2019-2020年高中生物 现代生物进化理论的主要内容 第1课示范教案 新人教版.doc

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2019-2020年高中生物 现代生物进化理论的主要内容 第1课示范教案 新人教版 ●从容说课 这节课文章一开头就向我们展示了“会说话”的基因，采取此拟人化的手法目的是调动学生学习的兴趣和积极性，促进学生积极的思考。让学生把自己想象成虎体内的一个基因，怎样才能使自己在后代中拥有更多的拷贝呢?那就要表现得比其他基因优秀。怎样才算优秀呢?就是所控制的性状适应性强。这样就自然将进化、适应和基因这三个核心概念联系起来，基因频率的概念也就呼之欲出。 本节课分为两小节来教学，第一小节包括三部分内容：种群是生物进化的基本单位，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。为什么说种群是生物进化的基本单位?这是本节的重点和难点之一。教材主要说明两点：一是说明个体不是进化的基本单位，一个个体适应能力无论多强，如果它的基因不能传给后代，它在进化上就没有贡献，如骡。二是种群是生物繁殖的基本单位，它是指同种生物中一群能够自由交配的个体。如果同种生物的两个异性个体相距遥远，没有机会交配，它们就分别属于两个种群，这两个种群是独立进化的，假以时日，有可能演变为两个物种。需要说明的是，对种群是进化的基本单位的理解，只通过学习教材上这个标题下的内容是不够的，还需要通过后续内容的学习。 在“种群是生物进化的基本单位”标题下，还重点讲述了基因库和基因频率的概念，并安排了“思考与讨论”。这个“思考与讨论”活动对于学生达成本小节知识目标十分重要，其中第1题实际上涉及群体遗传学中“哈代—温伯格平衡”的内容，学生运用学过的遗传学知识完全可以得出答案，认识到在五个假设条件成立时，种群基因频率会保持代代相同。这个活动中的第2、3题，引导学生分析出在自然界这五个假设条件不可能同时具备，因此，种群基因频率会不断变化。这就为本小节第二部分“突变和基因重组产生进化的原材料”奠定了基础。 关于本小节第二部分，由于在本模块遗传部分已经讲述了可遗传变异的三个来源，因此，这里着重讲述突变率以及突变在进化中的意义。关于本小节第三部分，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。 第二小节《隔离与物种的形成》包括物种的概念和隔离在物种形成中的作用两部分。引言与第一小节相衔接，自然引出怎样判断两个种群是否属于一个物种的问题。 关于物种的概念，目前还没有一个完全统一的定义，分类学上的物种主要依据的是形态学标准，进化论中的物种主要依据的是遗传学标准——以能否自由交配为标准，生态学上又主要以生态要求是否一致为标准。本小节物种的定义采取的是遗传学标准。因此，在定义之前有一个状语：“在遗传学和进化论中”。 关于隔离在物种形成中的作用，首先交代了隔离的概念，包括生殖隔离和地理隔离等。接下来安排“资料分析”活动，让学生通过分析加拉帕戈斯群岛上地雀的物种分化过程，来认识隔离在物种形成中的作用。 第三小节《共同进化与生物多样性的形成》包括共同进化、生物多样性的形成和生物进化理论在发展三部分内容。共同进化包含两层含义：一是不同物种间的共同进化，二是生物与无机环境之间的相互影响和共同演变。关于物种间的共同进化，教材通过两个实例来说明，并且指出捕食者的存在客观上有利于被捕食者种群的发展，有利于增加物种多样性，这对于培养学生的辩证思维具有重要意义，也较好地体现了学习生物学的价值。 关于生物多样性的形成，首先指出生物多样性包括基因多样性、物种多样性和生态系统多样性，接着讲述了生物进化的几个重要阶段。需要说明的是，这里讲述的不仅是物种的更替，而且包括地球环境的变迁和生态系统的演变，包括生物与环境之间的相互作用，体现了共同进化的观点。 本小节第三部分，教材简单介绍了中性学说和间断平衡说，让学生认识到在进化论领域至今仍有不同观点，进化理论仍在不断发展，同时也再次强调以自然选择学说为核心的进化理论的重要地位。在介绍不同观点时，需要把握好主流观点和其他观点之间的尺度。 ●三维目标 1.知识与技能 （1）解释种群、种群基因库、基因频率等概念。 （2）运用数学方法讨论种群基因频率的改变。 （3）说明现代生物进化理论的主要内容。 （4）举例说明共同进化和生物多样性形成的原因。 （5）形成生物进化的观点和生物进化理论在发展的观念。 （6）培养学生收集资料和数据的能力以及处理资料和数据的能力。 （7）运用生物进化观点解释一些生物现象。 （8）通过教学活动使学生学会抽样调查的方法。 2.过程与方法 采用互动式教学模式，由教师提供讨论素材，组织引导学生讨论、活动，最后由师生共同总结的形式进行。 3.情感态度与价值观 （1）通过引导学生分析调查或实验所取的数据，培养学生以事实或实验结果为依据得出结论的科学态度。 （2）通过教学活动，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。 ●教学重点 1.种群、物种、隔离、基因频率等概念。 2.突变和基因重组、自然选择、隔离在生物进化中的作用。 ●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。 ●教具准备 大量的电子图片和动画。 ●课时安排 4课时 第1课时 ●教学过程 ［课前准备］ 1.搜集相关电子图片和生物进化有关的影音文件或f1ash，并制作成教学课件。 2.制定学生课前预习的提纲。 （1）通读课文。 （2）思考“问题探讨”中的2个问题。 （3）思考“本节聚焦”中的3个问题。 （4）复习数学课中学过的概率统计的相关知识和孟德尔遗传规律。 （5）登陆此网站hongde.net/wcl/index.htm和中华博览网进行自主学习。 ［情境创设］ 通过语言陈述或设问与学生对话交流的形式复习有关进化的基础知识——达尔文进化论的基本内容。通过提出问题：“在达尔文进化论的基础之上，现代生物学的研究又有了什么新进展？”引起学生的兴趣，吸引学生的注意。 ［师生互动］ 引入（复习）：上节课我们学习了达尔文自然选择学说的主要观点，那么此观点是什么？（答：略）请同学们根据此观点，分析下面的情境： “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（基因型为Aa）的变异个体，且绿色比灰色更不容易捕食。那么，昆虫的翅色将怎样变化？” 学生讨论：学生自由讨论，并发表自己的看法。 提出质疑：该绿色个体一定能被选择下来吗？为什么？ （教师要明确提出这个问题的教学意图：让学生通过讨论，发现自然选择学说中的某些观点与现代遗传学所揭示的遗传和变异的本质之间的矛盾，体会对自然选择学说的修正是必然的） 学生回答：（学生的答案可能五花八门）可能有几种答案：（1）绿色个体确实比灰色个体容易生存下来，昆虫的翅色由灰色朝着绿色的方向进化。（2）即使绿色个体不容易被捕食，也可能由于其他原因中途夭折。 提问：如果该绿色个体能很好地生活下来，它体内的A基因怎样才能传递给它的下一代呢？ 回答：（学生讨论）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。 提问：如果Aa与其他个体交配生殖，后代还会是绿色吗？ 学生活动：复习孟德尔遗传规律，讨论、分析子代的基因型和表现型以及基因型与表现型的关系。 回答：不一定。 教师讲述：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，有利变异的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形式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。 种群是生物进化的基本单位。 提问：怎样的一群生物个体可以称为种群呢？ 学生活动：阅读教材。 回答：生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群。 课堂练习： 以下属于种群范畴的是 A.一座山上所有的马尾松 B.一块草地上所有的昆虫 C.一个池塘内所有的鱼类 D.一个公园内所有的树木 与学生一起进行分析：首先让学生复习种群的概念。 选项A指的是在一定自然区域内（一座山）一种生物（马尾松）全部的个体，符合种群的定义。选项B指的是在一定自然区域内（一块草地）的全部昆虫，昆虫并不是一种生物，而是多种生物的总和（纲），故不符合种群的定义。选项C、D与选项B原因基本相同，故答案选A。 提问：一个生物“种”或“物种”与种群有何区别？ 学生活动：学生讨论并自由发表看法。 教师总结：物种可以分布在不同的自然界的不同区域，只有在可以发生随机交配、繁衍，使基因能够世代相传的一定区域内的同种全部个体的集合才是一个种群。 提问：人们为什么要提出“种群”这个概念呢？ 学生活动：学生讨论，可以没有结果。 教师归纳：自然界的物种实际上是以一个个种群存在的，种群是物种繁衍、进化的基本单位。它为研究生物与环境的关系和物种的变化带来了方便。 教师讲述：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？由此人们提出了基因库和基因频率的概念。 提问：什么是基因库？什么是基因频率？ 学生活动：阅读教材有关部分。 回答：一个种群中全部个体所含有的全部基因，叫做这个种群的基因库。在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率，叫做基因频率。 讲解例题： 某昆虫种群中，绿色翅的基因为A，褐色翅的基因为a，调查发现，AA、Aa、aa的个体分别占40、120、40，那么a和A的基因频率各是多少？ 学生活动：学生计算并汇报计算结果和方法。 回答：种群基因A的频率为50%，基因a的频率为50%。 教师总结：某种基因的频率= 等位基因的频率之和等于1 巩固练习：展示在投影上（或写在黑板上），让学生当堂练习加以巩固。 在一个种群中随机抽出一定数量的个体，其中基因型为AA的个体占18%，基因型为Aa的个体占78%，aa的个体占4%。那么基因A和a的频率分别是多少？ 教师与学生一起分析： 解：设所抽出的个体数为n，则 ∵基因A的数量=n18%2 + n78%=1.14n 基因a的数量=n4%2 + n78%=0.86n 此对等位基因的总数=2n ∴基因A的频率=1.14n/2n = 57%，基因a的频率=1－57%= 43%。 提问：如果让该种群随机交配，依据孟德尔遗传规律，子一代、子二代的基因型频率和基因频率又会怎样呢？ 