《自然选择对种群基因频率变化的影响》的模拟活动

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4自然选择对种群基因频离变化的影响学案.doc

探究实验六自然选择对种群基因频离变化的影响[目的要求]学会用数字化问题情境的方法探究自然选择在生物进化中的作用[方案设计]一、提出问题桦尺蠖种群中S基因（决定浅色性状）的频率为什么越来越低呢？二、猜想假设自然选择使桦尺蠖种群基因频率_______________向改变。

三、设计实验1、创设数字化的问题情境2、计算以后2—10年的基因频率完成图表3、调高环境选择作用，使浅色个体每年减少的百分率提高，在此情况下重新计算，再完成图表4、根据步骤“2、3”表中基因频率数据得出结论[实验过程]一、材料用具计算器、记录本等二、方法步骤和记录1、创设数字化情况：1870年，桦尺蠖种群基因频率如下：SS 10%、Ss 20%、ss 70%，S基因频率为_________%。

在树干变黑的环境下，不利浅色桦尺蠖的生存，每年减少10%，黑桦尺蠖每年增加10%。

3、计算SS、Ss、ss基因型频率及S、s基因频率（1）基因型频率 = ×100%（2）S基因频率 = ×100%（3）s基因频率 = 1－S基因频率三、现象观察将计算结果记录到下表四、实验结论自然选择使桦尺蠖种群中基因频率____________改变。

五、实验评价计算结果，是否支持你作出的假设[误区警示]每年的种群个数总数是变化的，所以计算式的分母并非总是200，应当用个体相对数量表中的当年总数代入公式。

[问题探究]一、问题思考1、树干变黑会影响桦尺蠖种群中浅色个体的出生率吗？为什么？2、在自然选择中，直接受选择的是基因型还是表现型？为什么？二、探究创新探究使用农药对害虫抗药基因频率的影响[巩固练习]一、选择题1、在一个种群中，随机抽出一定数量的个体。

其中基因为AA的个体占24%，Aa的个体占72%，aa的个体占4%，那么基因A和a的频率分别是（）A. 36%、64%B. 57%、43%C. 24%、22%D.60%、40%2、据调查得知，某小学的学生中基因型比率为：X B X B：X B X b：X b X b：X B Y：X b Y = 44%：5%：1%：43%：7%，则X b的基因频率为（）A. 13.2%B. 5%C. 14%D. 9.3%3、根据哈代——温伯格定律：（p+q)2 = p2+2pq+q2 = 1，A在一个处于遗传平衡的种群中，有AA个体400只，Aa个体500只，aa个体100只，则三年后，该种群中AA基因型个体和aa基因型个体各占（）A. 40%和10%B. 65%和35%C. 42.25%和12.25%D. 40%和60%4、在对欧洲某学校的学生进行遗传调查时发现，血友病患者占0.7%（男：女 = 2：1）；血友病携带者占5%，那么，这个种群中的X b的频率是（）A. 2.97%B. 0.7%C. 3.96%D. 3.2%二、填空题5、开始使用杂虫剂时，对某种害虫效果显著，但随着杀虫剂的继续使用，该种害虫表现出越来越多的抗药性，实验证明害虫种群中原来就存在具抗药性的个体，这证明：（1）害虫种群中个体抗药性的_____________体现了生物变异一般是__________的。

高中生物第四单元第一章第二节自然选择对基因频率的影响自主训练(含解析)中图版必修2

自然选择对基因频率的影响我夯基我达标1.从某个种群中随机抽出50个个体，测知基因型为AA 、Aa 和aa 的个体分别是15、30和5个。

在这个种群中A 基因的频率为（）A.60％B.40％C.100％D.80％思路解析：先求出基因总数＝50×2＝100；A 的基因个数＝15×2＋30＝60；a 的基因个数＝30＋2×5＝40。

A 的基因频率＝0.6；a 的基因频率＝0.4。

答案：A2.在人类的MN 血型系统中，基因型L M L M 的个体表现为M 血型；基因型L M L N 的个体表现为MN 血型，基因型L N L N 的个体表现为N 血型。

