2024-2025学年高中生物 第七章 现代生物进化理论 第2节 一 种群基因频率的改变与生物进化教学设计5 新人教版必修2

2024-2025学年高中生物第七章现代生物进化理论第2节一种群基因频率的改变与生物进化教学设计5新人教版必修2课题：科目：班级：课时：计划1课时教师：单位：一、教材分析同学们，咱们今天要一起探讨的，是高中生物必修2第七章的第二节——“一种群基因频率的改变与生物进化”。这部分内容，可是现代生物进化理论的重要基石哦！我们不仅要理解种群基因频率的改变，还要明白它是如何影响生物进化的。咱们就从这个角度出发，一起深入探究吧！😊📚二、核心素养目标培养学生科学思维，通过分析种群基因频率变化，理解自然选择和基因流等进化机制。提升学生的探究能力，通过实验模拟和数据分析，让学生亲历科学探究过程。增强学生的社会责任感，认识到生物进化与人类生活、环境保护的密切关系，激发学生关注生物多样性和可持续发展的意识。三、学习者分析1.学生已经掌握了哪些相关知识：

同学们在进入这一章节之前，已经对遗传学的基础知识有所了解，包括基因的传递、基因突变等概念。同时，对于生物进化的大致框架也有初步的认识，包括自然选择、遗传漂变等基本原理。

2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：

同学们对生物学通常保持较高的兴趣，特别是对于那些与日常生活密切相关的内容。在能力方面，大多数同学具备一定的分析问题和解决问题的能力，能够通过观察和实验来学习。学习风格上，有部分同学偏好通过图表和图像来理解抽象概念，而另一些同学则更喜欢通过实验和实际操作来掌握知识。

3.学生可能遇到的困难和挑战：

在理解和应用种群基因频率变化的概念时，一些同学可能会遇到困难。例如，将种群基因频率的变化与生物进化之间的关系联系起来可能较为复杂。此外，对概率和统计学原理的掌握不足，也可能影响学生对基因频率变化的理解。此外，实验操作的熟练度和对数据分析的准确性也可能成为学生学习过程中的挑战。四、教学资源-软硬件资源：多媒体教学设备（投影仪、电脑）、实验室设备（显微镜、培养皿、试管等）

-课程平台：学校内部教学平台，用于上传教学资料和在线讨论

-信息化资源：生物进化相关视频资料、在线科普文章、种群基因频率变化的模拟软件

-教学手段：PPT演示文稿、实物模型、实验指导手册、课堂讨论卡片五、教学过程一、导入新课

同学们，今天我们来继续探索生物进化的奥秘。在上一节课中，我们学习了自然选择和遗传漂变的基本概念，今天我们将深入探讨种群基因频率的改变是如何推动生物进化的。请大家翻开课本第七章第二节，让我们一起开启今天的学习之旅。

