6.3种群基因组成的变化与物种的形成第1课时教学设计高一下学期生物人教版必修2

课时教学设计第3课时教学设计设计者学校年级高一年级课题第三节种群基因组成的变化与物种的形成（第一课时）课型新授课R章/单元复习课□专题复习课□习题/试卷讲评课□学科实践活动课□其他□教学内容分析课程标准与本节对应的“内容要求”是：“举例说明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”“阐明具有优势性状的个体在种群中所占比例将会增加”；“学业要求”是：“运用统计与概率的相关知识，解释并预测种群内某一遗传性状的分布及变化”。本节分解为三课时完成。本课时包含两部分内容“种群和种群基因库”和“种群基因频率的变化”。通过本课学习，在生命观念方面期望学生对生物的进化形成“从种群和基因水平看，生物进化的过程是种群基因库在环境的选择作用下定向改变的过程”的基本认识；在科学思维方面，通过为学生提供进行推理的证据，例如基因突变和染色体变异的事实，有助于学生加深对科学理论的建构基于证据和逻辑的认识，提高学生运用证据和逻辑分析问题的能力，也使学生的生物进化观念建立在更加坚实的基础上；科学探究方面，通过“思考·讨论”活动，帮助学生借助数学计算来得出结论，让学生运用批判性思维进行说服式论证，而说服式论证能力的提高，不仅有益于今后的生物科学探究活动，对于学生以后走上社会从事专业工作或参与社会事务的讨论，也大有裨益；社会责任方面，本课内容的学习有助于学生正确认识人类在自然界中的地位，树立人与自然和谐共生的发展观。学情分析通过本模块遗传部分的学习，学生已经知道基因的分离定律、自由组合定律、基因突变、基因重组和染色体变异等概念，还知道基因与性状的关系，这些都是学习本课内容的重要基础。学生通过初中八年级下册《生命起源和生物进化》与本单元《自然选择与适应的形成》的学习，能从个体水平解释生物的适应性特征形成的原因，但学生无法从种群水平、基因水平解释生物进化的原因。本课内容理论性较强，对学生的逻辑推理要求较高，学生需要在事实和证据的基础上通过一系列比较、归纳、概括等思维方法进行环环相扣、层层递进地推理和论证得出结论。高一年级学生思维活跃，想象力丰富，具有一定的归纳概括和建模能力。学习目标确定1.阐明种群是生物进化的基本单位。2.运用数学方法讨论种群基因频率、基因型频率，尝试建构遗传平衡定律的数学模型。3.说出突变和重组对生物进化的作用。学习重难点学习重点：种群、基因频率等概念。学习难点：1.种群是生物进化的基本单位；2.构建数学模型讨论基因频率的变化。任务实施过程学习任务教师活动学生活动教学意图新课导入【创设情境】乌珠穆沁白马，生活在锡林郭勒草原的西乌珠穆沁草原上。西乌珠穆沁草原夏季水草丰茂，冬季白雪皑皑。牧民发现，乌珠穆沁白马相互交配后有时会生下红马，红色马在冬季容易被草原狼捕捉而丧生。【提问】结合上述资料，请分析：1.请结合孟德尔遗传规律分析，红色性状是否会因为某匹红色马个体死亡而消失？2.根据资料，结合问题1解释“为什么研究生物的进化，仅研究个体和表型是不够的”。【讨论】学生自由讨论，并发表自己的观点。【反思】学生认识到如果以个体作为进化的单位是不合适的。个体的表型会随着个体的死亡而消失，决定表型的基因却可以通过生殖而世代延续，并且在群体中扩散。研究生物的进化，仅研究个体和表型是不够的，还必须研究群体基因组成的变化，这个群体才是真正的进化的基本单位。通过讨论，学生发现达尔文自然选择学说的局限性，领悟对自然选择学说进行修正是必然的。通过分析交流，使学生认同研究进化必须研究群体基因组成的变化。任务一种群和种群基因库【出示任务一】分析学习任务单课内探究第二页资料一，总结进化基本单位的条件;结合第二页资料二和基因频率定义，完成问题1；结合第二页资料二数据，结合完成问题2。活动方式:小组讨论。时间:6分钟。【提问】资料一图片所示群体可以作为生物进化的基本单位吗？你认为生物进化的基本单位应该满足什么条件？【资料二】在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值，叫做基因频率。内蒙古农业大学芒来教授等科研人员持续对乌珠穆沁马的毛色进行遗传学调查。已知马的毛色由一对等位基因决定，A基因决定白色，a基因决定红色。随机抽取100匹马，其中AA、Aa、aa个体分别是30、60、10匹。请根据定义尝试计算该种群A、a基因的频率。2.已知AA、Aa、aa基因型的频率（分别是0.3、0.6、0.1），尝试写出A、a基因的频率与AA、Aa、aa基因型的频率的数学关系。【讨论】学生思考、讨论和交流，巩固概念。认识到种群作为生物进化的基本单位是因为群体中的雌雄个体通过繁殖将各自基因遗传给后代，使得基因代代相传。【学生总结】种群是生物进化的基本单位。