1977年，上海中心血防站调查了1 788个MN血型者，发现有397人是M 型，861人是MN 型，530人是N 型，那么L M 和L N 的基因频率分别是（）A.46％、54％B.23％、29％C.50％、50％D.54％、46％思路解析：基因总数＝1 788×2；L M 的基因频率＝217888612397⨯+⨯＝46％；L n 的基因频率＝2178********⨯⨯+＝54％。

答案：A3.在一个种群的基因库中，显性基因和隐性基因的比例相当。

假若每一代隐性基因型的个体都不能产生后代，则（）A.对基因型的频率影响很小B.会降低隐性基因型的频率C.会使隐性基因灭绝D.会提高杂合体的基因型频率思路解析：如果每一代隐性基因型都不能产生后代，则隐性基因频率会下降。

但隐性基因不会完全淘汰，因为显性杂合体（Aa ）中的隐性基因不能被淘汰。

答案：B4.在某一人群中，已调查得知，隐性性状者为16%，则该性状不同类型的基因型频率分别是（按AA 、Aa 、aa 顺序排列）（）A.0.36，0.48，0.16B.0.48，0.36，0.16C.0.16，0.48，0.36D.0.16，0.36，0.38思路解析：本题考查基因遗传平衡定律的应用。

“自然选择对种群基因频率变化的影响”的模拟活动

建构主义学习理论认为：学习过程中，得知在获
尺蠖，三名学生分别模仿桦尺蠖的天政，：如各种鸟
类。教师用计时器控制时问，３名学生在规定时间让
识的多少取决于学习者根据经验、体验去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
‘ 。。。— —
也能对科学执着追求，终有一天你们也能获得成功。反馈练习和板书设计略。
４０。— 。 — 。
２１导入新课．
的什么过程？
教师首先呈现多幅幻灯片，学生找出“ 丛中让花的蝴蝶” “ 、隐藏在丛林里身着迷彩服的战士 ” 以及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［，么自然选择是如何推大那１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。教师请学生自主阅凑课本１６１７页实验的１１— １、２两段，观察讲台（有黑纸）卡片，一猜这些并铺和猜卡片分别代表什么？
小结：人类的许多科学发现，就是像这样经过一
代又一代人的探索，才一步步地接近事实的真相。每位科学家所取得的进展可能只是一小步，众多的一小步终将汇合成科学前进的一大步。如果在座的各位
一

自然选择对基因频率的影响教学教案

自然选择对基因频率的影响教学教案自然选择对基因频率的影响教学教案生物：4.1.2《自然选择对基因频率的影响》例题与探究（中图版必修2）（3）关于复等位基因遗传。

例如人的ABO血型由三个等位基因IA,、IB、i决定，如果某一地区人中，A型、B型、AB型分别占45%、13%、6%。

则IA、IB、i的基因频率分别是多少？IAi的基因型频率是多少？设IA、IB、i的基因频率分别为p、q、r，则解方程得：p=0.3 q=0.1 r=0.6Iai的基因型频率＝2pr=2×0.3×0.6＝0.36（4）在有些情况下不能使用遗传平衡定律。

如自交后代的基因型频率的计算。

自交不是自由交配，所以不能用遗传平衡来解决。

再者，如果各基因型的数目一定时，也不能用遗传平衡定律。

例如AA、Aa、aa的基因型分别为36％、15％、49％。

此时绝对不能用p2=36%,p=0.6；q2=49%；q=0.7。

此时，你会发现p+q=0.6+0.7≠1。

所以在这种情况下，只能这样算：p= =43.5%，q= =56.5％。

探究：如果符合以下五个条件，种群中的各等位基因的频率和各等位基因的基因型频率在一代一代的遗传中是稳定不变的。

这五个条件是：①种群大；②种群个体间的交配是随机的；③没有突变发生；④没有新基因的加入；⑤没有自然选择。

数学模型：（1）一对等位基因（A、a），设A的基因频率为p，a的基因频率为q。

则①p＋q=1②(p+q)2=p2+ 2pq + q2=1①的意思是：A和a的基因频率之和为1。

②的意思是：AA基因型频率值为p2；Aa基因型频率值为2pq；aa基因型频率值为q2。

（2）如果是复等位基因（以血型为例：设IA、IB、i的基因频率分别为p、q、r）则：①p+q+r=1②（p + q + r）2= p2+q2+r2+ 2pq + 2pr + 2qr = 1①的`意思是：IA、IB、i的基因频率之和为1。

