教学设计
课题
种群基因频率的改变与生物进化
解读理念
面向全体学生，着眼于学生的全面发展，提高学生的生物科学素养，通过启发式教学，设计问题链由浅入深、层层递进，鼓励学生自主、合作、探究学习，注重培养学生的独立思考能力、分析归纳能力以及借助数学模型解决生物问题的能力，让学生建立生物进化的观点并能用进化的观点解释某些现象，树立生态意识，参与环境保护。
学情分析
学生在初中阶段学习过生物进化的内容，知道达尔文自然选择学说的要点，但对其局限性尚不了解；另外通过人教版生物学必修二前六章的学习，已经理解了孟德尔分离规律与自由组合规律的实质及应用，知道了基因与性状的关系，并且深入学习了三种可遗传变异，有助于学生学习本部分内容。本节在学习了达尔文进化理论的基础上，通过自主预习本节课的教材内容并利用所获知识完成学案的导学部分，课堂教学过程中学生利用预习所得的感性认识，在教师的引导下，通过“设疑——引导——探究——求真——总结”的互动教学模式，轻松愉悦的掌握重点知识并突破难点知识。
教材分析
内容要求
举例说明种群内的某些可遗传变异将赋予个体在特定环境中的生存和繁殖优势；阐明具有优势性状的个体在种群中所占比例将会增加；说明自然选择促进生物更好的适应特定的生存环境；概述现代生物进化理论以自然选择学说为核心，为地球上的生命进化史提供了科学的解释。
教学目标
解释种群、种群基因库、基因频率等概念。
通过对桦尺蠖的“工业黑化”现象的分析，说明自然选择促进生物更好的适应特定的生存环境，建立进化与适应观。
探究理想条件和自然条件下种群基因频率的改变，掌握建立数学模型解决生物问题的方法，认识到进化的实质就是种群基因频率的定向改变。
了解人类活动对生物进化影响，树立和践行“绿水青山就是金山银山”的理念，形成生态意识、主动参与环境保护实践。
教学资源
1.人教版生物学必修二《遗传与进化》
2.课件
3.学案
教学重点
种群、种群基因库、基因频率等概念。
突变和基因重组、自然选择在生物进化过程中的作用。
教学难点
基因频率的概念。
自然选择对种群基因频率的影响。
方法解读
教学方法
启发式、探究式、参与式教学
教学准备
1学生课前预习本节内容。
教师搜集相关资料，制作多媒体课件。
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
复习导入新课
呈现生物进化的经典案例——桦尺蠖的“工业黑化”，请学生联系达尔文的自然选择学说解释上述现象。
学生思考回答：十九世纪中叶，浅色桦尺蠖不易被天敌发现，更能适应环境，此时浅色桦尺蠖占多数，当环境逐渐恶化后，黑色桦尺蠖更能适应这种变化，因此黑色桦尺蠖数量增加。
温故知新，通过经典案例——桦尺蠖的黑化复习上节课的达尔文进化理论。
新课讲授
一、通过分析达尔文进化论的不合理之处，得出种群是生物进化的基本单位。
二、通过问题探究，结合前面所学的生物变异的类型，得出突变和基因重组产生进化的原材料。
三、采用建立数学模型的方法，借助小组合作学习的方式，探究种群基因频率的改变
达尔文认为生物进化的基本单位是什么？
这种说法合理吗？为什么？
那么生物进化的基本单位应该是什么呢？
我们先来学习一个概念——种群。
举例说明？
图片展示，举例说明。
例如四川阿坝州草原的全部黑颈鹤？
大兴安岭的所有乔木？
大兴安岭所有的红松？
这样一来，在一个种群内个体之间可以自由交配，把控制优良性状的基因传递给后代，从而使后代也具有这种优良性状，因此生物进化的基本单位是什么呢？
黑色桦尺蠖如何产生的？
自然界还有哪种变异能够产生新性状？
这种变异有几种类型？
还有什么变异类型？
这三种变异类型都发生了遗传物质的改变，所以我们称它为可遗传变异。
而达尔文早就提出可遗传变异提供进化的原材料，只是受当时科学发展水平的局限，他没有对其本质做出科学解释。
这样我们就可以得出结论？
现在我们已经知道种群是进化的基本单位，突变和基因重组产生进化的原材料，那么生物如何进化呢？生物进化的标志又是什么呢？
（一）我们先来看三个概念：
基因库？
基因频率？
基因型频率？
现在我们来做个相应的练习：
杂交试验表明，桦尺蠖的体色受一对等位基因S和s,黑色（S）对浅色（s）是显性的。某桦尺蠖种群，抽样调查100个个体，测得SS、Ss、ss个体数分别为10、20、70，问每种基因型频率分别是多少？S、s的基因频率分别是多少？
上述种群
影响种群基因频率的因素
上述桦尺蠖种群繁殖若干代后，其基因频率会不会发生改变？我们来看问题：
已知SS、Ss、ss个体的基因型频率为10%、20%、70%，个体间能够自由交配并产生可育后代，按照孟德尔分离定律进行计算。
（1）该种群产生的S配子和s配子的比率各是多少？
