种群基因频率的改变与生物进化一、教学目标的确定现代生物进化理论认为，生物进化的基本单位是种群，生物进化过程的实质就是种群基因频率发生定向改变的过程。因此，要使学生达到《生物课程标准》规定的“说明现代生物进化理论的主要内容”的要求，理解种群基因频率的改变与生物进化的关系，本单元的教学，应该使学生能够解释种群、种群基因库和基因频率三个基本概念。依据《生物课程标准》提出的“用数学方法讨论基因频率的变化”的活动建议，依据学生已有的孟德尔遗传定律的知识基础和能力基础，以及使学生能定量讨论种群基因组成特点、定量讨论基因频率的变化等，本单元的教学，应该使学生学会基因频率的计算方法。自然界中，种群基因频率的改变受多种因素的影响，但最普遍、最根本的影响是突变和基因重组。因此本小节教学，要使学生能够解释突变和基因重组为生物进化提供原材料的原因。生物进化过程的实质就是种群基因频率发生定向改变的过程。其中“定向”改变是通过自然选择的作用实现的，因此，教学应该安排学生探究“自然选择对种群基因频率变化的影响”的活动，使学生能够举例说明自然选择作用可以使种群基因频率发生定向改变。本小节内容理论性较强，逻辑严密，安排有学生讨论和探究活动，是发展学生科学分析问题的能力和探究能力的良好载体，因此，本小节教学，应该使学生尝试和模仿探究问题的过程和方法，促进学生养成分析问题的科学思维习惯。二、教学设计思路本小节内容理论性较强，前后顺序逻辑严密，以系列的问题推进教学进程，以教师讲解、讨论、探究的方法处理教学内容是可行的。大致思路如下。1.通过问题讨论引入本课。通过讨论，使学生发现自然选择学说的局限性，使学生领悟到对自然选择学说的修正是必然的，并引出种群的概念。2.通过讨论种群与物种的区别和种群与生物进化的关系，使学生理解，种群是繁殖的单位，是生物进化的基本单位。第 1 页


由讨论，并发表自己
的看法。 学生讨论认识到，
某些观点与现代遗传学所揭示
虫的群体中偶然出现一
绿色个体
只绿a翅（基因型为A色）的变异个体，出的遗传和变异的本质
即使不被捕食者捕食，也
且绿色比灰色之间的矛盾
可能因其他原因中途夭折
更不易被捕食。那么，昆，体会对自然选择学说的修正是必然的。 第 2 页
。学生讨论
虫的翅色将怎样变化？”结合
回答出只有通过有性生殖，
学生的讨论，提出质疑
才能将基因传给
：该
子代，将基因A保留下来
绿色个体一定能被选择下
。学生依据孟德尔定律，分析子代的基因型和
来吗？为什么？如果该
绿色个体能很好生活下
表 性。 现 通过该问题讨论，使学生发现自然选择学说中
来，它A内的体基因怎样才
能传递给子代呢 ？ 学生自
3.如何描述种群的遗传组成？通过讨论使学生理解基因库和基因频率的含义和计算方法。4.首先依据孟德尔遗传定律，计算亲子代间基因频率，然后，讨论在自然界中，基因频率为什么不可能稳定不变，理解可能引起基因频率改变的因素。5.从分析影响种群基因频率的因素入手，引出变异和自然选择对基因频率的影响，并得出突变和基因重组可产生进化的原材料，但不能决定进化的方向。6.通过探究“自然选择对种群基因频率变化的影响”，使学生理解在自然选择的作用下，可以使种群的基因频率发生定向改变，导致生物进化。 本小节教学安排2课时。三、教学实施的程序第1课时 教师的组织和引导 学生活动 教学意图 上节课我们学习了达尔文自然选择学说的主要观点，下面请同学们依据该学说的基本观点，分析下面的情境： “如果在灰色翅（基因型为aa）昆


