2024-2025學(xué)年高中生物第七章現(xiàn)代生物進(jìn)化理論第2節(jié)一種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化教學(xué)設(shè)計(jì)5新人教版必修2課題：科目：班級(jí)：課時(shí)：計(jì)劃1課時(shí)教師：單位：一、教材分析同學(xué)們，咱們今天要一起探討的，是高中生物必修2第七章的第二節(jié)——“一種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化”。這部分內(nèi)容，可是現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的重要基石哦！我們不僅要理解種群基因頻率的改變，還要明白它是如何影響生物進(jìn)化的。咱們就從這個(gè)角度出發(fā)，一起深入探究吧！????二、核心素養(yǎng)目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維，通過分析種群基因頻率變化，理解自然選擇和基因流等進(jìn)化機(jī)制。提升學(xué)生的探究能力，通過實(shí)驗(yàn)?zāi)M和數(shù)據(jù)分析，讓學(xué)生親歷科學(xué)探究過程。增強(qiáng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感，認(rèn)識(shí)到生物進(jìn)化與人類生活、環(huán)境保護(hù)的密切關(guān)系，激發(fā)學(xué)生關(guān)注生物多樣性和可持續(xù)發(fā)展的意識(shí)。三、學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握了哪些相關(guān)知識(shí)：

同學(xué)們?cè)谶M(jìn)入這一章節(jié)之前，已經(jīng)對(duì)遺傳學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)有所了解，包括基因的傳遞、基因突變等概念。同時(shí)，對(duì)于生物進(jìn)化的大致框架也有初步的認(rèn)識(shí)，包括自然選擇、遺傳漂變等基本原理。

2.學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格：

同學(xué)們對(duì)生物學(xué)通常保持較高的興趣，特別是對(duì)于那些與日常生活密切相關(guān)的內(nèi)容。在能力方面，大多數(shù)同學(xué)具備一定的分析問題和解決問題的能力，能夠通過觀察和實(shí)驗(yàn)來學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)風(fēng)格上，有部分同學(xué)偏好通過圖表和圖像來理解抽象概念，而另一些同學(xué)則更喜歡通過實(shí)驗(yàn)和實(shí)際操作來掌握知識(shí)。

3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：

在理解和應(yīng)用種群基因頻率變化的概念時(shí)，一些同學(xué)可能會(huì)遇到困難。例如，將種群基因頻率的變化與生物進(jìn)化之間的關(guān)系聯(lián)系起來可能較為復(fù)雜。此外，對(duì)概率和統(tǒng)計(jì)學(xué)原理的掌握不足，也可能影響學(xué)生對(duì)基因頻率變化的理解。此外，實(shí)驗(yàn)操作的熟練度和對(duì)數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性也可能成為學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的挑戰(zhàn)。四、教學(xué)資源-軟硬件資源：多媒體教學(xué)設(shè)備（投影儀、電腦）、實(shí)驗(yàn)室設(shè)備（顯微鏡、培養(yǎng)皿、試管等）

-課程平臺(tái)：學(xué)校內(nèi)部教學(xué)平臺(tái)，用于上傳教學(xué)資料和在線討論

-信息化資源：生物進(jìn)化相關(guān)視頻資料、在線科普文章、種群基因頻率變化的模擬軟件

-教學(xué)手段：PPT演示文稿、實(shí)物模型、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)手冊(cè)、課堂討論卡片五、教學(xué)過程一、導(dǎo)入新課

同學(xué)們，今天我們來繼續(xù)探索生物進(jìn)化的奧秘。在上一節(jié)課中，我們學(xué)習(xí)了自然選擇和遺傳漂變的基本概念，今天我們將深入探討種群基因頻率的改變是如何推動(dòng)生物進(jìn)化的。請(qǐng)大家翻開課本第七章第二節(jié)，讓我們一起開啟今天的學(xué)習(xí)之旅。

二、新課導(dǎo)入

1.復(fù)習(xí)上節(jié)課內(nèi)容

首先，我們來回顧一下上節(jié)課學(xué)到的知識(shí)。同學(xué)們，還記得自然選擇是如何影響種群基因頻率的嗎？它是如何使某些基因在種群中變得更為普遍的？請(qǐng)同學(xué)們舉手分享你們的想法。

2.引入新課主題

三、新課講解

1.種群基因頻率的概念

同學(xué)們，種群基因頻率是指在一個(gè)種群中，某種基因的所有等位基因數(shù)占總等位基因數(shù)的比例。簡單來說，就是某種基因在種群中的“普及程度”。

