“现代生物进化理论的主要内容”教学设计

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从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果“现代生物进化理论的主要内容”教学设计　　1教材分析　　“现代生物进化理论的主要内容”是人教版实验教科书《必修2·遗传与进化》第七章第二节，是本章的核心内容，也是对以前学过的生物学知识的综合应用。本节包括3部分：第一部分是“种群基因频率的改变与生物进化”第一部分是“隔离与物种的形成”；第三部分是“共同进化与生物多样性的形成”。本节的教学是建立在学生已经掌握了达尔文的自然选择学说的基础上，进一步学习现代生物进化理论的基本观点：种群是生物进化的基本单位，而突变和基因重组、自然选择和隔离是物种形成过程中的三个基本环节。本节的教学重点是理解种群、种群基因库和基因频率等基本概念，学会基因频率的计算方法，理解突变和基因重组为进化提供原材料的原因；教学难点是使学生能够举例说明自然选择作用可以使种群基因频率发生定向改变。　　本节的设计思路是基于情景探究教学模式，设置五大问题情境，以问题驱动学习，引导学生理解现代生物进化理论的重要概念和主要内容，培养学生自主探究、归纳推理等技能。　　教学目标　　知识与技能目标课题份量和难易程度要恰当，博士生能在二年内作出结果，硕士生能在一年内作出结果，特别是对实验条件等要有恰当的估计。 从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果　　(1)解释种群、种群基因库、基因频率等概念。　　(2)运用数学方法讨论种群基因频率的改变。　　(3)说明现代生物进化理论的主要内容。　　2.过程与方法目标　　培养收集信息、分析信息的能力。　　2.情感态度与价值观　　以事实为依据得出结论的科学态度；从桦尺蠖黑化现象中认识到人类对生物进化的干扰，初步养成保护环境的意识。　　教学过程　　课前，教师准备“桦尺蠖黑化现象”的材料以及猎豹追捕斑马的视频，设置五大情境来展开现代生物进化理论的教学。　　情境一　　一种抗生素使用一段时间后，杀菌效果就会下降，原因是细菌产生了抗药性。用达尔文的自然选择学说解释细菌为什么产生抗药性?学生利用达尔文自然选择学说，从宏观角度解释细菌抗药性的产生。教师引导学生思考：这一解释有什么不完善之处吗?教师指出达尔文的自然选择学说不能从根本上解释进化原因，伴随着遗传学的发展，现代生物进化理论的提出完善并发展了自然选择学说。从而导入现代生物进化理论的学习。　　3.情境二课题份量和难易程度要恰当，博士生能在二年内作出结果，硕士生能在一年内作出结果，特别是对实验条件等要有恰当的估计。 从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果　　如果在一群白色桦尺蠖群体中(基因型为aa)偶尔出现了一只黑色桦尺蠖(基因型为Aa)，且黑色比白色更不容易被鸟捕食。那么，桦尺蠖的颜色将有怎样的变化?教师以此引出种群的概念。　　思考题①：新出现的黑色桦尺蠖命运将会怎样?　　学生回答：单个桦尺蠖个体可能存活下来，也可能被鸟吃掉。　　思考题②：产生的新基因如何才能保留下来?　　学生回答：黑色桦尺蠖只有在群体中不断繁殖产生后代，将新基因传递下去，才能使新基因保留下来，并使得桦尺蠖群体得以进化。　　由此，学生可以意识到：研究生物的进化，仅研究个体的表现型是否与环境相适应是不够的，还必须研究群体的基因组成的变化，并通过一组概念辨析：池塘中的全部鱼、池塘中的全部鲫鱼、东北虎和华南虎是否属于种群概念，由此引出种群的概念，并提出种群基因库的概念和基因频率的计算方法。通过概念的辨析，让学生归纳出现代生物进化理论的基本内容之一：种群是生物进化的基本单位。　　3.情境三课题份量和难易程度要恰当，博士生能在二年内作出结果，硕士生能在一年内作出结果，特别是对实验条件等要有恰当的估计。 从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果　　以“群体桦尺蠖进化的实质是什么”启发学生认识种群基因频率的改变。