2025屆高三生物拓展性微專題（七）　種群基因頻率的相關(guān)計算教學(xué)設(shè)計

2025屆高三生物拓展性微專題（七）種群基因頻率的相關(guān)計算教學(xué)設(shè)計課題：科目：班級：課時：計劃1課時教師：單位：一、教材分析人教版選修三《生物變異與進(jìn)化》中“基因頻率與生物進(jìn)化”一節(jié)，是學(xué)生在學(xué)習(xí)基因的分離定律、自由組合定律之后，對遺傳學(xué)知識的進(jìn)一步拓展。本節(jié)內(nèi)容涉及基因頻率的計算，基因頻率變化的原因及生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)，是學(xué)生理解現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的關(guān)鍵。

課程標(biāo)準(zhǔn)要求學(xué)生能用數(shù)學(xué)語言描述種群基因頻率及基因型頻率，通過實(shí)例探討生物進(jìn)化的有關(guān)問題，認(rèn)識生物進(jìn)化的本質(zhì)。因此，本節(jié)內(nèi)容的教學(xué)設(shè)計應(yīng)圍繞基因頻率的計算、基因頻率變化的原因及生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)展開，通過實(shí)例分析，讓學(xué)生理解生物進(jìn)化的過程和機(jī)制。

在教學(xué)過程中，應(yīng)注重理論與實(shí)踐相結(jié)合，通過豐富的教學(xué)資源，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的探究能力。同時，注重知識的拓展與延伸，讓學(xué)生了解基因頻率在生物進(jìn)化中的應(yīng)用，提高學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力。

結(jié)合學(xué)生所在年級和知識深度，本節(jié)內(nèi)容的教學(xué)設(shè)計應(yīng)注重基礎(chǔ)知識的教學(xué)，確保學(xué)生能熟練掌握基因頻率的計算方法，理解基因頻率變化的原因及生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)。同時，通過拓展性微專題的設(shè)計，提高學(xué)生對生物進(jìn)化理論的理解和應(yīng)用能力。二、核心素養(yǎng)目標(biāo)本節(jié)課旨在培養(yǎng)學(xué)生的生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和科學(xué)態(tài)度等生物學(xué)核心素養(yǎng)。具體目標(biāo)如下：

1.生命觀念：讓學(xué)生理解種群基因頻率的概念及其在生物進(jìn)化中的重要性，認(rèn)識到生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率的改變。

2.科學(xué)思維：培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)語言描述基因頻率及基因型頻率的能力，通過實(shí)例分析，讓學(xué)生掌握基因頻率的計算方法，并探討基因頻率變化的原因。

3.科學(xué)探究：引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題，如通過案例分析，探討生物進(jìn)化的過程和機(jī)制。

4.科學(xué)態(tài)度：培養(yǎng)學(xué)生對生物進(jìn)化理論的興趣，激發(fā)學(xué)生探究生物進(jìn)化的熱情，培養(yǎng)學(xué)生敢于質(zhì)疑、勇于探究的科學(xué)態(tài)度。三、教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)

-種群基因頻率的概念及其在生物進(jìn)化中的重要性。

-基因頻率的計算方法，包括哈代-溫伯格平衡公式及其應(yīng)用。

-基因頻率變化的原因，如自然選擇、基因流、突變和漂變等。

-生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率的改變。

2.教學(xué)難點(diǎn)

-種群基因頻率的計算，特別是對于大種群和小種群的計算方法。

-基因頻率變化原因的理解和應(yīng)用，如何將理論知識應(yīng)用于實(shí)際案例分析。

-理解生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率的改變，而不是個體的變化。

-如何運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題，如分析物種的進(jìn)化歷程和預(yù)測進(jìn)化趨勢。四、教學(xué)資源準(zhǔn)備1.教材：確保每位學(xué)生都有《生物變異與進(jìn)化》選修三的教材，以便于學(xué)生跟隨教學(xué)進(jìn)度進(jìn)行學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)。

