2025届高三拓展性微专题（七）种群基因频率的相关计算教学设计

2025届高三拓展性微专题（七）种群基因频率的相关计算教学设计主备人备课成员教材分析《2025届高三拓展性微专题（七）种群基因频率的相关计算教学设计》紧密联系教材，以人教版高中生物必修三《遗传与进化》为基础，深入探讨种群基因频率的变化及其计算方法。课程内容围绕基因频率的概念、计算公式、实际例题及影响因素展开，强化学生对基因频率动态变化的理解，以及对遗传规律和生物进化的认识。通过本节课的学习，学生能够准确运用教材中的知识，解决实际问题，为后续学习现代生物进化理论打下坚实基础。核心素养目标本课程以培养学生生物学核心素养为导向，着力提升学生的以下能力：一是科学思维能力，通过种群基因频率的计算与分析，使学生能够运用生物学原理，形成科学推理和批判性思维；二是生命观念的理解，深化学生对基因与进化关系的认识，强化生物进化中的基因频率变化观念；三是探究与实践能力，让学生在解决实际问题时，能够设计实验方案，进行数据收集与分析，培养实证意识；四是用生物学语言表达能力，学会准确、简洁地表达基因频率相关的生物学概念和计算过程，提升学术交流能力。这些目标与新教材要求相契合，助力学生全面发展。教学难点与重点1.教学重点

（1）种群基因频率的基本概念及其生物学意义；

（2）种群基因频率计算公式及其应用；

（3）影响种群基因频率变化的因素及实例分析；

（4）基因频率变化与生物进化的关系。

举例解释：

（1）种群基因频率是指在一定时间内，一个种群中各基因在总基因数中所占的比例。这部分内容是课程的核心，需要强调基因频率在生物进化研究中的重要性。

（2）通过学习计算公式，如哈代-温伯格平衡公式，使学生掌握如何计算种群基因频率，并应用于实际问题。

（3）讲解影响种群基因频率变化的因素，如自然选择、基因流、遗传漂变等，结合实际案例进行分析，强化学生的理解。

（4）阐述基因频率变化与生物进化的关系，使学生认识到基因频率变化是生物进化的基础。

2.教学难点

（1）种群基因频率计算公式的推导与运用；

（2）影响种群基因频率变化因素的综合分析；

（3）基因频率变化与生物进化关系在实际问题中的应用。

举例解释：

（1）种群基因频率计算公式推导过程较为复杂，学生需要掌握公式背后的原理，并能熟练应用于具体问题。教师在此过程中需进行详细讲解和示例演示。

（2）影响种群基因频率变化的因素有多种，学生需要学会综合分析各种因素，理解它们在不同情境下的作用。教师可通过案例分析、小组讨论等方式帮助学生突破这一难点。

（3）将基因频率变化与生物进化的关系应用于实际问题，需要学生具备较强的逻辑思维能力和生物学素养。教师可引导学生通过实验设计、数据分析等方法，加深对这一难点的理解。学具准备多媒体课型新授课教法学法讲授法课时第一课时师生互动设计二次备课教学资源（1）硬件资源：多媒体教学设备、投影仪、白板、实验器材（包括模型、标本等）；

（2）软件资源：生物学科相关教学软件、PPT课件、教学视频、教学动画；

（3）课程平台：校园网络教学平台、数字化学习资源库；

（4）信息化资源：电子教材、在线试题库、虚拟实验室、数字化科普资料；

（5）教学手段：讲授法、案例分析、小组讨论、实验探究、互动提问、课后作业。教学流程一、导入新课（用时5分钟）

同学们，今天我们将要学习的是《种群基因频率的相关计算》。在开始之前，我想先问大家一个问题：“你们是否想过，为什么生物种群中的某些特征会随着时间的推移而改变？”这个问题与我们将要学习的内容密切相关。通过这个问题，我希望能够引起大家的兴趣和好奇心，让我们一同探索种群基因频率变化的奥秘。

二、新课讲授（用时10分钟）

1.理论介绍：首先，我们要了解种群基因频率的基本概念。种群基因频率是指在一个种群中，某个基因在全部等位基因中所占的比例，它是生物进化的关键因素，影响着物种的遗传多样性和适应性。

2.案例分析：接下来，我们来看一个具体的案例。这个案例将展示如何通过计算种群基因频率来预测特定基因型的变化趋势，以及这对于理解生物进化有何帮助。

3.重点难点解析：在讲授过程中，我会特别强调种群基因频率计算公式和影响基因频率变化的因素这两个重点。对于难点部分，我会通过实际例题和图示来帮助大家理解。

三、实践活动（用时10分钟）

1.分组讨论：学生们将分成若干小组，每组讨论一个与种群基因频率变化相关的实际问题。

2.实验操作：为了加深理解，我们将进行一个模拟实验，通过实验操作来观察不同因素对基因频率的影响。

3.成果展示：每个小组将向全班展示他们的讨论成果和实验观察结果。

四、学生小组讨论（用时10分钟）

1.讨论主题：学生将围绕“种群基因频率变化在日常生活中的应用”这一主题展开讨论。他们将被鼓励提出自己的观点和想法，并与其他小组成员进行交流。

2.引导与启发：在讨论过程中，我将提出一些引导性问题，帮助学生深入思考种群基因频率变化在疾病防治、生物多样性保护等方面的实际意义。

3.成果分享：每个小组将选择一名代表来分享他们的讨论成果，全班共同讨论和评价。

五、总结回顾（用时5分钟）

今天的学习，我们了解了种群基因频率的概念、计算方法和影响因素。通过实践活动和小组讨论，我们进一步加深了对种群基因频率变化在生物进化中作用的理解。希望大家能够将这些知识内化于心，并在未来的学习和生活中发挥其作用。如果大家对今天的内容有任何疑问，请随时提出，我们一起探讨解决。知识点梳理1.种群基因频率的基本概念

