2019-2020年高中生物《现代生物进化理论 》教案1 中图版必修2.doc

2019-2020年高中生物现代生物进化理论 教案1 中图版必修2一、教学目标1知识目标（1）达尔文自然选择学说的主要内容（A：知道）。（2）种群、种群基因库、基因频率的概念，以及基因频率的计算方法（B：识记）。（3）突变和基因重组为生物进化提供原材料的原因（B：识记）。（4）自然选择在生物进化中的作用（B：识记）。（5）隔离的概念和类型，以及隔离与物种形成的关系（B：识记）2能力目标通过教学过程培养学生的思维能力、归纳总结能力。二、重点难点：1重点（1）自然选择在生物进化过程中的作用。（2）隔离的概念和类型，以及物种形成的方式。2难点自然选择在生物进化过程中的作用。三、板书设计:一、达尔文的进化理论：二、现代生物进化理论：（1）种群是生物进化的单位；(2)突变和基因重组产生进化的原材料；(3)自然选择决定生物进化的方向；(4)隔离导致物种的形成四、教学过程：导入： 我们已经知道地球上现存的有记载的生物种类大约200多万种，还有许许多多种生物没有被我们发现。没有发现的生物数目可能要比已经发现的多10倍，更何况已经绝灭的生物比现存的还要多得多，据估计，曾在地球上生活过的生物种数可能多达5亿10亿。这么多的生物从无到有，从少到多，从简单到复杂，从低等到高等，一批又一批地“踏上”地球，又“远离”地球走向死亡，进行着自然界的“新陈代谢”，这就是生物的进化。一、达尔文的进化理论：1主要内容师讲述：在19世纪，达尔文提出了以自然选择学说为核心的生物进化论。自然选择学说的主要内容是什么呢? 放映录像：非洲草原野牛四季生活及生殖过程，重点放映迁徙路径大河时，许多野牛个体被淹死或被鳄鱼吃掉的情景。师引导：学生根据录像及初中所学有关知识总结归纳出达尔文自然选择学说的主要内容是：过度繁殖，生存斗争（生存竞争），遗传变异，适者生存。师引导：指导学生明确以下内容：(1)任何一种生物的繁殖能力都很强，在不太长的时间内能产生大量的后代。但因为生物的生存条件有限，生物在争夺有限的空间和食物的情况下，同种生物个体之间，种与种之间、生物与无机环境之间不断进行着激烈的生存斗争，斗争的结果是一部分个体被淘汰。例如：鲤鱼在繁殖季节，雌鱼会产许多卵，雄鱼也会产下大量的精子，但是能够形成受精卵是少数；受精卵形成后，在孵化的过程中个体弱小的幼鲤又会被淘汰掉，能够存活下来的只是很少的一些个体。(2)在生存斗争中，具有有利变异的个体将幸存并会将这些变异遗传下去；而不利变异个体则很容易地被淘汰掉。达尔文把这种适者生存，不适者被淘汰的过程叫做自然选择。在长期的自然选择过程中，微小的有利变异得到积累变为显著变异，从而产生了适应特定环境的生物新类型，这就是生物进化的原因。(3)自然选择学说科学地解释了生物进化的原因及生物的多样性和适应性。但由于受到当时科学发展水平的限制，自然选择学说对于遗传和变异的本质，自然选择如何对可遗传的变异起作用的问题不能作出科学的解释。2以自然选择学说为基础的现代生物进化理论的提出近些年来，生物学家在达尔文的进化理论的基础上，将遗传学、生态学等研究成果引入到进化论的研究中，形成了以自然选择学说为基础的现代生物进化理论。二、现代生物进化理论简介现代生物进化理论的主要内容包括：（1）种群是生物进化的单位；(2)突变和基因重组产生进化的原材料；(3)自然选择决定生物进化的方向；(4)隔离导致物种的形成1.种群的定义师：举例：(1)一个池塘中的全部鲤鱼；(2)一个池塘中的全部鱼；(3)一片草地上的全部植物；(4)一片草地上的全部蒲公英。引导：学生分析归纳出(1)与(4)属于种群。师生归纳：种群指生活在同一地点的同种生物个体的总和。2.种群的特点（1）种群的个体之间具有年龄和性别的差别，并不是机械地结合在一起。（2）种群也是生物繁殖的基本单位。个体之间彼此可以交配，并通过繁殖将各自的基因传递给后代。