生物的進化教學設計中的四處整合

1、生物的進化”教學設計中的四處整合作者：林菊英    文章來源：生物學教學  “生物的進化”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：一是達爾文的自然選擇學說和現(xiàn)代生物進化理論孰輕孰重難以把握，二是概念和結論性語句特別繁多。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，對本章的教學內(nèi)容作了一定的重組與整合，使本節(jié)課的教學取得了較好效果。1 對生物進化知識總體框架的整合建構主義理論認為，學習(理解)是在事物或現(xiàn)象的各部分之間建立有機聯(lián)系，形成完整的知識體系

2、的過程。為了更好地幫助學生建構起比較完整的“生物進化”的知識框架，在教學設計中，教師應圍繞大的主題而不是零碎的知識來組織教學，應引導學生探究和發(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“生物進化的理論”這一重點，又要適當顧及“生物進化的證據(jù)”、“生物進化的歷程”等進化知識?？稍谝n時借助三幅圖片實現(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318050)圖片三：生物進化歷程示意圖(思考題：大量的事實讓我們相信生物不是上帝創(chuàng)造的，那么生物是如何進化的呢?)實際上，這樣設計不僅幫助學生認識到自己將要學習的真正內(nèi)容是什么，這些內(nèi)容與自己原有的知識有什么關系；而且貼近生活，富有科學性和趣味性，容易激發(fā)學生的求知欲望。2 對達爾文自然選擇學說的整合雖然教材對達爾文的自然選擇學說介紹得不多，但這并不否認自然選擇學說在整個進化理論中的核心地位。建構主義理論認為，學習者原有的經(jīng)驗是學習的基礎，意義是學習者通過對新舊知識進行反復發(fā)現(xiàn)、雙向相互作用而得以構建的，外部信息如果不以學習者已有的經(jīng)驗

4、為基礎，那么對學習者來說，這種學習是沒有意義的。所以，在教學設計中，教師要對學生原有的知識和看法有一個正確的認識與把握，在適時檢驗原認知的基礎上挑戰(zhàn)原認知。具體地說，雖然學生在初中學過自然選擇學說，但那時的理解是非常有限的甚至有些學生是根本沒有理解的，教師在尊重教材編排的基礎上可以加入自己的看法，以最佳方式引導學生梳理自然選擇學說涉及的幾個要點，理解自然選擇學說與用進廢退學說的本質(zhì)區(qū)別，并整合出運用自然選擇學說解釋生物進化的基本模式和基本思想。21 在閱讀教材內(nèi)容的基礎上疏理“自然選擇學說涉及的幾個要點”你在閱讀教材的過程中是否注意到這樣幾個要點?生物具有過度繁殖(生物繁殖能力很強，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體。22 在解釋長頸鹿的進化中理解“自然選擇學說與用進廢退學說的本質(zhì)區(qū)別”按照達爾文的進化理論，你認為長頸鹿是如何進化來的?讓多個學生嘗試著解釋。在學生充分暴露出問題(比如解釋時依然在用拉馬克的獲得性遺傳理論：比如解釋時顯得斷斷續(xù)續(xù)很不流暢)時，教師提出質(zhì)疑，使學生通過主動思考糾正不當之處。然后，進一步總結出自然選擇學說與用進廢退學說的本質(zhì)區(qū)別：用進廢退學說認為環(huán)境變化是生物進化的原因，自然選擇學說認為生物進化的內(nèi)因是遺傳和變異(外因是自然環(huán)境)；用進廢退學說認為后天獲得

6、的性狀可以遺傳，自然選取擇學說認為后天獲得的性狀不一定能遺傳。23 在產(chǎn)生迷惘與困惑時整合“運用自然選擇學說解釋生物進化的基本模式和基本思想” 在上述的“嘗試錯誤一糾正錯誤一比較區(qū)分”中，學生似乎是懂了，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)的進化時，就可發(fā)現(xiàn)學生在理解上依然存在迷惘與困惑。此時，教師有必要幫助學生對自然選擇學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(原材料)，變異是進化的內(nèi)因。第二步：在的環(huán)境中，通過生存斗爭，的個體被淘汰，的個體被

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現(xiàn)的，自然環(huán)境是進化的外因。第三步：經(jīng)過一代代選擇，這種微小的有利變異得到積累，逐漸進化成現(xiàn)在的。體現(xiàn)的思想有：生物的進化是漸變的。24 在應用以上模式解釋一些實例后思考發(fā)現(xiàn)自然選擇學說的不足實例及其解釋如下：實例一：在印度洋南部的克格倫島上，經(jīng)常刮大風。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。請你用達爾文進化理論解釋這一現(xiàn)象。解釋：昆蟲的祖先存在個體差異，有的翅比較發(fā)達，有的翅比較退化，還有的翅既不發(fā)達也未退化。在經(jīng)常刮大風的島上環(huán)境中，通過生存斗爭，翅比較發(fā)達的個體在海上飛行時不易被大風刮到海里淹死，翅比

8、較退化的個體飛不出去留在島上也得以生存，而那些翅介于中間的個體則在海上飛行時容易被大風刮到海里淹死。經(jīng)過一代一代的選擇，比較發(fā)達和翅比較退化的有利變異得到積累，逐漸進化成現(xiàn)在島上的昆蟲。實例二：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，請你用達爾文進化理論對此現(xiàn)象作出解釋。解釋：某種害蟲的祖先存在個體差異，有的抗藥性較強，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，抗藥性較強的個體得以保留，抗藥性較弱的個體被淘汰。經(jīng)過一代代的選擇，害蟲的抗藥性強這一有利變異得到積累，逐漸進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化而來的?比如有沒有

