第7章现代生物进化理论精.docx
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第7章现代生物进化理论精
第7章现代生物进化理论
一、教材分析
生物进化论不仅是生物学的重要基础理论，也对人们的自然观和世界观有着重要影响。
由于生物进化的证据、历程和自然选择学说等内容，学生在初中已经学过，因此，本章不再简单重复，而是定位在讲述现代生物进化理论。
本章详细讲述了已被大多数人普遍接受的“以自然选择学说为核心的综合进化理论”（但不要误以为现代生物进化理论仅仅是教材所介绍的内容），较为深入地揭示了生物繁衍过程中新物种形成的原理，指出生物进化的实质是“种群基因频率的定向改变”。
学生通过本章内容的学习，不仅可以了解生物进化理论在达尔文之后的发展，进一步树立生物进化的观点和辩证唯物主义观点，使学生形成生物进化观点。
同时，理解科学与社会的关系，并通过学习进化理论的发展过程，加深对生物科学本质的理解和感悟。
（一）教学目标分析
1．教学目标
（1）知识方面
达尔文自然选择学说的主要内容，种群、种群基因库、基因频率的概念，基因频率的计算方法，突变和基因重组为生物进化提供原材料的原因，自然选择在生物进化中的作用。
（2）情感态度与价值观方面
形成生物进化的观点，探讨生物进化观点对人们思想观念的影响。
（3）能力方面
运用数学方法讨论种群基因频率的变化，运用生物进化观点解释一些生物现象。
2．教学重点
（1）基因频率的概念。
（2）自然选择在生物进化过程中的作用。
（3）隔离的概念和类型，以及物种形成的方式。
3.教学难点
（1）分析达尔文自然选择学说的局限性
（2）基因频率的概念和计算方法。
（3）自然选择在生物进化过程中的作用。
（二）教学内容分析
本章教材有2节，第1节《现代生物进化理论的由来》，第2节《现代生物进化理论的主要内容》。
第1节从介绍了拉马克的进化学说入手，着重讲述了达尔文的自然选择学说、达尔文以后生物进化理论的发展，引出第2节《现代生物进化理论的主要内容》。
达尔文的自然选择学说部分是在初中生物课的基础上，以“过度繁殖、生存斗争、遗传变异和适者生存”为主线编写的。
介绍自然选择学说之后，教材进一步阐述了这个学说的重要意义和局限性，指出近年来遗传学、生态学的研究成果丰富和发展了达尔文的自然选择学说，形成了以自然选择学说为基础的现代生物进化理论。
第2节《现代生物进化理论的主要内容》是本章的重点，本节教材包括两部分内容：
现代生物进化理论的主要内容和共同进化与生物多样性的形成。
现代生物进化理论的主要内容着重讲述了以下四个基本论点：
种群是生物进化的单位，突变和基因重组产生进化的原材料，自然选择决定生物进化的方向，隔离导致物种形成。
关于种群教材首先从宏观上阐述了种群的概念，说明生物是以种群为单位生活在一起、以种群为单位繁殖后代的，然后教材从微观上阐述了种群基因库、基因频率等概念，说明在自然界中，由于受多种因素的影响，种群基因频率会不断发生变化，阐明生物进化过程的实质就是种群基因频率发生变化的过程。
让学生从宏观和微观两方面来理解种群是生物进化的基本单位。
基因频率的概念是抽象的，教师通过具体实例计算分析基因频率，以帮助学生理解现代生物进化理论。
关于突变和基因重组产生进化的原材料，由于在本模块第5章《基因突变及其它变异》，已经做了深刻的阐述，本部分教材着重讲述了突变在种群中出现的数量、突变对生物体生存的影响等。
由于基因突变和染色体变异都导致遗传物质的改变，这里就将它们统称为突变。
