生物的進(jìn)化教學(xué)設(shè)計(jì)中的四處整合

1、生物的進(jìn)化”教學(xué)設(shè)計(jì)中的四處整合作者：林菊英    文章來源：生物學(xué)教學(xué)  “生物的進(jìn)化”一章在教材中的內(nèi)容似乎不多，但要上好這節(jié)課難度較大：一是達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說和現(xiàn)代生物進(jìn)化理論孰輕孰重難以把握，二是概念和結(jié)論性語句特別繁多。因此，這樣的課很容易上成“淺入淺出、照本宣科、空洞乏味”或“深入深出，從理論到理論，抽象難懂”。通過研究各種版本的教材，對本章的教學(xué)內(nèi)容作了一定的重組與整合，使本節(jié)課的教學(xué)取得了較好效果。1 對生物進(jìn)化知識總體框架的整合建構(gòu)主義理論認(rèn)為，學(xué)習(xí)(理解)是在事物或現(xiàn)象的各部分之間建立有機(jī)聯(lián)系，形成完整的知識體系

2、的過程。為了更好地幫助學(xué)生建構(gòu)起比較完整的“生物進(jìn)化”的知識框架，在教學(xué)設(shè)計(jì)中，教師應(yīng)圍繞大的主題而不是零碎的知識來組織教學(xué)，應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生探究和發(fā)現(xiàn)這類知識或問題的組成部分及聯(lián)系。具體地說，教師既要突出“生物進(jìn)化的理論”這一重點(diǎn)，又要適當(dāng)顧及“生物進(jìn)化的證據(jù)”、“生物進(jìn)化的歷程”等進(jìn)化知識。可在引課時(shí)借助三幅圖片實(shí)現(xiàn)這一整合思想。圖片一：人和七種脊椎動物的胚胎發(fā)育過程比較圖(思考題：你從圖中發(fā)現(xiàn)了什么?你能從圖中找出它們在胚胎發(fā)育早期的相似之處嗎?對此事實(shí)信息你可作怎樣的分析判斷?)圖片二：考古人員正在挖掘古生物化石的情景圖(思考題：你知道考古學(xué)家發(fā)現(xiàn)的化石分布有何規(guī)律嗎?化石所攜帶的信息又告訴

3、我們什么?) (作者單位：浙江省臺州市路橋中學(xué)318050)圖片三：生物進(jìn)化歷程示意圖(思考題：大量的事實(shí)讓我們相信生物不是上帝創(chuàng)造的，那么生物是如何進(jìn)化的呢?)實(shí)際上，這樣設(shè)計(jì)不僅幫助學(xué)生認(rèn)識到自己將要學(xué)習(xí)的真正內(nèi)容是什么，這些內(nèi)容與自己原有的知識有什么關(guān)系；而且貼近生活，富有科學(xué)性和趣味性，容易激發(fā)學(xué)生的求知欲望。2 對達(dá)爾文自然選擇學(xué)說的整合雖然教材對達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說介紹得不多，但這并不否認(rèn)自然選擇學(xué)說在整個(gè)進(jìn)化理論中的核心地位。建構(gòu)主義理論認(rèn)為，學(xué)習(xí)者原有的經(jīng)驗(yàn)是學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，意義是學(xué)習(xí)者通過對新舊知識進(jìn)行反復(fù)發(fā)現(xiàn)、雙向相互作用而得以構(gòu)建的，外部信息如果不以學(xué)習(xí)者已有的經(jīng)驗(yàn)