2.基因頻率變化的因素

a.自然選擇：環(huán)境對(duì)個(gè)體的選擇，使得某些基因在后代中變得更加普遍。

b.基因突變：基因發(fā)生突變，產(chǎn)生新的等位基因，從而影響種群基因頻率。

c.隔離：地理隔離或生殖隔離導(dǎo)致種群間的基因交流減少，使得基因頻率在隔離種群中發(fā)生改變。

d.遷移：種群間的個(gè)體遷移，使得某些基因在不同種群間傳播。

3.基因頻率變化的實(shí)例

為了讓大家更好地理解這些概念，我們來舉幾個(gè)實(shí)例：

a.達(dá)爾文的小麥實(shí)驗(yàn)：達(dá)爾文通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，小麥的某些基因型在特定條件下更容易存活和繁殖，從而改變了種群基因頻率。

b.人類的血型遺傳：人類血型遺傳的基因頻率在不同地區(qū)和種族中存在差異，這是由于地理隔離和遷移等因素導(dǎo)致的。

四、課堂討論

1.小組討論

請(qǐng)同學(xué)們分成小組，討論以下問題：

a.自然選擇對(duì)種群基因頻率的影響有哪些？

b.基因突變是如何影響種群基因頻率的？

c.隔離和遷移對(duì)種群基因頻率的變化有什么作用？

2.小組代表發(fā)言

請(qǐng)各小組派代表分享討論成果，其他同學(xué)可以補(bǔ)充或提出疑問。

五、實(shí)驗(yàn)演示

1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

2.實(shí)驗(yàn)材料

-馬鈴薯種子

-種子發(fā)芽率記錄表

-計(jì)算器

3.實(shí)驗(yàn)步驟

a.將馬鈴薯種子分為若干組，每組隨機(jī)選擇一定數(shù)量的種子進(jìn)行發(fā)芽實(shí)驗(yàn)。

b.記錄每組的發(fā)芽率，計(jì)算各組種子的基因頻率。

c.持續(xù)觀察并記錄多代種子的發(fā)芽率，分析種群基因頻率的變化。

4.實(shí)驗(yàn)總結(jié)

請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，總結(jié)種群基因頻率的變化規(guī)律，并思考這些規(guī)律對(duì)生物進(jìn)化的意義。

六、課堂小結(jié)

1.回顧本節(jié)課內(nèi)容

同學(xué)們，今天我們學(xué)習(xí)了種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化的關(guān)系。希望大家能夠掌握以下知識(shí)點(diǎn)：

a.種群基因頻率的概念

b.影響種群基因頻率變化的因素

c.種群基因頻率變化的實(shí)例

2.布置作業(yè)

請(qǐng)同學(xué)們完成以下作業(yè)：

a.查閱資料，了解人類進(jìn)化過程中的種群基因頻率變化。

b.思考以下問題：種群基因頻率的改變對(duì)生物多樣性有何影響？

七、課后拓展

1.閱讀延伸

推薦同學(xué)們閱讀《自私的基因》等科普書籍，了解基因、種群和生物進(jìn)化的關(guān)系。

2.實(shí)踐活動(dòng)

鼓勵(lì)同學(xué)們參與生物多樣性保護(hù)活動(dòng)，關(guān)注生物進(jìn)化與人類生活的關(guān)系。六、教學(xué)資源拓展1.拓展資源：

-《生物進(jìn)化論》著作選讀：介紹達(dá)爾文、拉馬克等生物學(xué)家的經(jīng)典著作，讓學(xué)生深入理解生物進(jìn)化的歷史和理論發(fā)展。

-《遺傳學(xué)原理》摘要：提供現(xiàn)代遺傳學(xué)的基本原理，如孟德爾遺傳定律、基因突變等，幫助學(xué)生建立更全面的遺傳學(xué)知識(shí)體系。

-《生態(tài)學(xué)導(dǎo)論》選篇：介紹生態(tài)學(xué)的基本概念，如物種、群落、生態(tài)系統(tǒng)等，讓學(xué)生了解生物進(jìn)化的生態(tài)背景。

2.拓展建議：

-閱讀延伸：

-鼓勵(lì)學(xué)生閱讀《自私的基因》一書，理解基因在進(jìn)化過程中的角色和策略。

-推薦學(xué)生閱讀《物種起源》的節(jié)選，了解達(dá)爾文的自然選擇理論及其對(duì)生物進(jìn)化的影響。

-閱讀關(guān)于現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的最新研究論文，了解該領(lǐng)域的最新進(jìn)展。

