6.3.1 种群基因组成的变化 教学设计（表格式）人教版（2019）高中生物必修二

课题 种群基因组成的变化
教学目标
1. 理解种群是生物进化的基本单位并说明其原因。阐述种群基因库，基因频率和基因型频率的概念及其相互关系。（生命观念） 2. 运用演绎与推理、建构数学模型的方法，讨论种群基因频率的变化，进而阐明自然选择对种群基因频率变化的影响。（科学思维） 3.能够运用“现代生物进化理论”阐释生活中滥用抗生素与耐药细菌产生的关系，并预测不加以管控可能会产生的结果，宣传规范用药。（社会责任）
教学重点： 理解种群是生物进化的基本单位并说明其原因。 2. 阐述种群基因库，基因频率和基因型频率的概念及其相互关系。 教学难点：运用演绎与推理、建构数学模型的方法，讨论种群基因频率的变化，进而阐明自然选择对种群基因频率变化的影响
教学过程
一、导入新课 教师活动：【视频导入】超级细菌产生的机制。 学生活动：观看抗生素的使用与超级细菌形成之间的关系的视频，思考耐药菌如何将耐药基因传递下去。 教师活动：随抗生素加大剂量的使用，耐药菌比例逐年增加，对公众健康造成一定威胁。那么同学们思考：耐药菌的出现是对环境的一种适应性现象吗？耐药性会随着细菌个体的死亡而消失，但决定表型的基因却可以随着生殖而世代延续，并在群体中扩散，而这个群体就是种群。从而引入新课。 （设计意图：联系生活、渗透社会责任感，激发学习兴趣。） 种群和基因库 1.种群和基因库概念教学 教师活动：呈现实例，指导学生分析是否为种群及原因。 实例如下：A.一个池塘中的全部鱼 B.一片草地上的成年梅花鹿 C.一个池塘中的全部鲤鱼 D. 一个菜市场中的所有菠菜 学生活动：自主学习判断以上实例，是否为种群，并阐明种群概念。 教师活动：总结种群是生物繁殖和进化的基本单位。并向学生提出问题： 细菌出现抗生素的抗性个体后，该种群会如何进化 学生活动：经过思考，能独立说出种群中抗性个体数量会越来越多。 教师活动：种群中抗性基因数目会随个体数量的增加而增加。引导学生总结生物进化的实质是种群基因频率的变化。并引导学生思考：如何更加准确地描述种群基因的变化呢 从而引出基因库、基因频率、基因型频率的教学。 （设计意图：从贴近生活实例出发，培养学生独立思考、自主分析的能力，从而深化对“种群是生物繁殖和进化的基本单位”、“生物进化的实质是种群基因频率的变化”这两大生命观念的认识。） 2.构建“基因频率”数学模型 教师活动：以桦尺蛾进化的体色变化数据为素材，贯穿建模的始终。并提供例2：在英国的曼彻斯特地区有一种桦尺蛾，其某种性状受一对等位基因S、s的控制，从种群中随机抽取100个个体，测知基因型为SS、Ss和ss的个体分别是30、60和10个。计算（1）S和s的基因频率分别是多少 （2）SS、Ss和ss的基因型频率分别是多少？（3）推导如何由基因型频率计算基因频率。 学生活动：基于孟德尔定律计算的知识基础，独立完成以上前2个问题。同桌合作推导第3个问题，并总结基因频率的计算规律。 教师活动：提出疑问，引导学生思考这个种群繁殖若干代以后，其基因频率会不会发生变化呢？在例2 的基础上增加教材111页“思考·讨论”1中的5种限定条件及问题。问题如下：在这种理想状态下，依据孟德尔遗传规律，计算该种群产生的配子的比值，子代的基因型频率和基因频率各是多少？ 子二代、子三代的基因型频率和基因频率各是多少？ 学生活动：以小组为单位、通过合作探究的方式计算完成以上表格。某小组代表上台与同学们分享本小组的解题思路，进行数学建模。 教师活动：①讲解：如果种群满足刚才所说的 5 个假设条件，那么种群的基因频率和基因型频率可以世代相传，不发生变化，保持平衡。