②的意思是：IAIA、IBIB、ii、IAIB、IAi、IBi的基因型频率值分别为p2、q2、r2、2pq、2pr、2qr。

中学生物模拟自然选择实验

中学生物模拟自然选择实验篇一：引言:自然选择是一种普遍存在于自然界中的生物学过程,通过不断地选择和优化,使得生物物种逐渐适应环境并取得适应性优势。

在中学生物课程中,自然选择是一个重要的主题,涉及到生物进化、生物种群动态等方面。

本文将介绍一种中学生物模拟自然选择实验,以帮助学生更深入地理解自然选择的本质和意义。

正文:实验设计:本实验的设计基于自然选择的基本理论,旨在模拟自然选择的过程,以探究生物进化的方向和影响进化的因素。

实验分为两部分,第一部分为实验材料的准备,第二部分为实验过程的探究。

实验材料的准备:本实验所需材料包括以下几类:1. 生物材料:以学生熟悉的动植物为例,如兔子、蝴蝶、树叶等。

2. 实验工具:包括剪刀、放大镜、显微镜等。

3. 实验设备:实验室中的实验仪器、药品等。

实验过程的探究:1. 观察兔子的繁殖行为:在实验室中,将一只健康的兔子放在实验台上,观察其繁殖行为。

在繁殖季节,兔子会进行交配并产生大量的幼崽。

通过观察兔子的繁殖行为,可以了解自然选择对兔子繁殖行为的影响。

2. 观察蝴蝶的生长和生命周期:在实验室中,观察一只蝴蝶的生命周期,包括卵、幼虫、蛹和成虫四个阶段。

通过观察蝴蝶的生长和生命周期,可以了解自然选择对蝴蝶生物进化的影响。

3. 观察树叶的结构和颜色变化:在实验室中,观察一片树叶的结构和颜色变化。

通过观察树叶的结构和颜色变化,可以了解自然选择对植物进化的影响。

结论和拓展:通过本实验,可以了解自然选择的本质和意义,以及生物进化和适应性优势的来源。

实验还有助于学生深入理解生物进化的方向和影响因素,并激发他们对生物学研究的兴趣。

此外,本实验还可以拓展学生的视野,使他们认识到科学研究需要严密的观察和实验,以及实验设计的重要性。

篇二：引言:自然选择是生物进化中的一种基本规律,它通过长期的选择和遗传传递,使某些生物的特征逐渐适应环境,而其他生物的特征逐渐被淘汰。

在中学生物学习中,我们可以通过模拟自然选择的方式,让学生了解生物进化的过程和规律。

探究自然选择对种群基因频率变化的影响课件2021-2022学年高一下学期生物人教版必修

1950 84.7% 14.7% 0.6% 92.0% 8.0%
图2 经过自然选择后自由交配，桦尺娥种群S、s基因频率的变化
100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%
Ss
自然选择对种群基因频率变化的影响科学家对工业革命前后曼彻斯特地区的桦尺蠖种群数量的研究成果
种群基因频率发生定向改变
生物进化的实质是种群基因频率在自然选择作用下的定向改变。
自然选择对种群基因频率变化的影响
自然选择
不利变异被淘汰，有利变异逐渐积累
（定向）
结论：自然选择决定生物进化的方向
生物朝一定方向缓慢进化
请预测1950年，即70年后的S基因频率。
种群基因频率发生定向改变
自然选择对种群基因频率变化的影响
与实际95%不相符！
年份
基因型频率
SS Ss ss
基因频 S
10% 84.7% 20% 14.7% 70% 0.6%
基因频 S 率s
20% 92.0% 80% 8.0%
自然选择对种群基因频率变化的影响
变异
自然选择
（不定向）
在自然选择的作用下，有利变异
不利变异被淘汰，
有利变异逐渐积累（定向）
的基因频率不断增大，有害变异的基
因频率逐渐减小。
生物朝一定方向缓慢进化
3、初次得到的数学公式结果与现实形成认知冲突，尝试对模型修正和检验，进一步提升科学探究能力，总结影响生物进化的因素。
自然选择对种群基因频率变化的影响
【探究·实践】探究自然选择对种群基因频率变化的影响
ss
SS、Ss
工业革命前：浅色个体多工业革命后：黑色个体多

