文章編號：1003-7586（2025）01-0006-03

中圖分類號：G633.91文獻標識碼：B

1教材分析

“種群基因組成的變化\"是人教版普通高中教科書《生物學(xué)·必修2·遺傳與進化》（以下簡稱“教材\"第6章第3節(jié)“種群基因組成的變化與物種形成”的內(nèi)容。該部分內(nèi)容不僅蘊含現(xiàn)代生物進化理論中的“種群是生物進化的基本單位\"“生物進化的實質(zhì)是種群基因頻率的定向改變”“突變和基因重組產(chǎn)生進化的原材料”“自然選擇決定生物進化的方向\"四條重要觀點，還詳細闡釋了生物進化的機制?！镀胀ǜ咧猩飳W(xué)課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《課程標準》）中涉及該部分內(nèi)容的要求包括： ① 舉例說明種群內(nèi)的某些可遺傳變異將賦予個體在特定環(huán)境中的生存和繁殖優(yōu)勢； ② 闡明具有優(yōu)勢性狀的個體在種群中所占比例將會增加； ③ 說明自然選擇能夠促進生物更好地適應(yīng)特定的生存環(huán)境。因此，該部分內(nèi)容不僅是第6章“生物的進化\"中的核心內(nèi)容，也能夠承接“達爾文的自然選擇學(xué)說”，引出物種進化與生物多樣性形成內(nèi)容。

學(xué)生在本節(jié)課程中需要理解和掌握的知識點較多，包括種群、種群基因庫、基因頻率、遺傳平衡定律、突變與基因重組及自然選擇在進化中的作用等。對于部分教師而言，在有限的課堂時間內(nèi)有效完成該部分內(nèi)容的教學(xué)存在一定困難。因此，筆者針對該部分內(nèi)容的特點，基于“任務(wù)驅(qū)動，問題引領(lǐng)\"的教學(xué)策略，構(gòu)建深度參與型生物學(xué)課堂，以期充分發(fā)展學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

2教學(xué)目標

（1）通過舉例強化對種群概念的掌握，闡明種群基因庫、基因頻率等概念。（2）通過計算理想條件下種群基因頻率及基因型頻率，構(gòu)建遺傳平衡定律的數(shù)學(xué)模型，提升歸納與概括、模型與建模等科學(xué)思維能力。（3）通過分析樺尺蛾種群進化案例，明確自然選擇決定進化方向的觀點，培養(yǎng)和提升實驗分析等科學(xué)探究能力。

3設(shè)計思路

該部分的核心內(nèi)容是“突變、基因重組和自然選擇在生物進化中的作用”，教師需要引導(dǎo)學(xué)生明確這一內(nèi)容，進而構(gòu)建生物進化機制的概念模型。同時，“種群、種群基因庫、基因頻率、基因型頻率、遺傳平衡定律\"等知識點則為學(xué)生學(xué)習(xí)上述核心內(nèi)容奠定基礎(chǔ)。

基于以上認識，教師設(shè)計本節(jié)課程時首先需要考慮如何科學(xué)且簡潔地呈現(xiàn)本節(jié)課的主干與核心，以幫助學(xué)生構(gòu)建生物進化機制的概念模型。同時，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生將知識點串聯(lián)起來，以豐富支持概念模型的要素。為使教學(xué)思路更加清晰，本教學(xué)設(shè)計可以選擇樺尺蛾作為研究對象，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)基因頻率的計算，構(gòu)建遺傳平衡定律的數(shù)學(xué)模型，并討論工業(yè)革命前后樺尺蛾種群基因頻率的變化。

在教學(xué)策略方面，為了提高學(xué)生的參與度并促進學(xué)生的深度學(xué)習(xí)，教師可借助“任務(wù)驅(qū)動，問題引領(lǐng)\"理念，將內(nèi)容分解為四個任務(wù)，并在每個任務(wù)下設(shè)置若干問題，從而引導(dǎo)學(xué)生思考、推理并得出相應(yīng)觀點。學(xué)生在實現(xiàn)深度參與課堂教學(xué)的同時，能夠提升觀察、推理、信息獲取等能力，進而發(fā)展其邏輯思維、綜合分析等科學(xué)素養(yǎng)。

