《生物进化理论》设计

生物进化理论设计思路“现代综合进化理论”一节选自上海市高中《生命科学》新教材第三册“生物的进化”第二节的第二课时。学生在已经掌握了达尔文的自然选择学说的基础上，进一步结合遗传知识学习现代综合进化理论的主要内容。本节课内容有以下几个问题需要解决：1.涉及到的相近、易混淆的概念较多，如物种和种群、地理隔离和生殖隔离。如何使学生能够辨析、解释这些概念；2.现代综合进化理论是在达尔文的进化学说基础上结合基因学说加以修正、丰富和发展起来的，如何使学生应用基因突变、基因库、基因频率等抽象名词以及数学方法，从分子水平认识生物进化的本质；3、学习现代综合进化论的主要内容后，如何运用学说内容科学地解释生物进化现象。从上述三个问题的分析可以发现本节课的概念繁多、内容抽象、难度较大，因此考虑“基于问题学习（PBL）模式”作为本节课的主要设计思路。联系学生熟悉的材料，通过问题引出本节课主要内容，以这些问题驱动学习。在学生解决这些问题的同时获得知识、掌握方法、提高能力，形成正确的情感、态度与价值观。 在教学中，围绕桦尺蛾进化这一材料，将微观的基因理论与宏观的达尔文自然选择学说通过5个大问题紧密联系起来，伴随着这些问题的提出和解决引出整个现代综合进化论的主要内容。概念生成自然，知识框架清晰。学生在围绕材料解决问题的一系列活动中辨析相近概念，运用数学方法认识生物进化本质；归纳总结现代综合进化理论的中心内容；构建新物种形成过程的模型，培养学生读图、归纳、推理、构建与合作等技能，提高学生自主学习的能力。同时学生在通过对现代综合进化论的主要内容的学习中，比较达尔文自然选择学说，能初步形成生物进化的观点和生物进化理论在发展的观念。在关注桦尺蛾黑化现象中，认识到自然选择对生物进化的主导作用，同时也意识到人类活动对生物进化的干扰，初步形成保护环境的意识。教学目标1．知识与技能 解释种群、物种、基因库、基因频率、隔离等概念；剖析实例，说明现代综合进化论的主要内容。2．过程与方法 运用生物进化的观点解释一些生物现象；运用数学方法讨论种群基因频率的变化；小组合作构建新物种形成模型，运用模型解释新物种的形成过程。3．情感态度与价值观 关注桦尺蛾黑化现象，初步形成保护环境的意识；比较达尔文自然选择学说，初步形成现代生物进化的观点和生物进化理论也在发展的观念。重点和难点重点： 种群、物种、基因频率、隔离概念；突变、自然选择、隔离在生物进化过程中的作用。运用数学方法讨论种群基因频率的变化。难点： 生物进化和新物种的形成过程。小组合作构建新物种形成模型，运用模型解释新物种的形成过程。初步形成现代生物进化的观点以及生物进化理论也在发展的观念。教学准备 学案（桦尺蛾材料），一段视频（达尔文在加拉帕戈斯群岛考察），构建新物种形成过程模型的flash，现代综合进化论的课件，活动道具——20对蓝、绿色小球。教学过程教学内容教师行为学生行为教学说明引入新课出示桦尺蛾材料，提出问题问题一、为什么工业区的桦尺蛾会发生黑化现象？宏观解释桦尺蛾进化现象并引发生物进化本质的思考阅读材料思考问题回答：浅色桦尺蛾祖先发生变异，产生不同性状的个体，当环境受到污染，浅色地衣不能生长，而使得树皮裸露，呈黑褐色。深色桦尺蛾因具保护色而得以生存，数量增加。这是自然选择的结果。通过学生熟悉的桦尺蛾进化事例回顾达尔文的自然选择学说，解释生物进化现象，围绕这一材料的分析引入新课。现代综合进化理论的主要内容现代综合进化理论的主要内容现代综合进化理论的主要内容种群是生物进化的基本单位问题二、个别黑色桦尺蛾出现的原因？想一想：引申问题1.这只深色桦尺蛾的命运会怎样？引申问题2.如果该深色基因能很好的适应环境，他体内的B基因怎样才能传递给后代？引申问题3.怎样的一个群体可以进行交配繁殖，并能进行基因交流？判一判：马和驴是否属同一个物种，东北虎和华南虎是否属种群。〖总结性讲述〗达尔文提到的个体为生物进化的单位是不够准确的。种群才是生物进化的基本单位。回答：个别深色桦尺蛾的出现是基因突变所导致的。由浅色基因b突变为深色基因B。