片段教学设计 片段题目 自然选择对种群基因频率变化的影响 “自然选择对种群基因频率变化的影响”是人教版高中生物教材《遗传与进化》模块中的一个探究实验。自然选择的具体过程怎样?自然选择是如何影响种群基因频率的呢?教材中采用了构建数学模型的方法来解决这些问题。 建构主义学习理论认为：在学习过程中，获得知识的多少取决于学习者根据经验、体验去教材分析 建构有关知识的能力，而不取决于学习者记忆教师讲授内容的能力。教材编写人员在教材基础之上设计了一个模拟探究活动，力求让学生在直观的感受和计算中体会生物进化的具体过程，在活动中逐步培养学生分析解决问题与交流、合作的能力，以期提高学生的生物科学素养。 学生在初中已学习了生物进化的证据、历程和自然选择学说等内容。本小节内容之前也学习了关于现代生物进化论相关的一些理论知识，本探究正是对学情分析 此前理论进行的一个小范围验证，学生可从学习中体会科学发展是一个动态的过程，它是在不断的怀疑和求证、争论和修正中向前发展，从而在思想情感上激发学生勇于质疑与创新的精神。 1、生命观念方面的培养目标：运用数学方法讨论种群基因频率的变化； 2、科学思维方面的培养目标目标：培养学生处理资料和数据的能力， 3、科学探究方面的培养目标：通过探究自然选择对基因频率的变化影教学目标 响，初步学会探究实验的一般步骤，锻炼科学探究的能力。 4、社会责任方面的培养目标：养学生以事实或实验结果为依据得出结论的科学态度； 重难点 自然选择对种群基因频率的影响； 1.1 过程简介 在该模拟实验中，用铺有黑纸的讲台代表被煤烟污染的环境，黑、白两种小卡片分别代表深、浅两种桦尺蠖，三名学生分别模仿桦尺蠖的天敌，如：各种鸟类。教师用计时器控制时间，让3名学生在规定时间内比赛抓取(捕捉)卡片，然后组织学生统计实验前后各种卡片的数量和并计算s、s的基因频率。 课前准备 1.2 活动器材 ①背面写有ss的黑色卡片10张(代表10％的深色桦尺蠖)、背面写有Ss的黑色卡片20张(代表20％的深色桦尺蠖)、背面写有ss的白色纸卡片70张(代表70％的浅色桦尺蠖)；②计时器一只；③铺有黑纸的讲台。 教学过程 教学内容 教师行为 预设学生行为 由现象引入本节课所要讲解的主要内容。 设计意图 由话题引出本文内容，激发学生学习兴 导入新课 教师首先呈现英国曼彻斯特地区不同时 期的桦尺蠖，进而以问激疑：自然选择 是生物进化的原因，那么自然选择是如 提出问题 趣。 发散学生思维 教师联系画面及卡片，让学生进入“模 拟环境”，进而设问： 在被严重污染的曼彻斯特地区，什学生思考并回通过步步设么颜色的桦尺蠖最容易被它们的天敌发答问题 疑，将学生代现进而被捕食呢? 入此番所创设 与桦尺蠖体色相关的S、s基因频率的情境中，让会如何变化呢?这种基因频率变化与自学生参与探究然选择之间有必然的联系吗? 过程，并主动 提出问题。 何推动生物的进化?生物进化的本质又是什么呢?今天我们将通过一个模拟实验来探究这两个问题。 教师请学生自主阅读课本116-117页实验的1、2两段，并观察讲台(铺有黑纸)和卡片，猜一猜这些卡片分别代表什么? 教师留出时间让学生充分讨论交流，待 学生小组之间相意见相对统一后请学生发表各自的看法，师生共同讨论后形成假设(自然选择互讨论。得出假可以使种群的基因频率发生定向改变)。 设。 学生自主讨论，参与探究过程。 作出假设 实施探究 1.设计表格，处理数据 教师不断设疑以问题串的形式逐步呈现： 需要在实验前对数据进行处理吗? 怎么处理? 每一次实验结果都要进行记录处理吗?可以以什么方式记录实验结果(设计表格吗)? 如何设计呢? 2.