9、用達爾文自然選擇學說解釋不了的生物進化呢?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)過哪些漸進的有適應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53億年前寒武紀早期的動物化石群，其動物結構與現(xiàn)存動物結構差異很大，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早期“突然”出現(xiàn)的事實能用達爾文的“生物是由其祖先經(jīng)漫長的地質(zhì)年代逐漸進化而來”的理論解釋嗎?以現(xiàn)在的眼光來看，自然選擇學說還存在哪些不足之處?3 對現(xiàn)代進化理論的整合在重新審視“基本模式和基本思想”的基礎上，討論得出達爾文自然選擇學說的不足之處：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“進化的基本單位”等。目前，隨著遺傳學和生態(tài)學等學科的發(fā)展，人們對進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)代進化理論就是在繼承達爾文自然選擇學說的基礎上對其進行補充與完善后形成的，教材用大量的篇幅介紹了相關內(nèi)容。無疑，這塊內(nèi)容才是本章的重中之重。建構主義理論強調(diào)學習的主體性，認為學習者是以自己的方式在建構自己對知識的理解。所以，在教學設計中，教師要意識到：教師的主要職責不是“給予”，而是在于思考如何為不同層次的學生創(chuàng)設情景、提供機會，引導、扶持和促進學生的學習。為了使學生學習時做到繁而不亂，有

11、章可循，我覺得絕不能照本宣科，經(jīng)過反復斟酌，我把這部分內(nèi)容整合為三個補充觀點，輔以有層次、分梯度的思考題(或實例)及有利于師生互動、生生互動的教學策略，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，使不同層次的學生都能積極思考、主動參與。31 補充觀，最一：種群是進化的基本單位提出思考題和教學策略如下：閱讀思考題： 什么是種群?試舉例說明； 為什么說種群是進化的基本單位?一個種群中全部個體所含的全部基因叫什么?基因頻率指什么?你知道如何計算基因庫中某基因的頻率嗎?教學策略： 由淺入深，環(huán)環(huán)相扣。 強調(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，認識表達形式，

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)學思想建立生物學觀點(如何計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的各種基因型的個體數(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 補充觀點二：進化的實質(zhì)是基因頻率的改變；自然選擇決定進化的方向；基因重組和突變產(chǎn)生進化原材料提出思考題、實例分析題和教學策略

13、如下：思考題：你認為一個種群內(nèi)的基因頻率穩(wěn)定嗎?實例分析題：在英國的曼徹斯特，存在著尺蛾的兩個變種。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行解釋。教學策略： 利用數(shù)學思想建立生物學觀點(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)個體間的交配不隨機呢?假如實際上，英國數(shù)學家哈迪和德國醫(yī)生溫伯格早已提出了一條定律：一個種群只有滿足“種群大；隨機交配；無突變；無選擇；無新基因加入”這樣五個條件時，其基因頻率才能保持

14、穩(wěn)定。但自然界似乎永遠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化。這就是現(xiàn)代進化理論對達爾文自然選擇學說的第二個補充觀點。 在比較(用兩種理論解釋曼徹斯特兩種尺蛾的演變)中認識差別，理解“自然選擇決定進化的方向”。 實現(xiàn)必要的知識遷移，精簡內(nèi)容(對于“基因重組和突變產(chǎn)生進化原材料”這一補充觀點只須點到，因為在基因突變一節(jié)中已作過詳細分析)。33 補充觀點三：物種形成的三個基本環(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、實例分析題和教學策略如下：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：設想南美大陸的一種地雀來到加拉帕斯群島后。先在兩個島嶼上形成兩個初始種群，這兩個種群的個體數(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島，還會形成這么多種地雀嗎?教學策略： 由淺入深，環(huán)環(huán)相扣； 強調(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，認識表達形式，通過比較相似現(xiàn)象作出正確判斷)，而不要求死記概念； 運用“量變到質(zhì)變”的哲學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化，但不一定形成新物種；只有當種群的基因頻率發(fā)生質(zhì)的改變即引起生殖隔離產(chǎn)生時才能形成新物種)；設置一定難度的問題，拓展思維(嘗試用“現(xiàn)代進化理論”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)展的終極關懷取向。實踐證明，強調(diào)人文精神，對當代學生，特別是對在市場經(jīng)濟條件下可能陷于“現(xiàn)代迷惘”的青少年，具有發(fā)聾振聵的作用。在理科的學科教學中，生物學有著得天獨厚的有利條件，蘊含著大量的人文精神教育素材，生物的進化便是一例。41 達爾文的思想轉變給人的啟示通過播放有關達爾文的錄像片段，讓學生從“達爾文由一位物種不變論的忠實信徒轉變?yōu)榭茖W進化論的創(chuàng)始人”這一非凡的過程和事實中領悟到：敢于懷疑、勇于實踐、勤于學習、善于思考是一個科學工作者多么重要的品質(zhì)和精神。42 進化理論的不斷進化給人的啟示從拉馬克的用進廢退學說到達爾文的自然選擇學說，再到現(xiàn)代的綜合進化論，再到目前的多種流派的進化觀點，生物進化理論發(fā)展的歷史和現(xiàn)狀告訴我們，科學的基本特點是以懷疑作為審視