高中生物｜演化与自然选择备课指引（导师用）｜四条件、等位基因频率与种化三步

2026-11-05

“长颈鹿食到高叶所以颈变长”——这个答案年年出现。这一堂用四条件与数字，把“用进废退”与“自然选择”分开，再算一次等位基因频率。

本堂目标　学生能够：① 用变异、遗传、过度繁殖、差异存活四条件完整描述自然选择；② 用哈代-温伯格方程由等位基因频率算基因型数目；③ 用抗药性细菌解释种化前期的定向选择，并讲出三个演化证据。

01　先备知识（开课前 3 分钟快检）

以下任何一项未过关，本堂就会卡住，先补该项：

技能	快检题	过关标准
等位基因	同一位点的两种版本叫什么	等位基因
基因型	AA、Aa、aa 分别叫什么	同型合子、异型合子、同型合子
概率	0.8 乘 0.8 是多少	0.64

02　课堂流程（60 分钟）

时间	环节	导师做什么	学生做什么
0–8 分	开场迷思	问长颈鹿颈长的成因，收集答案	举手答，等对照
8–22 分	自然选择四条件	变异、遗传、过度繁殖、差异存活与繁殖	用四条件重讲长颈鹿
22–36 分	哈代-温伯格	p = 0.8、q = 0.2；AA 0.64、Aa 0.32、aa 0.04	自己平方一次
36–46 分	族群换算	1000 只中 AA 640、Aa 320、aa 40	用比例乘总数
46–56 分	抗药性与种化	1e+09 细菌、突变率 1e-06 → 1000 个抗药；存活 1% 仍有 10 个	讲出定向选择
56–60 分	离场检查	三题收回即批	独立完成

03　讲解脚本（照着说就可以）

第一幕：四条件缺一不可

自然选择不是“想要就变”，而是：个体间有可遗传的变异、繁殖数目超过环境能养的、不同变异的存活与繁殖率不同，于是下一代该性状的比例上升。
用长颈鹿对照：不是食高叶令颈变长，而是本来有长短颈变异，长颈在食物短缺时生存率较高，于是把长颈基因传下去。
教法：要学生用四条件逐句重讲一次，缺一句就打回。

要学生讲：用四条件讲一次长颈鹿，不准讲“所以颈变长”。

第二幕：哈代-温伯格：一代就乘得出来

设显性等位基因频率 p = 0.8，隐性 q = 0.2，两者相加为 1。随机交配下基因型频率是 (p+q)²：AA = 0.64、Aa = 0.32、aa = 0.04，三者相加刚好 1。
族群 1000 只，就分别是 640、320、40 只。
若选择压力令 q 由 0.2 跌到 0.1，隐性纯合子比例由 0.04 跌到 0.010，跌幅比 q 本身更大，因为它是平方。

要学生做：把 q 改成 0.3，重算三个基因型比例，并讲出哪一个跌得最快。

第三幕：抗药性是最快的演化实验

一个 1e+09 的细菌族群，突变率每代 1e-06，就已存在约 1000 个抗药个体——用药之前就有，不是用药后才突变。
用药杀死 99%，剩下 10 个抗药菌继续繁殖，下一代几乎全部抗药。
这就是定向选择：环境（药物）不是制造变异，而是筛选已有的变异。种化需要隔离与足够时间，抗药性只是种化的第一步。

要学生讲：为什么“用药后细菌才学会抗药”这个讲法错？要提到突变在用药前已存在。

04　必教题型与步骤

题型	例子	步骤	答案
四条件	用自然选择解释长颈鹿	逐条对应变异、遗传、过度繁殖、差异存活	四句齐全
频率计算	p = 0.8、q = 0.2 求三种基因型	平方展开再乘族群	640／320／40
抗药性	1e+09 细胞、突变率 1e-06	先乘出抗药数，再乘存活率	1000 → 10
证据	举三个演化证据	化石、同源结构、分子序列	三类各一句

合理性检查（一定要教）：合理性检查：0.8 + 0.2 = 1；0.64 + 0.32 + 0.04 = 1；640 + 320 + 40 = 1000；1e+09 乘 1e-06 = 1000，数量级正确；q 由 0.2 跌到 0.1 时 q² 由 0.04 跌到 0.010，跌幅较大符合平方关系。

05　独立练习三题

题目	答案	想观察什么
四条件两题	解释工业黑化蛾	四条件是否齐
频率三题	不同 p、q 求基因型	有无平方漏项
族群换算两题	比例乘总数	三数相加是否等于总数
抗药性一题	解释用药后抗药比例上升	有无讲出用药前已存在变异

06　学生常见错误与纠正句

错误	学生通常这样写	导师这样说
用进废退	长颈鹿食高叶所以颈变长	“它不是变长，是本来有长短；短颈的留下较少后代。”
把 q 当基因型频率	说 aa 的比例是 0.2	q 是等位基因频率；基因型要平方，aa 是 q²。
忽略 2pq	只写 0.64 与 0.04	异型合子占 2pq，这一项最大，漏了就加不到 1。
抗药性当突变发生在用药后	“药物令细菌突变”	突变随机、用药前已存在；药物只是筛选。

07　家课建议（直接指到练习卷题号）

中学生物章节索引　全科章节一览
备课指引总索引　同类章节对照
本章重做　四条件一题＋频率两题＋抗药性一题

08　离场检查（最后 5 分钟）

题目	答案	判定
自然选择四条件	变异、遗传、过度繁殖、差异存活	漏一项即回到第一幕
p＝0.8，aa 的比例	0.04	答 0.2 即重讲第二幕
抗药菌何时出现	用药前已存在	答用药后即重讲第三幕

09　导师常问

哈代-温伯格要背假设吗？

要知五个条件（无突变、无迁移、随机交配、族群大、无选择）；题目多数问“为什么现实不符”，答假设被违反即可。

种化一定要地理隔离吗？

不一定，同域种化也有，但 DSE 多考异域种化；重点是基因交流中断。

演化证据要记几多？

三类就够：化石（时间序列）、比较解剖（同源结构）、分子（DNA 与蛋白序列相似度）。

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本页为 TutorZone 导师备课指引，内容由 TutorZone 团队编写；题目与流程为原创，并非任何学校或出版社的教材。