课程标准关于自然选择决定生物进化的方向的要求是：
说明现代生物进化理论的主要内容，概述生物进化理论与生物多样性的形成。
教材介绍了拉马克进化学说的主要观点及进步意义，让学生体会拉马克对科学的热爱和敢于坚持真理的精神。
初中阶段已经学过达尔文的自然选择学说，教材只是以图解形式对这一学说的要点进行概括，但学生要能对这幅图解进行演绎说明以复习有关初中内容。
通过自然选择学说的重要意义和自然选择学说的局限性体会实事求是的科学态度。
教材P112安排了“探讨生物进化观点对人们思想观念的影响”的“思考与讨论”活动是体现了课程标准的要求。
本节P110的“问题探讨”，符合高中生的认知特点，能够调动学生兴趣，促进学生积极的思考。
第一小节包括三部分内容：
种群是生物进化的基本单位、突变和基因重组产生进化的原材料、自然选择决定生物进化的方向。
为什么说种群是生物进化的基本单位？
这是本节的重点和难点之一，要说明个体不是进化的基本单位，一个个体适应能力无论多强，如果它的基因不能传给后代，它在进化上就没有贡献，如骡。
理解种群是生物繁殖的基本单位，它是指同种生物中一群能够自由交配的个体。
如果同种生物的两个异性个体相距遥远，没有机会交配，它们就分别属于两个种群，这两个种群是独立进化的。
“种群是生物进化的基本单位”中讲述了基因库和基因频率的概念，教材P115“思考与讨论──用数学方法讨论基因频率的变化”对于学生达成本小节知识目标十分重要。
关于突变和基因重组由于在本模块遗传部分已经讲述了可遗传变异的三个来源，因此，这里着重讲述突变率以及突变在进化中的意义。
教材P116“探究──自然选择对种群基因频率变化的影响”强调的是运用数学方法，而不是用实验材料来实际操作，对科学探究能力的全面提高具有独特价值。
第二小节《隔离与物种的形成》包括物种的概念和隔离在物种形成中的作用两部分。
判断两个种群是否属于一个物种较难，因为对物种的概念缺乏统一的定义，要求学生理解进化论中的物种主要依据的是遗传学标准──以能否自由交配为标准。
从隔离的概念（包括生殖隔离和地理隔离）到P120的“资料分析”活动，让学生通过分析加拉帕戈斯群岛上地雀的物种分化过程，来认识隔离在物种形成中的作用。
第三小节《共同进化与生物多样性的形成》包括共同进化、生物多样性的形成和生物进化理论在发展三部分内容。
教材P123通过两个实例来说明共同进化的含义，有利于培养学生的辩证思维具有重要意义。
理解生物多样性包括基因多样性、物种多样性和生态系统多样性有利于学习必修3中生态环境的保护。
通过学习地球环境的变迁和生态系统的演变，体会共同进化的观点。
本节P116的“探究”意在调动学生已有的知识和经验，对桦尺蠖翅色的适应意义做出解释，解释过程中会出现新情境与原有知识之间的认知冲突，从而激发学生的求知欲，并且认识到从进化的角度解释生物现象并不简单，出现争论是正常的。
关于隔离导致物种形成，教材P120的“资料分析”给学生提供了详实的资料，引导学生积极讨论，理解隔离在物种形成中的作用。
关于种群的内容，可以为学习必修3《环境与稳态》第4章的内容打下了基础。
（三）教学对象分析
通过前面的学习和探究，学生了解了生命系统的结构层次。
有一定的遗传和变异知识。
能根据所提供的材料，进行一定深度的生物科学问题的分析。
（四）教学策略设计
以现代生物进化理论的基本观点为知识链，以地球上生命的发展为核心，主要阐述生物进化的原因、过程和结果等问题。