高一生物：探究自然选择对种群基因频率变化的影响导学案

新修订高中阶段原创精品配套教材探究自然选择对种群基因频率变化的影响导学案教材定制 / 提高课堂效率 /内容可修改A case study of exploring the influence of natural selection on thefrequency of population genes教师：风老师风顺第二中学编订：FoonShion教育探究自然选择对种群基因频率变化的影响导学案一、提出问题桦尺蠖种群中s基因（决定浅色性状）的频率为什么越来越低呢？二、作出假设自然选择使桦尺蠖种群基因频率____向改变。

三、实验方案(模拟活动)1.黑色棋子模拟黑色的桦尺蠖，白色棋子模拟浅色的个体。

黑白色卡纸代表桦尺蠖生活的环境。

2.每组中2位学生模拟鸟类。

（备注：一年中鸟类捕捉种群中10个个体）3.统计种群各种基因型剩余的个体数量并计算基因频率4.在坐标系中绘制s基因频率和s基因频率的曲线图四、分析结果，得出结论思考：请结合实验数据分析自然选择在生物进化的作用是什么？实验结论：自然选择使桦尺蠖种群中基因频率____改变。

巩固练习1.下列生物属于种群的是( )a.一块水田里全部的水稻、水草、鱼、虾及其他生物b.一块朽木上的全部真菌c.一块棉田中全部的幼蚜、有翅、无翅的成蚜d.一个池塘中全部的鱼2.对生物进化的方向起决定作用的是（）a.基因重组b.基因突变c.染色体变异d.自然选择3. 在一个种群中，随机抽出一定数量的个体。

其中基因为aa的个体占24%，aa的个体占72%，aa的个体占4%，那么基因a和a的频率分别是（）a. 36%、64%b. 57%、43%c. 24%、22%d.60%、40%4.请用现代生物进化理论分析解释狼的进化过程。

(1)狼群中存在不同变异个体，如有跑得快的，有跑得慢的。

这些变异类型是生物进化的。

(2)随着环境的改变，食物稀少，跑得快、凶猛的狼才能获得食物生存下去。

这样，食物、环境对狼起了____作用，它决定着生物进化的____。

探究自然选择对种群基因频率的影响的实验设计

探究自然选择对种群基因频率的影响的实验设计九江县一中谢远武1.1【探究建议】1、本实验是引导式探究实验，其重点是掌握自然选择通过对种群基因频率的影响来决定生物进化的方向，探究自然选择如何影响种群的基因频率。

在教学过程中，教师要引导学生明确实验程序，弄清实验操作的方法、步骤和注意事项。

2、本探究实验采取模拟活动和创设情境来帮助学生理解自然选择如何影响种群的基因频率，直接受自然选择是生物的基因型还是表现型,3实验的内容比较多，时间紧，所以教师要组织学生分成两组来探究实验:一组学生进行卡片模拟活动，另一组教师创设数字情境，让学生通过计算来分析自然选择对种群基因频率的改变过程。

1.2【目的要求】1、自然选择对种群基因频率的影响2、让学生学会运用模拟活动和创设情境来帮助分析问题的方法1.3【实验原理】在自然选择作用下，种群的基因频率发生了定向改变，导致生物朝着一定的方向不断进化，生物进化的本质是种群的基因频率的定向改变的过程。

1.4【材料用具】计时器一只，铺有黑纸的讲台，背面写有ss的灰白色纸卡片140张，背面写有Ss的黑色纸卡片40张，背面写有SS的黑色纸卡片20张。

1.5【提出问题】曼切斯特地区被工业污染后，桦尺蠖种群中S基因频率为什么越来越大，而s 基因频率却越来越低,1.6【作出假设】树干变黑，黑色的桦尺蠖难以被其天敌发现被捕食的少，而浅色的桦尺蠖容易被其天敌发现而被捕食的多，所以黑色桦尺蠖个体在种群中所占比例越来越高，而浅色桦尺蠖在种群中所占比例越来越低，所以S、s基因频率也就发生相应的变化。