-實(shí)踐活動(dòng)：

-組織學(xué)生參與校園內(nèi)的生物多樣性調(diào)查活動(dòng)，通過實(shí)地觀察和記錄，加深對(duì)種群基因頻率變化的實(shí)際理解。

-安排學(xué)生進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，如模擬自然選擇過程，讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)操作體驗(yàn)基因頻率的變化。

-開展小組討論，讓學(xué)生探討生物進(jìn)化與社會(huì)發(fā)展、環(huán)境保護(hù)之間的關(guān)系。

-跨學(xué)科學(xué)習(xí)：

-結(jié)合歷史學(xué)科，讓學(xué)生研究歷史上關(guān)于生物進(jìn)化的爭議和科學(xué)家的研究方法。

-與數(shù)學(xué)學(xué)科結(jié)合，教授學(xué)生如何使用數(shù)學(xué)模型來預(yù)測(cè)和解釋基因頻率的變化。

-與信息技術(shù)學(xué)科結(jié)合，利用計(jì)算機(jī)模擬軟件進(jìn)行種群基因頻率變化的模擬實(shí)驗(yàn)。

-資源利用：

-利用圖書館和在線數(shù)據(jù)庫，查找與生物進(jìn)化相關(guān)的教育資源，如視頻、音頻和交互式學(xué)習(xí)工具。

-邀請(qǐng)生物學(xué)家或生態(tài)學(xué)家進(jìn)行講座，為學(xué)生提供專業(yè)的知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)分享。七、教學(xué)評(píng)價(jià)與反饋1.課堂表現(xiàn)：

在今天的課堂上，同學(xué)們積極參與討論，對(duì)于種群基因頻率的改變與生物進(jìn)化的關(guān)系有了更深入的理解。大部分同學(xué)能夠準(zhǔn)確回答問題，并在討論中提出自己的觀點(diǎn)。特別值得一提的是，幾位同學(xué)在實(shí)驗(yàn)演示環(huán)節(jié)表現(xiàn)出了很高的動(dòng)手能力和觀察能力，能夠迅速發(fā)現(xiàn)并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

2.小組討論成果展示：

各小組在討論環(huán)節(jié)表現(xiàn)出了良好的合作精神，通過共同探討，提出了許多有價(jià)值的觀點(diǎn)。例如，有小組提出了“基因頻率變化與環(huán)境適應(yīng)性之間的關(guān)系”，并提出了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)建議。此外，還有小組通過模擬實(shí)驗(yàn)，展示了種群基因頻率在不同選擇壓力下的變化趨勢(shì)。

3.隨堂測(cè)試：

為了檢驗(yàn)同學(xué)們對(duì)今天所學(xué)內(nèi)容的掌握程度，我進(jìn)行了隨堂測(cè)試。測(cè)試結(jié)果顯示，大部分同學(xué)能夠正確回答關(guān)于種群基因頻率變化的基本概念和影響因素的問題。但也有一部分同學(xué)在計(jì)算基因頻率和解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果方面存在困難。

4.學(xué)生自評(píng)與互評(píng)：

鼓勵(lì)同學(xué)們進(jìn)行自評(píng)和互評(píng)，通過反思自己的學(xué)習(xí)過程和同伴的表現(xiàn)，找出自己的不足之處。例如，有同學(xué)在自評(píng)中提到自己在實(shí)驗(yàn)操作方面不夠熟練，需要加強(qiáng)實(shí)踐練習(xí)。而在互評(píng)中，同學(xué)們也提出了對(duì)方在討論中表現(xiàn)出的優(yōu)點(diǎn)和需要改進(jìn)的地方。

5.教師評(píng)價(jià)與反饋：

針對(duì)課堂表現(xiàn)，我將從以下幾個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)與反饋：

-課堂參與度：評(píng)價(jià)同學(xué)們?cè)谡n堂上的發(fā)言次數(shù)、提問頻率和參與討論的積極性。

-知識(shí)掌握程度：通過隨堂測(cè)試和課堂提問，了解同學(xué)們對(duì)種群基因頻率變化相關(guān)知識(shí)的掌握情況。

-實(shí)驗(yàn)操作能力：評(píng)價(jià)同學(xué)們?cè)趯?shí)驗(yàn)演示環(huán)節(jié)的動(dòng)手能力和觀察能力。

-小組合作精神：觀察各小組在討論和實(shí)驗(yàn)中的合作情況，評(píng)價(jià)同學(xué)們的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