他个体交配
生殖，后代还是会绿色的吗
？ 讨论发现，出现有
利变异个体内的有
利基因只有在群体中，通过有性生殖
才能世代延续
阅读教材。 学生讨论并自
，另外有利变异个体的后代不一定能
由发 法。 表看 引导学生讨论出：物种可以分
真实遗传。因此，研究生物的进化，
仅仅研究个体的
表现型是否与环境相适应是不够的，
初步了解，研
布在自然界不同的区域
还需要研究群体的基因组成的变化，
究生物的进化，仅仅研
，只有在可以发生随机交配
这个群体就是种群。怎样究个体的表现型是
、繁衍，使基因能够世代传
否与环境相适
递的一定区域内的同种全部
的一群生物个体可以
应是不够的，还需
个体的集合才群。 是一个种 学生讨论（可以
称为种群呢一？个生物“种”
要研因组成及其变化。引入种群的概究群体的基念。 使学生知
或与物种”“种群有何区别
没有结果）。 学生
呢？人
们为什么要提出“种群”
这个概念呢？归纳
阅读教材有关部分。 学生计算，并
出：自然界的物种实际
道什么是种群。通过
上是以一个个种群存在的，种群是物种繁
衍、进化的基本单位。比较，使学生
它为研究生物与环境的关系和物种的变化
初步理解种群和物种的区别，理解种群的概念。 使学生
介绍计算结
带来了方便
果和方法。 学生计算。 通过问题探讨，使学生
。性
状是由基因控制的，研究生物的进化必
须研究种群的基因组成和变化。如何分析种群的基因组成和变化初步识到种群是生物进认化的基本单位，并第 3 页
呢？由 此 学生
如果Aa与其


们提出基因库和基因频率的概念。什么是基因库？基因频率的含义是什么？请学生计算下面新的概念在
研究中的意义。使学生认识到为什么要提出并
回答出：基因频率在亲子代间是稳定不变的，基因型频率到子二代
假设的种群的一对等位基因的基因频率：某
研究基因库和基因频率。 使学生
也会稳定下来 。 学生讨论，通过
昆虫种群中，绿的翅色基因为A，相互补充
褐色翅的基因为a，，归纳出保证种群基因频率稳定不变的5种因素：
初步理解基因库和基因频率的概念。使学生学会计算基因频率的方法（变
调查现，AA、Aa发、aa的个体分别①该种群
非常大；②所有的雌雄
占20、60、20，那频么A和a的基因率个体都能自由交配；③没有
各是多少计算得知，该种群基因A的频率为50%，基因？的频率为50%a。如果迁入和迁出；④自然选择对不同
表现型的个体没有作用换数据，避免学生
；⑤这对基因不发生突变和照书回答）。学会计算基因频率和基因型频率的方法。 使学生发现基因型频率和基因频率的变化规律。使学生能够领会到自然界的种群发生变化是必然的。 使学生理解，第 4 页
让该种群随机交配
携带这对基因的染发生变异。 色体不 学生讨论
，依据孟德尔遗传定律，子一代、子二代的基因型频率和基因频率
回答出： 变异是
又会怎样呢？从后代的基因型频率和基因频率的计算绝 对会发生的。 变异是引发基因频率改变的根本原因。认识到，提出
结果中，发现了什么现
象？如果种群基因型频率和基因频率
世代稳定不变，生物将无
法进化，显然与事实不符。自然界种群的基因频率能
世代不变
吗？为什么？显
然，同时满足以上5个条件
是不可能的，即使前4个条件
可以满足，基因突变和染 学生讨论，并
人


总会发生的。为什么？以上5种因素中
哪些因素是影响基因频率变化的根本原因？布置
初步 的根本原因是变异。第2课时 教师的组织和引导理解改变学生活动 教学意图 从上节大
作业。种群的前后代基因频率的改变是必然的，
家已经知道，自然界种群的基因频率变化是必然的。能说明原因回忆学生上节课的内容。知识，引入本课。 复
回答出：影响基因频率变化的5种因素，并
吗？变异对生物进化会产生何种影响？ 首先请同学们
指出变异是普遍的，是
绝对的，
习变异的类型，为进一
所以基因频率变化是必然的。学生讨论。学生大致
步讨论变异对生物的影响性质，以及突变和重组对进化的作用奠
回忆变异的
类型。 所回答出：不遗传的变异
定基础。使学生理解，
；可遗传的变异，以及变异的三种
有的变异都能导致基因频率的变化
只有可遗传变异
来源 学生讨论。 。 学生发
吗？为什么？教师
才能影响种群基因组成，
结合学生的回答，不
才使学生理解突变和重变基因频率。 可能改组的区别。认识到突变的重要意义。 第 5 页
表看法。 学生
断质疑、启发、引导。在三种可遗传的变异
回答出：只有可遗传的变异
来源
才频率和基因频率的改变。 能导致下代基因型学生讨论。 学生
中，基因突变和染色体变异可以
统称为突变。突变和基因重组对
于种群遗传组成的改变一
样吗？为什么？ 在自然情
回答出：不一样。因为
况下，突变的频率
只有基因发生改变才能出现
很低，且多数有害，对生物进化有重要意义
新基因，才能丰富 库，改变基因频率。基因 巩固旧
吗？学生
色体变异


增加基因型的种类
具有普遍的适应现 。 学生
象。突变和基因重组产生的变异有方向阅读教材有关部学生分。都是随机的、不定向的，
回答问题。学生讨论，并
吗？它们会