达尔文的自然选择学说是现代生物进化理论的基础，所以，现代生物进化理论的教学可以从对自然选择理论的评价开始，针对自然选择理论的局限性，教师再结合事例逐一阐述基本观点，并引导学生运用知识解释13种地雀形成的方式。
学生对生物进化的过程和生物多样性的形成有一定的知识基础，教学时应以自主学习为主，要点拨学生查找生物进化的趋势、模式和结果，并构建有关生物进化的知识体系。
二、本章课时安排
本章包括两节内容，第1节《现代生物进化理论的由来》1课时，第2节《现代生物进化理论的主要内容》。
第2节《现代生物进化理论的主要内容》包括三部分：
第一部分是《种群基因频率的改变与生物进化》；第二部分是《隔离与物种的形成》；第三部分是《共同进化与生物多样性的形成》。
其中第一部分可用2课时教学，第二、三部分可各用1课时教学。
本章可安排5课时。
三、本章每节课的教学流程
教学内容
教师活动
学生活动
教学效果
第一课时
引入
进化理论的研究背景
拉马克的进化学说
达尔文的自然选择学说
进化理论的发展
1、播放录像，展示生物的种类、形态结构和生活环境的复杂多样性，引导学生思考：
生物是如何起源的，各种生物间是否有某种联系？
2、介绍“神创论”及图片展示“神创论”统治时期宗教势力对自然科学家的迫害。
3、
介绍拉马克的生平。
图片展示食蚁兽、鼹鼠的生活环境，介绍拉马克的进化学说及研究的意义。
4、
介绍达尔文的生平。
图片演示长颈鹿的脖子进化的过程，及达尔文的解释模型。
讨论比较拉马克、达尔文学说的区别、联系及局限性。
实事求是精神的教育。
5、介绍现代生物科学中遗传和变异研究的发展，及对进化理论的影响。
观看录像，思考问题，引起学习兴趣。
了解进化理论产生的时代背景。
学习拉马克、达尔文的进化理论观点，并比较其异同、历史意义和不足之处。
了解现代进化理论的发展。
观察、思考
观察、思考、讨论和比较。
思考
第二课时
引入
种群是生物进化的基本单位
突变和基因重组产生进化的原材料
自然选择决定生物进化的方向
1、计算基因型为Aa的个体，自交后代中纯合隐性个体的个数有什么变化？
由计算结果指出某基因出现机会的大小可以影响某性状出现的几率，从而引出基因与生物进化有关。
2、
展示图片，小结种群的概念。
基因库的概念。
基因频率的概念。
用数学方法讨论基因频率的变化。
3、
突变的概念。
分析基因型为AaXAa的亲本，自交后代由于基因重组或突变产生新的基因型，小结突变和基因重组为进化提供原材料。
突变的特点。
问题探究：
自然选择对种群基因频率变化的影响。
4、以长颈鹿的脖子的进化为例，从基因的角度解释在自然选择的作用下，基因频率发生定向变化。
通过对事例的计算和分析认识到基因与进化有一定联系，为进一步学习做准备。
学习种群、基因库、基因频率的概念和用数学方法分析问题。
学习突变的概念和特点，通过探究活动认识自然选择对基因频率变化的影响。
用所学知识分析事例，并得出结论。
计算、思考
计算、分析
探究活动
思考、讨论
第三课时
引入
物种的概念
隔离在物种形成中的作用
讨论
1、为什么曼彻斯特的桦尺蠖没有形成新的物种，什么是物种？
2、讲授物种的概念。
展示图片，举例说明隔离的原因包括生殖隔离、地理隔离。
然后提出问题：
隔离对物种的形成有什么作用？
3、
隔离的概念。
分析资料：
隔离如何使加拉帕戈斯群岛形成13种地雀。
小结隔离在物种形成中的作用。
4、
课后练习“基础题”第2小题分析两个松鼠种群形成的原因，并预测进化的趋势。
中国四川山区为了开发旅游业，在山林中兴建公路，阻断了熊猫的交往，长此以往对熊猫的进化有什么影响？
思考：
什么是物种？
