2019-2020年高中生物 現代生物進化理論的主要內容 第1課示范教案 新人教版.doc

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2019-2020年高中生物 現代生物進化理論的主要內容 第1課示范教案 新人教版 ●從容說課 這節(jié)課文章一開頭就向我們展示了“會說話”的基因，采取此擬人化的手法目的是調動學生學習的興趣和積極性，促進學生積極的思考。讓學生把自己想象成虎體內的一個基因，怎樣才能使自己在后代中擁有更多的拷貝呢?那就要表現得比其他基因優(yōu)秀。怎樣才算優(yōu)秀呢?就是所控制的性狀適應性強。這樣就自然將進化、適應和基因這三個核心概念聯系起來，基因頻率的概念也就呼之欲出。 本節(jié)課分為兩小節(jié)來教學，第一小節(jié)包括三部分內容：種群是生物進化的基本單位，突變和基因重組產生進化的原材料，自然選擇決定生物進化的方向。為什么說種群是生物進化的基本單位?這是本節(jié)的重點和難點之一。教材主要說明兩點：一是說明個體不是進化的基本單位，一個個體適應能力無論多強，如果它的基因不能傳給后代，它在進化上就沒有貢獻，如騾。二是種群是生物繁殖的基本單位，它是指同種生物中一群能夠自由交配的個體。如果同種生物的兩個異性個體相距遙遠，沒有機會交配，它們就分別屬于兩個種群，這兩個種群是獨立進化的，假以時日，有可能演變?yōu)閮蓚€物種。需要說明的是，對種群是進化的基本單位的理解，只通過學習教材上這個標題下的內容是不夠的，還需要通過后續(xù)內容的學習。 在“種群是生物進化的基本單位”標題下，還重點講述了基因庫和基因頻率的概念，并安排了“思考與討論”。這個“思考與討論”活動對于學生達成本小節(jié)知識目標十分重要，其中第1題實際上涉及群體遺傳學中“哈代—溫伯格平衡”的內容，學生運用學過的遺傳學知識完全可以得出答案，認識到在五個假設條件成立時，種群基因頻率會保持代代相同。這個活動中的第2、3題，引導學生分析出在自然界這五個假設條件不可能同時具備，因此，種群基因頻率會不斷變化。這就為本小節(jié)第二部分“突變和基因重組產生進化的原材料”奠定了基礎。 關于本小節(jié)第二部分，由于在本模塊遺傳部分已經講述了可遺傳變異的三個來源，因此，這里著重講述突變率以及突變在進化中的意義。關于本小節(jié)第三部分，教材主要通過“探究——自然選擇對種群基因頻率變化的影響”來完成。這項探究強調的是運用數學方法，而不是用實驗材料來實際操作，對科學探究能力的全面提高具有獨特價值。 第二小節(jié)《隔離與物種的形成》包括物種的概念和隔離在物種形成中的作用兩部分。引言與第一小節(jié)相銜接，自然引出怎樣判斷兩個種群是否屬于一個物種的問題。 關于物種的概念，目前還沒有一個完全統(tǒng)一的定義，分類學上的物種主要依據的是形態(tài)學標準，進化論中的物種主要依據的是遺傳學標準——以能否自由交配為標準，生態(tài)學上又主要以生態(tài)要求是否一致為標準。本小節(jié)物種的定義采取的是遺傳學標準。因此，在定義之前有一個狀語：“在遺傳學和進化論中”。 關于隔離在物種形成中的作用，首先交代了隔離的概念，包括生殖隔離和地理隔離等。接下來安排“資料分析”活動，讓學生通過分析加拉帕戈斯群島上地雀的物種分化過程，來認識隔離在物種形成中的作用。 第三小節(jié)《共同進化與生物多樣性的形成》包括共同進化、生物多樣性的形成和生物進化理論在發(fā)展三部分內容。共同進化包含兩層含義：一是不同物種間的共同進化，二是生物與無機環(huán)境之間的相互影響和共同演變。關于物種間的共同進化，教材通過兩個實例來說明，并且指出捕食者的存在客觀上有利于被捕食者種群的發(fā)展，有利于增加物種多樣性，這對于培養(yǎng)學生的辯證思維具有重要意義，也較好地體現了學習生物學的價值。 關于生物多樣性的形成，首先指出生物多樣性包括基因多樣性、物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性，接著講述了生物進化的幾個重要階段。