1.7【探究过程】一、模拟活动过程1、教师安排学生自主阅读课本116-117面实验的1、2两段材料。

2、教师联系课本中这段材料与纸卡片让学生进入模拟环境，提出问题:在被严重污染的曼切斯特地区，什么颜色的桦尺蠖最容易被它们的天敌发现并被捕食呢,与桦尺蠖体色相关的S、s基因频率将会如何变化,这种基因频率的改变是由什么决定的,3、用铺有黑纸的讲台代表煤烟污染的环境，黑色、灰白色两种小卡片分别代表黑色、浅色两种桦尺蠖，选4名学生分别模仿桦尺蠖的天敌，如各种鸟类。

高中生物学新课程必修2实验教学设计7：探究自然选择对种群基因频率变化的影响

实验创新
以小组合作学习的方式开展教学活动。
实验教学活动设计
教师活动
学生活动
设计意图
环节一情景导入
设问：桦尺蠖种群中的s基因的频率为什么越来越低呢？
思考、讨论、回答
引发学生思考，激发学生学习的兴趣
环节二作出假设
启发引导学生分析环境与体色的关系，生成二者发生发展的逻辑链条。
在树皮被熏成黑褐色的情况下，已不利于浅色型（ss）个体的生存，却变得有利于黑色型（SS、Ss）个体的生存。即自然选择的作用会使这个种群的基因型频率发生定向改变。
教学重点
桦尺蠖体色变化与环境的关因频率计算
教学方法
讨论法，实验法，讲授法
实验原理
1、基因频率改变是生物进化的本质原因，环境通过针对特定表型个体的自然选择影响种群基因型频率，最终影响基因频率，促成生物进化的。
2、引入“桦尺蠖体色改变”研究情境，既还原科学研究的原貌，也是帮助学生迅速认识现代进化理论的重要途径与方法。
高中生物学新课程科学探究实验创新设计作品系列
课题
探究自然选择对种群基因频率变化的影响
课型
新授课
课时
1课时
主备人
教学目标
1.通过特定情境下的小组合作学习活动，学生训练分析的科学思维，以及获取信息，应用科学原理解决实际问题的综合应用能力。
2.引导学生尝试利用数学计算的方法研究现代进化理论。
3.参与合作学习，形成严谨认真、求真务实的科学精神。
1、比较环境，分析数据。
2、体会环境变化与表型间的内在关系。
3、在自然选择的作用下，黑色个体有更多的机会把自已的基因通过交配传给下一代，S基因的频率自然就会不断提高。在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变，从而导致生物朝一定方向不断进化。

自然选择对基因频率的影响学案

自然选择对基因频率的影响（教师版）编写人：张瑞萍修订人：尚俊民课堂活动自主学习一、遗传平衡定律1、基因频率：指种群中某基因在 ______________ 中所占的比例。

2、基因型频率：指某种 ________ 的个体在该种群所占的比例。

3、基因频率的计算：（1）已知基因型的个体数计算基因频率：计算公式：某基因频率=该基因总数／该基因及其等位基因总数× 100%例1、某个种群中，AA ，Aa ，aa的个体分别有100、20、80个，则 A 、 a 的基因频率分别是多少？A 的基因频率：a 的基因频率：（2）已知基因型频率求基因频率：计算公式：一对等位基因中某基因的频率=该基因纯合体的基因型频率＋1/2 杂合体的基因频率例2、某个种群中，AA ，Aa，aa 的个体分别占20%、40%，40%，则 A ，a 的基因频率分别是多少？A 的基因频率：a 的基因频率：3、遗传基因平衡定律的内容：在种群_______ ，且没有发生_____ 、______ 和________ 的时候，种群的______________ 和__________ 是不会发生改变的。

哈迪—温伯格公式（遗传平衡定律）：设： A 的基因频率是p,a 的基因频率是q，则有：p＋q=1, AA 、Aa 、aa的基因频率分别是p2 ,2pq,q2，并且P2＋2pq＋q2=（p ＋q）2=1。

（适用条件：种群极大；种群中的个体间的交配是随机的；没有突变发生；没有新基因加入；没有自然选择）操作：学生课前自主预习课本99—102 页，并完成自主预习部分；老师课上与学生进行再次核对，并给予适当评价，帮助学生理解，加深印象。

