现代生物进化理论的主要内容教学设计.doc

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现代生物进化理论的主要内容 教学设计
福建师大附中 陈丽芳
教学目标：
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变化。
3、说明现代生物进化理论的主要内容。
4、举例说明共同进化和生物多样性形成的原因。
5、形成生物进化的观点和生物进化理论在发展的观念。
教学重点：
1、 种群、物种、基因频率、隔离等概念。
2、 突变和基因重组、自然选择、隔离在生物进化过程中的作用。
教学难点：
1、 基因频率的概念。
2、 自然选择对种群基因频率的影响。
3、 隔离在物种形成中的作用。
课时安排：
3课时
教学准备: 
多媒体课件制作。
教学过程

教师活动
学生活动
设计意图
【第1课时】

有一个本书的名字叫做《自私的基因》，请问同学们，你觉得你遗传了父母的哪些优秀的基因呢？或者说在表型特征上你对自己最满意的是什么？
我们已经学习了达尔文自然选择学说的主要观念，那现在我们就根据这个学说并以课本上问题探讨来分析：如果把自己想象成虎体内的一个优秀的基因，如何才能使自己的优秀基因保留在这花花世界当中呢？

可见，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，这个群体就是种群。种群的概念其实咱们在必修一的第一堂课讲生命系统的结构层次中已经有提过，那么我们现在就来学习它完整的概念。
提供实例让学生判断。
小结：可见种群中的个体并不是机械的集合，而是可以彼此交配，并通过繁殖将各自的基因传给后代。归纳出：种群是生物进化的基本单位，也是生物繁殖和存在的基本单位，它为研究生物和环境的关系和物种的变化带来了方便。
种群在繁衍的过程中，个体有新老交替，基因却可以代代相传，那么后代的基因组成和亲代相比会有什么变化吗？
列举教材实例，帮助理解基因库的概念和基因频率的计算方法之一，即通过基因型的数目计算基因频率，课本实例的计算方法可总结为A的基因频率=A基因的数量/（A和a基因的总数）。

对该实例的计算过程进行适当的变型：A%=(30*2+60)/(100*2)变型为30/100+1/2*60/100，从变型式子中不难发现A%=AA%+1/2Aa%，这是计算基因频率的方法二：通过基因频率计算。

进一步探究：这一种群繁殖若干代以后，种群的基因频率会不会发生改变。
进入教材【思考与讨论】：用数学方法讨论基因频率的变化。并思考子二代、子三代的情况。

核对表格数据

可见，子代的基因频率世代保持不变。
引导阅读材料“假设部分的5个前提，我们的计算是基于这5个条件下的，可是，对自然界来说，这几个条件都能成立吗？
也就是不难看出，如果该种群出现了新的突变型，出现新的等位基因，那么基因库就会发生变化，基因频率自然也会发生改变，但是新出现的等位基因频率会如何变化呢？

现在我们回过头继续分子这张表格，在假设条件下子一代、子二代的基因型频率也没有发生变化，可见理想种群的自由交配并不会改变种群的基因频率和基因型频率，但我们也看到后代的基因型频率和亲代的却又不一样，子代AA为36%，而亲代的为30%。
补充完善所学内容，介绍“遗传平衡定律”

学生发表自己的看法

学生自由讨论，并通过阅读课本，认识到任何一个物种都不能长生不死，个体的优秀性状会随着个体的死亡而消失，但是可以从“父母可以将一些优秀基因传给子代”这一例子中顺利认识到个体死亡后，决定表现型的基因可以通过生殖而世代延续。

学生阅读教材黑体字及实例。

学生阅读教材，初步理解基因库和基因频率的概念

学生参与计算

学生自行计算，完成表格，归纳回答出问题：子代（子一代、子二代）的基因频率和基因型频率是否变化？

学生汇报表格数据，并依次回答教材的问题。

学生不难举出实例。

学生通过自然选择不难看出这一新突变的基因型频率如何变化还要看这一突变性状对生物是有利还是有害的。

学生通过前面的学习不难发现后代是理想种群随机交配的结果，而数据中亲代并不是这样获得的。

激发学生的参与课堂的学习兴趣。

师生共同解决问题，引入种群的概念。

 使学生进一步熟悉种群的概念。

引出基因库和基因频率的概念 

 使学生学会通过基因型的数目和基因型的频率计算基因频率的方法。

学会应用所学放大计算基因频率和基因型频率。

使学生领会到自然界的种群发生变化是必然的。至少变异是绝对会发生的。
初步理解前后代基因频率改变的根本原因是变异。

【第2课时】
上节课我们说了理想种群在自然界是不存在的，至少变异是随机的，绝对的，会由此导致种群的基因频率发生改变。

首先回顾我们在前面章节学习的变异的类型，是不是所有类型的变异都可以改变种群的基因频率呢？提问。

教师对学生的回答进行评价、适当补充。

达尔文曾很明确的指出，可遗传的变异是生物进化的原材料，如果没有可遗传的变异，生物就不可能进化。在三种类型的可遗传变异中我们把染色体变异和基因突变统称为突变。也可以说突变和重组是生物进化的原材料。

