生物的进化教学设计中的四处整合

1、生物的进化”教学设计中的四处整合作者：林菊英    文章来源：生物学教学  “生物的进化”一章在教材中的内容似乎不多，但要上好这节课难度较大：一是达尔文的自然选择学说和现代生物进化理论孰轻孰重难以把握，二是概念和结论性语句特别繁多。因此，这样的课很容易上成“浅入浅出、照本宣科、空洞乏味”或“深入深出，从理论到理论，抽象难懂”。通过研究各种版本的教材，对本章的教学内容作了一定的重组与整合，使本节课的教学取得了较好效果。1 对生物进化知识总体框架的整合建构主义理论认为，学习(理解)是在事物或现象的各部分之间建立有机联系，形成完整的知识体系

2、的过程。为了更好地帮助学生建构起比较完整的“生物进化”的知识框架，在教学设计中，教师应围绕大的主题而不是零碎的知识来组织教学，应引导学生探究和发现这类知识或问题的组成部分及联系。具体地说，教师既要突出“生物进化的理论”这一重点，又要适当顾及“生物进化的证据”、“生物进化的历程”等进化知识。可在引课时借助三幅图片实现这一整合思想。图片一：人和七种脊椎动物的胚胎发育过程比较图(思考题：你从图中发现了什么?你能从图中找出它们在胚胎发育早期的相似之处吗?对此事实信息你可作怎样的分析判断?)图片二：考古人员正在挖掘古生物化石的情景图(思考题：你知道考古学家发现的化石分布有何规律吗?化石所携带的信息又告诉

3、我们什么?) (作者单位：浙江省台州市路桥中学318050)图片三：生物进化历程示意图(思考题：大量的事实让我们相信生物不是上帝创造的，那么生物是如何进化的呢?)实际上，这样设计不仅帮助学生认识到自己将要学习的真正内容是什么，这些内容与自己原有的知识有什么关系；而且贴近生活，富有科学性和趣味性，容易激发学生的求知欲望。2 对达尔文自然选择学说的整合虽然教材对达尔文的自然选择学说介绍得不多，但这并不否认自然选择学说在整个进化理论中的核心地位。建构主义理论认为，学习者原有的经验是学习的基础，意义是学习者通过对新旧知识进行反复发现、双向相互作用而得以构建的，外部信息如果不以学习者已有的经验

4、为基础，那么对学习者来说，这种学习是没有意义的。所以，在教学设计中，教师要对学生原有的知识和看法有一个正确的认识与把握，在适时检验原认知的基础上挑战原认知。具体地说，虽然学生在初中学过自然选择学说，但那时的理解是非常有限的甚至有些学生是根本没有理解的，教师在尊重教材编排的基础上可以加入自己的看法，以最佳方式引导学生梳理自然选择学说涉及的几个要点，理解自然选择学说与用进废退学说的本质区别，并整合出运用自然选择学说解释生物进化的基本模式和基本思想。21 在阅读教材内容的基础上疏理“自然选择学说涉及的几个要点”你在阅读教材的过程中是否注意到这样几个要点?生物具有过度繁殖(生物繁殖能力很强，能够产生大

5、量的后代)现象；过度繁殖出来的大批生物都处于生存斗争中；由于生物都有遗传变异的能力，在生存斗争中，只保存那些具有有利变异的个体。22 在解释长颈鹿的进化中理解“自然选择学说与用进废退学说的本质区别”按照达尔文的进化理论，你认为长颈鹿是如何进化来的?让多个学生尝试着解释。在学生充分暴露出问题(比如解释时依然在用拉马克的获得性遗传理论：比如解释时显得断断续续很不流畅)时，教师提出质疑，使学生通过主动思考纠正不当之处。然后，进一步总结出自然选择学说与用进废退学说的本质区别：用进废退学说认为环境变化是生物进化的原因，自然选择学说认为生物进化的内因是遗传和变异(外因是自然环境)；用进废退学说认为后天获得

6、的性状可以遗传，自然选取择学说认为后天获得的性状不一定能遗传。23 在产生迷惘与困惑时整合“运用自然选择学说解释生物进化的基本模式和基本思想” 在上述的“尝试错误一纠正错误一比较区分”中，学生似乎是懂了，然而，如果教师再让其解释地球上另外一种生物特征(比如狼的狡猾性)的进化时，就可发现学生在理解上依然存在迷惘与困惑。此时，教师有必要帮助学生对自然选择学说的基本模式和思想作如下整合(称“三步曲”)：第一步：生物的祖先在过度繁殖中产生的后代个体总存在差异，有的有的 。体现的思想有：变异是不定向的，变异是选择的基础(原材料)，变异是进化的内因。第二步：在的环境中，通过生存斗争，的个体被淘汰，的个体被

