6.3.1《种群基因组成的变化》教学设计-2023-2024学年高二上学期生物人教版（2019）选择性必修2

6.3.1《种群基因组成的变化》教学设计 一、教材分析与设计思路 “种群基因组成的变化”是人教统编版高中《生物学》必修 2《遗传与进化》第 6章第 3节第 1课时的内容。本节从种群和种群基因库的概念切入，通过对种群基因频率的变化由浅入深的分析来揭示生物进化的实质。桦尺蛾的“工业黑化”现象是生物进化史上一个经典的研究案例，笔者以桦尺蛾情境为主线，通过创设数字化的问题情境，引导学生进行计算、分析桦尺娥种群的基因型频率和基因频率、得出自然选择与种群基因频率变化之间的关系，进而总结影响进化的概念图。由于本节课中对数据处理的工作量较大，花费时间较长，所以将种群和基因频率的计算作为课前预习内容让学生完成学案。课上重点计算满足哈代—温伯格平衡的种群中子代基因型频率和基因频率，以及完成探究自然选择对基因频率影响的模拟活动，为了培养学生的数据分析、处理能力，将通过数学模型的构建并借助于 Excel 工具完成该探究实验的大部分计算内容。 二、学情分析 学生已经能用达尔文的自然选择学说从性状水平进行初步解释，但是，学生还不能深入到基因水平从实质上进行科学解释。对此，笔者在教学中以真实的桦尺蛾“工业黑化”的研究材料为背景，精心创设出一系列问题情境，由浅入深、由表及里地引导学生对生物进化的现象作出科学解释。根据学生的学习能力进行分组，组内合作，互助学习，共同完成学习任务。 三、教学目标依据 新课程标准的要求并围绕学生学科素养的培养，制订了如下教学目标： （1）通过阅读材料和分析例题，理解种群和基因库的含义，提高归纳与概括的科学思维能力。 （2）通过数学计算，理解基因频率的含义，提高演绎与推理的科学思维能力。（3）通过模拟实验来探究自然选择对基因频率改变，提高归纳与概括、模型与建模的科学思维能力，形成进化的生命观念。 教学过程 学习任务 教师活动 学生活动 设计意图 问题探讨创设情境 【创设情境】英国的曼彻斯特地区有美丽的桦树林，这里生活着“世界级明星”桦尺蛾，教师通过 PPT展示桦尺蛾照片，介绍史料背景。【布置任务】组织学生讨论 PPT上两个问题。 问题 1：工业污染区桦尺蛾的黑色性状在自然选择中能否被保留下来？为什么？ 问题 2：个体终将死亡，若该黑色桦尺蛾死亡，控制黑色的 S基因是否也会随之消失？ 【表达交流】学生联系达尔文的自然选择学说对 2个问题展开讨论，进行表达和交流。 通过真实史料再现，让学生根据已有知识，利用“达尔文的自然选择学说”从性状水平解释“桦尺蛾工业黑化”这个现象，体会自然选择学说的局限 理解种群和基因库的概念以及基因频率的计算 【课前预习】课前通过学案指导学生阅读教材，理解种群、基因库和基因频率的概念，以及基因频率的计算方法。教师完成对学案的批改，掌握学生的预习情况。 【概念辨析】结合例题，要求学生判断是否是种群。 【计算】结合例题 3和 4，以及学生的课前预习学案的填写情况，组织同学交流基因频率的计算方法。 【引导总结】归纳总结种群是繁殖和进化的基本单位。归纳总结基因频率的计算方法和注意事项。 【课前预习】通过预习，完成学案。 【讨论】通过学生讨论，对课前预习中反映出的问题进行讨论和交流。 通过课前预习学案的自主学习，初步构建相关概念。通过概念辨析，建立种群的概念，并认同种群是生物进化的基本单位。通过计算，使学生学会计算基因频率的方法 运用数学方法计算基因频率和基因型频率，建构遗传平衡定律的数学模型 【布置任务】以一个理想状态下的桦尺蛾种群为研究对象，让种群内的个体自由交配，依据孟德尔的遗传规律，计算亲代和子代的基因频率和基因型频率。 【引导总结】归纳总结遗传平衡定律的内容：在一个有性生殖的自然种群中，假设等位基因 S和s的基因频率分别使 p和 q，p2代表 SS的基因型频率，q2代表 ss的基因型频率，2pq代表杂合子 Ss的基因型频率。 【探究】学生计算、归纳总结，寻找规律，尝试构建数学模型。 对计算结果进行分析，归纳基因频率和基因型频率的变化规律，理解遗传平衡定律。 通过计算理解突变对基因频率的影响 【创设情境】自然状态下桦尺蛾种群的个体数，基因数，突变概率，计算种群中出现突变基因的个数。问题：突变会改变基因频率，但是突变具有不定向的特点，生物进化的方向是否确定呢？由什么决定？ 【讨论】学生计算，思考，回答交流。 从理想模型过渡到真实情境，分析影响基因频率的因素有哪些，进一步引出自然选择对基因频率的影响。 运用模拟实验和数学模型探讨自然选择对种群基因频率的影响 【学生活动】创设情境，利用黑色卡纸模拟工业黑化的树，黑色和白色纸片模拟黑色和浅色桦尺蛾，学生扮演鸟类对桦尺蛾进行模拟捕食。每组五名同学，每次一名同学只捕捉一只桦尺蛾，每一轮捕食两次。共捕食三轮。每一轮捕食结束后