——遗传平衡。 ②引导学生总结遗传平衡定律的计算公式，即当种群处于理想状态下，若种群中一对等位基因为A和a，设A的基因频率为p，a的基因频率为q，且p+q=1，那么AA%=p2,Aa%=2pq,aa%=q2。 （设计意图：以桦尺蛾进化的体色变化数据为素材，贯穿建模的始终，增强知识的整体性、学生的系统性。通过上台分享锻炼学生的语言表达能力，通过小组合作的方式培养学生的合作探究能力、数据分析能力，最终通过建模增强学生的科学思维。） 三、种群基因频率的变化 教师活动：引导学生质疑自然界中5个假设条件能否同时成立吗？在种群繁殖过程中，哪些因素能引起种群基因频率的改变呢？ 学生活动：根据自己对自然界的观察或从某些视频资料中的所得列举出反例。 教师活动：总结学生所举实例根本上来源于基因突变、基因重组、染色体变异、环境选择等。 师生共同总结：可遗传变异提供进化的原材料，突变的有利和有害取决于生物的生存环境。 （设计意图：引导学生关注自然、关注生活的同时增加学生的批判性思维。） 四、自然选择对种群基因频率变化的影响 教师活动：提供视频呈现桦尺蛾种群数量变化视频资料，引导学生了解探究背景。 提出问题即桦尺蛾种群中的 s 基因（决定浅色性状）频率为什么越来越低？ —— 提出问题 学生活动：根据对视频资料的理解作出猜想——自然选择可以使种群的基因频率定向改变。 —— 做出假设 教师活动：提出探究思路如下，1870年桦尺蛾种群的基因型频率为SS 10%，Ss 20%，ss 70%，S的基因频率为20%。在树干变黑这一环境条件下，假如树干变黑不利于浅色桦尺蛾的生存，使得种群中浅色个体每年减少10%，黑色个体每年增加10%。该种群第2-4年间的基因型频率与基因频率各是多少呢？ 学生活动：小组合作探究完成计算， 将基因频率数据绘制成曲线图，小组交流展 示，分享成果。 教师活动：提出问题即如果空气质量好转，该种群的基因频率又会发生怎样的变化？观察到什么现象才能证明我们的推测正确呢？ 学生活动：小组讨论，做出预期，表达观点。 ——演绎推理 教师活动：呈现马杰鲁斯在2001年-2006年间对自己花园中黑色与白色桦尺蛾种群生存率调查结果，如右上图。 师生共同总结：在自然选择的作用下，种群的基因频率发生定向改变，导致生物朝着一定的方向不断进化，即自然选择决定生物进化的方向，从而修正“基因频率”数学模型。 ——实验验证，得出结论 （设计意图：利用“假说-演绎”法进行模型修正的同时，提升学生的科学探究素养、科学思维能力及批判性思维。） 五、前后呼应，关注社会议题。 学生活动：1.学生从进化的角度解释细菌耐药率升高的原因，进行分享。 2.由生物兴趣小组的同学汇报课前对高一年级部分家庭对“抗生素认识”的现状的调查问卷设置及结果。结果显示:大多数人对抗生素仅有基本的了解,对如何规范使用抗生素以及抗生素滥用会带来的危害没有深刻的认知。 （设计意图：与新课引入形成前后呼应，有助于同学们用课堂知识解决生活中的实问题，同时引导同学们安全用药，合理使用抗生素，提升社会责任意识，增强加过情怀。） 六、课堂总结 1.种群是生物繁殖和进化的基本单位。 2.可遗传的变异，提供进化的原材料。 3.自然选择决定生物进化的方向。 4.进化的实质是种群基因频率的改变。 七、课堂巩固及作业布置 教师活动：展示练习题 学生活动：学生达标练习，检验、巩固本节知识，理清本节课的知识框架。 作业布置如下： 1.绘制本节思维导图。 2.完成学案对点训练和综合强化（拓展）相关习题。 3.搜集超级细菌资料，如耐药肺炎克雷伯菌，它对26种抗生素均有耐药性思考超级细菌产生针对多种抗生素耐药性的机制。 八、板书设计