师讲述：在第六章第四节我们学习了“生物的变异”的有关内容。知道可遗传的变异可以引起生物的进化。生质疑：那么，可遗传的变异的来源有哪几个方面呢? (思维并回答：基因突变、基因重组和染色体变异。)其中，我们把基因突变和染色体变异统称为突变。也就是说，突变和基因重组引起了可遗传的变异，对生物的进化起到了非常重要的作用。实质上，突变、基因重组、自然选择等因素均能影响种群的基因频率的改变，而基因频率的改变造成了生物的进化。生质疑：基因突变与基因频率的改变有什么关系呢?师生：前面我们学过：基因突变可以产生新的等位基因，是可遗传变异的根本来源，是基因频率改变的基础。师设疑：根据我们所知道的基因突变的特点，我们知道：自然界中生物的自然突变频率很低，而且一般对生物体是有害的。为什么还能够改变种群中的基因频率呢?师生：(学生讨论后得出结论)这是因为种群是由许多个体组成的。每个个体都有成千上万个基因，虽然每个基因的突变率都很低，但每个种群的每一代都会产生大量的突变基因，所以对于种群来说发生突变的数量是很大的。师：例如：每个果蝇约有104。对基因，假定每个基因的突变率都是10-5。若有一个中等数量的果蝇种群(约有108个个体)，请同学们计算出每一代出现的基因突变数是多少? 生：(由学生计算得出)每代出现基因突变数是2l07个。师：这说明种群中每代产生的基因突变的数量是很大的，并通过繁殖得到积累，成为基因频率改变的基础。而且突变的有利或有害并不是绝对的，面是相对的，它取决于生物的生存环境。上节课我们观看了英国曼彻斯特地区19世纪中期到20世纪中期浅色桦尺蠖和黑色桦尺蠖比例变化的画面。在19世纪中期，黑色基因是基因突变产生的，对桦尺蠖的生存是有害的；但随着英国工业的发展，桦尺蠖生存的环境发生改变，有害的黑色基因变为有利的基因。在突变过程中产生了许多相应的等位基因。通过有性生殖过程中的基因重组，形成了多种多样的基因型，从而使种群出现大量的可遗传变异。例如，人有23对染色体，即使每对染色体只含有一对杂合的等位基因，通过自由组合就会产生出8万多种不同配子，这样在一个新生儿中就可能有6107个以上的基因重组类型。这样，突变和基因重组造成基因频率扩增。而使可遗传的变异大大增加。但是，这些变异的产生是不定向的，因此，无法定向改变基因频率，也就不能决定生物进化的方向。(三)自然选择决定生物进化的方向师生：指导学生阅读课文P6061，同时展示英国曼彻斯特地区从19世纪中期到20世纪中期桦尺蠖比例发生变化的多媒体课件。师生：组织学生讨论，从宏观(性状)和微观(基因)两方面分析生物进化的原因。1从宏观(性状)上看进化过程为：19世纪中期桦尺蠖的浅色性状与环境色彩相似，属于保护色，较能适应环境而大量生存；黑色性状与环境色彩差异很大，不能适应环境，易被捕食者捕食。因此，突变产生后，后代的个体数受到限制。19世纪中期到20世纪中期，由于地衣死亡，桦尺蠖栖息的树干裸露并被烟熏黑，使得黑色性状与环境色彩相似而大量生存；浅色性状与环境色彩差异很大，易被捕食者捕食而大量被淘汰。表现为适者生存，不适者被淘汰。2从微观(基因)来看进化过程为：19世纪中期以前，由于黑色基因(S)为不利变异基因，控制的性状不能适应环境而受到限制，因此，当时种群中浅色基因(s)的频率为95，黑色基因(S)的频率为5。到20世纪中期由于黑色基因(S)控制的性状能适应环境而大量生存并繁殖后代，浅色基因(s)控制的性状不能适应环境而大量被淘汰，使后代数量大量减少。结果浅色基因(s)的频率下降为5，黑色基因(S)的频率上升为95。结果是淘汰了不利变异的基因，而保留了有利变异基因，通过遗传逐渐积累。结论：由此可见，种群中产生的变异是不定向的，经过长期的自然选择，其中的不利变异被不断淘汰，有利变异则逐渐积累，从而使种群的基因频率发生定向改变，导致生物朝着一定的方向缓慢地进化。因此，生物进化的方向是由自然选择决定的。