二、新课导入

1.复习上节课内容

首先，我们来回顾一下上节课学到的知识。同学们，还记得自然选择是如何影响种群基因频率的吗？它是如何使某些基因在种群中变得更为普遍的？请同学们举手分享你们的想法。

2.引入新课主题

三、新课讲解

1.种群基因频率的概念

同学们，种群基因频率是指在一个种群中，某种基因的所有等位基因数占总等位基因数的比例。简单来说，就是某种基因在种群中的“普及程度”。

2.基因频率变化的因素

a.自然选择：环境对个体的选择，使得某些基因在后代中变得更加普遍。

b.基因突变：基因发生突变，产生新的等位基因，从而影响种群基因频率。

c.隔离：地理隔离或生殖隔离导致种群间的基因交流减少，使得基因频率在隔离种群中发生改变。

d.迁移：种群间的个体迁移，使得某些基因在不同种群间传播。

3.基因频率变化的实例

为了让大家更好地理解这些概念，我们来举几个实例：

a.达尔文的小麦实验：达尔文通过实验发现，小麦的某些基因型在特定条件下更容易存活和繁殖，从而改变了种群基因频率。

b.人类的血型遗传：人类血型遗传的基因频率在不同地区和种族中存在差异，这是由于地理隔离和迁移等因素导致的。

四、课堂讨论

1.小组讨论

请同学们分成小组，讨论以下问题：

a.自然选择对种群基因频率的影响有哪些？

b.基因突变是如何影响种群基因频率的？

c.隔离和迁移对种群基因频率的变化有什么作用？

2.小组代表发言

请各小组派代表分享讨论成果，其他同学可以补充或提出疑问。

五、实验演示

1.实验目的

2.实验材料

-马铃薯种子

-种子发芽率记录表

-计算器

3.实验步骤

a.将马铃薯种子分为若干组，每组随机选择一定数量的种子进行发芽实验。

b.记录每组的发芽率，计算各组种子的基因频率。

c.持续观察并记录多代种子的发芽率，分析种群基因频率的变化。

4.实验总结

请同学们根据实验结果，总结种群基因频率的变化规律，并思考这些规律对生物进化的意义。

六、课堂小结

1.回顾本节课内容

同学们，今天我们学习了种群基因频率的改变与生物进化的关系。希望大家能够掌握以下知识点：

a.种群基因频率的概念

b.影响种群基因频率变化的因素

c.种群基因频率变化的实例

2.布置作业

请同学们完成以下作业：

a.查阅资料，了解人类进化过程中的种群基因频率变化。

b.思考以下问题：种群基因频率的改变对生物多样性有何影响？

七、课后拓展

1.阅读延伸

推荐同学们阅读《自私的基因》等科普书籍，了解基因、种群和生物进化的关系。

2.实践活动

鼓励同学们参与生物多样性保护活动，关注生物进化与人类生活的关系。六、教学资源拓展1.拓展资源：

-《生物进化论》著作选读：介绍达尔文、拉马克等生物学家的经典著作，让学生深入理解生物进化的历史和理论发展。

-《遗传学原理》摘要：提供现代遗传学的基本原理，如孟德尔遗传定律、基因突变等，帮助学生建立更全面的遗传学知识体系。

-《生态学导论》选篇：介绍生态学的基本概念，如物种、群落、生态系统等，让学生了解生物进化的生态背景。

2.拓展建议：

-阅读延伸：

-鼓励学生阅读《自私的基因》一书，理解基因在进化过程中的角色和策略。

-推荐学生阅读《物种起源》的节选，了解达尔文的自然选择理论及其对生物进化的影响。

-阅读关于现代生物进化理论的最新研究论文，了解该领域的最新进展。

-实践活动：

-组织学生参与校园内的生物多样性调查活动，通过实地观察和记录，加深对种群基因频率变化的实际理解。

-安排学生进行模拟实验，如模拟自然选择过程，让学生通过实验操作体验基因频率的变化。

-开展小组讨论，让学生探讨生物进化与社会发展、环境保护之间的关系。

-跨学科学习：

-结合历史学科，让学生研究历史上关于生物进化的争议和科学家的研究方法。

-与数学学科结合，教授学生如何使用数学模型来预测和解释基因频率的变化。

-与信息技术学科结合，利用计算机模拟软件进行种群基因频率变化的模拟实验。

-资源利用：

-利用图书馆和在线数据库，查找与生物进化相关的教育资源，如视频、音频和交互式学习工具。

-邀请生物学家或生态学家进行讲座，为学生提供专业的知识和实践经验分享。七、教学评价与反馈1.课堂表现：

在今天的课堂上，同学们积极参与讨论，对于种群基因频率的改变与生物进化的关系有了更深入的理解。大部分同学能够准确回答问题，并在讨论中提出自己的观点。特别值得一提的是，几位同学在实验演示环节表现出了很高的动手能力和观察能力，能够迅速发现并记录实验数据。

2.小组讨论成果展示：

各小组在讨论环节表现出了良好的合作精神，通过共同探讨，提出了许多有价值的观点。例如，有小组提出了“基因频率变化与环境适应性之间的关系”，并提出了相应的实验设计建议。此外，还有小组通过模拟实验，展示了种群基因频率在不同选择压力下的变化趋势。

3.随堂测试：

为了检验同学们对今天所学内容的掌握程度，我进行了随堂测试。测试结果显示，大部分同学能够正确回答关于种群基因频率变化的基本概念和影响因素的问题。但也有一部分同学在计算基因频率和解释实验结果方面存在困难。

4.学生自评与互评：

鼓励同学们进行自评和互评，通过反思自己的学习过程和同伴的表现，找出自己的不足之处。例如，有同学在自评中提到自己在实验操作方面不够熟练，需要加强实践练习。而在互评中，同学们也提出了对方在讨论中表现出的优点和需要改进的地方。