研究进化应该研究种群中的基因变化，种群中全部个体所含有的全部基因即种群基因库。【讨论交流】学生阅读材料，进行计算和表达。尝试按照定义进行基因频率的计算。通过讨论，分析，得出由亲本基因型频率计算亲本基因频率。A基因频率＝AA的基因型频率+1/2Aa的基因型频率；a基因频率＝aa的基因型频率+1/2Aa的基因型频率。通过实例分析，加深理解种群是生物进化的基本单位。以真实情境理解基因频率的计算。一种是根据定义计算基因频率；另一种是由亲本基因型频率计算亲本基因频率。任务二数学方法讨论基因频率的变化【出示任务二】自主探究沿用第二页资料二，依据孟德尔遗传规律回答问题1;自主探究，依据孟德尔遗传规律，采用采用学习任务单第三页棋盘法，回答问题2、3；小组讨论，回答问题4、5。时间:10分钟1.如果让上述该乌珠穆沁马种群自由交配，依据孟德尔遗传规律，该种群产生的配子的比值是多少，与亲代的基因频率是什么关系？2.尝试使用棋盘法计算出子代种群的基因型频率。配子A（）a（）A（）AA（）Aa（）a（）Aa（）aa（）3.种群中一对等位基因A和a，若A的基因频率为p，a的基因频率为q，完成下表后，尝试用等式表示亲代基因频率和子代基因型频率的关系。配子A（p）a（q）A（p）AA（）Aa（）a（q）Aa（）aa（）4.可以使用哪些方法验证你在上题所得出的基因频率和基因型频率的数学关系(遗传平衡定律)？5.依据孟德尔遗传规律，子代A、a基因频率是多少？子二代A、a基因频率也是这样么？如果乌珠穆沁马群体中有基因突变呢？已知红色马在雪地里容易被狼群捕捉，a基因频率如何改变？迁入迁出会影响吗？想一想遗传平衡定律适用的前提条件。【探究】学生通过计算，认识到配子的比值就是种群的基因频率。通过棋盘法计算出子代种群的基因型频率。再次使用棋盘法，寻找规律，从特殊到一般规律，尝试建构数学模型。(p+q)2=p2+2pq+q2。【讨论】学生思考，讨论验证的方法。【讨论】学生认识到，当种群较小时会出现偶然性对基因频率影响较大的情况；自然选择和突变会影响基因频率；非自由交配、迁入和迁出也会影响基因频率。【学生总结】自然界同时满足这5个条件是不可能的，可遗传变异总会发生，因此会引起相应基因频率的改变。通过计算认同配子的比值就是种群的基因频率。利用脚手架棋盘法一步一步引导学生提出遗传平衡定律。归纳已知亲代基因频率计算子代基因型频率。通过提出验证模型方法，形成严谨的科学态度，即证据意识。使学生理解种群前后代基因频率的改变是必然的；领悟到自然界发生进化是必然的。初步预想引发改变的原因。任务三生物进化的原材料【出示任务三】分析学习任务单第四页资料三，使用资料数据，结合计算回答问题;根据学习任务单第四页资料四，结合本课情境，回答问题；活动方式:自主学习。时间:5分钟。资料三：蒙古马（二倍体生物）的每个基因突变频率为105，突变和基因重组都是随机的、不定向的。蒙古马1组染色体有3万个基因以上，现存蒙古马约140万匹。【提问】自发突变的频率很低，突变为什么还可作为生物进化的原材料？请尝试使用资料数据，结合计算说明这个问题。资料四：芒来教授通过基因分析发现，a基因（控制红色性状）由A基因（控制白色性状）突变而来。冬季的西乌珠穆沁草原上白雪皑皑，白色蒙古马由于不容易被狼群发现而成活率较高，而红色蒙古马容易被狼群捕获；但在秋季草原上的草一片金黄之时，红色蒙古马反而比白色蒙古马成活率高。【提问】突变的有害和有利是绝对的吗？结合资料说说突变有害和有利取决于什么？【讨论】学生思考，讨论并分享成果。运用数学方法，认识到个体自发突变频率低，但是放在种群中，基因突变数就会很大。自然环境的多变，造成突变的有害和有利不是一成不变的。学生通过资料，获取信息，结合之前所学内容，理解个体基因突变虽然频率低，但如果以群体角度来看，种群基因频率的改变是必然发生的。为后续学习自然选择对种群基因频率变化内容打好基础并引发思考。小结一：种群是生物进化的基本单位二：数学方法讨论基因频率的变化三：生物进化的原材料板书设计种群和种群基因库基因突变种群和种群基因库基因突变基因重组染色体变异种群基因组成的变化种群基因频率改变进化的原材料特色学习资源分析、技术手段应用说明灵活使用性状分离比的模拟实验用具教学反思与改进学生为主体，教师为主导。学生们在整个学习活动中，通过小组合作、亲自做出计划，参与模拟实验等过程中讨论交流，相互学习，汲取并互补了各自的短板，从被动的“知识容器”变成了主动学习的参与者，合作的意识、自主的个性得到了充分发展；在学习体验中生成新的问题，在争论中解决问题，这让他们感到了学习的快乐。教师起组织、引导作用。课堂上教师只是适时对学生进行引导，把实践和空间都留给学生进行思考、探究、交流，关注学生在学习过程中，教师为学生搭建一个学习的平台。构建数学模型解决生物学问题，模拟探究实验，学生参与度非常高，真正体现了新高考背景下学