种群基因组成的变化与物种的形成说课稿2023-2024学年高一下学期生物人教版必修2

种群基因组成的变化１教材分析“种群基因组成的变化”是人教版高中《生物学·必修２·遗传与进化》第６章第３节“种群基因组成的变化与物种的形成”第１课时的内容，课标对本节的要求是“说明自然选择促进生物更好地适应特定的生存环境”。通过本节课的学习，学生应能够根据现代生物进化理论，运用统计与概率相关知识，从分子水平解释生物进化的原因、预测生物进化的方向。本课时内容涉及多个概念，如种群、基因库、基因频率和基因型频率，同时也包含“探究自然选择对种群基因频率变化的影响”等探究活动。概念的构建是开展探究活动的基础，探究活动是深化概念理解的载体。因此，该部分内容是培养学生逻辑思维、批判性思维的良好素材。但在教学中，教师如果只是生硬地进行概念讲解和基因频率计算，则难以帮助学生理解微观基因与宏观进化间的关系，不利于核心素养的落实。所以，如何引导学生深度把握各个概念及其之间的联系、明确自然选择对种群基因频率变化的影响，是本节教学的重点和难点。２教学思路本节将桦尺蛾作为情境载体，以探究不同环境条件下种群基因频率的变化为情境主线，带领学生体会“选择模型表征方式—构建模型—修正模型—应用模型”的模型建构过程，深化概念的理解领悟进化的实质。３教学过程３.1分析问题，进入正题通过桦尺蛾工业黑化问题引入，引导学生思考四个问题：（1）导致桦尺蛾出现“黑化”现象的原因是什么？（2）自然选择直接作用的是生物的个体，还是群体？（3）在自然选择中，直接受选择的是基因型还是表型？为什么？（4）研究进化，仅研究个体和表型是否就可以？为什么？设计意图通过提问引发学生的思考，同时将研究对象从“个体”“性状”自然地过渡到“种群”“基因”。３.２理解概念，做好建模准备在阅读种群概念的基础上，教师呈现几则实例，要求学生判断其是否为种群。学生通过分析、归纳，明晰种群应具备的特点有：一定区域、同种生物、全部个体以及可以自由交配。教师提问：请结合自然选择学说，讨论导致桦尺蛾出现“黑化”现象的根本原因，如果污染继续保持该种群会如何进化？学生结合已有知识很快回答：种群中控制黑色性状的基因会增多。教师追问：如何更加准确地描述种群基因的变化？借此引入概念“基因库”“基因频率”和“基因型频率”。设计意图借助系列问题，引导学生构建概念之间的关系，并将研究水平从宏观“性状”转移到微观“基因”，让学生明确种群的进化可从基因水平进行定量分析。３.３构建模型，体验搭建过程呈现资料１：英国的曼彻斯特地区有一种桦尺蛾，其体色受一对等位基因Ｓ和ｓ控制，黑色（S）对浅色（s）是显性。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。学生阅读资料并计算：S、s的基因频率分别是多少？SS、Ss和ss的基因型频率分别是多少？教师根据计算结果总结：某基因的频率＝纯合子的基因型频率＋1/2杂合子的基因型频率，并引导学生利用基因型频率计算基因频率，即S%=SS%+(1/2)Ss%，s%=ss%+(1/2)Ss%。设计意图依托真实情境，引导学生利用所学知识解决问题，熟练掌握基因频率计算方法，为数学模型的搭建做好铺垫。教师在资料的基础上增加限定条件，假设上述桦尺蛾种群非常大；所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代；没有迁入和迁出；不同翅色的个体生存和繁殖的机会是均等的；基因S和s都不产生突变。教师提问：该种群产生S、s配子的比率各是多少？子一代的基因型频率各是多少？子一代种群的基因频率各是多少？学生通过计算，得到相关数据。教师继续提问：请计算子二代、子三代基因频率和基因型频率。想一想，若干代以后，种群的基因频率会改变吗？学生通过计算，完善表。教师总结学生计算结果，绘制曲线图，并引导学生得出结论：在理想条件下，桦尺蛾种群的基因频率世代保持不变。设计意图应用问题串层层推进，带领学生推算从亲代到子三代的基因频率，深化对概念的理解和运用。将表２中的数据转化为直观的曲线图，使学生对种群基因频率变化有更清晰的认识。同时，学生在亲身体会数学模型的建构过程中，进行推算分析、归纳总结，有效促进了科学思维品质的培养。３.４修正模型，培养批判思维模型初步构建完成后，教师提问：在现实生活中，自然界当中的种群能否同时满足这５个条件？学生依次举出理想条件无法实现的例证，认识到现实条件下种群基因频率必然会发生变化，但变化的方向不确定。教师随即呈现教材“探究·实践”栏目中的桦尺蛾种群基因频率变化的资料，并追问：黑色桦尺蛾越来越多的可能原因是什么？教师补充实验证据，引导学生基于生物学事实和实验结果，修正假设，形成观点：自然选择导致黑色桦尺蛾越来越多。教师进一步提问：自然选择的直接作用对象是个体，那么自然选择如何影响种群的基因频率？假如树干变黑不利于浅色桦尺蛾的生存，使得桦尺蛾种群中浅色个体每年减少10%，黑色个体每年增加10%，该种群第２～４年间的基因型频率和基因频率各是多少？小组合作，完成计算，并再次将数据绘制成曲线图。通过对比分析桦尺蛾种群的基因频率在理想条件和自然选择下的不同变化趋势，学生加深对“在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变”这一科学事实的理解。设计意图改变原有的情境，引发学生对已构建模型进行反思，利用教材资源，让学生体会科学探究的过程，并在学生自主探究的基础上辅以实证，引导学生重构模型。在该过程中，学生利用科学的思维方法提出假设、分析比较、解释论证，锻炼了语言表达能力、逻辑思维能力，培养了实证意识。３.５应用模型，内化知识教师适时提问：如果空气质量好转，该种群的基因频率又会发生怎样的变化？观察到什么样的现象才能证明我们的推测是正确？鼓励学生大胆预测。学生根据已构建的模型，进行推测：空气质量好转，该种群Ｓ基因的频率将会越来越低，那么观察到黑色桦尺蛾会越来越少。事实是否如我们所想呢？教师展示资料２：工业革命环境受到污染之后，英国于1956年出台了《清洁空气法》，有科学家记录1959--1995年，英国某地区的空气质量和黑色桦尺蛾出现频率，得到如下的数据。学生分析资料，运用模型印证或反思自己的预测。教师总结基因频率在不同条件下的变化，引导学生得出结论：生物进化的实质是种群基因频