然选择学说的重要意义和局限性。学生在前面已经全面学习了遗传变异的有关知识，已经掌握了遗传和变异的实质。对于生物进化的知识，在初中的学习中也已有所了解。通过自主学习，学生对课本基础概念及基础算法已经有所认知，所以对本节课的内容接受起来还是比较顺利的。同时对学生生物学科构建数学模型有了更深入的体会!

【学习目标】

1、基于实例和自主学习，构建种群、基因库概念，能够独立进行基因频率、基因型频率的计算。

2、通过用数学方法讨论桦尺蛾种群基因频率的变化，构建出遗传平衡定律的模型，说明该模型成立的条件。

3、通过阅读课本和数学情境探讨分析，能够运用进化和适应观说明可遗传变异为生物进化提供原材料，阐明自然选择定向改变桦尺蛾种群基因频率，决定生物进化的方向。

【教学过程】

由于本节内容较多，本节课只讲授第一小节种群基因组成导入：以桦尺蛾的进化历程作为导入，并提出思考问题：

1、黑色桦尺蛾个体是如何产生的？

2、黑色个体不能长生不死，那么决定黑色的基因怎样才能保留下来

任务一、种群和种群基因库的概念活动

1、构建种群和种群基因库的概念

1、判断以下实例是否属于种群，并归纳种群概念。

（1）两个池塘的鲤鱼。

（2）一块草地上全部的幼小蒲公英。

（3）一个池塘全部的鱼。

（4）一片树林里全部猕猴。

【问题情境】

金鱼是人类选育的一类外观特征明显的观赏鱼,从遗传学上看,金鱼都是鲫鱼的变种,不同外观的金鱼可以杂交。如图是表型差异很大的各种金鱼组成的一群金鱼。

2、这些金鱼的外观不完全相同,它们所含有的基因相同吗?是否属于一个种群?3、这些金鱼种群的全部个体所含有的全部基因叫什么?

活动 2、自主学习基因频率和基因型频率，并完成以下问题计算。在桦尺蛾种群中，决定黑色的基因为 S，决定浅色的基因为 s，从这个群体中随机抽取 100个个体，测得基因型为 SS、Ss和 ss的个体分别是 10、20和 70个，请计算 S、s的基因频率及三种基因型频率。

任务二、用数学方法讨论桦尺蛾种群基因频率的变化

假设桦尺蛾种群非常大，所有雌雄个体间都能自由交配并产生后代，没有迁入和迁出，不同体色的个体生存和繁殖的机会是均等的，基因 S和 s都不产生突变，根据孟德尔的分离定律进行以下计算。

1、子一代、子二代、子三代的基因型频率和基因频率，填在下面表格中。

2、观察表格数据，你可以发现在种群中各代的基因频率和基因型频率有什么规律？

3、在以上五个条件成立的情况下，假设 S基因频率为 p，s基因频率为 q，则 SS、Ss、ss的基因频率为多少？

4、在自然状态下的桦尺蛾种群，是否会满足以上五个条件，请举例说明。

【思考】在桦尺蛾种群进化的过程中，导致其种群基因频率产生变化的根本原因是什么？

任务三、种群基因频率变化

活动 1、【自主学习】阅读课本 P112完成以下问题。

1、突变和基因重组对于种群基因组成的改变一样吗？为什么？

2、生物自发突变的频率很低，为什么还能为生物进化提供原材料？

3、突变大多是有害的，为什么能为生物进化提供原材料？

4、突变和基因重组是随机的、不定向的，种群基因频率的变化也是不定向的吗？

活动 2、探究自然选择对种群基因频率变化的影响

播放桦尺蛾进化历程的深入研究的视频介绍，并提出问题：推测是什么因素导致种群基因频率定向改变？

【问题情境】假设 1870年，桦尺蛾种群的基因型频率为 SS10%,Ss 20%,ss 70%。在树干变黑这一环境条件下，假如树干变黑不利于浅色桦尺蛾的生存，使得种群中浅色个体每年减少 10%,黑色个体每年增加 10%。第 2~10年间，该种群每年的基因型频率各是多少？每年的基因频率是多少？（计算结果填入下表）

分析结果，得出结论：

【素养发展】资料：“超级细菌”是一种耐药性细菌，病人因感染“超级细菌”而无药可救面临死亡的威胁；2010年，印度、巴基斯坦等地发现一类新型“超级细菌”NDM-I，该细菌耐药性极强，可在全球蔓延；2017年 1月，针对美国一名女性患者感染的“超级细菌”，使用了 26种抗生素都毫无效果，最终这名患者不治身亡。请同学们用本节学习内容解释“超级细菌”的出现与抗生素滥用之间的关系。

课后反思

本节课总体上来说学生积极性较高，能够配合老师开展各项教学活动，教学目标的达成度较高，但是也存在一定的不足。

总结如下：

1、采用多种教学手段激发学生的学习动机在教学过程中充分使用现代化的教学手段、层层设疑、建立模型、自主学习、小组讨论以及学生展示等多种形式，激发学生的学习兴趣，调动学生的积极性。例如在研究遗传平衡定律时，首先结合孟德尔分离定律计算种群基因频率的变化情况，引导学生对计算的数据进行分析，找出期中的规律，并构建遗传平衡的数学模型。继续设疑“自然状态下的桦尺蛾种群能否满足探讨的 5个条件，并举例说明。”

2、一个案例贯穿始终，对比学习加深理解学生们上节课学习了达尔文自然选择学说，这节课所讲的现代生物进化理论就是在它的基础上发展而来，因此本节课通过经典案例“桦尺蠖的黑化”贯穿始终。

3、不足：本节课在建立数学模型探究自然选择对种群基因频率的影响环节中，对于遗传平衡数学模型建立，处理的有点仓促，应该给学生时间讨论，学生们仍有相当一部分没能真正理解，或者可以通过一个简单的模拟实验做到形象直观、便于理解，然后再由感性认识上升为理性认识。