4、為基礎(chǔ)，那么對學(xué)習(xí)者來說，這種學(xué)習(xí)是沒有意義的。所以，在教學(xué)設(shè)計(jì)中，教師要對學(xué)生原有的知識和看法有一個(gè)正確的認(rèn)識與把握，在適時(shí)檢驗(yàn)原認(rèn)知的基礎(chǔ)上挑戰(zhàn)原認(rèn)知。具體地說，雖然學(xué)生在初中學(xué)過自然選擇學(xué)說，但那時(shí)的理解是非常有限的甚至有些學(xué)生是根本沒有理解的，教師在尊重教材編排的基礎(chǔ)上可以加入自己的看法，以最佳方式引導(dǎo)學(xué)生梳理自然選擇學(xué)說涉及的幾個(gè)要點(diǎn)，理解自然選擇學(xué)說與用進(jìn)廢退學(xué)說的本質(zhì)區(qū)別，并整合出運(yùn)用自然選擇學(xué)說解釋生物進(jìn)化的基本模式和基本思想。21 在閱讀教材內(nèi)容的基礎(chǔ)上疏理“自然選擇學(xué)說涉及的幾個(gè)要點(diǎn)”你在閱讀教材的過程中是否注意到這樣幾個(gè)要點(diǎn)?生物具有過度繁殖(生物繁殖能力很強(qiáng)，能夠產(chǎn)生大

5、量的后代)現(xiàn)象；過度繁殖出來的大批生物都處于生存斗爭中；由于生物都有遺傳變異的能力，在生存斗爭中，只保存那些具有有利變異的個(gè)體。22 在解釋長頸鹿的進(jìn)化中理解“自然選擇學(xué)說與用進(jìn)廢退學(xué)說的本質(zhì)區(qū)別”按照達(dá)爾文的進(jìn)化理論，你認(rèn)為長頸鹿是如何進(jìn)化來的?讓多個(gè)學(xué)生嘗試著解釋。在學(xué)生充分暴露出問題(比如解釋時(shí)依然在用拉馬克的獲得性遺傳理論：比如解釋時(shí)顯得斷斷續(xù)續(xù)很不流暢)時(shí)，教師提出質(zhì)疑，使學(xué)生通過主動思考糾正不當(dāng)之處。然后，進(jìn)一步總結(jié)出自然選擇學(xué)說與用進(jìn)廢退學(xué)說的本質(zhì)區(qū)別：用進(jìn)廢退學(xué)說認(rèn)為環(huán)境變化是生物進(jìn)化的原因，自然選擇學(xué)說認(rèn)為生物進(jìn)化的內(nèi)因是遺傳和變異(外因是自然環(huán)境)；用進(jìn)廢退學(xué)說認(rèn)為后天獲得

6、的性狀可以遺傳，自然選取擇學(xué)說認(rèn)為后天獲得的性狀不一定能遺傳。23 在產(chǎn)生迷惘與困惑時(shí)整合“運(yùn)用自然選擇學(xué)說解釋生物進(jìn)化的基本模式和基本思想” 在上述的“嘗試錯(cuò)誤一糾正錯(cuò)誤一比較區(qū)分”中，學(xué)生似乎是懂了，然而，如果教師再讓其解釋地球上另外一種生物特征(比如狼的狡猾性)的進(jìn)化時(shí)，就可發(fā)現(xiàn)學(xué)生在理解上依然存在迷惘與困惑。此時(shí)，教師有必要幫助學(xué)生對自然選擇學(xué)說的基本模式和思想作如下整合(稱“三步曲”)：第一步：生物的祖先在過度繁殖中產(chǎn)生的后代個(gè)體總存在差異，有的有的 。體現(xiàn)的思想有：變異是不定向的，變異是選擇的基礎(chǔ)(原材料)，變異是進(jìn)化的內(nèi)因。第二步：在的環(huán)境中，通過生存斗爭，的個(gè)體被淘汰，的個(gè)體被

7、保留。體現(xiàn)的思想有：選擇是定向的，選擇是通過生存斗爭實(shí)現(xiàn)的，自然環(huán)境是進(jìn)化的外因。第三步：經(jīng)過一代代選擇，這種微小的有利變異得到積累，逐漸進(jìn)化成現(xiàn)在的。體現(xiàn)的思想有：生物的進(jìn)化是漸變的。24 在應(yīng)用以上模式解釋一些實(shí)例后思考發(fā)現(xiàn)自然選擇學(xué)說的不足實(shí)例及其解釋如下：實(shí)例一：在印度洋南部的克格倫島上，經(jīng)常刮大風(fēng)。生活在這里的昆蟲多數(shù)翅退化，不能飛翔；也有少數(shù)能飛的昆蟲，翅卻異常發(fā)達(dá)。請你用達(dá)爾文進(jìn)化理論解釋這一現(xiàn)象。解釋：昆蟲的祖先存在個(gè)體差異，有的翅比較發(fā)達(dá)，有的翅比較退化，還有的翅既不發(fā)達(dá)也未退化。在經(jīng)常刮大風(fēng)的島上環(huán)境中，通過生存斗爭，翅比較發(fā)達(dá)的個(gè)體在海上飛行時(shí)不易被大風(fēng)刮到海里淹死，翅比

