魏偉

【摘 要】通過“情境創(chuàng)設(shè)、案例分析、數(shù)據(jù)處理、原因剖析”，運用數(shù)學分析模擬遺傳平衡定律的發(fā)現(xiàn)，提高對基因頻率變化原因的認識，從而使學生對進化的理解“從性狀水平深入到基因水平，從個體水平升華到種群水平”。

【關(guān)鍵詞】生物進化 ；基因頻率 ；教學設(shè)計

【中圖分類號】G634.91 【文獻標識碼】B 【文章編號】1671-8437（2018）04-0073-02

1 教材分析

《種群基因頻率的改變與生物進化》是人教版必修2《遺傳與進化》第7章的第2節(jié)《現(xiàn)代生物進化理論的主要內(nèi)容》一節(jié)中的第一小節(jié)。本單元的教學按《生物課程標準》提出的“說明現(xiàn)代生物進化理論的主要內(nèi)容”、“用數(shù)學方法討論基因頻率的變化”的活動建議，依據(jù)學生已有的孟德爾遺傳定律的知識基礎(chǔ)和能力基礎(chǔ)，使學生能定量討論種群基因組成特點、定量討論基因頻率的變化學會基因頻率的計算方法，理解種群基因頻率的改變與生物進化的關(guān)系，難度較大。

2 設(shè)計思路

第一，通過實例使學生發(fā)現(xiàn)自然選擇學說的局限性，并領(lǐng)悟到對自然選擇學說的修正是必然的。從而引導學生針對自然選擇理論的局限性，引出種群、基因頻率、基因型頻率的概念。

第二，通過討論種群的概念，使學生理解種群是繁殖的單位，是生物進化的基本單位。

第三，依據(jù)孟德爾遺傳定律，計算親子代間基因頻率，然后討論在自然界中，基因頻率為什么不可能穩(wěn)定不變，理解可能引起基因頻率改變的因素。

本小節(jié)內(nèi)容理論性較強，邏輯嚴密，安排學生討論和探究活動是發(fā)展學生科學分析問題和探究能力的良好載體。在重難點上，采用通過運用數(shù)學分析模擬遺傳平衡定律的發(fā)現(xiàn)，提高對基因頻率變化原因的認識，從而使學生對進化的理解“從性狀水平深入到基因水平、從個體水平上升華到種群水平”本小節(jié)安排1課時。

3 教學目標

3.1 知識與技能

第一，解釋種群、基因庫、基因頻率概念。

第二，嘗試運用數(shù)學方法討論種群基因頻率的改變。

第三，培養(yǎng)學生處理資料和數(shù)據(jù)的能力。

第四，能闡明以自然選擇學說為核心的現(xiàn)代生物進化理論的主要觀點。

3.2 過程與方法

采用互動式教學模式，以教師提供討論素材，組織引導學生討論活動，最后由師生共同總結(jié)得出結(jié)論的形式進行。

3.3 情感態(tài)度與價值觀

第一，通過引導學生分析調(diào)查所取的數(shù)據(jù)，培養(yǎng)學生以事實為依據(jù)得出結(jié)論的科學態(tài)度。

第二，通過教學活動，進一步培養(yǎng)學生“生物是進化來的”的思想觀念，幫助學生樹立辯證唯物主義的認識觀。

4 教學重點和難點

4.1 教學重點

種群、基因庫、基因頻率概念；基因頻率的計算。

4.2 教學難點

基因頻率的概念；用數(shù)學方法討論基因頻率的變化。

5 教學過程

5.1 導入新課

上節(jié)課我們學習了達爾文自然選擇學說的主要觀點，下面請同學們依據(jù)該學說的基本觀點，分析下面的情境：

【多媒體展示】教材第一節(jié)課后基礎(chǔ)題第2題（P12）

【教師結(jié)合學生的討論進一步提出問題】

①抗藥性是由于抗生素的使用才產(chǎn)生么？②細菌抗藥性有強弱說明什么？③細菌抗藥性強或弱這些變異對細菌是否有利取決于什么？④抗生素對細菌進行了選擇，直接作用的對象是什么？