2.輔助材料：準(zhǔn)備與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的圖片、圖表、視頻等多媒體資源，如種群基因頻率變化示意圖、自然選擇和基因流對基因頻率影響的實(shí)例圖等，以直觀展示種群基因頻率的變化過程和原因。

3.實(shí)驗(yàn)器材：如果涉及實(shí)驗(yàn)，如模擬種群基因頻率變化的實(shí)驗(yàn)，需提前準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材，如彩球代表不同基因型的實(shí)驗(yàn)材料，確保實(shí)驗(yàn)器材的完整性和安全性，同時為學(xué)生提供安全的實(shí)驗(yàn)操作環(huán)境。

4.教室布置：根據(jù)教學(xué)需要，布置教室環(huán)境，如設(shè)置分組討論區(qū)，方便學(xué)生進(jìn)行小組討論和實(shí)驗(yàn)操作；同時，預(yù)留足夠的空間供學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，確保教學(xué)活動順利進(jìn)行。五、教學(xué)過程1.導(dǎo)入新課（5分鐘）

-各位同學(xué)，我們今天要學(xué)習(xí)的是關(guān)于種群基因頻率的相關(guān)計算。生物進(jìn)化是一個長期的過程，而種群基因頻率的改變是生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)。通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們將了解種群基因頻率的概念、計算方法及其在生物進(jìn)化中的應(yīng)用。

2.種群基因頻率的概念和計算方法（10分鐘）

-首先，我們來回顧一下種群基因頻率的概念。種群基因頻率是指在一個種群基因庫中，某個基因占全部等位基因數(shù)的比例。例如，假設(shè)一個種群中有100個等位基因，其中A基因有60個，那么A基因的頻率就是60%。

-接下來，我們學(xué)習(xí)一下基因頻率的計算方法。在哈代-溫伯格平衡條件下，基因頻率的計算可以使用以下公式：p^2+2pq+q^2=1，其中p和q分別表示兩個等位基因的頻率，p^2和q^2分別表示兩個等位基因的純合子頻率，2pq表示兩個等位基因的雜合子頻率。

3.基因頻率變化的原因（10分鐘）

-現(xiàn)在，我們來探討一下基因頻率變化的原因。自然選擇是影響基因頻率變化的重要因素。例如，假設(shè)在一個種群中，B基因使得個體對環(huán)境的適應(yīng)性更好，那么在自然選擇的作用下，B基因的頻率就會逐漸增加。

-除了自然選擇，基因流、突變和漂變也會影響基因頻率的變化?；蛄魇侵富蛟诜N群之間的流動，可以改變種群的基因頻率；突變是指基因發(fā)生突然的變化，為生物進(jìn)化提供原材料；漂變是指由于隨機(jī)事件導(dǎo)致的基因頻率的隨機(jī)變化。

4.生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)（5分鐘）

-最后，我們來總結(jié)一下生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)。生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率的改變。通過自然選擇、基因流、突變和漂變等作用，種群基因頻率會發(fā)生改變，從而導(dǎo)致生物進(jìn)化的現(xiàn)象。

5.實(shí)例分析（10分鐘）

-現(xiàn)在，我們來分析一個實(shí)例。假設(shè)在一個種群中，A基因頻率為0.6，B基因頻率為0.4。經(jīng)過一代的自然選擇，A基因的適應(yīng)性更好，使得A基因頻率增加了0.1。請同學(xué)們思考一下，這個實(shí)例中基因頻率的變化是否符合自然選擇的原理？

6.總結(jié)與布置作業(yè)（5分鐘）

-通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們了解了種群基因頻率的概念、計算方法及其在生物進(jìn)化中的應(yīng)用。希望同學(xué)們能夠掌握這些知識，并能夠運(yùn)用到實(shí)際問題中。下節(jié)課，我們將進(jìn)一步學(xué)習(xí)生物進(jìn)化的證據(jù)和機(jī)制。