可是我们学过，自然状态下基因突变有低频性、多害少利性等特点，那它如何能对生物进化起作用，作为进化的原材料呢？

此外，突变还有一个不定向性的特点，也就是说突变的基因对应的性状不一定是适合能够被长期保留下来的，而我们知道自然界中进化是有方向的，可见提供原材料的突变并不能决定生物进化的方向？那生物进化的方向是由什么因素决定的呢？我们一起来看看教材中的“探究”内容

根据材料中的提示，与学生核对计算结果。

讨论并解决讨论题部分。

总结：课本黑体字，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。

学生回忆

学生回答：变异分为可遗传的变异（基因突变、基因重组和染色体变异）和不可遗传的变异。
其中只有可遗传的变异并且发生在配子中才能通过有性生殖遗传给后代。

学生阅读教材相关材料。

学生思考。并通过阅读教材相关实例回答该问题。

引出下一个内容。学生阅读“探究”中的资料，做出合理的假设，同时计算并完成表格。
学生假设：自然选择使种群的基因型发生了定向改变。

讨论1：许多浅色的个体可能在没有交配产卵前就已经被天敌捕食。
讨论2：天敌看到的只是桦尺蠖的体色而不是控制体色的基因。

复习上节课的知识，引入新内容。

复习变异的基本类型。为学习变异对进化的影响做准备。

使学生巩固用数学的方法计算种群基因频率，同时发现并体会到自然选择对种群基因频率变化的影响。

学生了解到自然选择的选择对象是表现型而不是内在的基因型，

【第3课时】
隔离与物质形成 共同进化与生物多样性
在上节课我们讨论的曼切斯特桦尺蠖的例子中，100年的时间随着工业革命的发展，控制桦尺蠖体色的基因频率发生了很大的改变，这种改变是适应当时的环境的，这确实是一种进化，但是改变前后的桦尺蠖依然属于同一个物种，为什么这么说呢？区分两个种群是否是一个物质的标志又是什么？在遗传学和进化的研究中是如何定义物种的概念的。

强调概念中关于“后代可育”这一特点，自然界中马和牛，鸡和鸭、狗和猪属于不同的物质这都很好理解，但是自然界中存在骡、狮虎兽、虎狮兽等看起来奇特的例子，如，骡是马和驴的后代，但是骡子并不可以，故马和驴依然属于不同的物种。引出生殖隔离的概念。

再比如：两个鱼塘中养着的都是鲤鱼，它们属于一个种群还是两个种群？两个鱼塘中的鱼能够进行基因交流吗？一问一答，引出地理隔离的概念。
列举地理隔离的例子。

以上介绍的两种隔离类型有什么共同的特点？
进而引出隔离的概念。

隔离在新的物种的形成过程中起着怎样的作用呢？设置问题串：1、一群快乐生活的鼠，雌雄个体之间可以自由交配，繁衍后代，这说明了什么？2、当这群鼠被河分开后它们是一个种群还是两个种群呢？3、几千年后，大河干涸，两群各自都发生了变化的鼠会合在一起时，还能发生交配吗？
请学生回答。
可见，几千年后，河两岸的鼠以及不再是一个物种了。进一步提问：是什么原因造成同一物种分化成不同类型的新种？隔离在这个过程中是否起了作用？

地理隔离是如何导致生殖隔离的？在这几千年的过程中，不同种群的鼠又分别发生着什么样的变化，隔离在这个过程中具体是如何导致新物种形成的？我们再来看一个例子。
【资料分析】：加拉帕戈斯群岛上的雀。
讨论教材中提供的问题：
1、设想南美大陆的一种地雀来到加拉帕戈斯群岛后，先在两个岛屿上形成两个初始种群，这两个种群的个体数量都不多，它们的基因频率一样吗？
2、不同岛屿的地雀，产生突变的情况一样吗？
3、对不同岛屿上的地雀种群来说，环境的作用有没有差别？这对种群基因频率的变化产生什么影响？
4、如果这片海域只有一个小岛，还会形成这么多种地雀吗？