（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）想一想，子二代、子三代以及若干代以后，种群的基因型频率和基因频率会和子一代一样吗？
但这显然是一种理想条件下的计算结果，在自然界中不可能实现。现在以小组为单位讨论：自然界的哪些情况会影响种群的基因频率？
（三）自然选择对种群基因频率的影响
我们接下来仍然借助数学模型探究自然选择是如何影响种群基因频率的。来看问题：
随着第二次工业革命的进行，工厂排出的浓烟使得树干上的地衣不能生存，并被熏成了黑色，这种变化不利于浅色桦尺蠖的生存，种群中浅色个体每年减少10%，黑色个体每年增加10%。
问第2-10年间，该种群每年的基因型频率是多少？每年的基因频率是多少？
从结果分析S基因频率和s基因频率都发生了改变，趋势如何呢？
这说明什么？
因此，自然选择能使种群基因频率发生定向改变，也就是说什么决定了种群进化的方向？
自然选择可能受人类活动的影响。例如英国伦敦的“毒雾事件”。（图片展示）
结合济南的实际情况（图片展示），分享习总书记关于生态环境工程的十大精妙论述，提倡大家保护环境从自身做起。
学生：个体
学生：不合理。
假如有一只浅色桦尺蠖没有产生后代就死亡了，它的这种有利性状就不能够遗传给后代，那么它对进化就没有贡献。
生活在同一区域的同种生物的全部个体叫做种群。
例如英国曼彻斯特地区全部的桦尺蠖。
是！
不是！乔木有很多种。
是！
种群
基因突变。
染色体变异。
两种，染色体数目变异和染色体结构变异。
基因重组能产生新的形状组合。
突变和基因重组产生进化的原材料。
一个种群全部个体的全部基因就构成了这个种群的基因库
某基因站全部等位基因的比率。
某基因型个体数占种群个体总数的比率。
学生独立完成，拍照对比讲评。
学生1：列举亲代的交配类型，然后计算子一代的基因型频率。
学生2：这样太麻烦了，可以换一种思路，亲代产生的配子及其比例在雌雄个体间是不变的，而且题目说明了个体间自由交配，所以我们可以先计算亲代的配子比率，再依据雌雄配子随机结合计算子一代的基因型比例。
一样。
小组讨论后回答：
种群个体的迁入迁出；
种群中发生基因突变、染色体变异；
自然选择无处不在；
种群数量过少；
种群之间的交配存在各种竞争，导致个体间不能自由交配。
学生思考并回答
S基因频率不断上升
s基因频率不断下降
S基因控制的黑色性状更能适应环境的变化，所以种群中S的基因频率不断上升。
自然选择
学生分享自己的想法
温故知新
通过对达尔文学说不合理的地方进行分析，得出正确结论。
结合具体的实例使学生加深对概念中关键词的理解，培养学生如何从感性认识上升为理性认识。
结合前面所学的基因与性状的关系，分析为什么种群是进化的基本单位，培养学生独立思考的能力。
问题引导，联系前面所学的三种可遗传变异，得出突变和基因重组产生进化的原材料，培养学生总结归纳的能力。
解释概念并运用概念进行相关计算，培养学生知识的迁移运用能力。
通过问题探究，培养学生具体情况具体分析的能力。
通过小组合作探究，使学生认识到种群的基因频率受多种因素的影响，从而总结出遗传平衡定律的条件，培养学生的合作能力、归纳总结的能力、语言表达能力。
培养学生建立数学模型解决实际问题的能力。
结合济南的雾霾问题，使学生树立“绿水青山就是金山银山”的生态环境保护意识。
课堂小结
用本节课所学的理论解释“桦尺蠖的工业黑化”。
学生思考并回答。
培养学生的知识迁移运用能力、归纳总结能力与语言表达能力。
板书设计
7-2-1 种群基因频率的改变与生物进化
一、生物进化的基本单位——种群
基因突变 突变
染色体变异 可遗传变异
基因重组
生物进化
教学效果预测
本节课利用“桦尺蠖的工业黑化现象”创设情境，贯穿始终。首先让学生用达尔文的自然选择学说来解释此现象，复习导入新课的同时激发学生的学习兴趣。教学过程设计采用问题串，层层递进，首先引导学生自己分析“进化的基本单位是个体”的不合理之处，得出生物进化是以种群为单位的；然后联系前面所学的生物变异类型，分析出“突变和基因重组产生进化的原材料”；在此基础之上，创设教学情境，通过建立数学模型，分析种群基因频率的变化及影响，培养学生的科学分析能力、迁移运用能力及归纳总结能力。教学过程通过设疑激发了他们学习的兴趣和强烈的求知欲，发挥出学生在教学过程中的主体作用，让学生能以饱满的热情投入学习，从而达到寓教于乐、寓学于乐的目的。最后的课堂小结由学生来自主完成，尝试利用本节课所学的知识再解释一遍“桦尺蠖的工业黑化”，与之前利用达尔文进化理论的解释形成对比，即能加深对本节课知识的深化，建立知识网络，又能培养学生的语言表达能力。
