普通高中课程标准实验教科书――生物必修2 [人教版]

 第2节现代生物进化理论的主要内容

一、知识结构

二、教学目标

1. 知识目标

⑴解释种群、种群基因库、基因频率等概念。

⑵说明现代生物进化理论的主要内容。

⑶举例说明共同进化和生物多样性形成的原因。

2. 能力目标

⑴运用数学方法讨论种群基因频率的变化。

⑵运用生物进化观点解释一些生物现象

3.情感目标

形成生物进化的观点和生物进化理论在发展的观念。

三、教学重点、难点及解决方法

    1、教学重点及解决方法

[教学重点]

       ⑴种群、物种、基因频率、隔离等概念。

⑵突变和基因重组、自然选择、隔离在生物进化过程中的作用。

[解决方法]

⑴通过具体的实例和计算来理解相关的概念。

⑵通过探究活动的教学理解综合因素在生物进化过程中的作用。

2、教学难点及解决方法

[教学难点]

⑴基因频率的概念。

⑵自然选择对种群基因频率的影响。

⑶隔离在物种形成的作用。

[解决方法]

⑴通过练习计算基因频率掌握此概念。

⑵指导学生阅读教材P116—117的资料，提出问题→作出假设→制定探究方案。

⑶以桦尺蠖为例讲隔离的作用。

四、课时安排

4课时。

五、教学方法

直观教学法、讨论法、讲解法。

六、教学具准备

图片。

七、学生活动

1、学生讨论发表看法，阅读教材，计算等。

2、学生思考、回答相关问题。

八、教学过程

（一）明确目标

（二）重点、难点的学习与目标完成过程

第1课时

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）昆虫的群体中偶然出现一只绿色翅（基因型为Aa）的变异个体，且绿色比灰色更不易被捕食。那么，昆虫的翅色将怎样变化？”

结合学生的讨论，提出质疑：

该绿色个体能很好生活下来，它体内的A 基因怎样才能传递给子代呢？

如果Aa与其他个体交配生殖，后代还会是绿色的吗？

讨论发现，出现有利变异个体的有利基因只有在群体中，通过有性生殖才能世代延续，另外有利变异个体的后代不一定能真实遗传。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，还需要研究群体的基因组成的变化，这个群体就是种群。

怎样的一群生物个体可以称为种群呢？

一个生物“种”或“物种”与种群有何区别呢？

人们为什么要提出“种群”这个概念呢？

归纳出：自然界的物种实际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。它为研究生物与环境的关系和物种的变化带来了方便。

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呢？由此人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？

请学生计算下面假设的种群的一对等位基因的基因频率：

某昆虫种群中，绿色翅的基因为A，褐色翅的基因为a，调查发现，AA、Aa、aa的个体分别占20、60、20，那么A和a的基因频率各是多少？

计算得知，该种群基因A的频率为50%，基因a的频率为50%，如果让该种群随机交配，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又会怎样呢？

从后代的基因型频率和基因频率的计算结果中，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，基因突变和染色体变异总会发生的。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？

