進化生物學教學方法初探

亓琳+趙威+侯小改+趙杏利

摘要：進化生物學為高校本科階段生物科學專業(yè)的主要專業(yè)課。進化生物學涵蓋內(nèi)容廣泛，包括了生命起源至人類起源的生物演化過程，教學難度大。因此，為提高進化生物學課程教學質(zhì)量，針對進化生物學課程的特點，重點和難點，制訂科學合理的教學方案很有必要。

關(guān)鍵詞：進化生物學；教學；方法

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）10-0186-02

進化生物學是一門綜合性學科，涵蓋植物生物學、動物生物學和發(fā)育生物學等。其研究內(nèi)容包括生物進化歷程、生物形態(tài)和特征。進化生物學在生物學領(lǐng)域具有不可忽視的地位。作為生物學學科中最基本的理論之一，《進化生物學》是本科院校的主要基礎(chǔ)課程之一。我校于2012年開始增設(shè)了《進化生物學》課程。進化生物學內(nèi)容廣泛，教學難度大。本文對《進化生物學》的教學經(jīng)驗和體會進行了總結(jié)，旨在提高教學效果，為《進化生物學》的教學推廣提供一定的參考。

一、經(jīng)典知識與最新進展相結(jié)合

生物進化學說由查爾斯·達爾文在鴻篇巨制《物種起源》中首次提出。他第一次提出自然選擇是進化的一個機制。進化生物學是生物學的一個分支，研究多樣性生物的進化過程，這些過程包括物種的遺傳和變異以及新物種的起源。學習經(jīng)典知識和傳統(tǒng)研究手段，是學生學習進化生物學的必要基礎(chǔ)。學生對達爾文所提出的進化理論已經(jīng)非常熟悉，在教學過程中，可以適當增加達爾文的生平經(jīng)歷，重點講述登上貝格爾號軍艦環(huán)球考察，發(fā)現(xiàn)物種起源的過程。在課堂教學過程中，學生對這些知識非常感興趣。

現(xiàn)實中，經(jīng)典進化生物學也在經(jīng)歷著現(xiàn)代研究手段的不斷考驗。現(xiàn)代綜合論的奠基人之一，朱利安·赫胥黎致力于將新達爾文主義轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂衅毡橐饬x的世界觀。在朱利安·赫胥黎的關(guān)于動物行為進化描述的著作《行為的進化》中，其盡最大努力將新達爾文主義的理論簡化，去除一些技術(shù)細節(jié)，以更為廣泛的視角對自然和生命進行描述，其中包括幾個原來在不相關(guān)領(lǐng)域的合成生物學研究，包括遺傳學、生態(tài)學、分類學和古生物學。在此處，對學生提出問題，引導學生思考經(jīng)典進化理論與現(xiàn)代綜合論的異同點。在不斷的比較與聯(lián)系過程中，鞏固知識，加深印象。

當前的研究擴大到涵蓋適應(yīng)的遺傳結(jié)構(gòu)、分子進化和不同的力量自然選擇。進化生物學在全面講述生命起源、演化歷程的基礎(chǔ)之上，以辯證關(guān)系的觀點來看問題，系統(tǒng)分析生物與環(huán)境、微觀與宏觀、表型進化與遺傳系統(tǒng)進化的相互作用，將現(xiàn)代分子生物學的研究手段應(yīng)用于現(xiàn)代綜合進化論的研究中，揭示隱藏在生命演化之下的基本規(guī)律。在課堂上，不但要教授學生知識，還要不斷強調(diào)研究手段的重要性，引導學生用科研的思維和嚴謹?shù)膶W術(shù)態(tài)度去理解已歸納的知識。

當前進化生物學的研究涵蓋了不同的主題，應(yīng)該著重理解生物進化的核心，將現(xiàn)代進化生物學，如分子遺傳學和計算機科學，引入課堂。首先，一些領(lǐng)域的進化研究試圖解釋現(xiàn)代進化中解釋不了的現(xiàn)象。這些現(xiàn)象包括物種形成，有性生殖的進化，合作的發(fā)展，老齡化的發(fā)展和可發(fā)展性。其次，生物學家提問最直接的進化問題：“發(fā)生了什么？并且什么時候發(fā)生的？”這包括古生物學等領(lǐng)域，以及分類學和系統(tǒng)發(fā)生學。第三，現(xiàn)代進化綜合論出現(xiàn)時，還沒有基因的分子基礎(chǔ)。

