《现代生物进化理论的主要内容》教学设计

《现代生物进化理论的主要内容》教学设计《现代生物进化理论的主要内容》教学设计一、教材分析及设计思路《现代生物进化理论的主要内容》是人教版普通高中生物必修二《遗传与进化》第七章第二节的内容，是本章的核心内容。包括三课时：第一课时是《种群基因频率的改变与生物进化》；第二课时是《隔离与物种的形成》；第三课时是《共同进化与生物多样性的形成》。本文是第一课时的教学设计，本节课是以达尔文的自然选择学说为基础发展起来的，其核心观点为生物进化的基本单位是种群，突变和基因重组产生进化的原材料，自然选择决定生物进化的方向，生物进化过程的实质就是种群基因频率发生定向改变的过程。《生物课程标准》中要求学生能够“说明现代生物进化理论”，要达到这个要求，通过第一课时的教学，要使学生首先能解释种群、基因库和基因频率的概念，学会基因频率的两种计算方法，能够说出突变和基因重组为生物进化提供原材料的原因，并使学生学会通过建立数学模型来探究生物问题的方法。通过以上分析，本节课主要采取问题诱导和任务驱动，以情景探究学习为主，桦尺蠖材料背景贯穿始末，适当地加以讲授法、讨论法、自主阅读法、综合分析法等。同时在讲授时要给学生渗透以下观点：现代生物进化理论是对达尔文自然选择学说的修正、深入和扩展，并不是否定和排斥。二、教学目标1．知识与技能（1）能够解释种群、基因库、基因频率概念。（2）尝试运用数学方法讨论种群基因频率的改变。（3）培养学生处理资料和数据的能力。（4）能阐明以自然选择学说为核心的现代生物进化理论的主要观点；2．过程与方法（1）通过自主探究、小组讨论培养学生与人合作的能力。（2）通过分析桦尺蠖背景材料，学会用数学模型来解决生物问题。3．情感态度与价值观（1）通过引导学生分析调查所取的数据，培养学生以事实为依据得出结论的科学态度。（2）通过教学活动，进一步培养学生“生物是进化来的”、“生物的进化与环境密切相关”的思想观念，帮助学生树立辩证唯物主义的认识观。三、教学流程【创设情境，导入新课】地球上现存的有记载的生物种类大约200多万种，还有许许多多种生物没有被我们发现。据估计，曾在地球上生活过的生物种数可能多达5亿-10亿。这么多的生物从无到有，从少到多，从简单到复杂，一批又一批地踏上地球，又远离地球走向死亡，进行着自然界的新陈代谢，这就是生物的进化。在19世纪，达尔文提出了以自然选择学说为基础的生物进化论，自然选择学说的主要内容是什么呢？【学生思考后回答】过度繁殖，生存斗争，遗传变异，适者生存。【问题诱导】自然选择学说科学地解释了生物进化的原因及生物的多样性和适应性，但由于受到当时科学发展水平的限制，自然选择学说对于遗传和变异的本质并未作出科学的解释。那么如何在基因水平上解释生物进化的机制呢？这就是我们本节要解决的问题，我们一起来学习《现代生物进化理论的主要内容》。【板书】第2节现代生物进化理论的主要内容【引入情境1】桦尺蠖的翅色是浅色(基因型为ss)，偶然出现一黑色的变异个体（基因型为Ss），且S对s是显性，若黑色翅比浅色翅更适应环境启发学生思考并提出问题：（1）这一有利变异的个体能永远生存下去吗？（2）该个体中的有利基因S，如何保留？（3）即使Ss的个体能够繁殖，后代都是黑色个体吗？【学生分小组讨论】老师随机抽学生回答问题【师生归纳】1、研究变异性状就要研究其基因组成；2、新形成的等位基因可以通过交配繁殖遗传给后代，在整个群体中扩散开来，所以研究进化仅仅只研究这个变异个体的表现型和基因型是不够的，即个体不是进化的基本单位，必须研究整个地区所有的桦尺蠖的基因组成和变化。【问题诱导】整个地区所有的桦尺蠖组成了什么？【学生回答】种群【师生总结】种群指的是同一时间，聚集在同一地点的同种生物个体的总和，同种指的是同一物种。由此可见生物进化的基本单位是种群，种群也是生物繁衍的基本单位。【板书】一、种群是生物进化的基本单位【任务驱动】大家自主阅读课本，找出基因库、基因频率的概念，同时思考如何计算基因频率。