资源简介

6.3种群基因组成的变化与物种的形成的教案
【教材分析】
本节课内容是人教版高中生物教材必修2《遗传与进化》中第6章第3节《隔离在物种形成中的作用》。该部分内容是学生在学习了生物进化的依据、自然选择学说的基础上设置的。本节课内容包括物种概念、隔离的概念和类型以及隔离在物种形成中的作用这三个方面。本节课既衔接上节课所学的生物进化理论的相关内容，又为下节课协同进化与生物多样性的形成打下基础，起到承上启下的作用。
【学情分析】
高二学生在学习本节课之前就已经学习了现代生物进化理论的相关内容，对生物进化有了初步的认识，且具有一定的逻辑思维能力和认知能力，但是学生的自主学习、探究学习能力尚有所欠缺，故本节课应充分衔接学生先前所学知识，引导学生通过探究学习最终得出相关结论，培养学生的自主学习和探究学习能力。
【教学目标】
1.理解隔离的定义、类型，阐明隔离在物种形成中的作用。（生命观念)
2.运用归纳与综合的思维方法，概括出物种形成的两种过程的概念模型。(科学思维)
3.帮助学生正确认识人类在自然界中的地位，树立人与自然和谐共生的发展观。(社会责任)
【教学重难点】
（1）教学重点：阐明物种、生殖隔离、地理隔离等概念理解物种的形成过程及隔离在物种形成中的作用
（2）教学难点：理解物种的形成过程及隔离在物种形成中的作用
【新课导入】
问题探讨：假定猕猴群体中有一只雄性个体发生了变异（超猴），变异使其在生存斗争中获得了优势。
讨论：
超猴使其所在的群体强大起来，但它却没有合适伴侣孤独一生，其死后猕猴群体又恢复到原来的样子，这能不能说猕猴群体进化了？
假如超猴降低一点择偶标准，与普通雌性交配生小猴子。当超猴死去，多年之后，超猴的表型（基因）能不能在群体中扩散开来？
【过渡】自然选择直接作用的是生物的个体，而且是个体的表型。但是，在自然界，没有哪个个体是长生不死的，个体的表型会随着个体的死亡而消失，决定表型的基因却可以随着生殖而世代延续，并且在群体中扩散。
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。
【新课讲解】
种群和种群基因库
教师：展示种群的图片，讲解种群的概念。一片树林中的全部猕猴是一个种群，一片草地上的所有蒲公英也是一个种群。
教师：一个种群其实就是一个繁殖的单位，雌雄个体可以通过繁殖将各自的基因遗传给后代。
教师：种群在繁衍过程中，个体有新老交替，但是基因却代代相传。比如蝗虫，在秋天都会死去，但是有一部分蝗虫完成了生殖，死前在土壤中埋下受精卵，在第二年，部分受精卵就会发育成蝗虫。同一年的蝗虫相比，新形成的蝗虫种群在基因组成上会有什么变化？这就涉及到了种群的基因库。
教师：讲解种群基因库的含义和基因频率的含义。以课本上的案例讲解基因频率的计算。
教师：讲解课本思考·讨论的问题：
1.（1）A配子占60%。a配子占40%
（2）子代基因型频率：AA占36%，Aa占48%，a占16%
（3）子代种群的基因型频率：A占60%，a占40%
（4）种群的基因频率会同子一代一样。
亲代基因型的比值 AA（30%） Aa（60%） aa（10%）
配子的比值 A（30%） A（30%） a（30%） a（10%）
子代基因型频率 AA（36%） Aa（48%） aa（16%）
子代基因频率 A（60%） a（40%）
2.对自然界的种群而言，这5个条件是理想状态，实际是不存在的，如种群数量不可能无限大：由于受地理隔离的作用，雌雄个体间会失去自由交配的机会；有个体的迁入、迁出；自然选择会对翅色遗传起选择作用；基因突变频率虽低，但却是普遍存在的。以上事实说明，上述计算结果是在假设的理想条件下得到的。
3.若种群产生新基因A2，会使种群的基因频率发生变化。基因A2的频率增大还是减少，要看这一突变对生物体有利还是有害。
种群基因频率的变化
1、变异
（1）基因突变：基因突变产生新的等位基因，这就可以使种群的基因频率发生改变。
（2）可遗传变异提供了生物进化的原材料。其来源于基因突变、基因重组和染色体变异。
可遗传的变异包括突变（基因突变、染色体变异）和基因重组
（3）可遗传变异的形成
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
（4）变异的有利和有害是相对的,是由生物的生存环境决定的
2、曼彻斯特桦尺蠖种群的变化分析
（1）原理分析
（2）生物进化的实质：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。
（一）自然选择对种群基因频率变化的影响
教师布置学生阅读教材P112~113“探究自然选择对种群基因频率的影响”的内容，根据问题，作出假设，并通过数学方法来进行探究，完成表格。
教师提出问题：在这个探究实验中根据上面的数据分析，变黑的环境对桦尺蠖产生了什么样的影响？变黑的环境对桦尺蠖浅色个体的出生率有影响吗？（变黑的环境使控制浅色的s基因频率减少，S基因频率增加。许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食。）
师生共同总结得出：自然选择使基因频率定向改变。
教师提出问题：在自然选择中，直接受选择的是基因型还是表现型？（天敌看到的是桦尺蠖的体色（表现型）而不是控制体色的基因。）
师生共同构建模型：变异是不定向的→定向的自然选择使得种群中的不利变异被淘汰，有利变异逐渐激烈→种群基因频率发生定向改变→生物朝一定方向缓慢进化。
教师总结：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。
物种的概念
教师：引导学生阅读课本内容，并提问物种的概念是什么？（在遗传学和生物进化论的研究中，把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。）
教师：展示马、驴和骡的图片，讲解马和驴交配产生骡，而骡是不可育的，因此它们存在生殖隔离。因此它们属于两个物种。
隔离及其在物种形成中的作用
1.物种的概念：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。
2、隔离
（1）概念：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。
（2）种类：
①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，也不能产生可育后代的现象。
例如马和驴交配产生不可育的螺，故马和驴为不同物种。
②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。
③地理隔离和生殖隔离的联系
由于长期地理隔离而没有相互交配，没有基因交流，形成了生殖隔离，它们形成两个不同的亚种。
（3）隔离的作用
隔离使不同种群中的个体基因不能自由交换，种群基因库会逐渐形成差异，久而久之，就会出现生殖隔离。
（4）隔离的实质：种群间基因不能自由交流。
3、物种的形成
（1）物种形成的三个基本环节：
①突变和基因重组提供原材料
②自然选择使基因频率定向改变
③隔离是物种形成的必要条件
（2）物种形成的比较常见的方式
①渐变式（绝大多数）
新物种的形成是生物与环境相互影响相互作用的结果。
②爆发式
短时间内即可形成，如自然界中多倍体的形成。
③人工创造新物种
通过植物体细胞杂交（如番茄—马铃薯）、多倍体远缘杂交（如甘蓝—胡萝卜）、多倍体育种（如八倍体小黑麦）等方式也可以创造新物种。
（3）新物种的形成过程
4、物种形成和生物进化的比较
【板书】
【课后反思】
本节课基于真实情境化的案例分析，利用教材上的案例来创设三个数学情境，引导学生建立并完善数学模型，深层次探讨综合因素对种群基因频率的影响，以及种群基因频率变化和进化间的关系，可以使学生更进一步理解通过建立数学模型能得到一些可视化的表达。让学生在解决认知冲突的同时，认知结构得以升级。

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