《种群基因频率与生物进化》教学设计

2021年福建省中小学名师“送培下乡2021年福建省中小学名师“送培下乡”活动晋江市养正中学施茂庆课型：信息技术融合型复习课课时：1一教材分析：本节课为人教版《普通高中课程标准实验教科书·生物·必修2·遗传与进化》第7章第2节“现代生物进化理论的主要内容”的核心内容，其既承接了上一节中“达尔文理论的局限性”，同时也可为下一节学习“隔离和物种的形成”打下理论基础。这部分内容理论性强，前后顺序逻辑严密，涉及计算多。在教学设计中，一方面通过设计问题，引导学生比较相关概念；另一方面通过定量计算、合作探究、小组讨论和资料解读等途径，突破重点和难点，厘清现代生物进化理论主要内容之间的逻辑关系。因此本节课的设计围绕桦尺蛾的黑化品种的基因型频率变化，帮助学生形成正确的进化观等生命观念，强化学生科学思维的训练，培养科学能力，同时形成社会责任。二学情分析：通过学习，学生对现代进化理论有一定认识，对种群基因库、基因频率、基因型频率也已掌握。这些学过的知识都可以作为提升能力的铺垫。但本节的自然选择对种群基因频率变化的影响过程抽象，是一个理论推断、数据分析的论证过程，而且专业术语多，容易混淆，难记忆，学生学习起来相对困难。高三的学生对生物学研究的方法和思维方式也有很大的提高，在图文转换，阅读，分析问题内在联系等方面也具备一定的能力。教师要要注意引导学生形成正确的科学价值观，形成健康的生活方式。三教学准备希沃白板5四教学目标及重难点教学目标1．通过比较群基因频率及基因型频率、自交和自由交配的区别和联系，理解“具有优势性状的个体在种群中所占比例将会增加”的原因，明确“种群内的某些可遗传变异将赋予个体在特定环境中的生存和繁殖优势”的事实，形成科学的进化观。2.通过科学史资料的分析，开展资料探究，运用审辩式思维，探讨阐释生命现象及规律，认同善于发现、严谨推理，勇于创新的科学思维品质。3.通过组织学生书写实验思路，促进学生对自变量、因变量的区分，进一步形成学生设计实验，分析数据，给实验下结论的科学探究方法。4.通过环境污染治理，减少使用抗生素，倡导文明生活、关爱健康、正确用药、珍爱生命的社会责任。教学重点遗传平衡定律在计算基因频率中的应用。实验思路书写及SOLO在评分中的应用。教学难点实验思路书写及SOLO在评分中的应用五教学方法利用希沃白板5传送功能讲评学生作业。六教学过程环节教师组织和引导学生活动设计意图复习导入19世纪著名的法国昆虫学家法布尔的《昆虫记》记载：大多数的螳螂在繁殖的季节，交尾完成后会有雌性吃掉雄性的习性。生物学上，这种行为称为“性食同类”讨论：个体、种群、物种中哪个是基因交流和延续的单位？学生自由讨论并发表自己的观点。名著导入，激发动机。认同种群是生物进化的基本单位观念。复习铺垫复习种群基因频率及基因频率和基因型频率概念，强化两者区别和联系。学生应用概念计算区分相关概念。计算种群基因频率情境任务1：桦尺蛾（其幼虫叫桦尺蠖）体色受一对等位基因S和s控制，黑色（S）对浅色为（s）为显性。计算以下种群的S基因频率并得出计算公式。①已知实验室中有100只桦尺蛾，黑色基因型（SS）49只，黑色基因型（Ss）42只，浅色基因型（ss）9只。②已知种群中基因型SS桦尺蛾49%，基因型Ss的桦尺蛾占42%，浅色桦尺蛾占9%。学生自主答题，交流纠错，总结规律，自我得出计算公式。复习巩固已有知识。分析自交和随机交配对子代基因频率和基因型频率的影响情境任务2：已知控制桦尺蛾体色基因在常染色体上,选取基因型为Ss的桦尺蛾作为亲本，进行两种交配方式,请计算并在下表中填写每一代的黑色基因型（SS）频率和S基因频率。亲本交配后得到F1，F1中相同基因型个体雌雄交配得F2，F2中相同基因型个体雌雄交配得F3；②亲本交配后得到F1,F1随机交配得F2,F2随机交配得F3。学生分析比较，交流总结比较自交及自由交配的区分点，讨论分析找到自交及自由交配对后代种群基因频率及基因型频率的影响特点。复习遗传实验的自交和随机交配的基因型占比计算方式，以遗传平衡定律理想条件应用为进化本质作铺垫。学以致用现有两个非常大的桦尺蛾种群，个体间随机交配，没有迁入和迁出，无突变，自然选择对S和s基因控制的性状没有作用。