二、注重與其他課程知識相結(jié)合

在發(fā)育生物學中，德國生物學家?？藸枌⑸锱咛グl(fā)育過程進行了比擬，認為是該生物物種進化歷程的一個簡單而迅速的重演，并將這種理論命名為“重演論”或“生物發(fā)生律”。所有水生和陸生的脊索生物，在胚胎發(fā)育階段都會出現(xiàn)鰓裂。鰓裂是水生脊椎動物長出呼吸器官的一部分。而對于陸生脊椎動物來講，在其胚胎發(fā)育過程中出現(xiàn)的鰓裂是沒有任何意義的。但縱觀陸生脊椎動物的進化歷程，都經(jīng)歷過魚的階段。“重演論”是生物發(fā)育學課程中的概念。但與進化生物學漫長的演化歷史相比，通過使用這種概念，形象生動地概括了長達30億年的生物進化史，學生將不同課程的知識串聯(lián)，印象更深。

在教學過程中，通過引導學生將植物生物學、動物生物學的基本知識進行分析比較，一方面加深了對所學課程內(nèi)容的認識；另一方面，通過從生物進化的角度去分析生物適應(yīng)環(huán)境的進化過程，引導學生用發(fā)展的眼光看問題，對所學知識進行聯(lián)想串聯(lián)。通過比較分析，從親緣關(guān)系看，我們會發(fā)現(xiàn)親緣關(guān)系較近的生物類群，相同的特點較多，差異較少，有利于學生找出不同類型生物在進化發(fā)展過程中的演化順序。從生活環(huán)境看，陸生生物的進化等級要高于水生生物。

三、樹立正確的世界觀

進化生物學是研究生物界進化發(fā)展的規(guī)律，以及如何運用這些規(guī)律的科學，是生物學最大的統(tǒng)一理論，在進化理論的框架下，細胞學、植物學、動物學、生理學、比較解學、古生物學、胚胎學、分類學、遺傳學和分子生物學等不同層次的研究結(jié)果得到了統(tǒng)一。進化生物學所涉及的范圍很廣，生物大分子、基因和基因組、細胞、生物個體、生物群體以至地球上的整個生物圈的發(fā)展和變化都與生物進化有關(guān)，也就是說在各個水平上的生物結(jié)構(gòu)都有其起源與進化的歷史。什么是生命，如何生產(chǎn)，物種是如何形成的，以及為什么世界有這么多的復雜性和多樣性，它們?nèi)绾窝葑兊脑蚴鞘裁?，它們是如何進化的……這一切，對于生物科學專業(yè)的學生都是必須掌握的基本知識。

世界物資統(tǒng)一性原理，是“馬哲”關(guān)于世界本質(zhì)問題的一個基本原理。世界呈現(xiàn)出千差萬別、豐富多彩的現(xiàn)象和事物，但其唯一的本源都是物質(zhì)。從進化生物學的歷程來看，經(jīng)歷過化學演化階段，無機小分子階段，有機小分子階段，有機大分子階段，多分子體系階段，直至原始生命的產(chǎn)生。組成生命的元素在非生命世界都可以找到?；瘜W元素合化合物都是沒有生命的，只有它們按照一定次序有機組合起來，相互協(xié)調(diào)才能表現(xiàn)出生命。再者，生物進化過程中，生物群落中出現(xiàn)適應(yīng)環(huán)境和不適應(yīng)環(huán)境的個體，這些個體通過與自然環(huán)境進行生存斗爭，適應(yīng)環(huán)境的個體生存下來，不適應(yīng)環(huán)境的個體被淘汰，這是量的變化；通過自然選擇，一代又一代的遺傳與變異積累，使生物實現(xiàn)進化，這是一個質(zhì)的飛躍。在生物進化過程中就體現(xiàn)出了哲學中的質(zhì)量互變規(guī)律。此外，學習本課程，對于當代大學科學世界觀的形成，思維能力的培養(yǎng)，對提高識別真?zhèn)慰茖W的能力都具有重要的意義。通過進化生物學教學，旨在使學生掌握進化生物學的基本原理和重大理論，讓學生在了解生命的產(chǎn)生、發(fā)展的同時，充分理解生物與環(huán)境、宏觀與微觀層面、表型進化與遺傳進化體系的辯證統(tǒng)一，掌握生物進化規(guī)律以及如何利用這些規(guī)律更好地為人類服務(wù)。