意图：引导学生巩固知识，夯实基础。

自然选择对基因频率的影响（学生版）编写人：张瑞萍修订人：尚俊民班组姓名：.。

自然选择对种群基因频率的影响

自然选择对种群基因频率的影响 (验证性）
一、教学目标
知识目标：阐述种群、基因型频率、基因频率的概念；
能力目标：运用模拟实验的方法来验证自然选择对种群基因频率变化的影响；
情感目标：体验与人合作学习的乐趣。
二、实验原理
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，学生通过模拟“自然选择对种群基因频率变化的影响”的活动，得出自然选择会使种群基因频率发生定向改变。
对于学生来说，从头算起可能不知如何下手，因此老师要
进行必要的指导，示范性的计算第2年的基因型频率和基因频率。【依据假设计算第2年的基因型频率和基因频率，即：如果第1年种群个体数为100个，当黑色（表现型）个体每年增加10%时，基因型为SS （黑色）个体第2年将会增加到11个，基因型为Ss （黑色）个体第2年将增加到22个，基因型为ss （浅色）个体第2年将减少到63 个。第2年种群个体总数为96个，基因型SS的频率是 11÷96=11.5%；基因型Ss的频率是22÷96=22.9%；基因型ss的频率是63÷96=65.6%。在学生理解了计算方法
次数
1234
基因 SS 10 型数目 Ss 20
ss 10
基因 S 0.5 频率
s 0.5
（四）学生进行实验
老师在旁监督，及时处理实验过程中出现的问题。
（五）组织学生交流讨论
根据等位基因频率数据统计表的数据, 观察S和s基因频率的变化, 小组内进行讨论基因频率变化趋势。
（六）总结：
自然选择使种群基因频率发生定向改变。
了解实例：英国的曼彻斯特地区有一种桦尺蠖，它们夜间活动，白天栖息在树干上。杂交实验表明，桦尺蠖的体色受一对等位基因S和s控制，黑色（S）对浅色(s)是显性的。在19世纪中叶以前，桦尺蠖几乎都是浅色型的，该种群中S基因的频率很低，在5%以下。到了20世纪中叶，黑色型的桦尺蠖却成了常见的类型，S基因的频率上升几乎达到95%以上。

基于模型构建的“探究自然选择对种群基因频率变化的影响”的教学设计

（3）通过Excel的计算和绘图的结果形成认知冲突,并基于此给出数学分析和验证方案,再尝试对模型检验和修正,进一步提升科学探究能力,并能够结合案例分析强化生态保护意识的社会责任。 3教学过程 3.1案例分析，创设情境教材中提到曼彻斯特地区有一种桦尺蟆在工业发展前后，由于环境的改变、树皮颜色的变黑，从19世纪中叶到20世纪中叶，原本常见类型的浅色桦尺蟆逐渐减少,而黑色型的桦尺蟆却成了常见的类型，控制黑色型基因的频率上升到95%以上。
F
10. 0% 20. 0% 70. 0%
P
20. 0% SO. 0%
Fl 11. 5% 22. 9% 65. 6% Fl 22. 9% 77. 1%
F2 13. 0% 26. 0% 61. 0% F2 26. 0% 74. 0%
F3 14. 6% 29. 3% 56.1% F3 29. 3% 70. 7%
FS 22. 7% 45. 4% 31. 9% FS 45. 4% 54. 6%
F9 24. 1% 4S. 2% 27. 7% F9 48. 2% 51. S%
F10 25. 4% 50. 7% 23. 9% F10 50. 7% 49. 3% 團
图1借用Excel拖拽填充功能计算教材中数字化情境案例
基于教材的案例分析设问：桦尺蟆种群中s基因（决定浅色性状）的频率为什么越来越低呢？为什么会出现如此的变化？不难得到环境条件的改变使得桦尺蟆种群基因频率发生改变，控制黑色的S基因频率增加，而s的基因频率下降。
根据教材中创设数字化的问题情境供参考示例（表 1）。
表1数字化的问题情境供参考示例第1年第2年第3年第4年
2教学目标基于课程标准的内容要求、学业要求和学业质量

“自然选择对种群基因频率变化的影响”的模拟实验

"自然选择对种群基因频率变化的影响#的模拟实验沈小青（江苏省震泽中学苏州215200）摘要在人教版生物学教材中“自然选择对种群基因频率变化的影响”一节探究实验中,尝试将其改变成“模拟自然选择对桦尺蠖翅色的选择作用”的模拟实验,以期更好地达成教学目标，落实生物学核心素养。

