補充案例法破解達爾文自然選擇學說局限性的教學難點

◎祝義蘭

一、教材分析

本內(nèi)容選自人教版高中生物學教材必修2《遺傳與進化》第1節(jié)“現(xiàn)代生物進化理論的由來”，由于當時受到科學發(fā)展水平的限制，達爾文對于遺傳與變異的本質(zhì)，物種大爆發(fā)都不能做出很好的解釋，對于生物進化的解釋也局限于個體水平?，F(xiàn)代生物進化理論是以達爾文的自然選擇學說為核心，并在此基礎(chǔ)上進行補充與修改。

二、學情分析

調(diào)查學生閱讀完教材之后的興趣度極低，通過學生閱讀完教材之后的反應(yīng)，可以看出教材的內(nèi)容呈現(xiàn)對于現(xiàn)階段的學生來說理解較困難。學生如果對于達爾文自然選擇學說的局限性理解不夠深刻，就無法理解現(xiàn)代生物進化理論在達爾文自然選擇學說基礎(chǔ)上的改進與補充。

三、教學方法

在實際教學中，為了充分落實新課程標準，培養(yǎng)學生生命觀念、科學思維、科學探究與社會責任的生物學科核心素養(yǎng)［1］，使學生更加深刻的理解教學內(nèi)容，選要補充教學案例，通過層層分析和歸納總結(jié)，以期達到觸類旁通的教學效果。將這種通過補充案例進行教學的方法稱為補充案例教學法［2］。

四、補充案例

補充案例1：1984年7月1日我國古生物學家在云南澄江縣陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了寒武紀時期的大量化石，填補寒武紀時期化石群的缺失。寒武紀早期生物多樣性，幾乎所有現(xiàn)生動物的門類和許多滅絕的生物在完全沒有祖先痕跡可尋的前提下奇跡般地出現(xiàn)在寒武紀的原始海洋中，從而將大多數(shù)現(xiàn)生動物門類的演化歷史追溯到了寒武紀的開始階段，澄江生物群精確記錄寒武紀早期生物大爆發(fā)的史實［3］。

教師用PPT可以展示寒武紀之前的埃迪卡拉動物化石群和寒武紀生命大爆發(fā)的動物化石群的對比，提問：達爾文的自然選擇學說模型能解釋寒武紀物種大爆發(fā)的現(xiàn)象嗎？

學生回答舉例：自然選擇學說模型認為生物是不斷進化出新類型，但是在寒武紀生物幾乎都是同時，突然出現(xiàn)。

教師可以進一步追問，寒武紀大爆發(fā)的原因的解釋還有其他嗎？同學們課后可以搜集相關(guān)資料了解這段歷史。

學生課后搜集資料舉例：中性突變學說、物種長期穩(wěn)定與迅速形成新種交替進行等。

通過澄江生物化石群的案例展示，學生能夠理性看待達爾文的漸變論觀點，通過課堂展示案例的啟發(fā)，極大地調(diào)動學生的探究興趣。

補充案例2：大部分鳥類和哺乳類動物，由于地區(qū)環(huán)境溫度的季節(jié)差異較大，一身“衣服”是無法滿足不同季節(jié)要求的，因此很多動物都掌握了“換裝”技能。每當秋天到來的時候，隨著日照長度的縮短，換裝動物的毛色便逐漸開始由深變淺。這些變裝動物的換裝行為通常和當?shù)丨h(huán)境的變化保持同步，它們的冬裝往往會隨著降雪的多少，在地理上呈現(xiàn)由淺色過度到深色的梯度變化。

教師提問：動物在換裝上的進化有何意義，如果動物不能換裝又有何影響？

學生：動物的換裝能夠幫助動物更好地適應(yīng)環(huán)境，進行換裝的動物不利于被天敵捕捉，生存率和繁殖率都比后代更大。

材料繼續(xù)展示：然而近年來發(fā)現(xiàn)，在某些地方，兔子群體中的一小撮兒“異類”，即便到了冬天，依然穿著棕黃色的夏裝。

教師：既然同學們剛才說到，換裝是為了適應(yīng)環(huán)境，那這些不換裝的兔子為什么在某些地方依然可以繁殖？

學生此時較難回答出此問題，教師可以引導學生從兔子換裝的本質(zhì)原因去思考，此時，有部分學生回答到可能部分兔子發(fā)生變異，導致兔子皮毛的顏色不能隨著季節(jié)而改變。

教師：美國蒙大拿大學的Matthew等研究人員對這一現(xiàn)象進行了仔細的研究［4］，他們發(fā)現(xiàn)，原來是這種野兔體內(nèi)一種叫做Agouti的基因在作怪，它可以通過表達一種信號肽來控制兔子的毛色。到了秋天，一部分野兔個體的Agouti基因表達，抑制黑色素生成從而導致毛色變白。而另一部分個體的Agouti基因卻一直“沉睡著”不表達，這些野兔的毛色便終年不變了。

教師繼續(xù)引導學生，達爾文自然選擇學說的模型中提出，有利變異的個體生存并留下后代的機會多，什么在決定有利變異的性狀？

學生：基因決定性狀，決定有利變異的基因在逐代積累。

教師：兩種冬裝的共存有利于個體的生存還是種群的生存？

學生回答舉例：當冬天缺乏降雪的時候，雖然在同一地區(qū)，但是，穿白色冬裝的北美野兔就會變得顯眼，而穿棕色冬裝的個體反而更加有優(yōu)勢。于是，在年際降雪不穩(wěn)定的地區(qū)，兩種冬裝的共存更有利于種群的生存。

通過兔子換裝案例的展示，發(fā)現(xiàn)同學們對于進化的興趣逐漸濃厚，教師通過案例引導使學生認識到生物的進化是為了適應(yīng)，達爾文自然選擇學說并未從遺產(chǎn)變異的本質(zhì)解釋有利變異的個體的積累。達爾文認為自然選擇作用的是個體，從此案例來看，兩種冬裝的并存有利于種群的繁衍，因此更好地幫助學生理解生物進化的單位是種群而不是個體。

五、總結(jié)

案例補充式教學在破解達爾文進化論局限性的過程中，有機結(jié)合了教材知識內(nèi)容與補充案例，不但有效的降低了學生學習的難度而且增加了學生學習的興趣。通過補充案例學生要對本節(jié)內(nèi)容有更深入的理解和認知，為更好地理解現(xiàn)代生物進化理論觀點做鋪墊。案例補充式教學可以培養(yǎng)學生生的學科核心素養(yǎng)，學生能夠在理解知識的基礎(chǔ)上形成生命觀念，例如進化與適應(yīng)觀。在課后探究的過程中培養(yǎng)科學思維，理性看待達爾文的自然選擇學說。