-請同學(xué)們課后復(fù)習(xí)本節(jié)課的內(nèi)容，并完成課后作業(yè)，包括計算不同種群基因頻率的例子，以及分析基因頻率變化的原因。六、學(xué)生學(xué)習(xí)效果1.知識理解：學(xué)生們對種群基因頻率的概念、計算方法及其在生物進(jìn)化中的作用有了更深入的理解。他們能夠用數(shù)學(xué)語言描述基因頻率及基因型頻率，并掌握基因頻率的計算方法。

2.分析能力：通過實(shí)例分析，學(xué)生們能夠運(yùn)用所學(xué)知識分析生物進(jìn)化的過程和機(jī)制，理解自然選擇、基因流、突變和漂變等因素對基因頻率變化的影響。

3.實(shí)踐能力：學(xué)生們能夠運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題，如分析物種的進(jìn)化歷程和預(yù)測進(jìn)化趨勢。他們能夠?qū)⒗碚撝R與實(shí)際案例相結(jié)合，提高自己的實(shí)踐能力。

4.科學(xué)思維：學(xué)生們通過學(xué)習(xí)基因頻率的計算和方法，培養(yǎng)了運(yùn)用科學(xué)思維分析問題的習(xí)慣。他們能夠從數(shù)學(xué)角度思考生物學(xué)問題，提高自己的科學(xué)思維能力。

5.學(xué)習(xí)興趣：本節(jié)課通過豐富的教學(xué)資源和實(shí)例分析，激發(fā)了學(xué)生對生物進(jìn)化理論的興趣，使他們更加主動地參與到學(xué)習(xí)過程中，提高學(xué)習(xí)效果。

6.合作能力：在小組討論和實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)，學(xué)生們能夠積極與他人合作，共同解決問題，提高自己的溝通能力和團(tuán)隊協(xié)作能力。

7.自主學(xué)習(xí)能力：學(xué)生們在本節(jié)課的學(xué)習(xí)過程中，通過自主學(xué)習(xí)、思考和解決問題，提高了自己的自主學(xué)習(xí)能力。他們能夠主動查找資料、分析問題，并在學(xué)習(xí)過程中不斷反思和調(diào)整自己的學(xué)習(xí)策略。七、教學(xué)反思與總結(jié)教學(xué)反思：

在教授種群基因頻率的相關(guān)計算這一課時，我深感教學(xué)過程中的得與失。首先，我意識到在導(dǎo)入新課時，我運(yùn)用了與學(xué)生生活緊密相關(guān)的實(shí)例，使得學(xué)生能夠迅速進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)，這體現(xiàn)了教學(xué)的啟發(fā)性和生活化。然而，我也發(fā)現(xiàn)自己在課堂上的語言表達(dá)有時過于專業(yè)，導(dǎo)致部分學(xué)生難以理解，這說明我在教學(xué)語言的通俗化方面還有待提高。

在種群基因頻率的概念和計算方法部分，我通過展示豐富的多媒體資源，使得抽象的知識點(diǎn)更加形象化，這有助于學(xué)生直觀地理解種群基因頻率的變化。然而，我在課堂上的板書設(shè)計上稍顯混亂，導(dǎo)致學(xué)生對基因頻率計算公式的記憶不夠深刻，這是我需要在今后的教學(xué)中改進(jìn)的地方。

在基因頻率變化的原因部分，我引導(dǎo)學(xué)生通過實(shí)例分析，培養(yǎng)他們的科學(xué)思維能力。但我也發(fā)現(xiàn)，在課堂討論中，我對學(xué)生的引導(dǎo)不夠充分，使得部分學(xué)生的分析不夠深入，這提示我在課堂引導(dǎo)方面還需加強(qiáng)。