4教學(xué)過程

任務(wù)1：探究生物進化的基本單位

教師展示視頻與文本資料：英國曼徹斯特地區(qū)有一種樺尺蛾，其體色有黑色和淺色之分。19世紀中葉工業(yè)革命前，當?shù)氐臉宄叨陰缀醵际菧\色型。

學(xué)生討論問題： ① 根據(jù)達爾文自然選擇學(xué)說解釋淺色個體占多數(shù)的原因； ② 自然選擇直接作用的是個體表型還是基因型？ ③ 研究生物進化時以個體為單位是否合理？

設(shè)計意圖：教師引用教材中的“樺尺蛾\"素材，結(jié)合自然選擇學(xué)說相關(guān)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生分析得出“自然選擇的作用對象是表型，通過對表型的選擇，間接的影響基因”的結(jié)論。同時，教師結(jié)合“個體終會死亡，基因只有在群體中通過繁殖才能延續(xù)”的生物學(xué)事實，引導(dǎo)學(xué)生推理得出“種群是生物進化的基本單位\"的觀點。

教師提出問題：研究生物進化需要以種群為單位，應(yīng)如何準確地理解“種群\"這一概念？隨后教師闡述種群概念及其要點，展示相關(guān)案例并引導(dǎo)學(xué)生辨析這些案例是否符合種群的定義： ① 一個池塘中的全部魚； ② 一個池塘中的全部鯉魚； ③ 一片草地上的全部植物； ④ 一片草地上的成年梅花鹿； ⑤ 兩個池塘內(nèi)的全部鯉魚； ⑥ 一個動物園所有的獅子。

設(shè)計意圖：“種群”是學(xué)生先前已經(jīng)接觸的概念，故在本節(jié)課中教師以實例辨析的形式強化種群的概念和特點。所給案例中 ⑤ 和 ⑥ 較難確定，若學(xué)生存在分歧，教師可以展示教材內(nèi)容：種群中的個體并不是機械地集合在一起；一個種群其實就是一個繁殖單位，雌雄個體可以通過繁殖將各自的基因傳給后代；種群是生物進化的基本單位。

任務(wù)2：確定生物進化的實質(zhì)

教師展示“種群基因庫”“基因頻率”“基因型頻率\"等概念，并通過舉例引導(dǎo)學(xué)生掌握基因頻率和基因型頻率的計算方法。教師提供資料：據(jù)研究，樺尺蛾體色受一對等位基因S和s控制，其中S控制黑色、s控制淺色。教師展示某時期樺尺蛾種群內(nèi)不同體色個體數(shù)示意圖，并引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)示意圖計算： ① S和s的基因頻率； ② SS、Ss、ss的基因型頻率。

設(shè)計意圖：教師以示意圖的形式展示樺尺蛾種群內(nèi)不同體色的個體數(shù)，引導(dǎo)學(xué)生從圖示中獲取信息，并計算基因頻率和基因型頻率。這種方式一方面能夠引導(dǎo)學(xué)生掌握基因頻率和基因型頻率的計算方法，另一方面能夠鍛煉學(xué)生的信息獲取能力及理解分析能力。

教師假設(shè)上述樺尺蛾種群滿足以下條件： ① 種群數(shù)量大； ② 雌雄個體間均能自由交配并產(chǎn)生后代；③ 種群內(nèi)部沒有遷入和遷出； ④ 不同體色的個體具有相同的生存和繁殖機會； ⑤s 和s基因均不發(fā)生突變。隨后教師引導(dǎo)學(xué)生通過親代的基因型頻率計算其基因頻率，并根據(jù)孟德爾分離定律計算子代的基因頻率和基因型頻率，并填寫下列表格（見表1）。

設(shè)計意圖：學(xué)生通過計算和數(shù)據(jù)分析，得出結(jié)論“理想條件下，親代自由交配一代以后，種群基因頻率和基因型頻率將不再發(fā)生變化”，并建立理想條件下，種群中基因頻率和基因型頻率之間的關(guān)系，并構(gòu)建遺傳平衡定律的數(shù)學(xué)模型，

教師提出問題：“處于遺傳平衡的種群在世代繁衍過程中是否完成了進化？”從而激發(fā)學(xué)生探討生物進化實質(zhì)的欲望。教師在此基礎(chǔ)上強調(diào)“生物進化的實質(zhì)是種群基因頻率的定向改變\"這一觀點，進而引導(dǎo)學(xué)生得出“處于遺傳平衡的種群沒有進化”的結(jié)論。