观察图片，学习物种的概念和隔离的两种类型。
学习隔离的概念，并通过分析资料小结隔离在生物进化中的作用。
用所学知识讨论热点话题。
思考
观察、思考
分析资料
思考、讨论
第四课时
引入
共同进化
生物多样性的形成
生物进化理论在发展。
1、播放录像，展示生物种类的丰富多样，提出问题：
生物的多样性是如何形成的？
2、
图片展示兰花与蛾、捕食者与被捕食者，说明生物间的相互作用对进化的影响。
讨论：
国际竞争对国家政治、经济、科技等发展的影响；人与人的相互作用对人的发展的影响。
3、播放录像，介绍化石形成的原理及生物进化的历程。
4、介绍现代进化理论的新观点，指出进化理论是随着科技的发展而发展的，鼓励学生努力学习，继续探索。
观看录像，思考问题。
学习生物如何相互作用并共同进化，由此而启发思考并讨论人类社会发展的相关问题。
了解生物进化的历程。
了解现代进化理论的新观点。
立志学习，努力探索。
观察、思考
观察、思考、讨论
观察
四、本章典型课例教学设计
课题现代进化理论
（一）教学目的：
1、了解现代进化理论发展的过程。
2、理解现代进化理论的主要内容。
3、培养搜集资料、探究问题、合作研究的能力。
（二）教学重点：
1、现代进化理论的主要内容。
2、以现代进化理论为主题的合作探究性活动。
（三）教学策略：
本章理论性较强，内容比较抽象，如果完全由教师逐一讲解，不容易吸引学生的兴趣。
而现代进化理论的三个观点是一个相互联系的理论系统，分节讲授可能导致知识的割裂，使学生不能全面把握现代进化理论。
因此，本章可以采取综合活动的形式，知识讲座与自主学习结合，围绕各个主题开展探究性学习，在活动中既激发学习兴趣，又培养研究问题的能力。
由于综合性活动对学生能力的要求教高，教师可根据学生的情况适当选择活动的范围：
能力教强的学生可以对全部内容进行自主学习，一般的学生可以选取某些章节开展活动。
有的老师对开展综合性活动有所顾虑，觉得场面忙乱难以控制，学生活动完了，知识点还没有很好地落实。
我们不妨换个角度：
只要我们指导得当，学生在活动中培养了研究问题的能力，学会了学习，又提高了学习兴趣，我们还担心他们学不会吗？
（四）教学过程：
1、知识讲座
教师首先搜集丰富的影象和图片资料，生动有趣地介绍生物进化的过程，使学生形成一个对生物进化的总体认识。
该活动可以安排在开始，为学生的自主学习介绍一些背景知识，也可以安排在学生的活动之后，一方面总结学生的活动情况，另一方面进行知识的输理，使学生形成系统的知识结构。
2、专题探究活动
以小组为单位开展探究性学习。
（1）参考研究专题：
欧洲中世纪的历史、文化、宗教、科学发展情况。
拉马克、达尔文的生平。
长颈鹿的脖子为什么这么长。
恐龙为什么灭绝。
地球五大洲的形成与物种的进化。
物种与人种。
人类的进化前景。
如果地球气温持续上升……
（2）学习成果汇报与交流
常见的探究性学习，在汇报交流的时候，一般采取powerpoint演讲形式。
而对于理论性教强的内容，无论怎么讲都会有沉闷的嫌疑，而且形式单一，难以表现学生多方面的才华。
所以本章的交流活动采取手抄报的形式：
学生根据自己研究的专题把搜集到的资料进行整理、发挥各自的专长设计制作手抄报。
上交后，教师按一定的顺序在本年级课室的走廊等公共场所展示。
学生参观的过程，就是学习知识的过程，也是享受他人的劳动成果和欣赏他人的才华的过程，同学间的反应和评价，就是对每位学生研究成果的最好的评价。
五、本章知识线索图
六、教学资源链接
一．物种形成
1．关于物种（species）