种群1的S基因频率为50%，s基因频率为50%；种群2的S基因频率为70%，s基因频率为30%，假设这两个种群大小相等，地理隔离不再存在，两个种群完全合并为一个可随机交配的种群，则下一代中Ss的基因型频率是A.24%B.48% C.56% D.64%学生认清遗传平衡定律的应用5个条件，并用该规律解决实际问题。综合应用遗传平衡定律，达到巩固提高目标。分析可遗传变异、自然选择与种群基因频率之间的关系情境任务3：1850年以前记载的桦尺蛾都是浅色的,1850年曼彻斯特首先发现了黑色桦尺蛾。20世纪中叶，该地区黑色桦尺蛾却成了常见的类型，S基因的频率由100年前的5%上升到95%以上。黑色桦尺蛾的出现是什么原因？②有人认为是工业革命带来的大量煤烟改变了桦尺蛾的生理，使桦尺蛾体内产生了过多黑色素而造成黑化现象，你同意这观点吗？请写出探究思路。已知英国存在树干没有黑化的非污染区，研究者证实：环境选择使黑色桦尺蛾数量上升。请写出实验思路并预期实验结果。①学生运用可遗传变异的知识判断是基因突变使浅色桦尺蛾种群中出现黑色个体,而非环境黑烟诱导。②证明这一观点可运用科学探究的方法：将浅色桦尺蛾置于黑烟环境，观察桦尺蛾是否产生更多黑色素,若没有,则证明煤烟诱导黑色桦尺蛾出现的假设是错误的。③通过科学探究可证明自然选择的作用：将等量黑色桦尺蛾和浅色桦尺蛾作标记,放养在工业区和非工业区，过一段时间，回收带标记的桦尺蛾，统计各自的存活率并比较。预期实验结果：工业区的黑色桦尺蛾存活率高于浅色桦尺蛾;非工业区的黑色桦尺蛾存活率低于浅色桦尺蛾。培养学生科学思维能力，提高学生实验设计能力。帮助学生认同种群内的某些可遗传变异将赋予个体在特定环境中的生存和繁殖优势观点。深化理解自然选择的结果是适应环境和基因多样性的意义。情境任务4：假设1870年桦尺蛾的基因型频率为SS10%、Ss20%、ss70%,在树干变黑这一环境条件下不利于浅色桦尺蛾的生存，使得种群中浅色个体每年减少10%,黑色个体每年增加10%。①请预测1870-1970年间，桦尺蛾的种群表现型与基因频率可能变化的趋势。②若当时桦尺蛾种群中没有黑色突变个体，则工业革命后，桦尺蛾的种群数量会发生变化。请回答：桦尺蛾种群同时存在黑色、浅色变异有何意义？20世纪50年代后，英国开始治理大气环境污染。请根据右图解释黑色桦尺蛾数量减少的原因。①前期自然选择淘汰浅色桦尺蛾使种群数量下降，后期黑色桦尺蛾占优后,种群数量有所上升,100年后的桦尺蛾表现型以黑色为主,S基因频率上升。②没有黑色体色，桦尺蛾种群数量降至很低甚至灭绝。同时存在黑色、浅色变异有利于桦尺蛾种群适应环境发生的变化。③大气环境污染得到了治理，煤烟排放量减少，SO2浓度逐年降低，树干上地衣数量逐渐增多，黑色桦尺蛾易被鸟发现遭到捕食帮助学生形成具有优势性状的个体在种群中所占比例将会增加的重要概念，同时形成环境保护的社会责任。利用SOLO评价理论进行评分分析，指导学生认识答题及得分间相关性。实际应用，巩固提升情境任务5：碳青霉烯类抗生素是治疗重度感染的一类药物，该类抗生素在某医院住院患者的人均使用量以及从患者体内分离得到的某种细菌对该类抗生素的耐药率变化如表所示，请回答下列问题：这种细菌耐药率的变化与抗生素之间有何相关性？试从进化角度解释耐药率升高的原因。我国卫生部门建立了全国抗菌药物临床应用监测网和细菌耐药监测网，要求医疗机构开展细菌耐药监测工作，建立细菌耐药预警机制。请分析这一要求的合理性。人类不断研发和使用新的抗生素，细菌对新药的耐药性也不断提高，二者之间仿佛发生了一场竞赛，作为这场竞赛的参与者，你可以做些什么？①两者呈正相关关系。②随着抗生素人均使用量的增加，不耐药的细菌生存和繁殖的机会减少，耐药生存的繁殖的机会增加，耐药性基因在细菌种群中的基因频率逐年上升。③由于细菌繁殖很快，耐药率的上升速度也较快，因此需要加强监控。我国卫生部门建立了相关监测机制，说明党和政府关注发生。医疗机构及时通报预警信息，有利于全国各医院机构共同及时采取措施，如更换新的抗生素药物，将细菌耐药率控制在低水平。④合理使用抗生素，防止滥用抗生素。注重数据分析能力的训练，培养学生应用所学知识解决生活问题。总结七板书设计一、种群是生物繁殖和进化的基本单位