对学生的回答进行引导，适时纠正。

阅读教材相关段落，尝试从内因、外因、结果上对这整个过程进行描述。理解地理隔离在物种形成过程中起到的作用，比解决两个问题：1、地理隔离一旦形成，就能长生新的物种吗？2、物种形成的必要条件是什么？得出结论。

小结物种形成的三个环节：突变和重组、自然选择、隔离。明确每个环节在物中形成中起的作用。

除渐变式外，简单介绍物种形成的其他方式：爆发式和人工创造新物种。

【共同进化与生物多样性的形成】
任何一个物种都不是单独进化的。
举例1、开花植物与传粉动物互助互利→动物和植物共同进化。
举例2、捕食者与被捕食者相互选择，“精明的捕食者”→不同种类动物之间共同进化。

提问：不同种生物之间在进化上密切相关，生物的进化与无机环境的变化是否有关呢？

举例3、原始大气氧气含量变化与生物进化的关系→生物与无机环境相互影响。

小结：
共同进化的概念：不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展。
共同进化产生了生物多样性。

介绍生物多样性的三个层次，详细拓展基因多样性在不同水平中深层次的内容：包括分子水平的多样性，表现在DNA和蛋白质的多样性；细胞水平的多样性，表现在染色体的多样性；个体水平的多样性，即表现型的多样性，反映的是基因型的多样性。

引导学生自主学习阅读教材125页，并尝试用文字和箭头一对一对的列出生物进化的规律。
请学生回答，其他学生补充。
结合同学的回答情况，对生物进化规律进行逐一归纳：简单→复杂
低等→高等
原核细胞→真核细胞
单细胞→多细胞
无性生殖→有性生殖
原始异养厌氧→自养厌氧→自养需氧

水生→水陆两栖→陆生

陈述：生物进化理论发展的几个学说的主要思想，及其核心，如中性突变理论和间断平衡学说。
中性突变理论：中性学说认为多数或绝大多数突变都是中性的。即无所谓有利或不利，因此对于这些中性突变不会发生自然选择与适者生存的情况。生物的进化主要是中性突变在自然群体中进行随机的“遗传漂变”的结果，而与选择无关。这是中性学说和达尔文进化论的不同之处。中性学说是达尔文进化论的微观演化水平的进一步发展、修正、和补充。
间断平衡学说：1972年，艾德里奇（N． Eldredge）和戈尔德（S．Gould）提出断续平衡论，也译为间断平衡说。这个学说认为化石的不连续性是历史的真实反映，这正说明生物的进化是不连续的，新物种是短时间内迅速出现的，然后是长时间的进化停滞，直到另一次快速的物种形成出现。
生物的进化是复杂的，还有很多问题不能用今天的理论所解释，还有待研究。生物进化理论还在不断向前发展。

学生思考，阅读教材，尝试回答。

根据教材学生回答物种的概念。

学生深入理解物种的内涵和生殖隔离的含义。

理解地理隔离的概念。

在自然状态下都不能发生基因交流。

观察教材图片，思考问题。

学生回答：同一个物质被河流分开后变成了两个种群，它们之间就有着地理隔离，几千年后，当地理隔离消失了，它们间又存在生殖隔离了。

学生逐一作答。

学生作答。

阅读教材相关内容及课本上的两幅图。
学生总结：1、繁殖媒介专门化可提高效率，避免无谓消耗。2、捕食者一般不能将所有的猎物吃掉，否则自己也无法生存。其往往捕食个体数量多的物种，这样就会避免出现一种或几种生物在生态系统中占绝对优势的局面，为其他物种的形成腾出空间有利于增加物种的多样性。
总结3、无机环境的选择作用可导致生物朝着一定方向进化；生物的进化反过来又会影响无机环境。

适当记录。

阅读教材，总结归纳，尝试作答。

阅读相关材料，感受生物进化理论不会停滞不前，而是在不断发展。

导入新内容。

培养学生严谨的思维和准确回答问题的能力。学习教材相关概念。

培养学生的观察能力，分析能力。

培养学生资料分析能力和语言组织的能力。

培养语言组织能力，理顺地理隔离形成新物种的过程。

培养学生归纳总结的能力。

直接切入主题。

感受生物之间共同进化。

全面理解共同进化涵盖的范围，感受到共同进化的结果能够增加物质的多样性。形成多种多样的生态系统。

培养学生总结归纳的能力。
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