对物种概念的定义是一个发展的过程。
最早是由林奈（Linne，C.von，1750）科学性地提出物种概念的，他指出：
物种是由形态相似的个体组成，同种个体间可自由交配，并能产生可育的后代；异种个体间则不能杂交或杂交不育。
在此基础上杜布赞斯基（Dobzhansky，Th.）提出，物种是享有一个共同基因库、能进行杂交的个体的最大的生殖群落。
迈尔（Mayr，E.）在1982年给物种下的定义：
物种是由种群所组成的生殖单元（和其它单元在生殖上隔离着），它在自然界中占有一定的生境地位。
综合其所述，物种划分应包括：
（1）形态学标准主要根据生物体的形态特征的差异进行物种划分。
在分类学上是最常用的标准。
这种方法方便，但标准难统一。
（2）遗传学标准指以群体间的遗传组成方面的差异、染色体数目和结构方面的差异以及由遗传原因导致的生理生化方面的差异等作为标准，实际操作上是以能否进行杂交以及杂种后代有否繁殖能力作为标准，也即生殖隔离标准，这是区分不同物种的重要标准。
（3）生态学标准物种是生态系统中的功能单位，不同物种占有不同的生态位，不同的物种有不同的生态习性。
（4）生物地理学标准
2．物种的结构：
由个体构成群落，由群落组合为物种。
品种（cultivarorvariety）不是一个分类学上的单位，只是一个生产应用中的名词。
品种是人类在一定的生态和经济条件下，根据人们的需要而创造出来的某种作物的一种群体，它能满足人类进行生产的各种需要。
3．物种形成
物种形成（speciation）也叫物种起源，是生物进化的主要标志。
物种的形成是一种由量变到质变的过程。
物种形成有两种方式，即：
地理的物种形成（geographicspeciation）又称渐变式物种形成，即在一个相当长的时间内旧的物种逐渐演变成为新的物种，这是物种形成的主要方式。
另外一种方式是量子式物种形成（quantumspeciation）又称爆发式物种形成，即在短时期内以飞跃形式从一个物种变成另一物种，它在高等植物，特别是种子植物的形成过程中，是一种比较普遍的形式。
（1）渐变式物种形成（gradualspeciation）
渐变式物种形成方式是通过突变、选择和隔离等过程，首先形成若干亚种，然后进一步逐渐累积变异造成生殖隔离而成为新种。
渐变式又可分为两种方式：
即继承式和分化式。
继承式物种形成（successionalspeciation）这是指一个物种可以通过逐渐积累变异的方式，经历悠久的地质年代，由一系列的中间类型，过渡到新的种。
分化式物种形成（differentiatedspeciation）这是指一个物种的两个或两个以上的群体，由于地理隔离或生态隔离，而逐渐分化成两个或两个以上的新种。
地理物种形成其第Ⅰ阶段是始于群体间在地理上的分开。
陆生生物可以被水（如河流、湖泊、海洋）、山脉、沙漠或者群体不能栖息的地域所隔开。
生活在不同河流或孤立湖泊中的淡水生物，也可以相互被隔离。
海洋生物可被陆地、被它们所不能忍受的水域深度或不同盐度的水域所隔开。
分化式物种形成又可分为异域式物种形成（allopatricspeciation）和同域式物种形成（sympatricspeciation）两种形式。
前者又称为地理隔离式物种形成（geographicspeciation），是指一个物种被分成两个或两个以上的地理分隔群体时，会产生随机漂移，再加上由于地理条件和生态条件不相同，适应性也不相同，所累积的遗传变异也就不一样，最终导致生殖隔离而形成不同的物种。
