6.3 种群基因组成的变化与物种的形成教学设计2025-2026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种群基因组成变化与物种形成，以“进化基本单位”设问导入，衔接遗传规律与自然选择学说，构建种群→基因库→基因频率→自然选择→隔离→物种形成的逻辑支架，层层递进。 亮点在于融合科学思维与探究实践，通过基因频率计算演练、桦尺蛾进化案例分析，培养学生数学应用与证据分析能力，结合加拉帕戈斯地雀实例阐释隔离作用，强化进化与适应观，助力学生理解进化实质，为教师提供清晰教学路径与丰富实例。

教学课题 第6章第3节 种群基因组成的变化与物种的形成 课时安排 1 课时 主备人 参备人 教学班级 教学课型 新授课 备课 分备时间 集备时间 课标要求 1.阐明种群、基因库、基因频率的概念； 2.学会计算基因频率； 3.说明现代生物进化理论的主要内容 教材分析 本节是现代进化理论核心，以种群为单位，讲解基因频率变化与进化实质，是承上启下的关键内容。 学情分析 学生已掌握遗传规律、自然选择学说，但对种群、基因频率等微观概念理解困难，计算易出错。 教学目标 1.阐述种群、种群基因库、基因频率等概念的内涵 2.运用数学方法讨论种群基因频率的变化 3.阐明自然选择对种群基因频率变化的影响 4.说明隔离在物种形成中的作用 教学重点 （1）种群、物种、基因频率、隔离等概念 （2）变异、选择和隔离在生物进化中的作用 教学难点 （1）自然选择对种群基因频率变化的影响 （2）隔离在物种形成中的作用 教学方法 讲授法、计算演练法、案例分析法 教学准备 PPT 课件、基因频率计算例题、桦尺蛾进化案例 教学思路 情境导入→种群→种群基因库→种群基因频率的变化→自然选择对种群基因频率变化的影响→小结→检测→作业 教 学 过 程 教学环节 教学内容及教师活动 学生活动 设计意图 新课引入 导入：自然选择直接作用于生物个体，而且是生物个体的表型。表型会随个体死亡而消失，但决定表型的基因会随生殖而延续，并在群体中扩散。因此，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。 提问：进化的基本单位是个体还是种群？ 思考发言 引发认知冲突，导入课题 新知探究：种群 【知识讲解】种群 1.概念：生活在一定区域的同种生物全部个体的集合。 如：一片树林中的全部猕猴 一片草地上的所有蒲公英 一片池塘中的全部鲫鱼 2.特点：①一个种群就是一个繁殖的单位 ②雌雄个体可以通过繁殖将各自的基因遗传给后代 判断实例，识记概念 夯实核心概念 新知探究：种群基因库 【知识讲解】种群基因库 1.基因库：一个种群中全部个体所含有的全部基因。 2.基因频率: 在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值。 3.基因型频率：某种基因型个体数占种群个体总数的比例。 在某昆虫种群中，决定翅色为绿色的基因为A，决定翅色为褐色的基因为a，从这个种群中随机抽取100个个体，测得基因型为AA、Aa、aa的个体分别是30、60、10个，求A和a的基因频率？ 100个个体中基因总数为200个 A基因的数量=2×30﹢60=120个 a基因的数量=2×10﹢60=80个 A基因的频率﹢a基因的频率=1 过渡：这一代繁殖若干代以后，其基因频率会不会发生变化呢？ 【思考.讨论】用数学方法统计基因频率的变化 1.假设上述昆虫种群非常大，所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代，没有迁入和迁出，不同翅色的个体生存和繁殖的机会是均等的，基因A和a都不产生突变，根据孟德尔的分离定律计算。 （1）该种群产生的A配子和a配子的比值各是多少？ （2）子代基因型的频率各是多少？ （3）子代种群的基因频率各是多少？ （4）将计算结果填入表格，想一想， 子二代、子三代以及若干代以后，种 群的基因频率会同子一代一样吗？ 提示：一样 若符合以上5个条件，可用遗传平衡定律公式：A、a的基因频率分别用PA、Pa表示 AA、Aa、aa的基因型频率分别用PAA、PAa、Paa表示 PA+Pa=1 PAA+PAa + Paa = 1 PAA= PA2 PAa=2PAPa Paa =Pa2 PA=PAA+1/2PAa Pa=Paa+1/2PAa 2.