-种群基因频率是指在一定时间内，一个种群中各基因在总基因数中所占的比例。

-种群基因频率的变化反映了种群遗传结构的变化，是生物进化的基础。

2.哈代-温伯格平衡公式

-p²+2pq+q²=1，其中p和q分别代表两种等位基因的频率，p²和q²分别代表两种纯合子的频率，2pq代表杂合子的频率。

-在无突变、无迁移、无选择、随机交配且种群大小足够大的情况下，种群基因频率保持不变。

3.影响种群基因频率变化的因素

-自然选择：适应性更强的基因型在生存和繁殖中具有优势，导致其基因频率增加。

-基因流：个体迁移导致基因从一个种群转移到另一个种群，从而改变两个种群的基因频率。

-遗传漂变：由于偶然事件，某些基因型在种群中的频率发生随机变化，尤其在小种群中更为显著。

-突变：基因发生突变，产生新的等位基因，影响种群基因频率。

4.种群基因频率变化与生物进化的关系

-种群基因频率的变化是生物进化的核心机制，决定了物种的遗传多样性和适应性。

-通过对种群基因频率变化的研究，可以揭示物种适应环境、进化分化的过程。

5.种群基因频率的计算方法

-利用哈代-温伯格平衡公式进行初步计算。

-结合具体案例，考虑自然选择、基因流、遗传漂变等因素，进行综合分析。

-运用数学模型和统计学方法，估算种群基因频率的变化趋势。

6.实际应用案例

-疾病遗传学：通过研究特定基因频率在不同人群中的分布，预测疾病的发病率，为遗传咨询和防治提供依据。

-生物多样性保护：了解不同物种的基因频率分布，制定合理的保护措施，防止物种灭绝。

-农业育种：通过调整作物种群的基因频率，培育具有抗病、抗逆、高产等优良性状的新品种。典型例题讲解例题一：

假设在一个种群中，某一基因座上有两种等位基因A和a，其频率分别为0.6和0.4。如果该种群遵循哈代-温伯格平衡定律，求该种群中三种基因型AA、Aa和aa的频率。

解答：

根据哈代-温伯格平衡定律，基因型频率可以通过基因频率的平方和两倍乘积来计算。

AA频率=p²=0.6×0.6=0.36

Aa频率=2pq=2×0.6×0.4=0.48

aa频率=q²=0.4×0.4=0.16

例题二：

在一个果蝇种群中，红眼基因（R）对白眼基因（r）为显性。现假设种群中红眼果蝇和白眼果蝇的比例为3:1。如果该种群较大，且没有其他影响基因频率的因素，求红眼基因R和白眼基因r的频率。

解答：

由题意知，红眼果蝇和白眼果蝇的比例为3:1，即RR+Rr:rr=3:1。因为R为显性，所以白眼果蝇rr的频率为1/4（或0.25），红眼基因r的频率为根号下0.25=0.5。因此，红眼基因R的频率为1-0.5=0.5。

例题三：

在一个植物种群中，基因A和a的频率分别为0.7和0.3。如果由于自然选择，基因A的适应性比基因a强，导致A基因型的个体生存和繁殖能力比a基因型的个体高10%。求在一代之后，基因A和a的频率。

解答：

由于自然选择，A基因型的个体生存和繁殖能力提高10%，即A基因型的相对适应度（w）为1.1，而a基因型的相对适应度为1。基因频率的变化可以通过以下公式计算：

p'=wp/W

其中p'是新的基因频率，p是旧的基因频率，w是相对适应度，W是种群的总适应度。

计算总适应度W：

W=p*w_p+q*w_q

=0.7*1.1+0.3*1

=0.77+0.3

=1.07

计算新的基因频率：

p'=0.7*1.1/1.07≈0.727

q'=0.3*1/1.07≈0.273

例题四：

在一个岛屿上，有两种兔子，黑色和白色。黑色基因B是显性的，白色基因b是隐性的。如果黑色兔子比白色兔子更容易被天敌捕食，导致黑色兔子的生存率只有白色兔子的80%。假设初始时，黑色和白色兔子的比例是1:1，求在经过多代自然选择后，黑色基因B和白色基因b的频率。

解答：

初始时，B和b的频率各为0.5。由于黑色兔子生存率为80%，相对适应度w_B为0.8，白色兔子的相对适应度w_b为1。

计算总适应度W：

W=p_B*w_B+p_b*w_b

=0.5*0.8+0.5*1

=0.4+0.5

=0.9

计算新的基因频率：

p_B'=p_B*w_B/W

=0.5*0.8/0.9

≈0.444

p_b'=p_b*w_b/W

=0.5*1/0.9

≈0.556

例题五：

在一个种群中，基因A和a的频率分别为0.8和0.2。如果有一小部分个体（5%）由于遗传漂变而失去了基因A，求这一事件后，基因A和a的频率。

解答：

遗传漂变导致基因频率的随机变化。在这个例子中，假设种群大小为100个个体，基因A的频率为0.8，即80个个体拥有基因A，20个个体拥有基因a。如果5%的个体失去了基因A，即5个个体，那么新的基因频率计算如下：

新的A基因个体数=80-5=75

新的种群个体总数=100-5=95

新的A基因频率：

p_A'=75/95

≈0.789

新的a基因频率：

p_a'=20/95

≈0.210内容逻辑关系①种群基因频率的基本概念：课程首先从种群基因频率的基本概念出发，让学生了解种群基因频率的定义及其在生物进化中的重要性。这是课程的基础知识部分。

②影响种群基因频率变化的因素：接着，课程将介绍影响种群基因频率变化的因素，包