8、較退化的個(gè)體飛不出去留在島上也得以生存，而那些翅介于中間的個(gè)體則在海上飛行時(shí)容易被大風(fēng)刮到海里淹死。經(jīng)過一代一代的選擇，比較發(fā)達(dá)和翅比較退化的有利變異得到積累，逐漸進(jìn)化成現(xiàn)在島上的昆蟲。實(shí)例二：使用某種農(nóng)藥來防治某種害蟲，開始效果很顯著，但長期使用后，效果越來越差，請你用達(dá)爾文進(jìn)化理論對此現(xiàn)象作出解釋。解釋：某種害蟲的祖先存在個(gè)體差異，有的抗藥性較強(qiáng)，有的抗藥性較弱。在人類使用某種農(nóng)藥的新環(huán)境中，經(jīng)生存斗爭，抗藥性較強(qiáng)的個(gè)體得以保留，抗藥性較弱的個(gè)體被淘汰。經(jīng)過一代代的選擇，害蟲的抗藥性強(qiáng)這一有利變異得到積累，逐漸進(jìn)化成使藥失效的害蟲。那么，是不是所有的生物都是如此這般地進(jìn)化而來的?比如有沒有

9、用達(dá)爾文自然選擇學(xué)說解釋不了的生物進(jìn)化呢?需要視網(wǎng)膜和晶狀體一起存在才能起作用的視覺器官 眼，是經(jīng)過哪些漸進(jìn)的有適應(yīng)能力的中間階段才發(fā)展而來的呢?在我國云南澄江發(fā)現(xiàn)的約處于53億年前寒武紀(jì)早期的動物化石群，其動物結(jié)構(gòu)與現(xiàn)存動物結(jié)構(gòu)差異很大，在此前的地層中卻找不到其祖先，如此多的動物種類在寒武紀(jì)早期“突然”出現(xiàn)的事實(shí)能用達(dá)爾文的“生物是由其祖先經(jīng)漫長的地質(zhì)年代逐漸進(jìn)化而來”的理論解釋嗎?以現(xiàn)在的眼光來看，自然選擇學(xué)說還存在哪些不足之處?3 對現(xiàn)代進(jìn)化理論的整合在重新審視“基本模式和基本思想”的基礎(chǔ)上，討論得出達(dá)爾文自然選擇學(xué)說的不足之處：對“如何解釋生命大爆炸現(xiàn)象?”等問題顯得無能為力；沒能回答

10、“自然選擇如何使微小的變異得到積累?” 沒能解釋“遺傳和變異的本質(zhì)是什么?” 沒有明確“進(jìn)化的基本單位”等。目前，隨著遺傳學(xué)和生態(tài)學(xué)等學(xué)科的發(fā)展，人們對進(jìn)化理論的研究越來越深入，以上問題已經(jīng)或即將得到解決。現(xiàn)代進(jìn)化理論就是在繼承達(dá)爾文自然選擇學(xué)說的基礎(chǔ)上對其進(jìn)行補(bǔ)充與完善后形成的，教材用大量的篇幅介紹了相關(guān)內(nèi)容。無疑，這塊內(nèi)容才是本章的重中之重。建構(gòu)主義理論強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)的主體性，認(rèn)為學(xué)習(xí)者是以自己的方式在建構(gòu)自己對知識的理解。所以，在教學(xué)設(shè)計(jì)中，教師要意識到：教師的主要職責(zé)不是“給予”，而是在于思考如何為不同層次的學(xué)生創(chuàng)設(shè)情景、提供機(jī)會，引導(dǎo)、扶持和促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)。為了使學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)做到繁而不亂，有