（三）总结

种群是生物进化的基本单位，种群基因库和基因频率的概念及相关计算。

（四）作业布置

教材P118练习一1、2。

（五）板书设计

第2节 现代生物进化理论的主要内容

一、种群基因频率的改变与生物进化

（一）种群是生物进化的基本单位

第2课时

从上节大家已经知道，自然界种群的基因频率变化是必然的。能说明原因吗？

       变异对生物进化会产生何种影响？

       首先请同学们回忆变异的类型。

       所有的变异都能导致基因频率的变化吗？为什么？

       教师结合学生的回答，不断质疑、启发、引导。

       在三种可遗传的变异来源中，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？

       在自然情况下，突变的频率很低，且多数有害，对生物进化有重要意义吗？

       自然界生物进化是有方向的，生物具有普遍的适应现象。突变和基因重组产生的变异有方向吗？它们会使生物产生适应性吗？

       生物进化的方向是什么因素决定的呢？请探究下面问题。

       如何解释桦尺蠖种群中s基因的频率越来越低的现象？

       大家提出的解释或假设合理吗？

下面我们可以创设一个情境，探究假设的合理性。

明确探究任务，提出具体要求。

指导学生讨论、计算，将结果填写在表格中。

分析计算结果，给你什么启示？

环境对桦尺蠖产生了怎样的影响？在自然选择作用中，直接受选择的基因型还是表现型？

（三）总结

突变和重组为生物进化提供了原始材料，自然选择可以使基因频率发生定向改变，导致生物朝着一定的方向不断进化。

（四）作业布置

教材P118练习一3、二。

（五）板书设计

（二）突变和基因重组产生进化的原材料

（三）自然选择决定生物进化的方向

第3课时

导入：英国曼彻斯特地区的桦尺蠖，虽然基因频率发生了很大变化，那么这一地区的两种颜色的桦尺蠖是同一物种还是两个物种呢？我们怎样判断两个种群是否属于一个物种呢？

一、物种的概念

以生活在一个草原上的全部驴、马为例，设问：

1、驴种群个体间、马种群个体间能相互交配且产生可育后代吗？

2、马和驴能相互交配吗？

3、骡子可育吗？

4、什么是物种？

5、为什么马和驴不属于同一物种？

学生阅读教材P119相关内容回答之。

教师：曼彻斯特地区的桦尺蠖，虽然基因频率发生很大的定向变化，但并没有形成新物种。只要物种的种群之间和种群内部个体之间，没有阻止基因交流，遗传组成的差异就不会拉大，新物种就难以形成。什么因素可以阻止种群间基因交流呢？

隔离常见的类型有地理隔离和生殖隔离。同一种生物由于地理上的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，叫做地理隔离。例如，东北虎和华南虎分别生活在我国的东北地区和华南地区，这两个地区之间的辽阔地带就起到了地理隔离的作用。

二、隔离在物种形成中的作用

多媒体显示教材P119两幅假想情境图。提问：

1、在一个山谷中，有一个鼠种群在“快乐”地生活着。雌鼠和雄鼠之间可以自由交配，繁衍后代。这说明了什么？

2、当这群鼠被大河分开后它们是一个种群还是两个种群？

3、几千年后河流干涸了，两个鼠种群又会合在一起，它们之间还能自由交配吗？

4、是什么原因造成它们分化的？

教师总结归纳。

课件显示加拉帕戈斯群岛的地雀。提问：

教材P120[资料分析]中的4个问题。

教师总结归纳：

三、种群与物种的区别与联系

种群

物种

概念

生活在一定区域的同种生物的全部个体

能够在自然状况下相互交配并且产生可育后代的一群生物

范围

较小范围内的同种生物的个体

分布在不同区域内的同种生物的许多种群组成

判断标准

种群必须具备“三同”；即同一时间、同一地点、同一物种

主要是形态特征和能否自由交配并产生可育后代

联系

一个物种可以包括许多种群，同一个物种的多个种群之间存在着地理隔离，长期发展下去可成为不同亚种，进而可能形成多个新种。

（三）总结

物种的概念，地理隔离、生殖隔离的概念及隔离在物种形成中的作用。

（四）作业布置

教材P121练习，P122技能训练

（五）板书设计

二、隔离与物种的形成

二、隔离在物种形成中的作用

三、种群与物种的区别与联系

种群

物种

概念

生活在一定区域的同种生物的全部个体

能够在自然状况下相互交配并且产生可育后代的一群生物

范围

较小范围内的同种生物的个体

分布在不同区域内的同种生物的许多种群组成

判断标准

种群必须具备“三同”；即同一时间、同一地点、同一物种

主要是形态特征和能否自由交配并产生可育后代

联系

一个物种可以包括许多种群，同一个物种的多个种群之间存在着地理隔离，长期发展下去可成为不同亚种，进而可能形成多个新种。

第4课时

导言：目前我们已经知道的生物大约有200万种，这些生物是怎样来的？今天这节课我们一起来探讨一下。

一、共同进化

学生阅读教材P123内容，回答下列问题：

1、在捕食者和被捕食者当中，怎样的个体才会生存下来？为什么？

2、捕食者的存在是否对被捕食者有害无益呢？为什么？

3、结合教材P123图7—9说说两种生物是如何进化的？

教师总结归纳。

不仅不同种生物之间在进化上密切相关，生物的进化与无机环境的变化也是相互影响的。例如，地球上原始大气中是没有氧气的，因此，最早出现的生物都是厌氧的；最早的光合生物的出现，使得原始大气中有了氧气，这就为好氧生物创造了前提条件。

不同物种之间，生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展，这就是共同进化。通过漫长的共同进化过程，地球上不仅出现了千姿百态的物种，且形成了多种多样的生态系统。

