自然选择对种群基因频率的影响

1、自然选择对种群基因频率的影响自然选择对种群基因频率的影响(验证性）验证性）知识目标：知识目标：阐述种群、基因型频率、基因频率阐述种群、基因型频率、基因频率 的概念；的概念； 能力目标：能力目标：运用模拟实验的方法来验证自然选择运用模拟实验的方法来验证自然选择 对种群基因频率变化的影响；对种群基因频率变化的影响；情感目标：情感目标：体验与人合作学习的乐趣。体验与人合作学习的乐趣。 一、教学目标一、教学目标 生物进化过程的生物进化过程的实质实质就是种群基因频率发生就是种群基因频率发生定向改变的过程。其中定向改变的过程。其中“定向定向”改变是通过自然改变是通过自然选择的作用实现的。因此，学生通过选择

2、的作用实现的。因此，学生通过模拟模拟“自然自然选择对种群基因频率变化的影响选择对种群基因频率变化的影响”的的活动活动，得出，得出自然选择会使种群基因频率发生定向改变。自然选择会使种群基因频率发生定向改变。 三、实验材料三、实验材料 黑色卡片10 张（代表代表SS深色桦尺蠖深色桦尺蠖）、正面黑反面白卡片20 张（代表代表Ss深色桦尺蠖深色桦尺蠖）、白色卡片10张（代表代表ss浅色桦尺蠖浅色桦尺蠖）； 补充基因库（100张黑色卡片、200张正面黑反面白卡片、100张白色卡片）； 黑纸、白纸、绿纸各一张（模拟树干颜色模拟树干颜色）。 四、教学过程四、教学过程（一）导入新课：（一）导入新课： 教师首先

3、呈现多幅幻灯片，让学生找出“花丛的蝴蝶”、“隐藏在丛林里身着迷彩服的战士”。 然后讲解：在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变，导致生物朝着一定的方向不断进化。今天我们将通过一个模拟实验来验证自然选择会使种群基因频率发生定向改变。 sss黑褐色树干上的桦尺蠖黑褐色树干上的桦尺蠖sss19世纪世纪20世纪世纪（二）实验前教师说明（二）实验前教师说明 以黑纸为背景对白色卡片反差较大, 以白纸为背景对黑色卡片反差较大, 这两种情况相当于自然选择对基因频率的影响。 以绿纸为背景对黑色和白色反差都较大, 相当于无自然选择对基因频率的影响。 （三）实验步骤：（三）实验步骤：（先由老师讲解，再由对

4、实验 过程存在疑问的同学发问）1、分组：、分组：将全班同学分成三大组，第一大组领取黑色纸，第二大组领取白色纸，第三大组领取绿色纸，分别将纸放在一张课桌上。2、模拟自然环境和种群、模拟自然环境和种群: 第一组组长向教师领取黑色卡片10 张、正面黑反面白卡片20 张、白色卡片10张, 将这些卡片随机地放在以黑色纸为背景的课桌上, 组成一个基因频率平衡的种群。放置时注意正面黑反面白卡片黑面朝上 。3、模拟自然选择：、模拟自然选择：让两名组员分别模仿桦尺蠖的天敌，如：各种鸟类。充当天敌的两名组员, 背对着吹塑纸0. 5m 远的位置然后转身,将进入视线的第一只猎物（卡片）拿出来交给记录员。每名组员重复抓

5、取10次。 4、模拟繁殖：、模拟繁殖：从补充基因库随机抽取20张卡片补充进以黑色纸为背景的课桌上。 5、计算基因频率：、计算基因频率：记录员记录此时以黑色纸为背景的种群基因型数量, 根据基因频率的计算方法, 计算员计算出S和s的基因频率, 将数据填入下表 。重复实验三次。 6、第二大组与第三大组依次按照以上步骤进行实验。次数1234基因型数目SS10Ss20ss10基因频率S0.5s0.5 （四）学生进行实验（四）学生进行实验 老师在旁监督，及时处理实验过程中出现的问题。 （五）组织学生交流讨论（五）组织学生交流讨论 根据等位基因频率数据统计表的数据, 观察S和s基因频率的变化, 小组内进行讨

6、论基因频率变化趋势。（六）总结：（六）总结： 自然选择使种群基因频率发生定向改变自然选择使种群基因频率发生定向改变。探究自然选择对种群基因频率探究自然选择对种群基因频率的影响的影响一一.学情分析学情分析 经过人教版必修二前面几个章节的学习，学生基经过人教版必修二前面几个章节的学习，学生基本能够熟练地应用本能够熟练地应用孟德尔遗传定律孟德尔遗传定律分析生物的生殖过分析生物的生殖过程，对程，对自然选择自然选择也有一定的认识，同时也具备一定的也有一定的认识，同时也具备一定的数据处理和逻辑推理能力数据处理和逻辑推理能力等等，这些都是使本节探究等等，这些都是使本节探究活动顺利进行的保障。掌握活动顺利进行