11、章可循，我覺得絕不能照本宣科，經(jīng)過反復(fù)斟酌，我把這部分內(nèi)容整合為三個(gè)補(bǔ)充觀點(diǎn)，輔以有層次、分梯度的思考題(或?qū)嵗?及有利于師生互動、生生互動的教學(xué)策略，使枯燥抽象的理論顯得生動和豐滿，課堂顯得既活潑又神圣，使不同層次的學(xué)生都能積極思考、主動參與。31 補(bǔ)充觀，最一：種群是進(jìn)化的基本單位提出思考題和教學(xué)策略如下：閱讀思考題： 什么是種群?試舉例說明； 為什么說種群是進(jìn)化的基本單位?一個(gè)種群中全部個(gè)體所含的全部基因叫什么?基因頻率指什么?你知道如何計(jì)算基因庫中某基因的頻率嗎?教學(xué)策略： 由淺入深，環(huán)環(huán)相扣。 強(qiáng)調(diào)對“種群”、“基因庫”、“基因頻率”等概念的理解(知道涵義、條件、范例，認(rèn)識表達(dá)形式，

12、通過比較相似現(xiàn)象作出正確判斷)，而不要求死記概念。利用數(shù)學(xué)思想建立生物學(xué)觀點(diǎn)(如何計(jì)算基因庫中某基因的頻率?先經(jīng)調(diào)查獲得基因庫中具有相關(guān)的各種基因型的個(gè)體數(shù)量，如調(diào)查總數(shù)為100人的某人群，得知：基因型為AA的有30人，基因型為Aa的有60人，基因型為aa的有10人；然后算得此人群中基因A的數(shù)目為30×2+60=120、基因a的數(shù)目為10×2+60=80、總基因數(shù)為100×2=200；最后求得基因A的頻率為60 ，基因a的頻率為40)。32 補(bǔ)充觀點(diǎn)二：進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是基因頻率的改變；自然選擇決定進(jìn)化的方向；基因重組和突變產(chǎn)生進(jìn)化原材料提出思考題、實(shí)例分析題和教學(xué)策略

13、如下：思考題：你認(rèn)為一個(gè)種群內(nèi)的基因頻率穩(wěn)定嗎?實(shí)例分析題：在英國的曼徹斯特，存在著尺蛾的兩個(gè)變種。該地區(qū)原為森林，后建為工業(yè)區(qū)。下表為該地區(qū)1850年前后兩個(gè)變種尺蛾的數(shù)量比，出現(xiàn)這種變化的原因是什么?試從宏觀和微觀兩方面進(jìn)行解釋。教學(xué)策略： 利用數(shù)學(xué)思想建立生物學(xué)觀點(diǎn)(假如自然選擇對上述種群起作用，淘汰的是隱性性狀，那么，種群的基因頻率仍能保持不變嗎?通過計(jì)算得出自然選擇會使種群的基因頻率發(fā)生改變；假如種群內(nèi)個(gè)體間的交配不隨機(jī)呢?假如實(shí)際上，英國數(shù)學(xué)家哈迪和德國醫(yī)生溫伯格早已提出了一條定律：一個(gè)種群只有滿足“種群大；隨機(jī)交配；無突變；無選擇；無新基因加入”這樣五個(gè)條件時(shí)，其基因頻率才能保持

14、穩(wěn)定。但自然界似乎永遠(yuǎn)無法滿足這樣的條件，因此，種群基因頻率的改變是必然的，而基因頻率的改變就意味著進(jìn)化。這就是現(xiàn)代進(jìn)化理論對達(dá)爾文自然選擇學(xué)說的第二個(gè)補(bǔ)充觀點(diǎn)。 在比較(用兩種理論解釋曼徹斯特兩種尺蛾的演變)中認(rèn)識差別，理解“自然選擇決定進(jìn)化的方向”。 實(shí)現(xiàn)必要的知識遷移，精簡內(nèi)容(對于“基因重組和突變產(chǎn)生進(jìn)化原材料”這一補(bǔ)充觀點(diǎn)只須點(diǎn)到，因?yàn)樵诨蛲蛔円还?jié)中已作過詳細(xì)分析)。33 補(bǔ)充觀點(diǎn)三：物種形成的三個(gè)基本環(huán)節(jié)是突變和基因重組、選擇、隔離；新的種形成的必要條件是生殖隔離提出思考題、實(shí)例分析題和教學(xué)策略如下：閱讀思考題： 什么是物種? 什么是地理隔離和生殖隔離?物種形成的基本環(huán)節(jié)和必要條

