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1教学设计阜阳一中葛丽侠必修2第7章现代生物进化理论第二节一种群基因频率的改变与生物进化一、设计思想《高中生物课程标准》在“课程设计思路”中明确指出必修2模块有助于学生认识生命的延续和发展，领悟假说演绎、建立模型等科学方法及在科学研究中的应用；生物的遗传变异与环境变化在进化过程中的对立统一，形成生物进化观点。在具体内容标准“说明现代生物进化理论的主要内容”给出了两个活动建议：收集生物进化理论发展的资料和用数学方法讨论基因频率的变化。这些活动与《标准》的课程基本理念中倡导探究性学习，力图改变学生的学习方式，引导学生主动参与、乐于探究、勤于动手，逐步培养学生收集和处理科学信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力，以及交流与合作的能力等，突出创新精神和实践能力的培养是相互呼应的。在本节中以上的观点和能力培养在学生活动中得以充分体现。鉴于以上考虑，在教学的过程中，利用教材又不拘泥于教材，使用“教学案”，提供生物学史的拓展阅读和训练，引导学生通过种群基因频率的计算模型的建立，进一步了解遗传平衡定律；通过运用数学分析模拟遗传平衡定律的发现提高对基因频率变化的原因的认识，形成生物进化的观点。引导学生探究“自然选择对种群基因频率变化的影响”使学生领悟假说演绎法在生物进化理论研究中的应用。二、教学目标知识1、解释种群是生物进化的基本单位。2、简述基因频率的概念及基因频率的计算方法。3、说出突变和重组为生物进化提供原材料的原因。4、举例说明自然选择在生物进化中的作用。能力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。3、领悟建立模型和假说演绎法在生物进化理论研究中的应用2情感态度与价值观形成“变是绝对的，不变是相对的”“量变会引起质变”“内因与外因相互作用”等对立统一的观点。形成生物进化的观点和生物进化理论在发展的观念。三、教学策略与手段1、教学重点及解决方法[教学重点]⑴种群、物种、基因频率等概念。⑵突变和基因重组、自然选择在生物进化过程中的作用。[解决方法]（1）通过具体的实例和计算来理解相关的概念。（2）通过探究活动的教学理解自然选择在生物进化过程中的作用。2、教学难点及解决方法[教学难点]（1）基因频率的概念与计算。（2）自然选择对种群基因频率的影响。（3）领悟建立模型和假说演绎法在生物进化理论研究中的应用[解决方法]（1）通过练习计算基因频率，“遗传平衡定律”发现及应用的拓展训练建立“基因频率”计算的数学模型，掌握概念，理解其在生物进化理论中的作用。（2）指导学生阅读教材P116—117的资料，提出问题→作出假设→制定探究方案。进一步掌握运用数学方法讨论基因频率的变化。理解自然选择决定生物进化方向。（3）提供拓展阅读了解进化的生物学史，体会假说演绎法的应用。[课时安排]：2课时3四、教学过程教学内容教师的组织和引导学生活动教学意图第一课时复习导入新课一、种群是进化的基本单位1、种群2、种群基因库3、基因频率4、用数学方法讨论基因频率的变化5、遗传平衡定律组织学生复习上节课内容：达尔文的自然选择学说的主要内容。提出问题：达尔文的学说的局限性是什么？达尔文对生物的进化解释局限于个体水平，对于遗传和变异的本质不清楚。组织学生看书和阅读教学案相关内容，理解种群的概念。让学生阅读课文引导学生总结基因频率的计算及公式推导。师生互动总结种群中某基因频率=种群中该基因总数/种群中该对等位基因总数×100%种群中某基因型频率=该基因型个体数/该种群的个体数×100%种群中某基因频率=该基因控制的性状纯合体频率＋1/2×杂合体频率教师巡回指导，解答学生的疑问，引导学生完成探究过程。指导学生阅读教学案中补充的“遗传平衡定律的发现及其意义”的内容。提出问题：对自然界的种群来说，这五个条件都成立吗？举例说明。学生看书讨论，回答问题。阅读课文，教学案探究有关种群、种群基因库、种群基因频率的概念及公式的建立和使用。