任務(wù)3：探討突變和基因重組在生物進化中的作用

教師引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合所學(xué)知識探討下列問題： ① 基因突變普遍存在的生物學(xué)意義是什么？ ② 基因突變能否決定生物的進化方向？ ③ 生物自發(fā)突變的頻率很低且多數(shù)有害，為什么突變能夠作為生物進化的原材料？

設(shè)計意圖：教師通過問題串引導(dǎo)學(xué)生思考基因突變在生物進化中的作用，明確基因突變能產(chǎn)生新基因，是生物變異的根本來源，然而基因突變具有隨機性和不定向性等特點，故不能決定進化的方向。

教師補充說明：基因重組和染色體變異也能夠?qū)е潞蟠哂卸鄻有?，因此突變和基因重組在生物進化中的作用是提供原材料。

任務(wù)4：分析自然選擇在生物進化中的作用

教師展示工業(yè)革命前后曼徹斯特地區(qū)的樺尺蛾種群示意圖，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)圖示信息計算工業(yè)革命前后樺尺蛾種群中S、s的基因頻率，并討論下列問題： ① 工業(yè)革命前后樺尺蛾種群的結(jié)構(gòu)是否發(fā)生了進化？ ② 導(dǎo)致基因頻率改變的因素是什么？ ③ 如果樹干恢復(fù)淺色狀態(tài)，樺尺蛾種群又將如何進化？ ④ 進化的方向是由什么決定的？

設(shè)計意圖：教師展示工業(yè)革命前后同一地區(qū)的樺尺蛾種群示意圖，并引導(dǎo)學(xué)生計算工業(yè)革命前后種群的基因頻率，然后以問題串的形式引導(dǎo)學(xué)生思考。學(xué)生概括不同環(huán)境中樺尺蛾種群進化的方向不同[2]，在教師的指導(dǎo)下總結(jié)“自然選擇決定生物進化的方向\"這一觀點。此過程不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、分析能力和知識應(yīng)用能力，還能夠充分發(fā)展學(xué)生的邏輯推斷、理性分析等科學(xué)素養(yǎng)能力。

總結(jié)設(shè)計：教師在授課過程中應(yīng)及時進行板書，列出本節(jié)課涉及的現(xiàn)代生物進化理論觀點，并引導(dǎo)學(xué)生在授課總結(jié)環(huán)節(jié)借助箭頭和文字建立不同觀點之間的聯(lián)系，進而完善板書設(shè)計，同時也構(gòu)建了生物進化機制的概念模型（見圖3）。

5教學(xué)反思

本教學(xué)設(shè)計合理且大膽地對教材中相關(guān)素材和內(nèi)容進行刪減、更換和重組，以“樺尺蛾\"種群為教學(xué)情境展開教學(xué)，使教學(xué)內(nèi)容更加具有邏輯性和連貫性。筆者在教學(xué)組織上借助“任務(wù)驅(qū)動，問題引領(lǐng)”理念，將整節(jié)課內(nèi)容分解為四個任務(wù)，每個任務(wù)對應(yīng)一條現(xiàn)代生物進化理論觀點，然后在每個任務(wù)下設(shè)置若干問題，引導(dǎo)學(xué)生思考、推理并得出相應(yīng)觀點。這樣的設(shè)計在教師實現(xiàn)教學(xué)目標、突破教學(xué)重難點的同時，能夠充分培養(yǎng)和提升學(xué)生邏輯推理、綜合分析等科學(xué)素養(yǎng)。此外，教師通過設(shè)計任務(wù)和問題，把握教學(xué)的方向，推動教學(xué)的進程；學(xué)生通過討論、分析、計算等方式積極參與教學(xué)，并完成教師設(shè)計的任務(wù)和問題，體現(xiàn)了教師主導(dǎo)、學(xué)生主體的新課程教學(xué)理念。[3]

參考文獻

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[2]黃葳，王偉慶.“模擬自然選擇對種群基因頻率的影響”的教學(xué)設(shè)計[J].生物學(xué)教學(xué)，2023，48（12）：35-38.

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