关键词自然选择基因频率影响变化模拟实验“自然选择对种群基因频率变化的影响”是人教版高中生物学教材（必修2）第7章第2节“现代生物进化理论的主要内容"一节中的探究实验。

教材中对此实验的安排是设置一定的情境,让学生计算第2~10年间桦尺蟆种群的基因型频率和基因频率，从而得出自然选择与种群基因频率变化之间的关系&虽然“用数学方法讨论种群基因频率的变化”是本节课的教学目标之一,但教材在此处安排的计算颇为繁琐，学生对数据处理的工作量较大，花费时间较长;且本节课中已安排过两次计算：某种群基因型频率和基因频率的计算、满足哈代一温伯格平衡的种群中子代基因型频率和基因频率的计算,与此探究实验中的计算有一定的重复,并且该实验计算方法的科学性也有所欠缺。

学生在初中时期学习进化知识时就接触了“自然选择”一词，也大概了解了它的含义,但未必能真正理解自然选择的真实存在性及其对生物进化的意义。

卢一安[1]在“使’现代生物进化理论的主要内容（一）’的教学体现理性之善”一文中建议用一个小活动来模拟自然界充满竞争的捕食过程，让学生能更好地理解“自然选择”。

美国高中主流理科教材《生物・生命的动力》以看出温度、pH均能影响多酚氧化酶的活性：35X时酶活性最强,随着温度升高或降低，酶活性降低;pH为6.0时酶活性最强,随着pH升高或降低,酶活性降低。

并且，将0X、100X、pH3.0!pH9.0条件下的试管重新置于适宜条件（35X,pH6.0）保温10mo 后，仅0X处理过的试管中溶液颜色加深，其他试管中溶液颜色基本不变，说明低温导致的酶活性降低是可逆的,而高温、过酸、过碱导致的酶活性降低是不可逆的&若学校具备分光光度计,且数量满足多组学生同时使用，可指导学生在525nm波长下测定光密度，对比不同组的褐变程度[3]，对实验结果进行定量分析。

基于交互式电子白板的模拟实验在高中生物教学中的应用——以“自然选择对种群基因频率变化的影响”实验为例

Educational Practice and Research模拟实验是高中生物实验教学中一类非常重要的实验教学方法，可以帮助学生更好地理解实验原理和实验过程，培养学生的学科素养。

模拟实验适于在以下几种情况下使用：难以用显微镜直接观察的微观生理过程和难以观察的宏观生态现象；时间跨度比较长难以在课堂上直接展示的生物实验；需要使用贵重的实验仪器，但是学校又不具备的生物实验；具有比较大的危险性，不适于高中生操作的实验。

“自然选择对种群基因频率变化的影响”是高中生物进化内容中的一个探究实验，其不仅涉及宏观的进化过程，还涉及微观基因频率的改变，故非常适于用模拟实验来展示。

交互式电子白板在教学中的使用具有开放性和互动性，因此使用交互式电子白板可以有效促进师生的互动，提高学生的课堂参与度。

本文主要探考如何使用交互式电子白板对《自然选择对种群基因频率变化的影响》进行模拟实验，进而探讨交互式电子白板在高中生物实验教学中的应用。

一、实验原理自然选择决定生物的进化方向，但进化的实质是种群基因频率的改变。

例如桦尺蠖的体色，当环境为浅色时，黑色的桦尺蠖更容易被捕食，灰色的桦尺蠖更容易存活，所以控制灰色基因s的频率就会增大。

反之，控制黑色基因S的频率就会增大。

二、实验准备在交互式电子白板中添加操作页，并在每个页面随机添加圆圈3个，用圆圈模拟桦尺蠖。

其中1个圆圈内添加SS的基因型，1个圆圈内添加Ss的基因型，以上两种圆圈的边和基因型的文字都设置成黑色（hex=292929或者143；41；41；41）。

1个圆圈内添加ss的基因型，圆圈的边和基因型的文字都设置成灰色（hex=EAEAEA或者143；234；234；23）。

然后把三个圆圈都设置成基于交互式电子白板的模拟实验在高中生物教学中的应用*———以“自然选择对种群基因频率变化的影响”实验为例张彩云，贺东奇（武安市第一中学，河北邯郸056300）摘要：利用交互式电子白板对“自然选择对基因频率变化的影响”这一实验进行模拟，由此使学生对自然选择的实质加深理解。