5.教师评价与反馈：

针对课堂表现，我将从以下几个方面进行评价与反馈：

-课堂参与度：评价同学们在课堂上的发言次数、提问频率和参与讨论的积极性。

-知识掌握程度：通过随堂测试和课堂提问，了解同学们对种群基因频率变化相关知识的掌握情况。

-实验操作能力：评价同学们在实验演示环节的动手能力和观察能力。

-小组合作精神：观察各小组在讨论和实验中的合作情况，评价同学们的团队协作能力。

针对学生的反馈，我将提供以下建议：

-对于课堂参与度不足的同学，鼓励他们积极参与讨论，提出自己的观点，并勇于提问。

-对于知识掌握程度不够的同学，建议他们加强课后复习，通过查阅资料和请教同学、老师来弥补知识漏洞。

-对于实验操作能力不足的同学，建议他们多参与实验活动，通过实践来提高自己的动手能力。

-对于小组合作精神不足的同学，鼓励他们与同伴积极沟通，共同完成任务，培养团队协作能力。八、典型例题讲解例题1：

在一个种群中，某一基因有两个等位基因A和a，基因频率分别为p和q。假设该种群遵循哈迪-温伯格平衡，请问在下一代中，基因型AA、Aa和aa的频率分别是多少？

解答：

根据哈迪-温伯格平衡定律，我们有以下关系：

p^2+2pq+q^2=1

AA的频率=p^2

Aa的频率=2pq

aa的频率=q^2

假设初始时，p=0.6，q=0.4，则：

AA的频率=0.6^2=0.36

Aa的频率=2*0.6*0.4=0.48

aa的频率=0.4^2=0.16

例题2：

如果一个种群的基因频率变化是由于基因突变引起的，且突变率是1%，请问经过10代后，该基因的突变等位基因频率大约是多少？

解答：

假设突变等位基因的初始频率为0，突变率为1%，则每代突变等位基因的频率会增加1%。经过10代后，突变等位基因的频率可以通过以下公式计算：

f=(1+m)^n-1

其中，m为突变率，n为代数。

代入m=0.01，n=10，得：

f=(1+0.01)^10-1≈0.10485

例题3：

在一个种群中，某一基因有两个等位基因A和a，A基因的频率为p，a基因的频率为q。如果自然选择使得A基因比a基因更有利，请问经过若干代后，种群中A基因的频率会怎样变化？

解答：

如果A基因比a基因更有利，那么具有A基因的个体在生存和繁殖上会有更高的成功率。因此，A基因的频率会逐渐增加，而a基因的频率会逐渐减少。最终，种群中A基因的频率会趋近于1，即所有的个体都将具有A基因。

例题4：

假设一个种群的基因频率变化是由于随机漂变引起的，且种群大小为1000个个体。如果突变等位基因的频率从0.01增加到0.02，请问这种变化在种群中的概率是多少？

解答：

随机漂变是一个随机过程，其概率可以通过以下公式计算：

P=(1/2N)^(n-1)

其中，N为种群大小，n为突变等位基因的数量变化。

代入N=1000，n=1（从0.01增加到0.02），得：

P=(1/2*1000)^(1-1)=1/2=0.5

例题5：

在一个种群中，某一基因有两个等位基因A和a，A基因的频率为p，a基因的频率为q。如果自然选择使得A基因比a基因更有利，并且突变率是0.01%，请问经过100代后，种群中A基因的频率会怎样变化？

解答：

首先，我们需要计算每代的基因频率变化。假设突变率是0.01%，那么A基因的突变率是p*0.01%，a基因的突变率是q*0.01%。由于A基因更有利，我们可以假设自然选择使得A基因的频率增加。

每代的基因频率变化可以通过以下公式计算：

p'=p+(p*0.01%)-(q*0.01%)

q'=q-(p*0.01%)+(p*0.01%)

经过100代后，我们可以将上述公式迭代100次来计算最终的基因频率。由于计算较为复杂，这里只给出结果的大致趋势：A基因的频率会逐渐增加，而a基因的频率会逐渐减少。最终，A基因的频率可能会趋近于1，即所有的个体都将具有A基因。板书设计①知识点：

-种群基因频率的定义

-基因频率变化的因素（自然选择、基因突变、隔离、迁移）

-哈迪-温伯格平衡定律

-自然选择对基因频率的影响

②关键词：

-种群

-基因频率

-等位基因

-自然选择

-遗传漂变

-基