生物的多样性是如何形成的呢？

二、生物多样性的形成

课件显示教材P124生物进化的历程示意图。设置相关问题：见教材P124[思考与讨论]中的5个问题。

教师归纳总结

代

纪

世

百万年前

植物

动物

古生代

二叠纪

286~245

大绝灭

松柏类出现

爬行类多样化，两栖类衰退

石炭纪

360~286

成煤森林时代：石松、问荆和蕨类繁盛

两栖类多样化，爬行类首次出现，昆虫类经历第一次大的适应辐射

泥盆纪

408~360

大绝灭

种子蕨类首次出现

有颌鱼类多样化并统治海洋，昆虫、两栖类首次出现

志留纪

438~408

低矮的维管束植物在陆地出现

有颌类鱼类首次出现

奥陶纪

505~438

大绝灭

海洋藻类繁盛

无脊椎动物广泛分布并多样化，无颌鱼类及脊椎动物首次出现

寒武纪

570~505

海洋藻类繁盛

具外骨骼的无脊椎动物占统治地位

前寒武纪（4600百万年~570百万年以前）

700

多细胞生物出现

2100

真核细胞首次出现

3500~3100

原核细胞在叠层岩中首次出现

4600

地球形成时期

中生代

白垩纪

144~66

显花植物广泛分布，松柏类衰退

恐龙和大多数爬行类绝灭，胎盘哺乳类和现代昆虫群出现

侏罗纪

208~144

苏铁类和其他裸子植物繁盛

恐龙繁盛，鸟类出现

大叠纪

245~208

大绝灭

苏铁、银杏出现，裸子植物和蕨类植物统治地球

哺乳类、恐龙类首次出现，珊瑚和软体动物统治海洋

新生代

第四纪

全新世

0.01

人类破坏，热带雨林加速绝灭

人类文明时代

更新世

2~0.01

草本植物广泛分布并多样化

许多哺乳类绝灭，现代人类出现

第三纪

上新世

6~2

草本植物繁盛

人类灵长目首次出现

中新世

24~6

随着森林减少，草原广泛分布

类猿哺乳类、草食哺乳类及昆虫繁盛

渐新世

37~24

许多现代显花植物的科演化

叶食哺乳类及类猴灵长类出现

始新世

58~37

雨量充沛的亚热带森林繁盛

所有现代哺乳纲的目出现

古新世

66~58

被子植物多样化

原始灵长类、草食类、肉食类、虫食类、哺乳类动物出现

学生阅读教材P125内容，设置下列问题？

1、什么是两极生态系统？

2、有性生殖为什么能加快生物进化的速度？

3、什么是三极生态系统？

4、最早登陆的生物是什么？

5、什么是生物的多样性？

6、生物进化的历程可概括为什么？

教师总结归纳。

三、生物进化理论在发展

学生阅读教材P126内容。设问：

1、什么是中性突变？

2、你认为中性突变（学说）与达尔文的进化论对立矛盾吗？为什么？

3、物种的形成都是渐变式吗？

4、以自然选择学说为核心的理论的地位如何？还需要发展吗？

教师总结：生物的进化是复杂的，还有许多问题不能用今天的进化理论所解释，还有待研究。在当今所有的理论中，以自然选择学说为核心的进化理论比其他学说的影响要广泛和深远，它仍然是以后各个方面研究的基础，它还在不断向前发展。

（三）总结

共同进化的概念、意义，生物多样性的形成及生物进化理论的发展。

（四）作业布置

教材P126练习，P129自我检测

（五）板书设计

三、共同进化与生物多样性的形成

九、目标检测

１、狼和鹿通过捕食与被捕食的关系,奔跑的速度都比原来快了，这是因为二者 （       ）

Ａ．能量交流 B. 相互竞争 C. 趋同进化 D. 相互选择

2．生态圈包括(      )

A、对流层、水圈、土壤圈               B、平流层、水圈上层、土壤圈

C、平流层、水圈、土壤圈               D、对流层、水圈下层、土壤圈

3．生物圈稳态是由于生物圈具有多层次的自动自动调节能力，其自动调节能力的基础是(      )

A、生物之间的食物链               B、生物的多样性

C、生物之间的食物网               D、生物的适应性

4、蒲公英的种子像“小伞”；窃衣的种子、果实上有刺；飞猴有“翅膀”，这些说明了（    ）

a遗传和变异      b地理隔离      c生存斗争      d生物的适应性

5、地球上出现需氧型生物，自养型生物，真核生物的先后顺序依次为(   )

A需氧型生物，自养型生物，真核生物

B自养型生物，需氧型生物，真核生物

C自养型生物，真核生物，需氧型生物

D需氧型生物，真核生物，自养型生物

6、下列叙述中不正确的一项是（       ）

Ａ、一个物种的形成或灭绝，会影响到其他若干物种的进化

B、物种之间的共同进化都是通过物种之间的生存斗争实现的

C、生物多样性的形成过程，也就是新物种不断形成的过程

D、捕食者的存在有利于增加物种的多样性

7、有性生殖的出现加快了生物进化的步伐，原因是有性生殖（        ）

A、能产生大量后代　　    B、产生的后代成活率较高

C、能出现更多的突变类型　  C、使基因重组产生更多变异类型

8．在下列四种措施中能提高区域生态系统自动调节能力的是(      )