【学生回答，老师PPT呈现】基因库和基因频率的概念【引入情境2】某桦尺蠖种群中，黑色翅的基因为S，浅色翅的基因位s，抽样调查100个个体，测得基因型为SS、Ss、ss的个体分别为10、20、70个、问每种基因型频率是多少？S、s基因频率是多少？教师对部分学生的计算过程进行投影，强调基因频率计算过程的注意点；【学生】计算S和s的基因频率，并写出计算过程其他同学对投影的计算过程进行评价和纠错。【师生总结】基因型频率和基因频率的计算公式【引入情境3】某桦尺蠖种群中，黑色翅的基因为S，浅色翅的基因位s，抽样调查100个个体，测得基因型为SS、Ss、ss的个体分别为10、20、70个、若该种群为亲本，如果让该种群随机交配，没有迁入和迁出，无自然选择，无突变，根据孟德尔分离定律计算：（1）该种群产生的S、s配子的比率各是多少？（2）F1代的基因型频率各是多少？（3）F1代种群的基因频率各是多少？（4）将计算结果填入表格，想一想，F2代、F3代以及若干代以后，种群的基因频率会改变吗？【学生】学生分小组讨论，老师随机抽学生回答，最后评价总结。【问题诱导】等位基因如何产生？它的出现会影响种群的基因频率吗？【引入情境4】假如在99只浅色桦尺蠖（ss）中偶然出现了，1只黑色（Ss）的变异个体。要求计算突变前后S和s的基因频率突变前突变后S基因频率s基因频率【学生】计算突变前后种群的基因频率变化【师生得出结论】基因突变能丰富种群的基因库并影响种群的基因频率【问题诱导】基因突变是生物变异的一种。变异在生物种群中是普遍存在的，它有哪些类型呢？【学生回答，老师PPT呈现】不可遗传变异变异基因突变可遗传变异染色体变异基因重组【引入情境5】每个果蝇约有10对等位基因，假设每个基因的突变率都是10，一个中等大小的果蝇种群约有有10个个体。大家计算每一代出现的基因突变数【学生】计算果蝇种群中每一代出现的突变数【师生得出结论】基因突变通过累计，能形成大量的自然选择材料【问题诱导】基因重组在种群繁衍中有什么作用？【学生】产生多种基因型，为进化提供大量原材料。【师生总结】突变和基因重组产生生物进化的原材料【板书】二、突变和基因重组产生进化的原材料【问题诱导】变异的有利和有害是绝对的吗？【引入情境6】出示工业革命前后桦尺蠖的照片：桦尺蠖体色受一对等位基因控制，黑色（S）对浅色（s）为显性。早期的时候树干上长满了白色的地衣，浅色个体不易被天敌发现，能更好地存活下来。工业革命后，曼切斯特地区的污染加重，地衣大量死亡，树干暴露出来，此时黑色体色更有利于生存。引导学生思考：1、桦尺蠖生活的环境发生了什么改变？2、树干颜色在这过程中起到了什么作用？【学生】思考分析，抽学生回答问题。【师生得出结论】变异的有利和有害不是绝对的，取决于生物生活的环境。在这个情景中，是树干颜色选择了适应环境的桦尺蠖个体。【问题诱导】在自然选择的过程中，种群的基因频率会发生变化吗？【引入情境7】1870年桦尺蠖的基因型频率为SS10%；Ss20%；ss70%，在树干变黑的环境条件下，使种群中浅色个体每年减少10%，黑色个体每年增加10%，几年内，桦尺蠖种群每年的基因型频率与基因频率是多少？【学生】计算各年基因频率及基因型频率【问题诱导】1、基因频率如何改变？2、基因频率改变的原因是什么？3、自然选择在基因频率改变的过程中有什么作用？4、有利基因的频率如何变化？不利基因的频率如何变化？5、基因频率改变对种群有什么意义？【师生得出结论】自然选择使种群基因频率发生定向改变，决定生物进化的方向。第一年第二年第三年第四年第五年基因型频率SS10%11.5%13.1%14.6%Ss20%22.9%26%29.3%ss70%65.6%60.9%56.1%基因频率S20%23%26.1%29.3%s80%77%73.9%70.7%【板书】三．自然选择决定生物进化的方向【任务驱动】引导学生对比达尔文进化论与现代进化论对生物进化本质做出的解释；引导归纳：自然选择→基因频率定向改变→进化【板书】生物进化的实质——在自然选择作用下，种群基因频率发生定向改变【布置作业】完成课后练习题，并预习下一节。提出预习问题“桦尺蠖中有形成新物种吗？物种和种群有什么不同呢？它又是如何产生的呢？”