《種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化》公開課教案

1、PAGE11種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化教學(xué)設(shè)計一、教材分析：種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化是人教版必修2遺傳與進(jìn)化第7章的第2節(jié)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容一節(jié)中的第一小節(jié)。本單元的教學(xué)按生物課程標(biāo)準(zhǔn)提出的“說明現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容”、“用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化”的活動建議，依據(jù)學(xué)生已有的孟德爾遺傳定律的知識基礎(chǔ)和能力基礎(chǔ)，使學(xué)生能定量討論種群基因組成特點、定量討論基因頻率的變化，通過本單元的教學(xué)，應(yīng)該使學(xué)生能夠解釋種群、種群基因庫和基因頻率三個基本概念，學(xué)會基因頻率的計算方法，理解種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化的關(guān)系，難度較大。二、設(shè)計思路：1、達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說是現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的

2、基礎(chǔ)，所以，現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的教學(xué)也應(yīng)從對自然選擇理論的評價開始，通過實例使學(xué)生發(fā)現(xiàn)自然選擇學(xué)說的局限性，并領(lǐng)悟到對自然選擇學(xué)說的修正是必然的。從而引導(dǎo)學(xué)生針對自然選擇理論的局限性，引出種群、基因頻率、基因型頻率的概念。2、通過討論種群的概念，使學(xué)生理解，種群是繁殖的單位，是生物進(jìn)化的基本單位。3、依據(jù)孟德爾遺傳定律，計算親子代間基因頻率，然后，討論在自然界中，基因頻率為什么不可能穩(wěn)定不變，理解可能引起基因頻率改變的因素。本小節(jié)內(nèi)容理論性較強，邏輯嚴(yán)密，安排有學(xué)生討論和探究活動，是發(fā)展學(xué)生科學(xué)分析問題的能力和探究能力的良好載體。在重難點上采用“設(shè)疑導(dǎo)入引導(dǎo)探究得出結(jié)論”的情景探究教學(xué)模式，更易

3、將一些本來不太好理解的問題簡單化，從而是學(xué)生對進(jìn)化的理解“從性狀水平深入到基因水平，從個體水平上升華到種群水平”。本小節(jié)安排1課時。三、教學(xué)目標(biāo)1知識與技能（1）解釋種群、基因庫、基因頻率概念。（2）嘗試運用數(shù)學(xué)方法討論種群基因頻率的改變。2過程與方法采用互動式教學(xué)模式，以教師提供討論素材，組織引導(dǎo)學(xué)生討論、活動，最后由師生共同總結(jié)得出結(jié)論的形式進(jìn)行。3情感態(tài)度與價值觀（1）通過引導(dǎo)學(xué)生分析調(diào)查所取的數(shù)據(jù)，培養(yǎng)學(xué)生以事實為依據(jù)得出結(jié)論的科學(xué)態(tài)度。（2）通過教學(xué)活動，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生“生物是進(jìn)化來的”、“生物的進(jìn)化與環(huán)境密切相關(guān)”的思想觀念，幫助學(xué)生樹立辯證唯物主義的認(rèn)識觀。四、教學(xué)重、難點1、教

4、學(xué)重點（1）種群、基因庫、基因頻率概念。（2）基因頻率的計算。2、教學(xué)難點（1）基因頻率的概念。（2）用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化。五、教學(xué)過程導(dǎo)入：上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了達(dá)爾文自然選擇學(xué)說的主要觀點，下面請同學(xué)們依據(jù)該學(xué)說的基本觀點，分析下面的情境：【多媒體展示】各種各樣的抗生素對治療細(xì)菌感染造成的疾病發(fā)揮著重要作用。一種抗生素使用一段時間后，殺菌效果就會下降，原因是細(xì)菌產(chǎn)生了抗藥性。試用達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說解釋細(xì)菌產(chǎn)生抗藥性的原因，并分析這一解釋有什么不夠完善之處。【教師結(jié)合學(xué)生的討論進(jìn)一步提出問題】：1、抗藥性是由于抗生素的使用才產(chǎn)生么2、細(xì)菌抗藥性有強弱說明什么3、細(xì)菌抗藥性強或弱這些變異對