教學(xué)總結(jié)：

然而，我也發(fā)現(xiàn)教學(xué)中存在的一些問題。首先，課堂節(jié)奏的把握有待提高，部分環(huán)節(jié)過于拖沓，影響了教學(xué)效果。其次，對學(xué)生學(xué)習(xí)情況的關(guān)注不夠，導(dǎo)致部分學(xué)生在課堂上的參與度不高。最后，教學(xué)資源的運(yùn)用不夠充分，使得課堂氛圍不夠活躍。

針對以上問題，我將在今后的教學(xué)中進(jìn)行改進(jìn)。首先，我會調(diào)整課堂節(jié)奏，提高教學(xué)效率。其次，我會更加關(guān)注每個學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，提高他們的課堂參與度。最后，我會更加充分地運(yùn)用教學(xué)資源，營造活躍的課堂氛圍。通過這些措施，我相信能夠提高我的教學(xué)效果，使得學(xué)生能夠在生物進(jìn)化這一章節(jié)上取得更好的學(xué)習(xí)效果。八、板書設(shè)計種群基因頻率計算

1.概念：種群基因頻率是指在一個種群基因庫中，某個基因占全部等位基因數(shù)的比例。

2.計算方法：

-哈代-溫伯格平衡公式：p^2+2pq+q^2=1

-實(shí)例：假設(shè)一個種群中有100個等位基因，A基因有60個，那么A基因的頻率就是60%。

3.基因頻率變化的原因：

-自然選擇：B基因使得個體對環(huán)境的適應(yīng)性更好，B基因頻率逐漸增加。

-基因流：基因在種群之間的流動，改變種群基因頻率。

-突變：基因發(fā)生突然的變化，為生物進(jìn)化提供原材料。

-漂變：隨機(jī)事件導(dǎo)致的基因頻率的隨機(jī)變化。

4.生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)：種群基因頻率的改變。

5.實(shí)例分析：分析物種的進(jìn)化歷程和預(yù)測進(jìn)化趨勢。典型例題講解例題1：一個種群中有兩個等位基因A和a，它們的基因頻率分別為p和q，已知p^2+2pq+q^2=1，求A和a的基因頻率。

解題思路：

1.根據(jù)哈代-溫伯格平衡公式，p^2+2pq+q^2=1。

2.由于A和a是兩個等位基因，它們的總頻率為p+q。

3.因此，A的基因頻率為p+q，a的基因頻率為1-(p+q)。

例題2：在一個種群中，A和a是兩個等位基因，它們的基因頻率分別為0.6和0.4，求A的基因頻率和a的基因頻率。

解題思路：

1.已知A和a的基因頻率分別為0.6和0.4。

2.A的基因頻率即為A的頻率，即0.6。

3.a的基因頻率即為1-A的頻率，即1-0.6=0.4。

例題3：一個種群中有三個等位基因A、B和a，它們的基因頻率分別為p、q和r，已知p^2+2pq+q^2+2pq+2qr+r^2=1，求A、B和a的基因頻率。

解題思路：

1.根據(jù)哈代-溫伯格平衡公式，p^2+2pq+q^2+2pq+2qr+r^2=1。

2.由于A、B和a是三個等位基因，它們的總頻率為p+q+r。

3.因此，A的基因頻率為p+q，B的基因頻率為p+q，a的基因頻率為1-(p+q+r)。

例題4：在一個種群中，A、B和a是三個等位基因，它們的基因頻率分別為0.6、0.3和0.1，求A、B和a的基因頻率。

解題思路：

1.已知A、B和a的基因頻率分別為0.6、0.3和0.1。

2.A的基因頻率即為A的頻率，即0.6。

3.B的基因頻率即為B的頻率，即0.3。

4.a的基因頻率即為1-A的頻率-B的頻率，即1-0.6-0.3=0.1。

例題5：一個種群中有四個等位基因A、B、C和a，它們的基因頻率分別為p、q、r和s，已知p^2+2pq+q^2+2p