針對(duì)學(xué)生的反饋，我將提供以下建議：

-對(duì)于課堂參與度不足的同學(xué)，鼓勵(lì)他們積極參與討論，提出自己的觀點(diǎn)，并勇于提問。

-對(duì)于知識(shí)掌握程度不夠的同學(xué)，建議他們加強(qiáng)課后復(fù)習(xí)，通過查閱資料和請(qǐng)教同學(xué)、老師來彌補(bǔ)知識(shí)漏洞。

-對(duì)于實(shí)驗(yàn)操作能力不足的同學(xué)，建議他們多參與實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，通過實(shí)踐來提高自己的動(dòng)手能力。

-對(duì)于小組合作精神不足的同學(xué)，鼓勵(lì)他們與同伴積極溝通，共同完成任務(wù)，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。八、典型例題講解例題1：

在一個(gè)種群中，某一基因有兩個(gè)等位基因A和a，基因頻率分別為p和q。假設(shè)該種群遵循哈迪-溫伯格平衡，請(qǐng)問在下一代中，基因型AA、Aa和aa的頻率分別是多少？

解答：

根據(jù)哈迪-溫伯格平衡定律，我們有以下關(guān)系：

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

AA的頻率=p^2

Aa的頻率=2pq

aa的頻率=q^2

假設(shè)初始時(shí)，p=0.6，q=0.4，則：

AA的頻率=0.6^2=0.36

Aa的頻率=2*0.6*0.4=0.48

aa的頻率=0.4^2=0.16

例題2：

如果一個(gè)種群的基因頻率變化是由于基因突變引起的，且突變率是1%，請(qǐng)問經(jīng)過10代后，該基因的突變等位基因頻率大約是多少？

解答：

假設(shè)突變等位基因的初始頻率為0，突變率為1%，則每代突變等位基因的頻率會(huì)增加1%。經(jīng)過10代后，突變等位基因的頻率可以通過以下公式計(jì)算：

f=(1+m)^n-1

其中，m為突變率，n為代數(shù)。

代入m=0.01，n=10，得：

f=(1+0.01)^10-1≈0.10485

例題3：

在一個(gè)種群中，某一基因有兩個(gè)等位基因A和a，A基因的頻率為p，a基因的頻率為q。如果自然選擇使得A基因比a基因更有利，請(qǐng)問經(jīng)過若干代后，種群中A基因的頻率會(huì)怎樣變化？

解答：

如果A基因比a基因更有利，那么具有A基因的個(gè)體在生存和繁殖上會(huì)有更高的成功率。因此，A基因的頻率會(huì)逐漸增加，而a基因的頻率會(huì)逐漸減少。最終，種群中A基因的頻率會(huì)趨近于1，即所有的個(gè)體都將具有A基因。

例題4：

假設(shè)一個(gè)種群的基因頻率變化是由于隨機(jī)漂變引起的，且種群大小為1000個(gè)個(gè)體。如果突變等位基因的頻率從0.01增加到0.02，請(qǐng)問這種變化在種群中的概率是多少？

解答：

隨機(jī)漂變是一個(gè)隨機(jī)過程，其概率可以通過以下公式計(jì)算：

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

其中，N為種群大小，n為突變等位基因的數(shù)量變化。

代入N=1000，n=1（從0.01增加到0.02），得：

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

例題5：

在一個(gè)種群中，某一基因有兩個(gè)等位基因A和a，A基因的頻率為p，a基因的頻率為q。如果自然選擇使得A基因比a基因更有利，并且突變率是0.01%，請(qǐng)問經(jīng)過100代后，種群中A基因的頻率會(huì)怎樣變化？

解答：

首先，我們需要計(jì)算每代的基因頻率變化。假設(shè)突變率是0.01%，那么A基因的突變率是p*0.01%，a基因的突變率是q*0.01%。由于A基因更有利，我們可以假設(shè)自然選擇使得A基因的頻率增加。

每代的基因頻率變化可以通過以下公式計(jì)算：

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

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

經(jīng)過100代后，我們可以將上述公式迭代100次來計(jì)算最終的基因頻率。由于計(jì)算較為復(fù)雜，這里只給出結(jié)果的大致趨勢(shì)：A基因的頻率會(huì)逐漸增加，而a基因的頻率會(huì)逐漸減少。最終，A基因的頻率可能會(huì)趨近于1，即所有的個(gè)體都將具有A基因。板書設(shè)計(jì)①知識(shí)點(diǎn)：

-種群基因頻率的定義

-基因頻率變化的因素（自然選擇、基因突變、隔離、遷移）

-哈迪-溫伯格平衡定律

-自然選擇對(duì)基因頻率的影響

②關(guān)鍵詞：

-種群

-基因頻率

-等位基因

-自然選擇

-遺傳漂變

-基