5、細(xì)菌是否有利取決于什么4、抗生素對細(xì)菌進(jìn)行了選擇，直接作用的對象是什么【教師總結(jié)】：達(dá)爾文對生物進(jìn)化理論的局限性：1、局限于個體水平a以個體為單位。B有利性狀。在自然界沒有哪個個體是長生不死的，個體的表現(xiàn)型也會隨著個體的死亡而消失。2、對遺傳變異的本質(zhì)不能做出科學(xué)解釋。今天，就請同學(xué)們利用已經(jīng)學(xué)習(xí)過的生物學(xué)知識，當(dāng)一次當(dāng)代“達(dá)爾文”來探究生物進(jìn)化的本質(zhì)?！径嗝襟w展示】在一片樹林中，如果在灰色翅昆蟲的群體中偶然出現(xiàn)一只綠色翅的變異個體?！驹O(shè)問】：1綠色翅昆蟲能活下去的幾率大么2綠色個體產(chǎn)生的原因是什么（基因顯性突變）3如果能活下來綠色性狀能保留下來并傳給后代么怎么傳遞引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)遺傳學(xué)知識推

6、測灰、綠色昆蟲基因型及在群體中通過有性生殖隨機交配傳遞遺傳基因?！窘處熆偨Y(jié)】因此研究生物進(jìn)化必須在群體為單位，才能使有利變異得以保留。這個群體就是種群?！痉N群是生物進(jìn)化的基本單位】（一）種群1、種群概念：生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個體?！径嗝襟w展示】舉例判斷一個池塘中的全部鯉魚是；一個池塘中的全部魚；不是。一片草地上的全部植物不是；一片草地上的全部蒲公英是?！窘處熞龑?dǎo)】加強對該概念的理解：（1）兩個要素：“同種”和“全部”（2）一個條件：“一定區(qū)域”（3）兩個方面：種群是生物繁殖的基本單位；種群是生物進(jìn)化的基本單位。【多媒體展示】舉例判斷一個寺廟里的全部和尚不是【教師引導(dǎo)學(xué)生討論、總結(jié)、歸

7、納】（4）種群的特點：種群的個體之間具有年齡和性別的差別，并不是機械地結(jié)合在一起。個體之間彼此可以交配，并通過繁殖將各自的基因傳遞給后代?！窘處熤v解】：種群個體間具有年齡和性別的差異，并不是機械的結(jié)合在一起。彼此可以交配實現(xiàn)基因交流，并通過繁殖將各自的基因傳遞給后代。因此，研究生物的進(jìn)化必須以種群為單位。【設(shè)問】那么利用遺傳學(xué)知識，結(jié)合達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說，請同學(xué)討論昆蟲種群中出現(xiàn)綠色個體后，種群會如何進(jìn)化【學(xué)生討論回答】昆蟲種群中由于基因突變產(chǎn)生了適應(yīng)環(huán)境的新表現(xiàn)型：綠色有利變異，在生存斗爭中不易被天敵發(fā)現(xiàn)被保留，通過種群中有性生殖，綠色基因隨著生殖世代延續(xù)，并在群體中擴散。進(jìn)化的結(jié)果是，種

8、群中綠色個體越來越多?！窘處熢O(shè)疑】在這個過程中種群的基因組成該怎么變化呢學(xué)生討論回答：綠色基因A越來越多?！窘處熤v解】因此生物進(jìn)化的實質(zhì)應(yīng)該是種群中基因組成的變化過程。如何分析種群的基因組成和變化呢由此人們提出基因庫和基因頻率的概念。什么是基因庫基因頻率的含義是什么（二）種群基因頻率的變化【學(xué)生活動】組織學(xué)生閱讀教材，理解基因庫、基因頻率的概念。1、基本概念（1）基因庫：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。（2）基因頻率：在一個種群基因庫中，某個基因占全部等位基因數(shù)的比率，叫做基因頻率。【教師提問】對于一個種群如何得以知道某個基因頻率的大小呢【教師講述】基因頻率的計算往往

9、采用抽樣統(tǒng)計的方法。引導(dǎo)學(xué)生計算。【多媒體展示】（1）已知調(diào)查的各種基因型的個數(shù)計算基因頻率例1：假設(shè)從某個昆蟲種群中隨機抽取100個個體，測得基因型為AA、Aa、aa的個體分別是30、60、10，計算基因的頻率。A基因的數(shù)量=23060=120個；a基因的數(shù)量=21060=80個A基因的頻率=（6060）/200=60%；a基因的頻率=（2060）/200=40%。某種基因的頻率=該種群中此基因的數(shù)量/該種群中此基因和等位基因數(shù)的總和【教師講述】抽樣統(tǒng)計結(jié)果的呈現(xiàn)方式有兩種。一種以基因型個數(shù)的方式呈現(xiàn)，還有一種以基因型的頻率出現(xiàn)（說明基因型頻率的概念）。【教師設(shè)疑】如何根據(jù)基因型頻率計算基因

