6.3隔离在物种形成中的作用 (1)教学设计-2024-2025学年高一下学期生物人教版必修2

该高中生物学教学设计聚焦“隔离在物种形成中的作用”，以《狮虎兽》视频导入，通过“老虎和狮子是否同一物种”的问题引发思考，逐步建构物种、生殖隔离、地理隔离等概念，结合种群与物种对比表、地雀进化案例，形成“情境—问题—概念—模型”的学习脉络，借助问题串与案例分析搭建学习支架。 以“狮虎兽”为主线贯穿教学，融合生命观念（进化与适应观）、科学思维（对比分析种群与物种）、探究实践（自主阅读构建物种形成模型）与态度责任（保护生物观念）。通过马驴骡、东北虎华南虎等实例及多样化活动，帮助学生深化概念理解，提升探究能力，为教师提供核心素养导向的教学方案与丰富素材，便于高效教学。

教学设计 课程基本信息 学科 生物学 年级 高一 学期 春季 课题 隔离在物种形成中的作用 教学目标 1. 阐述物种和隔离的概念,并举例说明;阐述隔离可以导致新物种形成。(生命观念) 2. 根据情景,判断地理隔离和生殖隔离的关系。(科学思维) 3. 自主阅读并分析相关内容,概括出物种形成过程的概念模型。(科学探究) 4. 正确认识人类在自然界中的地位,形成保护生物并让其自由繁殖的观念,树立人与自然和谐共生的发展观。(社会责任) 教学重难点 教学重点: 1. 物种、生殖隔离、地理隔离等概念。 2. 物种的形成过程及隔离在物种形成中的作用。 教学难点: 1. 区分种群和物种的概念。 2. 物种的形成过程及隔离在物种形成中的作用用。 教学过程 一、创设情境、引入新课 播放《狮虎兽》创设情境。 【思考】老虎和狮子是否属于同一物种?它们的杂交后代是一个新物种吗? 【过渡】如何判断两个种群是不是同一物种? 【设计意图】创设情境,激发学生探究欲望。 二、什么是物种? 【活动一】展示老虎、狮子、狼的图片,简要介绍三种动物各自的特点,启发学生思考。 【问题】1.以上三种动物是否属于一个物种? 2.怎样判断两个种群的生物是否属于同一物种? 3.请给物种下一个定义。 【展示评价】 狼与狮子、老虎之间都不能交配,老虎与狮子在人工干预下可以交配,但是产生狮虎兽和虎狮兽高度不育,也就是说在自然状态下,它们不能相互交配,或者交配成功也不能产生可育的后代,因此它们不属于同一物种。所以判断两个生物是否属于同一物种,必须满足两个条件,一是在自然状态下可以相互交配,二是并且可以产生可育的后代。 物种(species)是指能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物。 【学以致用】虎狮兽是否是物种?世界上不同肤色的人是一个物种吗? 【活动二】以小组为单位讨论,物种与种群的区别有哪些? 【展示评价】 项目 种群 物种 范围 一定区域内的同种生物的所有个体 由分布在不同区域内的同种生物的许多种群组成 判断标准 种群必须具备“两同一全”,即同一区域、同一物种、全部个体 在自然条件下能自由交配并且产生可育后代(无生殖隔离) 联系 (1)一个物种可以包括许多种群; (2)同一个物种的多个种群之间存在着地理隔离,长期发展下去可成为不同的亚种,进而可能形成多个新物种。 【过渡】刚才提到了生殖隔离和地理隔离,什么是生殖隔离和地理隔离呢? 【设计意图】创设情境,引发学生思考,建构物种的概念。比对物种和种群的概念,进一步搭建它们间的关系支架,引出隔离及其在物种形成中的作用。 三、怎样理解地理隔离和生殖隔离? 不同物种之间一般是不能相互交配的,即使交配成功,也不能产生可育后代,这种现象就叫作生殖隔离。(reproductive isolation)。 【活动三】 展示马、驴、骡子图片,创设情境:马和驴可以交配交配,产生骡子。根据图片信息,试从染色体组的角度分析马和驴能不能进行基因交流? 【展示评价】骡子是异源二倍体生物,体内有63条染色体,这63条染色体在减数分裂时联会紊乱,不能进行正常的减数分裂,没有生殖能力,所以马和驴之间不能发生基因交流,存在生殖隔离。换言之,存在生殖隔离的生物间不能进行基因交流的。生殖隔离是判断是否为同一物种的重要依据,也是新物种形成的标志。 【拓展】老虎和狼、马和驴之间都存在生殖隔离,那么两种生殖隔离有差异吗? 