需要說明的是，這里講述的不僅是物種的更替，而且包括地球環(huán)境的變遷和生態(tài)系統(tǒng)的演變，包括生物與環(huán)境之間的相互作用，體現了共同進化的觀點。 本小節(jié)第三部分，教材簡單介紹了中性學說和間斷平衡說，讓學生認識到在進化論領域至今仍有不同觀點，進化理論仍在不斷發(fā)展，同時也再次強調以自然選擇學說為核心的進化理論的重要地位。在介紹不同觀點時，需要把握好主流觀點和其他觀點之間的尺度。 ●三維目標 1.知識與技能 （1）解釋種群、種群基因庫、基因頻率等概念。 （2）運用數學方法討論種群基因頻率的改變。 （3）說明現代生物進化理論的主要內容。 （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。 （6）培養(yǎng)學生收集資料和數據的能力以及處理資料和數據的能力。 （7）運用生物進化觀點解釋一些生物現象。 （8）通過教學活動使學生學會抽樣調查的方法。 2.過程與方法 采用互動式教學模式，由教師提供討論素材，組織引導學生討論、活動，最后由師生共同總結的形式進行。 3.情感態(tài)度與價值觀 （1）通過引導學生分析調查或實驗所取的數據，培養(yǎng)學生以事實或實驗結果為依據得出結論的科學態(tài)度。 （2）通過教學活動，培養(yǎng)學生“生物是進化來的”“生物的進化與環(huán)境密切相關”的思想觀念，幫助學生樹立辯證唯物主義的認識觀。 ●教學重點 1.種群、物種、隔離、基因頻率等概念。 2.突變和基因重組、自然選擇、隔離在生物進化中的作用。 ●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。 ●教具準備 大量的電子圖片和動畫。 ●課時安排 4課時 第1課時 ●教學過程 ［課前準備］ 1.搜集相關電子圖片和生物進化有關的影音文件或f1ash，并制作成教學課件。 2.制定學生課前預習的提綱。 （1）通讀課文。 （2）思考“問題探討”中的2個問題。 （3）思考“本節(jié)聚焦”中的3個問題。 （4）復習數學課中學過的概率統(tǒng)計的相關知識和孟德爾遺傳規(guī)律。 （5）登陸此網站hongde.net/wcl/index.htm和中華博覽網進行自主學習。 ［情境創(chuàng)設］ 通過語言陳述或設問與學生對話交流的形式復習有關進化的基礎知識——達爾文進化論的基本內容。通過提出問題：“在達爾文進化論的基礎之上，現代生物學的研究又有了什么新進展？”引起學生的興趣，吸引學生的注意。 ［師生互動］ 引入（復習）：上節(jié)課我們學習了達爾文自然選擇學說的主要觀點，那么此觀點是什么？（答：略）請同學們根據此觀點，分析下面的情境： “如果在灰色翅（基因型為aa）昆蟲的群體中偶然出現一只綠色翅（基因型為Aa）的變異個體，且綠色比灰色更不容易捕食。那么，昆蟲的翅色將怎樣變化？” 學生討論：學生自由討論，并發(fā)表自己的看法。 提出質疑：該綠色個體一定能被選擇下來嗎？為什么？ （教師要明確提出這個問題的教學意圖：讓學生通過討論，發(fā)現自然選擇學說中的某些觀點與現代遺傳學所揭示的遺傳和變異的本質之間的矛盾，體會對自然選擇學說的修正是必然的） 學生回答：（學生的答案可能五花八門）可能有幾種答案：（1）綠色個體確實比灰色個體容易生存下來，昆蟲的翅色由灰色朝著綠色的方向進化。（2）即使綠色個體不容易被捕食，也可能由于其他原因中途夭折。 提問：如果該綠色個體能很好地生活下來，它體內的A基因怎樣才能傳遞給它的下一代呢？ 回答：（學生討論）只有通過有性生殖，才能將基因傳給子代，將基因A保留下來。 提問：如果Aa與其他個體交配生殖，后代還會是綠色嗎？ 學生活動：復習孟德爾遺傳規(guī)律，討論、分析子代的基因型和表現型以及基因型與表現型的關系。 回答：不一定。 教師講述：出現有利變異個體內的有利基因只有在群體中，通過有性生殖才能世代延續(xù)，另外，有利變異的個體的后代不一定能真實遺傳。