10、頻率【多媒體展示】（2）已知基因型頻率求基因頻率例2假設(shè)某個昆蟲種群中有30%的AA、60%的Aa、10%的aa，計算基因的頻率。A基因頻率=301/260=60a基因頻率=101/260=40教師對學(xué)生計算結(jié)果進(jìn)行評價，并引導(dǎo)學(xué)生歸納計算的方法和公式：某種基因頻率=該基因純合體基因型的頻率該基因雜合體基因型的頻率1/2。種群中一對等位基因的頻率之和為1【教師設(shè)疑】基因可以通過繁殖實現(xiàn)前后代基因的傳遞，那么，在繁殖傳遞過程中，基因頻率會不會發(fā)生變化呢有哪些因素能引起基因頻率和基因型頻率的改變呢【板書】3、用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化遺傳平衡定理【多媒體展示】教材思考與討論學(xué)生討論計算，教師引導(dǎo)

11、，并讓學(xué)生介紹計算結(jié)果和方法?！窘處熢O(shè)問】通過從后代的基因型頻率和基因頻率的計算結(jié)果中，發(fā)現(xiàn)了什么現(xiàn)象【學(xué)生討論回答】基因頻率在親子代間是穩(wěn)定不變的，基因型頻率到子二代也會穩(wěn)定下來。【教師總結(jié)】因此，通過計算子一代中的基因頻率沒有改變，如果繼續(xù)滿足這五個條件，那么這個種群的基因A和基因a的頻率將永遠(yuǎn)保持不變，基因型的頻率也會一直保持不變。這就是著名的遺傳平衡定理也稱哈代溫伯格定理【多媒體展示】簡答介紹遺傳平衡定理也稱哈代溫伯格定理由英國科學(xué)家哈代和德國科學(xué)家溫伯格分別單獨提出，在一個極大的隨機交配的種群中，在無突變、無自然選擇、無遷入遷出的條件下，種群的基因頻率和基因型頻率可以世代相傳，不發(fā)生

12、變化，保持平衡。若種群中，一等位基因為A和a，設(shè)A的基因頻率為p，a的基因頻率為q，pq=A%a%=1，如果這個種群達(dá)到了遺傳平衡，那么遺傳平衡定律可以寫成：（pq）2=p22pqq2=AA%Aa%aa%=1p2：代表純合子（基因型是AA）的基因型頻率2pq:代表雜合子（基因型是Aa）的基因型頻率q2：代表純合子（基因型是aa）的基因型頻率即：AA=p2Aa=2pqaa2=q【教師小結(jié)】遺傳平衡所指的種群是理想的種群，在自然條件下，同時滿足以上5個條件顯然是不可能的，這樣的種群是不存在的，這也從反面說明了，自然界中種群的基因頻率一定會發(fā)生變化，種群的基因庫的基因組成也就必然會發(fā)生變化，也就是說

13、種群的進(jìn)化是必然的?！窘處熆偨Y(jié)提高】1、個體可以死去，只要其中某些個體生殖，基因可以代代相傳。2、個體的有利突變基因只有通過在群體中進(jìn)行有性生殖，才有可能傳遞積累。3、個體的基因型是不變的，并且不會一成不變地傳給下一代個體，但是種群基因庫卻可以在繁殖的過程中維持相對的穩(wěn)定。自然選擇作用的是種群，本質(zhì)上是種群基因庫。4、如果一個個體不能與種群中其他個體交配產(chǎn)生后代，這個個體在進(jìn)化上就沒意義?！景鍟O(shè)計】自然選擇學(xué)說的局限性1、局限于個體水平a以個體為單位種群b有利性狀有利基因2、遺傳變異的實質(zhì)種群基因頻率的改變一、種群是進(jìn)化的基本單位1種群的概念2基因庫3基因頻率某種基因的頻率=該種群中此基因的數(shù)量/該種群中此基因和等位基因數(shù)的總和=該基因純合體基因型的頻率該基因雜合體基因型的頻率1/2。六、教學(xué)反思本小節(jié)內(nèi)容理論性較強，邏輯嚴(yán)密，安排有學(xué)生討論和探究活動，是發(fā)展學(xué)生科學(xué)分析問題的