【展示评价】生殖隔离又可以细分为受精前的生殖隔离和受精后的生殖隔离。 受精前的生殖隔离包括:生态隔离、季节隔离、行为隔离、机械隔离、配子隔离。受精后的生殖隔离包括:杂种不活、杂种不育。 【活动四】展示东北虎与华南虎照片,启发学生思考。 【问题】1.在自然状态东北虎与华南虎是否可以发生基因交流?为什么? 2.你还能举出其他例子吗? 【展示评价】 如果把东北虎和华南虎放在同一片森林中,它们仍然可以相互交配并产生可育的后代,说明它们仍属于同一个物种。 但在自然状态下,它们处在不同的地域,很明显存在着地理障碍,彼此不能相遇,不能进行基因交流。再比如两个池塘的鲤鱼。因此同种生物由于地理障碍而分成不同的种群,使得种群间不能发生基因交流的现象,叫作地理隔离(geographical isolation)。 生殖隔离和地理隔离都是指不同群体间的个体,在自然条件下基因不能自由交流的现象。这里统称为隔离(isolation)。 【活动五】阅读书上的鼠种群的例子,思考两个鼠种群是否能继续繁殖后代。分享生殖隔离和地理隔离有没有什么联系呢? 【展示评价】两个鼠种群间可能能自由交配,也可能不能自由交配。如果能自由交配并且产生了可育后代,说明还是同一物种。如果不能自由交配或交配后不能产生可育后代,说明长期的地理隔离导致它们之间出现了生殖隔离,形成了两个新物种。因此:地理隔离可能会导致生殖隔离。 【过渡】那么新物种是如何形成的,隔离在物种形成中起什么作用? 【设计意图】培养学生分析问题的能力,建构生殖隔离与地理隔离的概念,并提出地理隔离可能导致生殖隔离的假设。 四、隔离在物种形成中起什么作用? 【活动六】阅读课本 P117,梳理“加纳帕戈斯群岛的地雀”的进化故事。讨论下面四个问题,尝试构建物种形成过程的模型,总结隔离在物种形成中的作用。 【展示评价】地雀的祖先从南美洲大陆迁来后,逐渐分布到不同的岛屿上。出现了地理隔离,不能进行基因交流。各个岛上的地雀种群可能会出现不同的突变和基因重组;每个岛上的生态条件互不相同,自然选择对不同种群基因频率的改变所起的作用就有差别,在一个种群中,某些基因被保留下来,而在另一个种群中,被保留下来的可能是另一些基因。不同种群基因频率向不同方向发生改变。久而久之,这些种群的基因库就会形成明显的差异,并逐渐出现生殖隔离。生殖隔离一旦形成,原来属于一个物种的地雀,就成了不同的物种。因此,隔离是物种形成的必要条件。 新物种的形成是生物与环境相互影响相互作用长期积累进化的结果。这种物种形成的方式称为渐变式。 【设计意图】深入理解物种形成的基本过程,建构隔离是物种形成的必要条件这一重要概念。 【拓展1】新物种的形成一定需要地理隔离吗?你能举出一个例子吗? 【展示评价】不一定。人工诱导多倍体的形成就不需地理隔离。比如用二倍体西瓜培育出的四倍体西瓜,二倍体西瓜和四倍体西瓜杂交,可以产生三倍体无籽西瓜,三倍体无籽西瓜不育,因此二倍体西瓜与四倍体西瓜之间存在生殖隔离,四倍体对于二倍体来说,就是一个新物种。所以新物种的形成不一定需要地理隔离。这种方式培育新物种,短时间内即可形成,称为骤变式。 【拓展2】生物进化了一定能产生新物种吗? 【活动七】小组为单位讨论这个问题,然后将讨论的结果填写在下表中。 【展示评价】 内容 物种形成 生物进化 标志 生殖隔离出现 基因频率改变 变化后生物与原生物的关系 属于不同物种 可能属于一个物种 二者联系 生物进化的实质是基因频率改变,这种改变可大可小,不一定会突破物种的界限,生物进化不一定导致新物种的形成。 【联系实际、感情升华】在自然界,狮和虎是不可能相遇的。在动物园里,一般也将这两种动物分开圈养。近年来才出现将它们的幼崽放在一起饲养的做法,目的是获得有观赏价值的杂交后代—狮虎兽或虎狮兽;也有人将斑马和驴进行杂交,产生的后代兼具斑马和驴的特征,称为斑驴兽或驴斑兽,俗称“斑驴”。你对这种做法有什么看法? 【展示评价】从科研角度出发,这样做可以帮助人们更多地了解生命的奥秘;从伦理角度出发,不同物种杂交后代中,容易出现多种生理缺陷或疾病,这些个体会承受一定的痛苦,因此这种做法不宜提倡;从生物学角度出发,各种生物之间相互依存、相互制约,才有了丰富多彩的地球。所以我们应尽量减少对其他生物的干扰,让其自由繁殖,以体现对自然和生命的尊重。