因此，研究生物的進化，僅僅研究個體的表現形式是否與環(huán)境相適應是不夠的，還需要研究群體的基因組成的變化，這個群體就是種群。 種群是生物進化的基本單位。 提問：怎樣的一群生物個體可以稱為種群呢？ 學生活動：閱讀教材。 回答：生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個體叫做種群。 課堂練習： 以下屬于種群范疇的是 A.一座山上所有的馬尾松 B.一塊草地上所有的昆蟲 C.一個池塘內所有的魚類 D.一個公園內所有的樹木 與學生一起進行分析：首先讓學生復習種群的概念。 選項A指的是在一定自然區(qū)域內（一座山）一種生物（馬尾松）全部的個體，符合種群的定義。選項B指的是在一定自然區(qū)域內（一塊草地）的全部昆蟲，昆蟲并不是一種生物，而是多種生物的總和（綱），故不符合種群的定義。選項C、D與選項B原因基本相同，故答案選A。 提問：一個生物“種”或“物種”與種群有何區(qū)別？ 學生活動：學生討論并自由發(fā)表看法。 教師總結：物種可以分布在不同的自然界的不同區(qū)域，只有在可以發(fā)生隨機交配、繁衍，使基因能夠世代相傳的一定區(qū)域內的同種全部個體的集合才是一個種群。 提問：人們?yōu)槭裁匆岢觥胺N群”這個概念呢？ 學生活動：學生討論，可以沒有結果。 教師歸納：自然界的物種實際上是以一個個種群存在的，種群是物種繁衍、進化的基本單位。它為研究生物與環(huán)境的關系和物種的變化帶來了方便。 教師講述：性狀是由基因控制的，研究生物的進化必須研究種群的基因組成和變化。如何分析種群的基因組成和變化呢？由此人們提出了基因庫和基因頻率的概念。 提問：什么是基因庫？什么是基因頻率？ 學生活動：閱讀教材有關部分。 回答：一個種群中全部個體所含有的全部基因，叫做這個種群的基因庫。在一個種群基因庫中，某個基因占全部等位基因數的比率，叫做基因頻率。 講解例題： 某昆蟲種群中，綠色翅的基因為A，褐色翅的基因為a，調查發(fā)現，AA、Aa、aa的個體分別占40、120、40，那么a和A的基因頻率各是多少？ 學生活動：學生計算并匯報計算結果和方法。 回答：種群基因A的頻率為50%，基因a的頻率為50%。 教師總結：某種基因的頻率= 等位基因的頻率之和等于1 鞏固練習：展示在投影上（或寫在黑板上），讓學生當堂練習加以鞏固。 在一個種群中隨機抽出一定數量的個體，其中基因型為AA的個體占18%，基因型為Aa的個體占78%，aa的個體占4%。那么基因A和a的頻率分別是多少？ 教師與學生一起分析： 解：設所抽出的個體數為n，則 ∵基因A的數量=n18%2 + n78%=1.14n 基因a的數量=n4%2 + n78%=0.86n 此對等位基因的總數=2n ∴基因A的頻率=1.14n/2n = 57%，基因a的頻率=1－57%= 43%。 提問：如果讓該種群隨機交配，依據孟德爾遺傳規(guī)律，子一代、子二代的基因型頻率和基因頻率又會怎樣呢？ 學生活動：學生計算（教師要加強引導，注意讓學生計算并從結果中觀察基因頻率和基因型頻率變化的規(guī)律） 提問：從計算結果中，發(fā)現了什么現象？ 回答：基因頻率在親子代之間是穩(wěn)定不變的，基因型頻率到了子二代也會穩(wěn)定下來。 提問：自然界種群的基因頻率能世代不變嗎？為什么？ 學生活動：討論要使種群基因頻率不發(fā)生變化，此種群應具備哪些條件？學生自由發(fā)表看法。 教師歸納：要使種群的基因頻率世代不變，要滿足以下條件： ①該種群非常大；②所有的雌雄個體都能自由交配；③沒有遷入和遷出；④自然選擇對不同表現型的生物個體沒有作用；⑤這對基因不發(fā)生突變和攜帶者對基因的染色體不發(fā)生異常。這五個條件都是影響種群基因頻率變化的原因。顯然要全部滿足這五個條件是不可能的，即使?jié)M足了前四個條件，基因突變和染色體變異總是會發(fā)生的。 提問：影響種群基因頻率變化的根本原因是什么？ 回答：變異。 （為下一課時的教學作好鋪墊） ［教師精講］ 以生物個體為單位來研究生物的進化，可以看出有局限性，有利的變異個體不一定能真實地遺傳。