《自然选择对种群基因频率变化的影响》的模拟活动

“自然选择对种群基因频率变化的影响”的模拟活动“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，步骤如下：(1)创设数字化情况：1870年，桦尺蠖种群基因频率如下：SS为10％、Ss为20％、ss为70％、S基因频率为__％。

在树干变黑的环境下，不利浅色桦尺蠖的生存，每年减少10％，黑桦尺蠖每年增加10％。

(2)计算2～10年间，SS、Ss、ss三种基因型个体的相对数量变化。

(3)将计算结果记录到表1。

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。

1活动简介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。

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。

2活动过程2.1导入新课教师首先呈现多幅幻灯片，让学生找出“花丛中的蝴蝶”、“隐藏在丛林里身着迷彩服的战士”以及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。

探究自然选择对种群基因频率变化的影响实验报告

探究自然选择对种群基因频率变化的影响实验报告摘要：本实验旨在通过模拟自然选择的过程，研究自然选择对种群基因频率变化的影响。

通过构建一系列有限资源环境下的模拟实验，评估不同基因型在不同环境选择压力下的生存率，进而分析自然选择对种群基因频率的变化。

引言：自然选择是进化的驱动力之一，它通过筛选适应环境的个体而影响种群基因频率变化。

在自然选择的过程中，适应环境的个体具有更高的生存率和繁殖成功率，从而传递其有利的基因给下一代。

这导致了种群基因频率的变化。

了解自然选择是如何塑造物种的特征和适应性的，对理解生物进化过程具有重要意义。

方法：1. 实验材料准备：- 计算机模拟软件：通过模拟软件，可以构建一个虚拟的生态系统，模拟自然选择的过程。

- 不同基因型的个体：选择两个或更多个基因型，代表不同的性状或表型，并统计每个基因型的初始频率。

2. 实验设计：- 环境设置：构建具有有限资源的环境条件。

为不同基因型设定不同的资源获取策略或限制资源的可用性。

- 自然选择模拟：在每代结束时，根据个体的生存率和繁殖成功率，计算不同基因型的频率变化，并更新下一代的种群。

3. 数据收集与分析：- 每一代的个体数量：记录每一代不同基因型的个体数量。

- 基因频率变化：计算每一代不同基因型的频率，并绘制频率变化图。

- 统计分析：使用适当的统计方法，比较不同基因型频率的变化和生存率的差异，评估自然选择的影响。

结果：通过模拟自然选择的过程，我们观察到不同基因型的频率在每一代中发生了变化。

适应环境的基因型具有更高的生存率和繁殖成功率，导致其频率逐渐增加。

相反，不适应环境的基因型频率逐渐减少或消失。

讨论：。

模拟实验探究“自然选择对种群基因频率的影响”的教学设计

模拟实验探究“自然选择对种群基因频率的影响”的教学设计仇双儿;寇天海;顾睿冉
【期刊名称】《教育进展》
【年(卷),期】2024(14)2
【摘要】本研究通过模拟实验探究了“自然选择对种群基因频率的影响”。

教学设计基于人教版高中生物学教材必修2《遗传与进化》第6章第3节的探究活动,以数学模型建构的方法引导学生理解生物演化论的主要观点。

教学目标包括理解变异和自然选择在生物适应和进化中的作用,利用数学技术研究基因频率变化,以及提升科学探究能力。

教学过程通过模拟实验和情境创设,使学生从分子水平上理解生物进化的实质。

【总页数】6页(P1886-1891)
【作者】仇双儿;寇天海;顾睿冉
【作者单位】北京师范大学未来教育学院
【正文语种】中文
【中图分类】G63
【相关文献】
1.基于交互式电子白板的模拟实验在高中生物教学中的应用——以"自然选择对种群基因频率变化的影响"实验为例
2.基于交互式电子白板的模拟实验在高中生物教学中的应用——以“自然选择对种群基因频率变化的影响”实验为例
3.基于模型构建的“探究自然选择对种群基因频率变化的影响”的教学设计
4.模型建构下
“自然选择影响种群基因频率”探究性教学设5.“模拟自然选择对种群基因频率的影响”的教学设计
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