模拟“捕捉”，及时计算 教师选好“天敌”、布置好任务后，宣布“捕捉”开始，同时开始计时，“捕捉”结束后组织学生统计各种基因型的个体数。 然后教师继续设问导学： 刚才三位同学的实验过程模拟的是生物进化中的什么过程? 经过“自然选择”之后，该模拟种群中相应的基因型频率和基因频率会发 算出桌面上这个 “桦尺蠖的种群”提高学生汇总的基因型频率和信息的能力。 基因频率，如表中 “实验前”数据. 学生直接参与设计表格。 课堂，进入探 究过程。 让学生亲自参 与探究过程， 强化对于单一 变量原则的记 忆。 生什么变化?哪种桦尺蠖更适应环境呢?请大家通过计算说明(如表2中“第一次实验后”数据)。 如果继续实验，你能预测一下“第二次实验后”的大致数据吗? 3.继续实验，及时释疑 教师重新选择“天敌”、布置任务，以验证上述预测进而得出结论。但实际教学中学生会有疑问，如：在进行第二次实验前，是不是该对原来的种群适当补充一些新生的个体?因为这期间桦尺蠖还在不断地繁衍后代吗? 教师可以让学生讨论分析： ①确实应该少量补充! ②大致按照怎样的比例添加黑白卡片? ③如果不补充对以后的实验影响大吗? 借此机会可以培养学生发现问题和分析解决问题的能力。在成功释疑之后再继续实验、获取数据(如表2中“第二次实验后”)。 获得了表2中的两组数据之后，教师因势利导，让学生就S、s基因频率发生改变的趋势，生物进化与基因频率变化之间的关系展开讨论和交流，并汇总后分别汇报.最后师生共同小结得出结论： 生物的进化与基因频率的变化趋势是一致的，即：生物进化的实质是种群基因频率改变，自然选择决定了生物进化的方向。 同学们观察实验现象，做好记录。 创新的实验设计，可以引导学生努力发挥创造性思维。 分析数据，得出结论 学生就S、s基因频率发生改变的趋势，生物进化与基因频率变化之间的关系展开讨论和交流，并汇总后分别汇报。 案例3：浅色个体每年增加10%，黑色个学生分析数据发在自由交配等体每年减少10%，几年内，桦尺蠖种群每现：理想条件下种群年的基因型频率与基因频率是多少？ 的基因频率是不 变的，但是自然选 择可以使种群的 培养学生分析处理资料和数据的能力，比较2组数据，让学生理解自然选择的实质 数学建模 （自然选择条件） 比较两组数据： （理想条件） 师生共同总结：自然选择会使种群基因频率发生改变 教师可继续以问题导学的方式引导学生思考：如果我们请6名同学同时完成该实验，你认为S、s基因频率的变化与表中数据会有什么不同吗? 假如英国致力于对该地区环境污染的治理，若干年后曼彻斯特地区面貌一新，树干上又长满了浅色的地衣，深、浅两种桦尺蠖的命运又将如何呢? s、s的基因频率又将如何变化呢?我们国家现在正处在日新月异的大发展之中，你对我国的工业化进程有什么建议吗? 基因频率发生定向改变！ 继续探究，升华情感 同学们课后可以用这套材料，针对自己感兴趣的问题重新设计表格后进行研究，在下节课谈谈自己的看法。 经过了两次模拟活动，学生已经进入了“自然选择”的情境，较为直观、深刻地了解了“自然选择”的过程和本质，此时，教师还应该在此基础上布置继续探究的任务，以唤起学生保护环境的社会责任感。 自然选择对种群基因频率变化的影响 板书设计 最后要说的是，基因频率、基因型频率的相关计算也是学生理解本章节内容的很大的难题，如何将这些数据转化成现代生物进化理论的依据也是学生理解的现实难点，本节设计在这两处作了大胆的尝试，从实际教学效果来看，效果明显。这节研究课让我深深感到：开展诱导探究教学，进行课程改革，最根真正地让学生的主体性充分实现，能够在教师的诱导下，课后反思 本是要转变教学观念，地完成学习任务。