7、的保障。掌握基因频率与基因型频率基因频率与基因型频率的的概念，并运用它们概念，并运用它们展开定量的探究活动展开定量的探究活动，这对学生的，这对学生的数据分析和逻辑推理能力提出较高要求，基础差的同数据分析和逻辑推理能力提出较高要求，基础差的同学在方面可能会比较吃力，教师应详细讲解计算原理学在方面可能会比较吃力，教师应详细讲解计算原理与步骤，帮助他们也参与到探究活动中来。与步骤，帮助他们也参与到探究活动中来。 二二.教学目标教学目标 知识目标知识目标：阐述种群、基因型频率、基因频率的概念； 举例说明自然选择会使种群基因频率发生定 向改变。 能力目标能力目标：学会基因频率的计算方法； 运用数学方法讨

8、论种群基因频率的改变。 情感目标情感目标：体验模拟探究问题的过程和方法； 养成科学探究与分析问题的习惯。 三三.教学重点与难点教学重点与难点 教学重点:基因频率的概念； 用数学方法来计算种群基因频率。 教学难点:用数字化问题情境的方法探究自然 选择在生物进化中的作用。四四.教学过程教学过程导入新课：教师：自然界生物进化是有方向的，生物具有普遍的适应现象。突变和基因重组产生的变异有方向吗？学生：突变和重组都是随机的、不定向的，它只是为进化提供原始材料，不能决定生物进化的方向。 教师：生物进化的方向是什么因素决定的呢？ 了解实例：英国的曼彻斯特地区有一种桦尺蠖，它们夜间活动，白天栖息在树干上。杂交

9、实验表明，桦尺蠖的体色受一对等位基因S和s控制，黑色（S）对浅色(s)是显性的。在19世纪中叶以前，桦尺蠖几乎都是浅色型的，该种群中S基因的频率很低，在5%以下。到了20世纪中叶，黑色型的桦尺蠖却成了常见的类型，S基因的频率上升几乎达到95%以上。 原因：19世纪时，曼彻斯特地区的树干上长满了地衣。后来，随着工业的发展，工厂排出的煤烟使地衣不能生存，结果树皮裸露并被熏成黑褐色。（教学手段：老师直接导读这一部分内容， 在观察现象的基础上学生才能提出有价值的问题。） 提出问题：提出问题：桦尺蠖种群中的s基因（决定浅色性状）的频率为什么越来越低呢？ 作出假设：作出假设：自然选择的作用会使这个种群的基

10、因频率发生定向改变。 （这里要强调：在作出假设时，学生一定要依据自已所学知识。） 教师：实例材料的现象过于抽象，为了便于研究，我们可假设一个具体的增长比率，从而创设一个具体的情境。 （可以根据学生情况灵活处理。一般情况下，可以直接使用教材提供的问题情境。） 制定并实施探究方案：制定并实施探究方案： 1、创设情境：在1870年时，基因型频率如下：SS10%，Ss20%，ss70%。在树皮被熏成黑褐色的情况下，变得不利于浅色型个体的生存，却有利于黑色型个体的生存，使得种群中的浅色个体每年减少10%，而黑色个体每年增加10%。 2、布置任务：要求学生计算第210年间，种群每年的基因型频率和基因频率各

11、为多少？ 对于学生来说，从头算起可能不知如何下手，因此老师要对于学生来说，从头算起可能不知如何下手，因此老师要进行必要的指导，示范性的计算第进行必要的指导，示范性的计算第2年的基因型频率和基年的基因型频率和基因频率因频率。【依据假设计算第2年的基因型频率和基因频率，即：如果第1年种群个体数为100个，当黑色 （表现型） 个体每年增加10%时，基因型为SS （黑色） 个体第2年将会增加到11个，基因型为Ss （黑色） 个体第2年将增加到22个，基因型为ss （浅色） 个体第2年将减少到63个。第2年种群个体总数为96个，基因型SS的频率是1196=11.5%；基因型Ss的频率是2296=22.9

12、%；基因型ss的频率是6396=65.6%。在学生理解了计算方法后，可独立计算以后年份的基因型频率和基因频率，从中找出规律。】其他年份的计算再交给学生。在计算完后，其他年份的计算再交给学生。在计算完后，把一些同学的计算结果列在黑板上。把一些同学的计算结果列在黑板上。 3、在计算完后，为了使研究更具说服力， 可调整增长比率。比如，把比率调高些，再重新计算种群基因型频率和基因频率的变化。 分析结果，得出结论：分析结果，得出结论： 要求学生分析实验结果，看是否与前面的假设相一致。 通过分析结果很容易得出：随着时间的推移，黑色个体的比例不断增大，S基因的频率越来越高，桦尺蠖种群的基因频率在发生定向改变。 讨论：讨论： 要求学生思考实验后面的两个讨论题，并