上述计算结果是建立在5个假设条件基础上的。对自然界的种群来说，这5个条件都成立吗？ 提示：满足5个假设条件的种群是理想的种群，在自然条件下，这样的种群是不存在的。 这也从反面说明了在自然界中，种群的基因频率迟早要发生变化，也就是说种群的进化是必然的。 3.如果该种群出现新的突变型（基因型为A2a或A2A2）,也就是产生新的等位基因A2，种群的基因频率会发生变化吗？基因A2的频率可能会怎样变化？ 提示：突变产生新的等位基因可以使种群的基因频率发生变化。基因A2的频率是上升还是下降，要看这一突变对生物体是有利的还是有害的。 跟随计算，纠错巩固 通过讲解基因频率和基因型频率，帮助学生理解基因频率和基因型频率的定义和计算方法，培养学生的科学思维能力和探究实践能力。 新知探究：种群基因频率的变化 【知识讲解】 可遗传的变异来源于基因突变、基因重组和染色体变异，其中，基因突变和染色体变异统称为突变。 过渡：我们知道，生物自发突变的频率很低，而且许多突变是有害的，那么，它为什么还能够作为生物进化的原材料呢？ 讲解：这是因为种群是由许多个体组成的，每个个体的细胞中都有成千上万个基因，这样，每一代就会产生大量的突变。 例如：果蝇1组染色体上约有1.3×104个基因，假定每个基因的突变频率都是10-5，对一个中等大小的果蝇种群（约有108个个体）来说，每一代出现的基因突变数将是： 1.3×104×10－5×2×108=2.6×107(个） 实例：在经常刮大风的海岛上，无翅或残翅的昆虫特别多 突变的有害和有利也不是绝对的，这往往取决于生物的生存环境。 基因突变产生的等位基因，通过有性生殖过程中的基因重组，可以形成多种多样的基因型，从而使种群中出现多种多样可遗传的变异类型。 过渡：突变和重组都是随机的、不定向的，那么，种群基因频率的改变是否也是不定向的呢？ 新知探究：自然选择对种群基因频率变化的影响 【探究.实践】探究自然选择对种群基因频率变化的影响 讨论 1.树干变黑会影响桦尺蛾种群中浅色个体的出生率吗？为什么？ 提示：会，因为树干变黑后，浅色个体容易被天敌发现，被捕食的概率增加，许多个体可能在没有交配、产卵前就被天敌捕食，导致其个体数减少，进而影响出生率。 2.在自然选择过程中，直接受选择的是基因型还是表型？为什么？ 提示：表型，基因型并不能在自然选择中起直接作用，因为天敌在捕食桦尺蛾时，看到的是桦尺蛾的体色而不是控制体色的基因。 【知识讲解】自然选择对种群基因频率变化的影响 （1）原因：在自然选择的作用下，具有有利变异的个体有更多的机会产生后代，种群中相应基因的频率会不断提高；相反，具有不利变异的个体留下后代的机会少，种群中相应基因的频率会下降。 （2）结果：在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变，导致生物朝着一定的方向不断进化。 生物进化的实质：种群基因频率的定向改变 巩固新课 小结回顾 梳理：种群的概念、基因频率的计算、生物进化的实质 课堂检测 PPT 原题，当堂订正。 作业设计 基础性作业 完成教材课后练习与应用 拓展性作业 完成 2 道基因频率计算题 板书设计 第3节 种群基因组成的变化与物种的形成 一、种群：进化基本单位 二、基因库、基因频率→计算 三、进化原材料：突变 + 基因重组 四、进化实质：基因频率定向改变 教学反思 本节课围绕种群基因组成的变化展开，按照课标要求有序推进，整体达成预设教学目标。课堂从种群核心概念入手，逐步讲解基因库、基因频率，并通过例题示范计算方法，有效突破计算难点。结合桦尺蛾进化实例，清晰阐释突变、基因重组提供进化原材料，自然选择决定进化方向，帮助学生理解生物进化的实质是种群基因频率的定向改变。教学中注重讲练结合，当堂检测反馈及时，多数学生能掌握概念与计算。但仍存在不足：部分学生对遗传平衡定律理解不深，计算速度慢、准确率不高；对突变有害有利取决于环境的逻辑理解不够透彻。 今后教学将增加计算变式训练，强化步骤讲解；多用生活实例与图表辅助理解，优化课堂节奏，加强对薄弱学生的个别指导，进一步提升学生的科学思维与解题能力。 教学课题 第6章第3节 种群基因组成的变化与物种的形成 课时安排 1 课时 主备人 参备人 教学班级 教学课型 新授课 备课 分备时间 集备时间 课标要求 1.