学生活动：学生计算（教师要加强引导，注意让学生计算并从结果中观察基因频率和基因型频率变化的规律） 提问：从计算结果中，发现了什么现象？ 回答：基因频率在亲子代之间是稳定不变的，基因型频率到了子二代也会稳定下来。 提问：自然界种群的基因频率能世代不变吗？为什么？ 学生活动：讨论要使种群基因频率不发生变化，此种群应具备哪些条件？学生自由发表看法。 教师归纳：要使种群的基因频率世代不变，要满足以下条件： ①该种群非常大；②所有的雌雄个体都能自由交配；③没有迁入和迁出；④自然选择对不同表现型的生物个体没有作用；⑤这对基因不发生突变和携带者对基因的染色体不发生异常。这五个条件都是影响种群基因频率变化的原因。显然要全部满足这五个条件是不可能的，即使满足了前四个条件，基因突变和染色体变异总是会发生的。 提问：影响种群基因频率变化的根本原因是什么？ 回答：变异。 （为下一课时的教学作好铺垫） ［教师精讲］ 以生物个体为单位来研究生物的进化，可以看出有局限性，有利的变异个体不一定能真实地遗传。因此，研究生物的进化，仅仅研究个体的表现形式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，也就是说，我们应将种群作为研究生物进化的基本单位。种群是指生活在一定区域内的同种生物的全部个体。这里要求根据种群的概念能够作出对种群的判断。 研究生物的进化要以种群为单位，研究种群就必须研究种群的基因组成和变化，即要掌握基因库和基因频率的概念和相关的计算。基因库是指一个种群中全部个体所含有的全部基因。基因频率是指在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率。关于基因频率的计算我们要掌握计算的方法： 某种基因的频率= 等位基因的频率之和等于1 最后，我们要知道在各种环境因素的影响下种群的基因频率不是世代不变的，而是在不断变化的。 ［评价反馈］ 1.现在许多学者认为，生物进化的基本单位是 A.生物个体 B.同种生物的全部个体 C.种群 D.生活在一起的全部生物 解析：研究生物的进化，仅仅研究个体的表现形式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，即要以种群为单位开展研究，故答案选C。 答案：C 2.根据现代生物进化理论，下列符合种群概念的是 A.太平洋里全部的鱼 B.中华人民共和国国土上的所有人 C.稻田里全部的蛇 D.草原上的灰仓鼠 解析：选项A和C说的都是多种生物的总和，与种群定义不符；选项D指的是一种生物（物种）；选项B说的是在中华人民共和国这个区域内全部的人（一种）。故答案选B。 答案：B 3.已知人眼的褐色（A）对蓝眼（a）是显性。在一个有30 000人的群体中，蓝眼的有3 600人，褐眼的有26 400人，其中杂合子的个体有14 400人。那么，在这一个人群中A和a的基因频率分别为 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：此对等位基因（A+a）数目的总和=30 0002=60 000，基因a的数量=14 400+3 6002=21 600，基因A的数量=14 400+（26 400－14 400）2=38 400，根据公式： 某种基因的频率= 等位基因的频率之和等于1 代入公式得出，基因A的频率=0.64，基因a的频率=1－0.64=0.36，故答案选A。 答案：A 4.下列有关种群基因库的叙述中，不正确的是 A.一个种群的基因库包括这个种群所含有的全部基因 B.生物的个体总是要死亡的，但基因库却因种群个体的繁殖而代代相传 C.种群中每个个体含有种群基因库的全部基因 D.基因突变可改变基因库的组成 解析：例如，基因库中含有等位基因A和a，而在这个种群中就可能存在基因型为aa或AA的个体，故答案C不正确。 答案：C ［课堂小结］ 本节课要求掌握的是生物进化的基本单位是什么？（种群）种群的概念和概念的应用以及基因库和基因频率的概念和相关计算。掌握了这些知识才能使我们更好地去理解生物进化的过程和实质。 ［布置作业］ 课本P118基础题第1、2题。 ［课后拓展］ 在豚鼠中，黑毛对白毛是显性，如果基因库中，90％是显性基因B，10％是隐性基因b，则种群中基因型BB、Bb、bb的频率分别是 A.81％、18％、1％ B.45％、40％、15％ C.18％、81％、1％ D.45％、45％、10％ 解析：此题可根据遗传平衡定律公式来计算，如果用p代表基因B的频率，q代表基因b的频率。那么，遗传平衡定律可以写成：（p+q）2= p2 + 2pq + q2。其中p2代表一个等位基因B纯合子的频率，q2代表另一个等位基因b纯合子的频率，2pq代表杂合子Bb的频率。如果一种群达到了遗传平衡，其基因型频率应当符合p2 + 2pq +q2 ＝1。 故可得出：BB基因型频率=p2=（90％）2= 81％； Bb基因型频率=2pq=290％10％= 18％； bb基因型频率=q2=（10％）2= 1％。 答案：A ●板书设计 第2节 现代生物进化理论的主要内容 一、种群基因频率的改变与生物进化 （一）种群是生物进化的单位 1.种群的概念 2.基因库的概念 3.基因频率的概念 4.基因频率的计算方法