7、保留。体现的思想有：选择是定向的，选择是通过生存斗争实现的，自然环境是进化的外因。第三步：经过一代代选择，这种微小的有利变异得到积累，逐渐进化成现在的。体现的思想有：生物的进化是渐变的。24 在应用以上模式解释一些实例后思考发现自然选择学说的不足实例及其解释如下：实例一：在印度洋南部的克格伦岛上，经常刮大风。生活在这里的昆虫多数翅退化，不能飞翔；也有少数能飞的昆虫，翅却异常发达。请你用达尔文进化理论解释这一现象。解释：昆虫的祖先存在个体差异，有的翅比较发达，有的翅比较退化，还有的翅既不发达也未退化。在经常刮大风的岛上环境中，通过生存斗争，翅比较发达的个体在海上飞行时不易被大风刮到海里淹死，翅比

8、较退化的个体飞不出去留在岛上也得以生存，而那些翅介于中间的个体则在海上飞行时容易被大风刮到海里淹死。经过一代一代的选择，比较发达和翅比较退化的有利变异得到积累，逐渐进化成现在岛上的昆虫。实例二：使用某种农药来防治某种害虫，开始效果很显著，但长期使用后，效果越来越差，请你用达尔文进化理论对此现象作出解释。解释：某种害虫的祖先存在个体差异，有的抗药性较强，有的抗药性较弱。在人类使用某种农药的新环境中，经生存斗争，抗药性较强的个体得以保留，抗药性较弱的个体被淘汰。经过一代代的选择，害虫的抗药性强这一有利变异得到积累，逐渐进化成使药失效的害虫。那么，是不是所有的生物都是如此这般地进化而来的?比如有没有

9、用达尔文自然选择学说解释不了的生物进化呢?需要视网膜和晶状体一起存在才能起作用的视觉器官 眼，是经过哪些渐进的有适应能力的中间阶段才发展而来的呢?在我国云南澄江发现的约处于53亿年前寒武纪早期的动物化石群，其动物结构与现存动物结构差异很大，在此前的地层中却找不到其祖先，如此多的动物种类在寒武纪早期“突然”出现的事实能用达尔文的“生物是由其祖先经漫长的地质年代逐渐进化而来”的理论解释吗?以现在的眼光来看，自然选择学说还存在哪些不足之处?3 对现代进化理论的整合在重新审视“基本模式和基本思想”的基础上，讨论得出达尔文自然选择学说的不足之处：对“如何解释生命大爆炸现象?”等问题显得无能为力；没能回答

10、“自然选择如何使微小的变异得到积累?” 没能解释“遗传和变异的本质是什么?” 没有明确“进化的基本单位”等。目前，随着遗传学和生态学等学科的发展，人们对进化理论的研究越来越深入，以上问题已经或即将得到解决。现代进化理论就是在继承达尔文自然选择学说的基础上对其进行补充与完善后形成的，教材用大量的篇幅介绍了相关内容。无疑，这块内容才是本章的重中之重。建构主义理论强调学习的主体性，认为学习者是以自己的方式在建构自己对知识的理解。所以，在教学设计中，教师要意识到：教师的主要职责不是“给予”，而是在于思考如何为不同层次的学生创设情景、提供机会，引导、扶持和促进学生的学习。为了使学生学习时做到繁而不乱，有

11、章可循，我觉得绝不能照本宣科，经过反复斟酌，我把这部分内容整合为三个补充观点，辅以有层次、分梯度的思考题(或实例)及有利于师生互动、生生互动的教学策略，使枯燥抽象的理论显得生动和丰满，课堂显得既活泼又神圣，使不同层次的学生都能积极思考、主动参与。31 补充观，最一：种群是进化的基本单位提出思考题和教学策略如下：阅读思考题： 什么是种群?试举例说明； 为什么说种群是进化的基本单位?一个种群中全部个体所含的全部基因叫什么?基因频率指什么?你知道如何计算基因库中某基因的频率吗?教学策略： 由浅入深，环环相扣。 强调对“种群”、“基因库”、“基因频率”等概念的理解(知道涵义、条件、范例，认识表达形式，

