《生物進化理論》設(shè)計

生物進化理論設(shè)計思路“現(xiàn)代綜合進化理論”一節(jié)選自上海市高中《生命科學(xué)》新教材第三冊“生物的進化”第二節(jié)的第二課時。學(xué)生在已經(jīng)掌握了達爾文的自然選擇學(xué)說的基礎(chǔ)上，進一步結(jié)合遺傳知識學(xué)習(xí)現(xiàn)代綜合進化理論的主要內(nèi)容。本節(jié)課內(nèi)容有以下幾個問題需要解決：1.涉及到的相近、易混淆的概念較多，如物種和種群、地理隔離和生殖隔離。如何使學(xué)生能夠辨析、解釋這些概念；2.現(xiàn)代綜合進化理論是在達爾文的進化學(xué)說基礎(chǔ)上結(jié)合基因?qū)W說加以修正、豐富和發(fā)展起來的，如何使學(xué)生應(yīng)用基因突變、基因庫、基因頻率等抽象名詞以及數(shù)學(xué)方法，從分子水平認識生物進化的本質(zhì)；3、學(xué)習(xí)現(xiàn)代綜合進化論的主要內(nèi)容后，如何運用學(xué)說內(nèi)容科學(xué)地解釋生物進化現(xiàn)象。從上述三個問題的分析可以發(fā)現(xiàn)本節(jié)課的概念繁多、內(nèi)容抽象、難度較大，因此考慮“基于問題學(xué)習(xí)（PBL）模式”作為本節(jié)課的主要設(shè)計思路。聯(lián)系學(xué)生熟悉的材料，通過問題引出本節(jié)課主要內(nèi)容，以這些問題驅(qū)動學(xué)習(xí)。在學(xué)生解決這些問題的同時獲得知識、掌握方法、提高能力，形成正確的情感、態(tài)度與價值觀。 在教學(xué)中，圍繞樺尺蛾進化這一材料，將微觀的基因理論與宏觀的達爾文自然選擇學(xué)說通過5個大問題緊密聯(lián)系起來，伴隨著這些問題的提出和解決引出整個現(xiàn)代綜合進化論的主要內(nèi)容。概念生成自然，知識框架清晰。學(xué)生在圍繞材料解決問題的一系列活動中辨析相近概念，運用數(shù)學(xué)方法認識生物進化本質(zhì)；歸納總結(jié)現(xiàn)代綜合進化理論的中心內(nèi)容；構(gòu)建新物種形成過程的模型，培養(yǎng)學(xué)生讀圖、歸納、推理、構(gòu)建與合作等技能，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。同時學(xué)生在通過對現(xiàn)代綜合進化論的主要內(nèi)容的學(xué)習(xí)中，比較達爾文自然選擇學(xué)說，能初步形成生物進化的觀點和生物進化理論在發(fā)展的觀念。在關(guān)注樺尺蛾黑化現(xiàn)象中，認識到自然選擇對生物進化的主導(dǎo)作用，同時也意識到人類活動對生物進化的干擾，初步形成保護環(huán)境的意識。教學(xué)目標(biāo)1．知識與技能 解釋種群、物種、基因庫、基因頻率、隔離等概念；剖析實例，說明現(xiàn)代綜合進化論的主要內(nèi)容。2．過程與方法 運用生物進化的觀點解釋一些生物現(xiàn)象；運用數(shù)學(xué)方法討論種群基因頻率的變化；小組合作構(gòu)建新物種形成模型，運用模型解釋新物種的形成過程。3．情感態(tài)度與價值觀 關(guān)注樺尺蛾黑化現(xiàn)象，初步形成保護環(huán)境的意識；比較達爾文自然選擇學(xué)說，初步形成現(xiàn)代生物進化的觀點和生物進化理論也在發(fā)展的觀念。重點和難點重點： 種群、物種、基因頻率、隔離概念；突變、自然選擇、隔離在生物進化過程中的作用。