教师引导学生通过数学方法讨论基因频率的变化。假设在桦尺蠖群体中存在着三种基因型的个体：AA的个体占了30％，Aa的个体占了60％，aa的个体占了10％。那么这个群体繁殖几代后，子代的基因频　　率会同亲代一样吗?　　学生通过计算，发现子一代、二代及若干代以后，种群的基因频率是不变的。　　思考题①：上述的计算结果是建立在什么条件之上呢?　　学生回答：上述桦尺蠖种群非常大；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；不存在自然选择；不存在变异。　　思考题②：对自然界的种群来说，这五个条件都成立吗?　　学生回答：不可能。即使前4个条件可以满足，基因突变和染色体变异总会发生。通过讨论基因频率的变化可以认识到，自然界中种群的基因频率一定会发生变化，学生总结出现代生物进化理论的内容之二：种群进化的本质是基因频率的改变。　　3.情境四　　若有一个中等数量的果蝇种群(约有108个个体)，每个果蝇约有104对基因，假定每个基因的突变率都是10-5。那么每一代出现的基因突变数是多少?课题份量和难易程度要恰当，博士生能在二年内作出结果，硕士生能在一年内作出结果，特别是对实验条件等要有恰当的估计。 从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果　　学生运用数学方法，通过简单的计算知道种群中每代会产生不同方向的基因突变，且数量较大，这些新产生的基因通过繁殖得到积累，并构成这一种群的基因库，同时新基因通过自由组合产生更多基因型，为生物进化提供了材料。同时此教师强调：突变和重组都是随机的、不定向的，它们可以改变基因频率，但不能决定基因频率改变的方向，也就是不能决定生物进化的方向。　　通过以上计算，学生归纳出现代生物进化理论的内容之三：突变和基因重组产生进化的原材料。　　3.情境五　　以“是什么主导着群体桦尺蠖的进化方向”出示桦尺蠖黑化材料，并创设情境示例：1870年，桦尺蠖种群的基因型频率如下：SS占10％，Ss占20％，ss占70％，S基因的频率为20％。在树干变黑这一环境条件下，假设树干变黑不利于浅色桦尺蠖的生存，使得种群中浅色个体每年减少10％，黑色个体每年增加10％。2-10年问，该种群每年的基因频率是多少?　　学生通过材料分析以及计算，很自然得出是自然选择的结果，同时也意识到正是由于人类活动引起的工业污染改变了桦尺蠖的生活环境。　　思考：当政府治理环境污染，使得工业区的环境得到改善后，请淡一谈桦尺蠖又会发生怎样的变化?　　学生回答：由于政府这一改善环境的举措会再次影响自然选择，使桦尺蠖发生再次进化，黑色桦尺蠖数量减少，而浅色桦尺蠖数量增加。课题份量和难易程度要恰当，博士生能在二年内作出结果，硕士生能在一年内作出结果，特别是对实验条件等要有恰当的估计。 从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果　　由此，学生总结出现代生物进化理论的主要内容之四：自然选择决定生物进化的方向，并认识到人为干扰对自然界中生物进化的影响，初步养成保护环境的意识。　　3.总结与应用　　教师给出一段视频“草原七猎豹追捕斑马的镜头”，引导学生用现代生物进化理论的观点分析。学生讨论分析出：在生存斗争的过程中，无论是捕食者还是被捕食者，它们种群内部的有利基因的频率不断增大，不利基因的频率逐渐减小。在长期自然选择作用下，种群中适应环境的个体越来越多，更有利于种群的生存和繁衍。　　教学反思　　本堂课的教学设计中设置五大情境驱动学生学习，发挥学生的主观能动性，在重难点的突破上，采取“设疑导入——引导探究——得出结论”的探究教学模式，将重难点问题简单化。同时，在课堂中加入了许多学生活动，如讨论计算基因频率的问题，淡谈人工干扰对自然选择的影响，通过在实例中总结应用所学知识等，充分调动学生学习的积极性，在学习中自觉归纳、总结出现代生物进化理论的主要内容，培养学生自主探究、归纳推理的能力。课题份量和难易程度要恰当，博士生能在二年内作出结果，硕士生能在一年内作出结果，特别是对实验条件等要有恰当的估计。