12、通过比较相似现象作出正确判断)，而不要求死记概念。利用数学思想建立生物学观点(如何计算基因库中某基因的频率?先经调查获得基因库中具有相关的各种基因型的个体数量，如调查总数为100人的某人群，得知：基因型为AA的有30人，基因型为Aa的有60人，基因型为aa的有10人；然后算得此人群中基因A的数目为30×2+60=120、基因a的数目为10×2+60=80、总基因数为100×2=200；最后求得基因A的频率为60 ，基因a的频率为40)。32 补充观点二：进化的实质是基因频率的改变；自然选择决定进化的方向；基因重组和突变产生进化原材料提出思考题、实例分析题和教学策略

13、如下：思考题：你认为一个种群内的基因频率稳定吗?实例分析题：在英国的曼彻斯特，存在着尺蛾的两个变种。该地区原为森林，后建为工业区。下表为该地区1850年前后两个变种尺蛾的数量比，出现这种变化的原因是什么?试从宏观和微观两方面进行解释。教学策略： 利用数学思想建立生物学观点(假如自然选择对上述种群起作用，淘汰的是隐性性状，那么，种群的基因频率仍能保持不变吗?通过计算得出自然选择会使种群的基因频率发生改变；假如种群内个体间的交配不随机呢?假如实际上，英国数学家哈迪和德国医生温伯格早已提出了一条定律：一个种群只有满足“种群大；随机交配；无突变；无选择；无新基因加入”这样五个条件时，其基因频率才能保持

14、稳定。但自然界似乎永远无法满足这样的条件，因此，种群基因频率的改变是必然的，而基因频率的改变就意味着进化。这就是现代进化理论对达尔文自然选择学说的第二个补充观点。 在比较(用两种理论解释曼彻斯特两种尺蛾的演变)中认识差别，理解“自然选择决定进化的方向”。 实现必要的知识迁移，精简内容(对于“基因重组和突变产生进化原材料”这一补充观点只须点到，因为在基因突变一节中已作过详细分析)。33 补充观点三：物种形成的三个基本环节是突变和基因重组、选择、隔离；新的种形成的必要条件是生殖隔离提出思考题、实例分析题和教学策略如下：阅读思考题： 什么是物种? 什么是地理隔离和生殖隔离?物种形成的基本环节和必要条

15、件分别是什么?实例分析题：加拉帕斯群岛(离南美大陆约160950km；500万年前由海底的火山喷发后形成，比南美大陆形成晚得多；环境各不相同)上分布着不同的十三种地雀(喙差别很大，存在生殖隔离)，请分析：设想南美大陆的一种地雀来到加拉帕斯群岛后。先在两个岛屿上形成两个初始种群，这两个种群的个体数量都不多，它们的基因频率一样吗? 不同岛屿上的地雀种群，产生突变的情况一样吗? 对不同岛上的地雀种群来说，环境作用有无差别?这对种群基因频率的变化会产生什么影响? 如果这片海域只有一个岛，还会形成这么多种地雀吗?教学策略： 由浅入深，环环相扣； 强调对“物种”、“地理隔离”、“生殖隔离”等概念的理解(知

16、道涵义、条件、范例，认识表达形式，通过比较相似现象作出正确判断)，而不要求死记概念； 运用“量变到质变”的哲学思想解释物种形成的原因(种群基因频率的改变固然意味着生物在进化，但不一定形成新物种；只有当种群的基因频率发生质的改变即引起生殖隔离产生时才能形成新物种)；设置一定难度的问题，拓展思维(尝试用“现代进化理论”这一新理论解释“加拉帕斯群岛上分布着十三种地雀种群”这一旧现象)。4 对进化理论中隐含的人文内容的整合理想课堂需要优化人文素养，人文精神的核心亦是对人本身发展的终极关怀取向。实践证明，强调人文精神，对当代学生，特别是对在市场经济条件下可能陷于“现代迷惘”的青少年，具有发聋振聩的作用。在理科的学科教学中，生物学有着得天独厚的有利条件，蕴含着大量的人文精神教育素材，生物的进化便是一例。41 达尔文的思想转变给人的启示通过播放有关达尔文的录像片段，让学生从“达尔文由一位物种不变论的忠实信徒转变为科学进化论的创始人”这一非凡的过程和事实中领悟到：敢于怀疑、勇于实践、勤于学习、善于思考是一个科学工作者多么重要的品质和精神。42 进化理论的不断进化给人的启示从拉马克的用进废退学说到达尔文的自然选择学说，再到现代的综合进化论，再到目前的多种流派的进化观点，生物进化理论发展的历史和现状告诉我们，科学的基本特点是以怀疑作为审视