后者是指分布在同一地区的物种的不同群体之间，由于生态的分异等原因，它们之间没有机会进行杂交和基因交流，从而分化形成新的物种；这主要是受精前的隔离因素如寄主以及交配季节和时间等的不同，使群体间个体不易进行杂交而造成的。
渐变式物种形成一般需要相当长的时间，经历几千代甚至几百万代，依靠这种方式形成新物种的速度极其缓慢。
（2）爆发式物种形成（suddenspeciation）
爆发式物种形成方式，是指在较短时间内形成新物种的方式。
这种形式一般不经过亚种阶段，而是通过染色体数目或结构的变异、远缘杂交、大的基因突变等，在自然选择的作用下逐渐形成新物种。
远缘杂交结合多倍化，这种物种形成形式主要见于显花植物。
在栽培植物中多倍体的比例比野生植物多，所以这种物种形成方式与人类有密切关系。
根据小麦种、属间大量的远缘杂交试验分析，证明普通小麦起源于两个不同的亲缘属，逐步地通过属间杂交和染色体加倍，形成了异源六倍体普通小麦。
二．协同进化
协同进化或共进化（coevolution）是指在生物间的相生相克，食物链关系，植物与动物间的相互利用等诸多关系中，随着进化的历程演变为互利的关系。
例如：
最初昆虫取食花粉、子房和种子，同时为植物提供传粉作用。
由于植物的生殖器官受到大量的损害，这使植物后代的延续受到极大的阻碍。
经过进化，被子植物出现心皮以防御昆虫对子房和种子的损害，并进化出分泌花蜜的功能，进一步降低了动物的介入给植物造成的损失，而使动物为植物带来的利益便更为突出。
植物与种子传播动物之间也存在协同进化的关系。
依靠动物对种子的取食和传播的植物通常产生大量的种子，这些种子中相当一部分可能会逃避动物的取食而继续存活下来，更进一步，如果食种子的动物生活在季节性很强的环境中，一些动物不得不在食物多的季节为顺利度过食物少的季节而储存食物时，部分被储存的种子就有可能被动物遗忘，或者在动物尚未取食之前就迅速地发芽。
例如：
蜂鸟与花的协同进化
蜂鸟的喙尖、细长，很容易插入花中采食。
当它们悬停在花朵前，把喙插进花朵时，它们的长舌便从喙中伸出，一直伸到花基部的蜜腺上，吸取花蜜。
当蜂鸟采集花蜜时，它们头部和尾部会粘上很多花粉，这些花粉被蜂鸟带到其他花朵上，协助植物繁殖，使得有些依赖蜂鸟传粉的花可能与蜂鸟协同进化。
有两种植物与蜂鸟传粉十分适应。
其中一种植物的花蕊蜜管直而短，另一种则弯而深，各与雄、雌蜂鸟的鸟喙相匹配。
雌鸟适于在略微弯曲的长筒状花蕊蜜管中采蜜，这类花分布广泛且产蜜量高；雄鸟适于在短小笔直的花蕊蜜管中采蜜，这类花的花蜜一般较少。
尽管雌蜂鸟也可以取食短筒花蕊蜜管中的蜜，但它们一般更偏爱长筒花蕊蜜管的花，而且在短筒花蕊蜜管的花附近，它们往往受到雄鸟的驱赶。
在长期的进化过程中，这两种植物逐渐演变适应不同性别的蜂鸟，而不同性别的蜂鸟也逐渐演变适应一种专供它们吸蜜的植物，于是就形成了一个和谐的生物链。
水果颜色和动物生理特性
动植物协同进化对水果颜色和动物生理特性的影响。
绿色开花植物通常都产各种颜色的果实，而黄色水果尤其为许多树栖灵长类动物所偏爱。
研究表明，许多以水果为食的灵长类动物的视觉系统对黄色特别敏感。
人们认为动物的这种特性在动植物生存适应上的意义是：
它使动物更容易发现点缀在绿叶中的黄色水果。
未成熟的水果多为绿色，隐在树叶中不易被发现，这是因为这时种子尚未发育成熟，动物的介入只能给植物带来损失。
种子一旦成熟，果皮很快变黄，醒目的颜色吸引动物前来取食水果，为植物传播种子。
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