(四)隔离导致物种的形成从曼彻斯特地区的桦尺蠖进化过程我们可以看出，桦尺蠖还是一个种群，个体之间彼此可以自由交配，实现基因交流，并通过繁殖将各自的基因传递给后代。因此没有产生新的物种。设疑：什么是物种呢?物种是如何形成的呢?生：阅读教材P62，画出物种的概念。明确不同物种之间一般是不能交配的，即使交配成功，也不能产生可育的后代。例如：马和驴杂交繁殖骡子不育就是如此。这种现象称之为生殖隔离。生殖隔离是隔离的一种类型。在自然界中，新物种的形成往往要有隔离发生。生：阅读P62，画出隔离、地理隔离、生殖隔离的概念。师：演示多媒体课件：加拉帕戈斯群岛的地图，群岛的不同小岛上的植被情况(突出果实的大小)，具有不同特征的地雀(特别突出地雀喙形大小的特征)。让学生根据地雀喙形大小的特征和岛屿生存条件将地雀安放在适宜的岛上(放错会发出鸣响)。加拉帕戈斯群岛上的14种地雀都起源于同一个物种，是南美雀类的后代。从南美大陆迁来后，逐渐分布到不同的群岛上，群岛之间的海洋起到了地理隔离的作用。被地理条件隔离开的小种群的基因组成或基因频率起初就不可能完全相同。长期的隔离使被分割的小种群可能会出现完全不同的突变，而且各种群间没有基因交流，因此一个种群中的突变自然不会引起另一种群的改变。各种群生活在不同的生存环境中，因而有不同的选择方向。即不同种群选择保留下的基因不同，使分开的种群的基因库组成和基因频率产生了很大的差异。这就是14种地雀形态特征显著差异的根本原因。经过长期的地理隔离，不同种群在形态特征、生活习性上有了显著的差异，若再次相遇仍能交配和繁育后代，这样的不同种群称之为亚种。如东北虎和华南虎属于不同的虎亚种。如果通过长期的地理隔离，使不同种群个体之间形成生殖隔离，新物种就形成了。如加拉帕戈斯群岛上的14种地雀的形成过程，就是如此。结论：因此说，物种形成的原因是突变和基因重组、自然选择及隔离三个基本环节综合作用的结果。不同新物种形成的过程进行得十分缓慢，往往需要成千上万代甚至更长。五、总结：以自然选择学说为核心的现代生物进化理论的基本观点是：种群是生物进化的基本单位，生物进化的实质在于种群基因频率的改变。突变和基因重组、自然选择及隔离是物种形成过程的三个基本环节，通过它们的综合作用，种群产生分化，最终导致新物种的形成。在这个过程中，突变和基因重组产生生物进化的原材料,自然选择使种群的基因频率定向改变并决定生物进化的方向，隔离是新物种形成的必要条件。本节着重讲述了“现代生物进化理论”的内容。种群是生物进化的单位，突变和基因重组产生进化的原材料，自然选择决定生物进化的方向，隔离导致物种形成。教材首先在初中生物课的基础上，以“过度繁殖、生存斗争、遗传变异和适者生存”为主线介绍自然选择。接着进一步阐述这个学说的重要意义和局限性，并且指出近些年来，生物学家将遗传学、生态学等研究成果引入到进化论的研究中，形成了以自然选择学说为基础的现代生物进化理论。现代生物进化理论的内容是本节的重点。关于种群是生物进化的单位，教材着重讲述了两方面的内容：宏观与微观，让学生能较好地理解种群是生物进化的基本单位。关于突变和基因重组产生进化的原材料，教材着重讲述了突变在种群中出现的数量，以及突变对生物体生存的影响等。关于自然选择决定生物进化的方向，教材举例介绍了生物如何在自然选择作用下，种群基因频率定向改变的结果。关于隔离导致物种形成，教材主要讲述了物种的概念、隔离和物种的形成这三方面的内容。首先，简要介绍物种的概念，然后讲述隔离的概念和类型，再后举例讲述了经长期的地理隔离而达到生殖隔离的物种形成方式。教材在最后进行了内容的归纳和总结，阐述了四个论点之间的内在联系，有利于学生对现代生物进化理论的了解。本节中关于种群的内容，可为第八章生物与环境中有关种群的内容打下基础；有关进化的原材料、物种的形成等知识需要第六章遗传和变异中有关基因突变、基因重组、染色体数目变异等内容作基础。