因此，研究生物的進化，僅僅研究個體的表現形式是否與環(huán)境相適應是不夠的，還需要研究群體的基因組成的變化，也就是說，我們應將種群作為研究生物進化的基本單位。種群是指生活在一定區(qū)域內的同種生物的全部個體。這里要求根據種群的概念能夠作出對種群的判斷。 研究生物的進化要以種群為單位，研究種群就必須研究種群的基因組成和變化，即要掌握基因庫和基因頻率的概念和相關的計算?；驇焓侵敢粋€種群中全部個體所含有的全部基因?；蝾l率是指在一個種群基因庫中，某個基因占全部等位基因數的比率。關于基因頻率的計算我們要掌握計算的方法： 某種基因的頻率= 等位基因的頻率之和等于1 最后，我們要知道在各種環(huán)境因素的影響下種群的基因頻率不是世代不變的，而是在不斷變化的。 ［評價反饋］ 1.現在許多學者認為，生物進化的基本單位是 A.生物個體 B.同種生物的全部個體 C.種群 D.生活在一起的全部生物 解析：研究生物的進化，僅僅研究個體的表現形式是否與環(huán)境相適應是不夠的，還需要研究群體的基因組成的變化，即要以種群為單位開展研究，故答案選C。 答案：C 2.根據現代生物進化理論，下列符合種群概念的是 A.太平洋里全部的魚 B.中華人民共和國國土上的所有人 C.稻田里全部的蛇 D.草原上的灰倉鼠 解析：選項A和C說的都是多種生物的總和，與種群定義不符；選項D指的是一種生物（物種）；選項B說的是在中華人民共和國這個區(qū)域內全部的人（一種）。故答案選B。 答案：B 3.已知人眼的褐色（A）對藍眼（a）是顯性。在一個有30 000人的群體中，藍眼的有3 600人，褐眼的有26 400人，其中雜合子的個體有14 400人。那么，在這一個人群中A和a的基因頻率分別為 A.0.64和0.36 B.0.36和0.64 C.0.50和0.50 D.0.82和0.18 解析：此對等位基因（A+a）數目的總和=30 0002=60 000，基因a的數量=14 400+3 6002=21 600，基因A的數量=14 400+（26 400－14 400）2=38 400，根據公式： 某種基因的頻率= 等位基因的頻率之和等于1 代入公式得出，基因A的頻率=0.64，基因a的頻率=1－0.64=0.36，故答案選A。 答案：A 4.下列有關種群基因庫的敘述中，不正確的是 A.一個種群的基因庫包括這個種群所含有的全部基因 B.生物的個體總是要死亡的，但基因庫卻因種群個體的繁殖而代代相傳 C.種群中每個個體含有種群基因庫的全部基因 D.基因突變可改變基因庫的組成 解析：例如，基因庫中含有等位基因A和a，而在這個種群中就可能存在基因型為aa或AA的個體，故答案C不正確。 答案：C ［課堂小結］ 本節(jié)課要求掌握的是生物進化的基本單位是什么？（種群）種群的概念和概念的應用以及基因庫和基因頻率的概念和相關計算。掌握了這些知識才能使我們更好地去理解生物進化的過程和實質。 ［布置作業(yè)］ 課本P118基礎題第1、2題。 ［課后拓展］ 在豚鼠中，黑毛對白毛是顯性，如果基因庫中，90％是顯性基因B，10％是隱性基因b，則種群中基因型BB、Bb、bb的頻率分別是 A.81％、18％、1％ B.45％、40％、15％ C.18％、81％、1％ D.45％、45％、10％ 解析：此題可根據遺傳平衡定律公式來計算，如果用p代表基因B的頻率，q代表基因b的頻率。那么，遺傳平衡定律可以寫成：（p+q）2= p2 + 2pq + q2。其中p2代表一個等位基因B純合子的頻率，q2代表另一個等位基因b純合子的頻率，2pq代表雜合子Bb的頻率。如果一種群達到了遺傳平衡，其基因型頻率應當符合p2 + 2pq +q2 ＝1。 故可得出：BB基因型頻率=p2=（90％）2= 81％； Bb基因型頻率=2pq=290％10％= 18％； bb基因型頻率=q2=（10％）2= 1％。 答案：A ●板書設計 第2節(jié) 現代生物進化理論的主要內容 一、種群基因頻率的改變與生物進化 （一）種群是生物進化的單位 1.種群的概念 2.基因庫的概念 3.基因頻率的概念 4.基因頻率的計算方法