学生进一步推导已知基因型频率求基因频率公式。学生先进行课文P115思考与讨论的有关计算，回答有关问题。再进行教学案中“用数学方法讨论基因频率的变化”的拓展计算学生阅读，分组讨论，完成有关计算，回答问题从已有认知发现新问题，进入种群是进化的基本单位的学习。让学生在已经了解遗传变异的基础上自主探究基因频率的有关数学模型构建。培养学生运用数学方法讨论问题的能力，体会假说演绎在此过程中的应用。为引入遗传平衡定律打下基础。了解科学发现的方法，形成群体遗传学概念，为深刻理解种群是进化的基本单位打下基础。4教学内容教师的组织和引导学生活动教学意图6、总结提高作业布置提出问题：为什么说种群是进化的基本单位？总结如下：1、个体可以死去，只要其中某些个体生殖，基因可以代代相传。2、个体的有利突变基因只有通过在群体中进行有性生殖，才有可能传递积累。3、个体的基因型是不变的，并且不会一成不变地传给下一代个体，但是种群基因库却可以在繁殖的过程中维持相对的稳定。自然选择作用的是种群，本质上是种群基因库。4、如果一个个体不能与种群中其他个体交配产生后代，这个个体在进化上就没意义。完成教学案中第一课时有关训练题，阅读教学案中第二课时的拓展阅读资料讨论总结，交流。通过本节课的学习最后再一次总结提升，让学生深入理解种群是生物进化的基本单位的多重理由，有利于辩证思维能力的培养，为进一步学习进化论打下基础。为下一课时的探究活动做准备。第二课时教学内容教师的组织和引导学生活动教学意图导入新课二、突变和基因重组产生进化的原材料复习提问：从上节大家已经知道，种群是生物进化的基本单位,生物进化的实质是种群基因频率的改变,那么影响种群基因频率变化的根本原因是什么？教师结合学生的回答，不断质疑、启发、引导。1、在三种可遗传的变异来源中，基因突变和染色体变异可以统称为突变。突变和基因重组对于种群遗传组成的改变一样吗？为什么？2．分析突变与基因重组的关系。3．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？3.看课本P116的某海岛上残翅和无翅昆虫的图片及资料了解有利变异的标准是什么？学生回答引入：变异学生思考讨论、总结发言学生看书、思考、相互交流巩固知识，导入下一论点帮助学生把可遗传变异的类型，特点、关系梳理清楚，了解有利变异的标准是：是否适应环境的观点。理解一起现象都是内因与外因相互作用的结果。5教学内容教师的组织和引导学生活动教学意图三、自然选择决定生物进化的方向四、作业设计1、对照教学案分组进行“探究自然选择对种群基因频率变化的影响”的探究活动，教师巡回观察指导、解答个别同学的疑问。2、汇总学生的探究结果和探究过程中存在的疑问。进行解答释疑。3、引导学生阅读拓展中的进化论发展史的重要环节介绍短文凯特威尔的蛾子教学案有关练习及课后习题学生分组进行阅读、讨论、计算、填表、回答问题汇报交流，提出探究过程中感到困惑的问题。阅读、思考培养学生进行科学探究的能力，合作互助、大胆质疑的精神。通过这段科学史的学习，体会假说演绎法贯穿在进化论研究的过程中，培养学生的科学探究能力，形成生物进化的正确观点。认识到科学的研究是讲究实验证据的，是永无止境的。教学反思：这节内容集中了现代生物进化论的核心概念及思想方法，是对学生运用数学方法进行科学探究能力的极好的训练素材，也是对立统一观点、辩证思维方法的集中体现。假说演绎法更是贯穿其中，如果不充分调动学生的积极性，让学生自己动手动脑去亲自探究体会，而是觉得课本的思考与讨论的计算和探究的计算简单而一带而过，怕浪费时间，怕麻烦。学生的能力很难提高，存在的问题也很难发现，这节课会一直是学生的难点。在教学中借助教学案补充了生物学史的内容，特别是凯特威尔的蛾子中介绍的过程与方法，学生很感兴趣，也很受启发。今后的教学中要更注重多收集资料，进行必要的补充拓展。附件教学案第7章现代生物进化理论第二节现代生物进化理论的主要内容一种群基因频率的变化与生物进化第一课时6探究活动1：情景：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。