運用數(shù)學(xué)方法討論種群基因頻率的變化。難點： 生物進化和新物種的形成過程。小組合作構(gòu)建新物種形成模型，運用模型解釋新物種的形成過程。初步形成現(xiàn)代生物進化的觀點以及生物進化理論也在發(fā)展的觀念。教學(xué)準(zhǔn)備 學(xué)案（樺尺蛾材料），一段視頻（達爾文在加拉帕戈斯群島考察），構(gòu)建新物種形成過程模型的flash，現(xiàn)代綜合進化論的課件，活動道具——20對藍、綠色小球。教學(xué)過程教學(xué)內(nèi)容教師行為學(xué)生行為教學(xué)說明引入新課出示樺尺蛾材料，提出問題問題一、為什么工業(yè)區(qū)的樺尺蛾會發(fā)生黑化現(xiàn)象？宏觀解釋樺尺蛾進化現(xiàn)象并引發(fā)生物進化本質(zhì)的思考閱讀材料思考問題回答：淺色樺尺蛾祖先發(fā)生變異，產(chǎn)生不同性狀的個體，當(dāng)環(huán)境受到污染，淺色地衣不能生長，而使得樹皮裸露，呈黑褐色。深色樺尺蛾因具保護色而得以生存，數(shù)量增加。這是自然選擇的結(jié)果。通過學(xué)生熟悉的樺尺蛾進化事例回顧達爾文的自然選擇學(xué)說，解釋生物進化現(xiàn)象，圍繞這一材料的分析引入新課?，F(xiàn)代綜合進化理論的主要內(nèi)容現(xiàn)代綜合進化理論的主要內(nèi)容現(xiàn)代綜合進化理論的主要內(nèi)容種群是生物進化的基本單位問題二、個別黑色樺尺蛾出現(xiàn)的原因？想一想：引申問題1.這只深色樺尺蛾的命運會怎樣？引申問題2.如果該深色基因能很好的適應(yīng)環(huán)境，他體內(nèi)的B基因怎樣才能傳遞給后代？引申問題3.怎樣的一個群體可以進行交配繁殖，并能進行基因交流？判一判：馬和驢是否屬同一個物種，東北虎和華南虎是否屬種群?！伎偨Y(jié)性講述〗達爾文提到的個體為生物進化的單位是不夠準(zhǔn)確的。種群才是生物進化的基本單位。回答：個別深色樺尺蛾的出現(xiàn)是基因突變所導(dǎo)致的。由淺色基因b突變?yōu)樯钌駼。想一想：回答：可能會被別的鳥吃掉，也可能具有了保護色而保留下來。回答：必須在一個群體中通過繁殖產(chǎn)生后代將B基因傳遞下去?；卮穑荷钤谕坏貐^(qū)的同種生物個體。并由此得出種群的概念。判一判：馬和驢不屬于同一物種，物種之間存在生殖隔離。東北虎和華南虎屬于同一物種的不同種群?？偨Y(jié)：種群是生物進化的基本單位。引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用已學(xué)到的遺傳知識結(jié)合進化論觀點來解釋現(xiàn)象。引導(dǎo)學(xué)生歸納出種群的兩個重要特征：生活在同一地區(qū)、同種生物。引導(dǎo)學(xué)生通過實例分析，辨析種群、物種、生殖隔離概念。使學(xué)生體會對自然選擇學(xué)說的修正。學(xué)生進行階段性歸納總結(jié)。基因突變和基因重組為生物進化提供原材料算一算：種群內(nèi)產(chǎn)生新基因的數(shù)量。給出例題：每個果蠅約有104對基因，假定每個基因的突變率都是10-5。若有一個中等數(shù)量的果蠅種群(約有108個個體)，計算出每一代出現(xiàn)的基因突變數(shù)。引出基因庫的概念：一個種群的全部個體所含有的全部基因?！伎偨Y(jié)性講述〗在突變過程中產(chǎn)生的等位基因，通過有性生殖過程中的基因重組，形成多種多樣的基因型，從而使種群出現(xiàn)大量的可遺傳變異，為生物進化提供了原材料。