课件13张PPT。19世纪中期英国曼彻斯特地区长满地衣的树干20世纪中期英国曼彻
斯特地区生物进化的基本单位——种群种群：生活在一定区域的同种生物的全部个体。种群内的个体能够自由交配并把自己的基因传递给后代。问题探究一：黑色桦尺蠖是如何产生的？可遗传的变异是生物进化的原材料现代遗传学表明，基因突变可以产生新基因（s-S）染色体的结构变异会使基因的数目或排列顺序发生改变，从而导致性状的变异。
染色体数目变异也会导致性状的变异。基因重组能够产生多种多样的性状组合突变可遗传的变异突变和基因重组产生进化的原材料基因库：一个种群中全部个体所含有的全部基因，叫做这个种群的基因库。基因频率：在一个种群的基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率。基因型频率：在一个种群中，某种基因基因型个体数占全部个体数的比率。跟踪训练：杂交试验表明，桦尺蠖的体色受一对等位基因S和s,黑色（S）对浅色（s）是显性的。某桦尺蠖种群，抽样调查100个个体，测得SS、Ss、ss个体数分别为10、20、70，问每种基因型频率分别是多少？S、s的基因频率分别是多少？问题探究二：这一种群繁殖若干代后，其基因频率会不会发生改变呢？已知SS、Ss、ss个体的基因型频率为10%、20%、70%，个体间能够自由交配并产生可育后代，按照孟德尔分离定律计算子一代的基因型频率。
雌配子雄配子子二代？
子三代呢？（1）种群中S配子和s配子的比率分别是多少？（2）子一代各基因型频率分别为多少？pqSS: p2pqSs: 2pq
ss: q2问题探究三：哪些因素能够影响种群中配子的比率呢？有10只桦尺蠖从其他地方飞来，其中9只浅色个体，1只黑色个体这片森林的树干上布满地衣，与浅色个体相比黑色个体更容易被天敌发现，一群鸟儿飞过树干上的黑色桦尺蠖被吃掉了8只，而浅色桦尺蠖只少了2只由于基因突变，有2只桦尺蠖（ss）的s基因突变为S基因种群数量极大且自由交配没有迁入和迁出没有自然选择没有基因突变种群的基因频率是不改变的问题探究四：自然选择如何影响种群的基因频率呢？随着工业革命的发展，树干逐渐变黑，使种群中浅色个体每年减少10%，黑色个体每年增加10%，几年内，桦尺蠖种群每年的基因型频率与基因频率是多少？基因频率的变化是否定向?11.5%22.9%65.6%23%77%13.1%14.6%26%60.9%26.1%73.9%29.3%56.1%29.3%70.7%自然选择使种群基因频率发生了定向改变进化的实质自然选择决定了进化的方向保护环境 从我做起自然选择可以由自然因素产生，也可以因人类活动导致。
桦尺蠖体色变化就是人类活动对生物进化影响的典型例子。绿水青山就是金山银山像保护眼睛一样保护生态环境，
像对待眼睛一样对待生态环境。山水林田湖是一个生命共同体生态环境保护是功在当代，利在千秋的事业为子孙后代留下可持续发展的“绿色银行”……保护环境 从我做起课堂小结：用现代生物进化理论解释桦尺蠖的“黑化”生物进化的
基本单位是种群不定向的突变和基因重组产生进化的原材料控制有利性状的基因频率上升生物定向进化自然选择控制不利性状的基因频率下降种群的基因频率定向改变当堂测试评测练习
1.以下说法正确的是（ ）
A. 种群基因频率发生改变一定会引起生物的进化 B. 亲子代间基因频率不变，基因型频率也一定不变 C. 只有基因突变和基因重组产生生物进化的原材料 D. 自然选择的直接选择对象是个体的基因型，本质是基因频率的定向改变
2.下列实例中种群基因频率未发生变化的是（ ）
A.在黑褐色环境中黑色桦尺蠖被保留，浅色桦尺蠖被淘汰 B.杂合高茎豌豆通过连续自交导致后代纯合子比例越来越高 C.杂交育种过程中通过不断自交、筛选提高纯合矮秆抗病小麦的比例 D.通过辐射青霉菌获得青霉素高产菌株
3.辨析下列哪个代表一个基因库（ ）
A.曼彻斯特地区所有蛾类的所有基因
B.曼彻斯特地区一只桦尺蠖的所有基因
C.曼彻斯特地区所有桦尺蠖的所有基因
D.曼彻斯特地区所有桦尺蠖的一对等位基因的总和
4.加那利群岛一年生的某植物群体，其基因型为aa（开白花）。某一年某种原因外来许多基因型为AA和Aa（开紫花）的种子。几年后群体基因型频率变为55%AA、40%Aa、5%aa．回答下列有关的问题： （1）该地所有的上述植物群体构成了一个______，其中全部的个体所含有的全部基因，叫做______． （2）AA和Aa种子到来几年后，该群体的A和a基因频率分别为______和______，该群体的基因频率改变是______的结果． （3）图中能比较准确地表示A和a基因在长期的选择过程中比例变化情况的是______．