讨论题目：1.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？2.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？探究活动2：阅读教材114页倒数第二段1.怎样的一群个体可以称为种群呢？2.一个生物的“种”或“物种”与种群又有什么区别呢？[巩固练习]：1.下列属于种群的是A.一块水田里的全部水稻、水草B．一块稻田里的全部幼蚜、有翅、无翅的成蚜C．一块朽木上的全部真菌D.一个池塘中全部鱼2.下列关于种群的说法不正确的是A.同一种群的个体可以自由交配B.种群是生物繁殖的基本单位C.中国大陆上所有老虎是一个种群D.种群是生物进化的基本单位3.生物进化的基本单位A.个体B.基因C.种群D.群体探究活动3：1.什么是基因库？基因频率的含义是什么？2.基因频率的计算某昆虫种群中，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？[巩固练习]：4.下列关于基因库的叙述，正确的是A一个种群种一个个体所含有的全部基因叫做这个种群的基因库B一个种群种全部个体所含有的显性基因叫做这个种群的基因库C一个种群种全部个个体所含有的全部基因叫做这个种群的基因库D一个种群的基因库会随着种群中一代一代的死亡而消减和灭亡5．在一个种群种随即抽取一定的数量的个体，其中AA、Aa、aa的个体分别占24%、72%、4%、那么A、a的基因频率是多少？A.36%和64%B.57%和43%C.24%和72%D.60%和40%3.用数学方法讨论基因频率的改变假设讨论题2中①昆虫群体数量足够大，②全部的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代，③没有迁入与迁出，④AA、Aa、aa三种基因型昆虫的生存能力完全相同（也就是说自然选择对A、a控制的翅型性状没有作用），⑤也没有基因突变和染色体变异。7（1）计算子一代、子二代、子三代的基因频率与基因型频率子一代子二代子三代基因型频率AAAaaa基因频率AA（2）分析一下各代基因频率与基因型频率相同吗？（3）上述计算结果是在满足五个假设条件的基础上计算的，对自然界的种群来说，这五个条件都能成立吗？特别是如果第⑤点假设成立这与前面我们所学的基因突变的哪个特性相违背？4.拓展阅读：遗传平衡定律1、遗传平衡定律,也称哈代—温伯格定律(即Hardy-Weinberg定律)，是英国Hardy和德国Weinberg分别于1908年和1909年独立证明的。主要内容是：在一定条件下，群体的基因频率和基因型频率在一代又一代的繁殖传代中保持不变。这条件是：(1)在一个很大的群体；(2)随机婚配而非选择性婚配；(3)没有自然选择；(4)没有突变发生；(5)没有大规模迁移。假设在一个理想的群体中，某基因位点上的两个等位基因Y和y，若基因Y的频率为p，基因y的频率为q，则p＋q=1，基因型YY的频率为p2，基因型yy的频率为q2，基因型Yy的频率为2pq，且p2＋2pq＋q2=1。2．群体的遗传平衡和等位基因频率推算由于人类群体中大多数遗传性状都处于遗传平衡状态，据此可计算等位基因频率。如已知某种常染色体隐性遗传病（白化病）在一特定人群中频率，就能计算这个异常基因的携带者和基因频率。白化病发病（aa）(q2)的频率为1／10000，即其基因型频率，则致病基因（a）频率＝[]=1/100=0.01；基因A的频率＝1－0.01=0.99；而杂合子携带者的频率为2pq=2×99／100×1／100≈1／50。因此，在比例中，每个受累的个体将有200个左右在临床上无症状的携带者。常染色体显性遗传病，如并指症，在一个群体多为杂合子（Aa）发病。杂合子（H）的频率为2pq，由于q值大，近于1，故H＝2p,p=1/2H。因此，只要知道杂合子发病率，就易求得基因A的频率。如并指症的发病率为1／1000，H＝1／2000，p=1/2H=1/4000,即致病基因A的频率为0