15、件分別是什么?實(shí)例分析題：加拉帕斯群島(離南美大陸約160950km；500萬年前由海底的火山噴發(fā)后形成，比南美大陸形成晚得多；環(huán)境各不相同)上分布著不同的十三種地雀(喙差別很大，存在生殖隔離)，請分析：設(shè)想南美大陸的一種地雀來到加拉帕斯群島后。先在兩個(gè)島嶼上形成兩個(gè)初始種群，這兩個(gè)種群的個(gè)體數(shù)量都不多，它們的基因頻率一樣嗎? 不同島嶼上的地雀種群，產(chǎn)生突變的情況一樣嗎? 對不同島上的地雀種群來說，環(huán)境作用有無差別?這對種群基因頻率的變化會產(chǎn)生什么影響? 如果這片海域只有一個(gè)島，還會形成這么多種地雀嗎?教學(xué)策略： 由淺入深，環(huán)環(huán)相扣； 強(qiáng)調(diào)對“物種”、“地理隔離”、“生殖隔離”等概念的理解(知

16、道涵義、條件、范例，認(rèn)識表達(dá)形式，通過比較相似現(xiàn)象作出正確判斷)，而不要求死記概念； 運(yùn)用“量變到質(zhì)變”的哲學(xué)思想解釋物種形成的原因(種群基因頻率的改變固然意味著生物在進(jìn)化，但不一定形成新物種；只有當(dāng)種群的基因頻率發(fā)生質(zhì)的改變即引起生殖隔離產(chǎn)生時(shí)才能形成新物種)；設(shè)置一定難度的問題，拓展思維(嘗試用“現(xiàn)代進(jìn)化理論”這一新理論解釋“加拉帕斯群島上分布著十三種地雀種群”這一舊現(xiàn)象)。4 對進(jìn)化理論中隱含的人文內(nèi)容的整合理想課堂需要優(yōu)化人文素養(yǎng)，人文精神的核心亦是對人本身發(fā)展的終極關(guān)懷取向。實(shí)踐證明，強(qiáng)調(diào)人文精神，對當(dāng)代學(xué)生，特別是對在市場經(jīng)濟(jì)條件下可能陷于“現(xiàn)代迷惘”的青少年，具有發(fā)聾振聵的作用。在理科的學(xué)科教學(xué)中，生物學(xué)有著得天獨(dú)厚的有利條件，蘊(yùn)含著大量的人文精神教育素材，生物的進(jìn)化便是一例。41 達(dá)爾文的思想轉(zhuǎn)變給人的啟示通過播放有關(guān)達(dá)爾文的錄像片段，讓學(xué)生從“達(dá)爾文由一位物種不變論的忠實(shí)信徒轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W(xué)進(jìn)化論的創(chuàng)始人”這一非凡的過程和事實(shí)中領(lǐng)悟到：敢于懷疑、勇于實(shí)踐、勤于學(xué)習(xí)、善于思考是一個(gè)科學(xué)工作者多么重要的品質(zhì)和精神。42 進(jìn)化理論的不斷進(jìn)化給人的啟示從拉馬克的用進(jìn)廢退學(xué)說到達(dá)爾文的自然選擇學(xué)說，再到現(xiàn)代的綜合進(jìn)化論，再到目前的多種流派的進(jìn)化觀點(diǎn)，生物進(jìn)化理論發(fā)展的歷史和現(xiàn)狀告訴我們，科學(xué)的基本特點(diǎn)是以懷疑作為審視