【設(shè)計意圖】回顧舊知，利用上節(jié)所學“達爾文自然選擇學說”解決問題，同時引導學生理解自然選擇學生的局限性，并引入新課。

5.2 種群的概念

【多媒體展示】在一片樹林中，如果在灰色翅昆蟲的群體中偶然出現(xiàn)一只綠色翅的變異個體。

【設(shè)問】①綠色翅昆蟲能活下去的幾率大么？②綠色個體產(chǎn)生的原因是什么？（基因顯性突變）③如果能活下來綠色性狀能保留下來并傳給后代么？怎么傳遞？

【設(shè)計意圖】引導學生利用所學遺傳學知識推測灰、綠色昆蟲基因型及昆蟲在群體中通過有性生殖隨機交配傳遞遺傳基因，明確生物進化必須在群體為單位，才能使有利變異得以保留。由此推出種群的概念。

【多媒體展示】舉例判斷

【設(shè)計目的】引導學生加強對種群概念的理解及特點，了解科學發(fā)現(xiàn)的方法，形成群體遺傳學概念，為深刻理解種群是進化的基本單位打下基礎(chǔ)。

5.3 基因頻率、基因型頻率

【設(shè)問】①那么利用遺傳學知識，結(jié)合達爾文的自然選擇學說，請同學討論昆蟲種群中出現(xiàn)綠色個體后，種群會如何進化？②這個變化過程種群進化了么？③在這個過程中種群的基因組成會變化么？該怎么變化呢？

【設(shè)計目的】使學生認識到為什么研究生物進化是要分析種群的基因組成和變化，從而初步形成生物進化由宏觀到微觀的變化。

【學生活動】組織學生閱讀教材，理解基因庫、基因頻率的概念。

【多媒體展示】提供例題，引導學生計算并總結(jié)。

總結(jié)：某種基因頻率A=A/A+a；某種基因型A=AA+Aa×1/2。種群中一對等位基因的頻率之和為1，基因型頻率之和為1。

【設(shè)計目的】讓學生在已經(jīng)了解遺傳變異的基礎(chǔ)上自主探究基因頻率的有關(guān)數(shù)學模型構(gòu)建。

5.4 用數(shù)學方法討論基因頻率的變化——遺傳平衡定理

【學生活動】學生先進行課文（P115）思考與討論的有關(guān)計算，回答有關(guān)問題。再進行教學案中“用數(shù)學方法討論基因頻率的變化”的拓展計算，教師巡回引導，并讓學生分組討論并介紹計算結(jié)果和方法。

【設(shè)問】通過從后代的基因型頻率和基因頻率的計算結(jié)果中發(fā)現(xiàn)了什么現(xiàn)象？

【教師總結(jié)】因此，通過計算子一代中的基因頻率沒有改變，如果繼續(xù)滿足這五個條件，那么這個種群的基因A和基因a的頻率將永遠保持不變，基因型的頻率也會一直保持不變。這就是著名的遺傳平衡定理——也稱哈代—溫伯格定理

【多媒體展示】簡答介紹遺傳平衡定理——也稱哈代—溫伯格定理

【設(shè)計目的】培養(yǎng)學生運用數(shù)學方法討論問題的能力，體會假說演繹在此過程中的應(yīng)用，為引入遺傳平衡定律打下基礎(chǔ)。

【教師小結(jié)】遺傳平衡所指的種群是理想的種群，在自然條件下同時滿足以上5個條件顯然是不可能的，這樣的種群是不存在的，這也從反面說明了自然界中種群的基因頻率一定會發(fā)生變化，種群的基因庫的基因組成也就必然會發(fā)生變化，也就是說種群的進化是必然的。

6 教學體會

由于課程理論性較強且相對抽象，前后順序邏輯嚴密，雖有探究活動，但都是要求學生能過計算得出結(jié)論，容易使學生產(chǎn)生疲勞、厭煩。因此在最后的探究活動我利用模擬實驗，讓小組之間合作，加強學生學習興趣和積極性。最后利用概念圖的設(shè)計，可以很好的讓學生將本節(jié)課的相關(guān)知識形成一個體系，升華本節(jié)課的學習成果。