井水不犯河水的生存方式,才更符合自然界规律。 【设计意图】在老师的引导下,层层递进的思考,认识各种生物之间本应相互依存、相互制约,形成稳态与平衡观,增强学生的社会责任感。 五、总结归纳,课堂练习 结合板书,重新强调重难点。引导学生完成“作业练习”。 【作业练习】 1.下列实例中不属于生殖隔离的是( ) A.玉米的花粉落在大豆柱头上不能萌发 B.同一物种的动物因生活的地区不同而不能进行基因交流 C.马和驴杂交所生的骡高度不育 D.不同种类的昆虫雌雄个体之间通常不能交配 【答案】B 【选题依据】考察生殖隔离的内涵,本节课的重点内容。 【选题目的】深化对生殖隔离概念的理解。 2.有关物种的正确叙述是( ) ①不同种群的生物肯定不属于同一个物种 ②具有一定形态结构和生理功能,能相互交配且产生可育后代的一群生物个体 ③隔离是形成新物种的必要条件 ④只要有地理隔离就能形成新物种 A.①②③ B.②③④ C.②③ D.①②③④ 【答案】C 【选题依据】考察物种的概念、种群和物种的区别、隔离在物种形成中的作用,本节课的重点难点内容。 【选题目的】巩固重难点知识。 3.猫科动物包括许多物种,它们有的生活在不同地域,如老虎和狮子;有的生活在同一地域,如非洲草原上的狮子和花豹。下列对此现象的理解,错误的是( ) A.狮子和花豹长期生活在同一地域,随着时间的推移迟早会进化为同一物种 B.老虎与狮子形态结构的差异与其不同的生存环境密切相关 C.老虎和狮子由于长期的地理隔离已经形成了生殖隔离 D.生活在同一地域的狮子和花豹是竞争关系 【答案】A 【选题依据】考察不同物种形态和生理差异的原因及其与环境的关系。 【选题目的】加深对物种形态和生理差异的原因的理解。 4.隔离的是物种形成的必要条件。下列关于隔离的叙述,合理的是( ) A.两个种群间不能进行基因交流,说明有生殖隔离 B.新物种的形成必须经过生殖隔离 C.形成新物种的过程中,基因频率不一定发生变化 D.三倍体西瓜是一个新物种 【答案】B 【选题依据】考察隔离类型及其在物种形成中的作用。 【选题目的】加深对“隔离的是物种形成的必要条件”的理解。 5.下图是物种形成的一种模式。物种a因为地理障碍分隔为两个种群a1和a2,它们所处的环境条件不同,经过漫长的进化,分别形成新物种b和c。在此进程中的某一时刻,a1种群的部分个体越过障碍外迁,与a2同域分布,向d方向进化。据此回答下列问题。 (1)在遗传学和进化论研究中,物种是指能够在自然状态下相互交配并产生 的一群生物。物种a的两个种群a1和a2由于地理上的障碍而不能发生基因交流,这种现象叫作 。 (2)由于a1和a2发生的突变和 可能不同,食物和栖息条件互不相同,通过 保留下来的基因也不相同,久而久之,a1和a2的 就会形成明显的差异,从而进化成b和c两个物种。 (3)c和d虽然生活在同一区域,但已经不能相互交配,这说明它们之间存在 。 (4)在此过程中,不利变异被淘汰,有利变异得以保存和积累,从而使控制有利变异的基因频率提高,导致生物朝着适应环境的方向进化。由此可见,生物进化的实质是 。 【答案】(1)可育后代 地理隔离 (2)基因重组 自然选择 基因库 (3)生殖隔离 (4)种群基因频率的(定向)改变 【选题依据】考察物种、生殖隔离、地理隔离、物种形成的三环节和生物进化的本质。 【选题目的】对重点概念加深巩固。 六、板书设计 物种: 能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物。 必要 条件 标志 隔离 生殖隔离: 不同物种之间一般是不能相互交配的,即使交配成功,也不能产生可育后代的现象。 地理隔离: 同种生物由于地理障碍而分成不同的种群,使得种群间不能发生基因交流的现象。 不同群体间的个体,在自然条件下基因不能自由交流的现象。 七、教学反思 本教学设计围绕“狮虎兽”为主线展开,以“虎狮虎兽”视频导入,激发学生的兴趣,课中以华南虎和东北虎作为实例分析地理隔离,结尾以“狮虎兽”为例,进行感情升华。整节课通过问题串、列表分析、讨论探究等活动,学习达成本节的概念建构,不仅能获得学科知识、锻炼分析思考的能力,还注重科学态度、社会责任等核心素养的养成。 学科网(北京)股份有限公司 $