阐明物种、隔离的概念 2.概述隔离在物种形成中的作用 3.说明物种形成的基本环节 教材分析 承接基因频率变化，讲解物种形成机制，是现代进化理论的完整收尾。 学情分析 学生已懂进化实质，但对物种、生殖隔离、地理隔离易混淆 教学目标 1.阐述种群、种群基因库、基因频率等概念的内涵 2.运用数学方法讨论种群基因频率的变化 3.阐明自然选择对种群基因频率变化的影响 4.说明隔离在物种形成中的作用 教学重点 （1）种群、物种、基因频率、隔离等概念 （2）变异、选择和隔离在生物进化中的作用 教学难点 （1）自然选择对种群基因频率变化的影响 （2）隔离在物种形成中的作用 教学方法 讲授法、对比法、案例分析法、讨论法 教学准备 PPT 课件、相关案例及图解 教学思路 复习导入→物种的概念→生殖隔离→地理隔离→隔离在物种形成中的作用→物种形成的方式→小结→检测→作业 教 学 过 程 教学环节 教学内容及教师活动 学生活动 设计意图 设疑导入 曼彻斯特地区桦尺蛾的基因频率发生了改变，但是并没有形成新的物种。那什么是物种？怎样判断两个种群是不是同一个物种？ 思考 激发学生兴趣 新知探究：物种的概念 【知识讲解】 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，称为一个物种。 举例：马和驴虽然能够交配，但是产生的后代-骡是不育的，因此，马和驴属于两个物种。 识记、判断 理解概念 新知探究：隔离在物种形成中的作用 【知识讲解】 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，也不能产生可育的后代。 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。 例如：东北虎(左)和华南虎(右)都是亚洲虎的后代，由于高山、河流或其他地理上的障碍而没有相互交配，使得种群间不能发生基因交流，形成了两个不同的亚种。 地理隔离和生殖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，统称为隔离。 过渡：那么，地理隔离和生殖隔离有没有什么联系呢？ 联系：经过长期的地理隔离，形成生殖隔离。 达尔文在环球考察时观察到一种现象：在加拉帕戈斯岛上生活着13种地雀。这些地雀的喙差别很大，不同物种之间存在生殖隔离。而在辽阔的南美洲大陆上，却看不到这13种地雀的踪影。 由于地理隔离而形成生殖隔离，最后形成不同的物种 【小结】 结论：隔离是物种形成的必要条件 区分生殖隔离和地理隔离，理解概念 通过讲解隔离的概念，帮助学生理解隔离的基本含义。通过实例和讨论，帮助学生深入理解地理隔离在物种形成中的作用。 新知探究：物种形成的方式 【知识讲解】 ①渐变式—先经过长期地理隔离，最后产生生殖隔离。 新物种形成的三个基本环节：突变和基因重组、自然选择、隔离 ②骤变式—主要是通过染色体变异的方式形成新物种，一旦出现可以很快形成生殖隔离。此种方式多见于植物。 归纳总结 明确物种形成标志与方式，构建进化逻辑，强化科学思维。 巩固新课 小结回顾 梳理：物种→隔离→形成过程→标志 课堂检测 PPT 原题，当堂订正。 作业设计 基础性作业 完成教材课后练习与应用 拓展性作业 用流程图画出物种形成过程 板书设计 第3节 种群基因组成的变化与物种的形成 一、物种：可育后代 二、隔离：地理隔离、生殖隔离 三、形成：地理隔离→自然选择→生殖隔离 四、标志：生殖隔离； 环节：突变、自然选择、隔离 教学反思 本节课以隔离在物种形成中的作用为核心，衔接上节内容，教学流程清晰、重点突出。通过马、驴、骡实例引入物种与生殖隔离概念，再对比地理隔离与生殖隔离，结合加拉帕戈斯地雀进化过程，层层推进，帮助学生理解物种形成的完整过程。 课堂注重概念辨析与逻辑梳理，学生能较好掌握物种形成的标志、基本环节及两种方式，当堂检测效果良好。不足之处在于对地理隔离积累基因库差异的过程讲解偏快，部分学生对 “先地理隔离再生殖隔离” 的逻辑链条理解不够连贯；互动形式较为单一，学生主动表达较少。 后续将优化时间分配，用流程图、动画等直观方式呈现进化过程，增加小组讨论与案例辨析，强化知识间的逻辑联系，提升学生对进化理论整体性的理解。 学科网（北京）股份有限公司 $