想一想：回答：可能会被别的鸟吃掉，也可能具有了保护色而保留下来。回答：必须在一个群体中通过繁殖产生后代将B基因传递下去。回答：生活在同一地区的同种生物个体。并由此得出种群的概念。判一判：马和驴不属于同一物种，物种之间存在生殖隔离。东北虎和华南虎属于同一物种的不同种群。总结：种群是生物进化的基本单位。引导学生应用已学到的遗传知识结合进化论观点来解释现象。引导学生归纳出种群的两个重要特征：生活在同一地区、同种生物。引导学生通过实例分析，辨析种群、物种、生殖隔离概念。使学生体会对自然选择学说的修正。学生进行阶段性归纳总结。基因突变和基因重组为生物进化提供原材料算一算：种群内产生新基因的数量。给出例题：每个果蝇约有104对基因，假定每个基因的突变率都是10-5。若有一个中等数量的果蝇种群(约有108个个体)，计算出每一代出现的基因突变数。引出基因库的概念：一个种群的全部个体所含有的全部基因。〖总结性讲述〗在突变过程中产生的等位基因，通过有性生殖过程中的基因重组，形成多种多样的基因型，从而使种群出现大量的可遗传变异，为生物进化提供了原材料。算一算：基因突变数是2*104*10-5*=2*107个新基因总结：基因突变和基因重组为生物进化提供原材料。使学生通过数学计算知道种群内基因突变数量，了解基因库中含有大量基因。学生进行阶段性归纳总结。生物进化的实质是基因频率的改变问题三、群体中桦尺蛾进化的根本原因？动一动：用两种颜色的小球模拟种群内的等位基因，演示桦尺蛾黑化过程中种群内B、b基因所占比例的改变。计算某一时刻种群B、b的基因频率。〖总结性讲述〗如果在种群足够大,没有基因突变,没有生存压力,种群内个体之间的交配又是随机的情况下,种群中的基因频率是不变的。但这种条件在自然状态下是不存在的。在自然界中种群基因频率的改变是不可避免的。生物进化的实质在于种群基因频率的改变。动一动：动手模拟由于鸟类选择使种群中深色桦尺蛾数不断增加、浅色桦尺蛾数不断减少的过程，观察种群中显性基因和隐性基因所占比例的变化。基因频率的计算公式：B基因频率=种群内B基因的数量/（种群内所有B基因数量+其等位基因b基因数量）b基因频率=1-B基因频率总结：生物进化的实质是基因频率的改变。使学生初步认识研究种群进化的本质必需研究这一群体中的基因组成及其改变。使学生学会运用数学公式计算基因频率。学生进行阶段性归纳总结。自然选择主导着生物进化的方向问题四、什么主导着桦尺蛾进化的方向？读一读：出示桦尺蛾“二次进化”前后数量变化的图表。〖总结性讲述〗自然选择决定生物进化的方向.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。读一读：读图，分析桦尺蛾的二次进化的数据变化及原因。总结：自然选择最终主导着桦尺蛾进化方向。培养学生读图能力。使学生认识到人类对自然的干扰，培养保护环境的意识。学生进行阶段性归纳总结。隔离与物种的形成问题五、在曼哈顿地区的黑色桦尺蛾和浅色桦尺蛾是否属于不同的物种？形成不同的物种需要什么条件？播放达尔文在加拉帕戈斯群岛考察中所见到的分布于不同岛屿上的陆龟和地雀的视频。做一做：给出构建新物种形成的模型框架。〖总结性讲述〗突变为生物的进化提供原材料；自然选择决定生物进化的方向；隔离是物种形成的必要条件。因此突变、选择和隔离是新物种形成的三个基本环节。回答：两个种群，不属于不同的物种。观看录像分析得出新物种形成的首要条件是地理隔离，最终才能导致生殖隔离。做一做：以4人为小组单位，运用本节课所学知识，构建新物种形成的模型。解释：由于长期地理隔离使不同种群之间停止了基因交流，形成小种群，其中所发生的变异各不相同，在不同的环境中自然选择的方向也各不相同，使不同的种群内的基因频率发生定向改变，种群朝着不同的方向进化，最终达到生殖隔离，形成新物种。运用模型解释加拉帕戈斯群岛上的不同种陆龟和地雀的形成过程。总结：新物种形成的三个基本环节：突变、自然选择、地理隔离。培养学生分析、推理和归纳的能力。培养学生小组合作能力。培养学生认识模型、构建模型和应用模