四、教學形式多樣化

生物進化一直是學生非常感興趣的話題，課程就生物進化的證據(jù)、生物進化的原因以及生物進化的理論等方面作了比較系統(tǒng)的介紹，對恐龍滅絕等學生感興趣的話題，進行討論和推理。同時，帶領(lǐng)學生學習生命進化歷程，引導學生思考環(huán)境對生物變異的作用，變異的積累產(chǎn)生進化，進而形成自然選擇這一生物進化的基本觀點，為今后的進化生物學學習打下堅實的基礎(chǔ)。

在學生學習這門課程的同時，應(yīng)補充視聽教學形式，豐富教學內(nèi)容，增加學生興趣。本課教學宜采取“情境—問題解決—情境”為主線的教學模式。在這一過程中，圍繞關(guān)鍵點、重點和難點，通過在多媒體計算機輔助教學中展示動物的進化過程、演變的信息，豐富了演示文稿，提高了認知環(huán)境。教師通過即時反饋得到學生學習信息，適時調(diào)控課堂教學節(jié)奏。依此撥動學生思維之弦，在學生對動物進化資料進行抽象整理后，引導學生對分類整理后的信息進行分析探究，使學生自行揭示出動物進化的規(guī)律，同時也讓學生初步地認識了“適者生存”的科學真理。利用計算機，穿越時空，還原遠古時代的場景，提供動物從遠古時代到現(xiàn)在的變化歷程，有助于學生獲取動物進化的信息，將信息分類、歸納，分析綜合出動物進化的規(guī)律。

在學習植物演化過程中，課堂上提供各種類群植物中的代表植物的掛圖或幻燈片，引導學生對不同類群植物的形態(tài)結(jié)構(gòu)、繁殖方式以及生存環(huán)境進行比較分析。歸納哪類生物比較低等，結(jié)構(gòu)簡單，哪類生物比較高等，結(jié)構(gòu)復雜，將知識串聯(lián)，總結(jié)植物進化的歷程。在學習動物演化過程中，提供各種類群動物的代表動物，展示動物的掛圖或者幻燈片，比較各類動物的特征，歸納動物演化的歷程以及進化趨勢。

給學生展示關(guān)于進化生物學的經(jīng)典幻燈片，比如英國BBC公司錄制的《生命的起源》和《恐龍星球》。學生學習過基礎(chǔ)知識之后，再觀看紀錄片，就會將已學到的知識投影至紀錄片中，起到了知識串聯(lián)與鞏固的作用。在迷人的視聽體驗過程中，重現(xiàn)史前生物的生活情境，栩栩如生的將地球上曾經(jīng)出現(xiàn)過的生物展現(xiàn)在學生面前，即通過將視聽素材融入到教學中，豐富教學內(nèi)容，提高教學效果，增加學生興趣。

The Initial Research in Teaching Methods of Evolutionary Biology

QI Lin*,ZHAO Wei,HOU Xiao-gai,ZHAO Xing-li

(College of Agricultural,Henan University of Science and Technology,Luoyang,Henan 471003,China)

Abstract:Evolutionary biology is a major course of biological science during the undergraduate universities. The content of evolutionary biology is widespread,including the origin of life to the biological evolution process of origin of human,and the teaching is difficult. Therefore,in order to improve the quality of evolutionary biology teaching,taking the characteristics,importance and difficulties of evolutionary biology into consideration,it is necessary to formulate a scientific and reasonable teaching plan.

Key words:evolutionary biology;teaching;methods