算一算：基因突變數(shù)是2*104*10-5*=2*107個新基因總結(jié)：基因突變和基因重組為生物進化提供原材料。使學(xué)生通過數(shù)學(xué)計算知道種群內(nèi)基因突變數(shù)量，了解基因庫中含有大量基因。學(xué)生進行階段性歸納總結(jié)。生物進化的實質(zhì)是基因頻率的改變問題三、群體中樺尺蛾進化的根本原因？動一動：用兩種顏色的小球模擬種群內(nèi)的等位基因，演示樺尺蛾黑化過程中種群內(nèi)B、b基因所占比例的改變。計算某一時刻種群B、b的基因頻率。〖總結(jié)性講述〗如果在種群足夠大,沒有基因突變,沒有生存壓力,種群內(nèi)個體之間的交配又是隨機的情況下,種群中的基因頻率是不變的。但這種條件在自然狀態(tài)下是不存在的。在自然界中種群基因頻率的改變是不可避免的。生物進化的實質(zhì)在于種群基因頻率的改變。動一動：動手模擬由于鳥類選擇使種群中深色樺尺蛾數(shù)不斷增加、淺色樺尺蛾數(shù)不斷減少的過程，觀察種群中顯性基因和隱性基因所占比例的變化?；蝾l率的計算公式：B基因頻率=種群內(nèi)B基因的數(shù)量/（種群內(nèi)所有B基因數(shù)量+其等位基因b基因數(shù)量）b基因頻率=1-B基因頻率總結(jié)：生物進化的實質(zhì)是基因頻率的改變。使學(xué)生初步認識研究種群進化的本質(zhì)必需研究這一群體中的基因組成及其改變。使學(xué)生學(xué)會運用數(shù)學(xué)公式計算基因頻率。學(xué)生進行階段性歸納總結(jié)。自然選擇主導(dǎo)著生物進化的方向問題四、什么主導(dǎo)著樺尺蛾進化的方向？讀一讀：出示樺尺蛾“二次進化”前后數(shù)量變化的圖表?！伎偨Y(jié)性講述〗自然選擇決定生物進化的方向.在自然選擇的作用下，種群的基因頻率會發(fā)生定向改變，導(dǎo)致生物朝著一定的方向不斷進化。讀一讀：讀圖，分析樺尺蛾的二次進化的數(shù)據(jù)變化及原因。總結(jié)：自然選擇最終主導(dǎo)著樺尺蛾進化方向。培養(yǎng)學(xué)生讀圖能力。使學(xué)生認識到人類對自然的干擾，培養(yǎng)保護環(huán)境的意識。學(xué)生進行階段性歸納總結(jié)。隔離與物種的形成問題五、在曼哈頓地區(qū)的黑色樺尺蛾和淺色樺尺蛾是否屬于不同的物種？形成不同的物種需要什么條件？播放達爾文在加拉帕戈斯群島考察中所見到的分布于不同島嶼上的陸龜和地雀的視頻。做一做：給出構(gòu)建新物種形成的模型框架?！伎偨Y(jié)性講述〗突變?yōu)樯锏倪M化提供原材料；自然選擇決定生物進化的方向；隔離是物種形成的必要條件。因此突變、選擇和隔離是新物種形成的三個基本環(huán)節(jié)。回答：兩個種群，不屬于不同的物種。觀看錄像分析得出新物種形成的首要條件是地理隔離，最終才能導(dǎo)致生殖隔離。做一做：以4人為小組單位，運用本節(jié)課所學(xué)知識，構(gòu)建新物種形成的模型。解釋：由于長期地理隔離使不同種群之間停止了基因交流，形成小種群，其中所發(fā)生的變異各不相同，在不同的環(huán)境中自然選擇的方向也各不相同，使不同的種群內(nèi)的基因頻率發(fā)生定向改變，種群朝著不同的方向進化，最終達到生殖隔離，形成新物種。運用模型解釋加拉帕戈斯群島上的不同種陸龜和地雀的形成過程。總結(jié)：新物種形成的三個基本環(huán)節(jié)：突變、自然選擇、地理隔離。培養(yǎng)學(xué)生分析、推理和歸納的能力。培養(yǎng)學(xué)生小組合作能力。培養(yǎng)學(xué)生認識模型、構(gòu)建模型和應(yīng)用模