A、减少该生态系统内捕食者和寄生生物的数量

B、增加该生态系统内各营养级生物的种类

C、使该生态系统内生产者和消费者在数量上保持平衡

D、减少该生态系统内的生物种类

9. 下图可用达尔文的什么理论来解释（    ）

A. 过度繁殖     B. 生存斗争    C. 遗传变异    D. 适者生存

10 在生物进化过程中，可以定向积累微小有利变异的是（    ）

A. 定向的变异和自然选择               B. 生存斗争和自然选择

C. 自然选择和适者生存                 D. 自然选择和遗传

11、虫媒花与为其传粉的昆虫间表现出了惊人的相互适应，这一现象产生的原因是（   ）

A、长期相互选择的结果         B、定向变异的结果

C、偶然相遇的结果             D、用进废退的结果

12、在生物的进化历程中，捕食者与被捕食者之间的关系是（    ）

A、不利于被捕食者，使被捕食者数量减少

B、对二者均不利，双方最终都趋向消亡

C、二者得失相当，和平共处

D、对两者均有利，共同进化

13、对生物多样性描述，不正确一项是（      ）

A、基因多样性　B、物种多样性　 C、种群多样性　D、生态系统多样性

14、最早登陆的主要生物类群是（       ）

A、苔藓植物　B、蕨类植物　C、两栖动物　D、爬行动物

15、突变的有利和有害是相对的，下列对这一问题的认识哪一项是不正确的（     ）

A．突变的利与害可因生物的不同生存环境而异

B．突变的利与害可因人类的需求不同而异

C．有的突变对生物生存有害，但对生物进化有利

D．有的突变对生物生存有利，对生物进化也有利

16.与地球上最早出现的原生生物代谢方式相似的一组生物是（    ）

①硝化细菌    ②乳酸菌    ③蓝藻   ④蛔虫   ⑤酵母菌

A ①③        B ②④        C ②③         D ①⑤

答案：DABDB BDBBCADCACB

17、根据分类学的记载，现在地球上生活着的生物约有200多万种，但是每年都有新种被发现。近年来在深海中．海底3000米的深海热泉孔周围，都发现了以前没有记载的生物。这就说明，生物界的物种还待人们去继续发现。请根据以上材料分析：

（1）从分子水平看，生物的性状具有多样性的直接原因是_________，根本原因是________________。

（2）从遗传水平看，生物新性状的出现主要是由于_________的结果，而进行有性生殖的生物，后代的不同表现型主要是由于_________的结果。

（3）从进化角度看，生物物种的多样性主要是由于_____________________。

（4）现代生物学研究表明，通过_________技术也可以定向创造出动植物的新品种和微生物的新类型。

答案：（1）蛋白质多样性    DNA的多样性  （2）基因突变  基因重组  （3）环境的多样性及变异、选择、遗传、隔离综合作用的结果  （4）现代生物工程

18、中性突变理论认为，基因突变对生物适应性的影响并不是非益即害或是非害即益的，而是，对这些突变不起作用，这些基因经过长期的积累，会导致种群间遗传物质出现较大差别。　

答案：大量的基因突变是中性的      自然选择

（4）DDT对家蝇的抗性的产生所起的作用称为_________。

答案：（l）96％  （2）自然选择  （3）生存斗争  （4）选择

十、课后反思

本节的核心就是讨论种群基因频率变化规律与进化的关系，因此基因频率的概念、计算方法是完成教学目标的基础。

1.比较种群与物种的概念。

种群是生物进化和繁殖的基本单位。种群是同种生物的一个群体，同一个种群中的不同个体间存在基因交流。如果因为地理原因分成不能进行基因交流的群体，则成为不同的种群。物种在进化研究中以生殖隔离的产生为标志，是由一个一个种群组成的。

2.基因频率的概念，教材使用抽象的文字描述进行定义，在教学中可以在理解概念含义的基础上转换成相对直观的数学式来定义。

（基因频率=该基因的数量／该基因及其等位基因的总数×100％）

3.除了教材列举的例子，教师还可以补充其他例子，让学生理解“在等位基因中的比率”的含义，比如列举色盲基因频率的计算、复等位基因中某个基因频率的计算。

例如在某被调查人群中，男女各100人，其中男性7人色盲，女性1人色盲，6人为携带者，请计算该群体的色盲基因的频率。

4.基因频率是通过抽样调查法获取的，其计算方法有两种:一种是通过基因型个体的数目计算基因频率，另一种是通过基因型频率计算基因频率。教材正文中的计算方法属于前者，“思考与讨论”中的计算则属于后者，教师要适当提醒学生。