基于一輪復(fù)習(xí)的“生物的進(jìn)化”教學(xué)設(shè)計(jì)研究

袁丞墅

摘 ?要：生物學(xué)科的一輪復(fù)習(xí)不應(yīng)該是原有知識(shí)點(diǎn)的重新講授，而應(yīng)該是一個(gè)推進(jìn)基礎(chǔ)知識(shí)框架模型化和知識(shí)點(diǎn)間聯(lián)系有機(jī)化的過程。“生物的進(jìn)化”在高中生物學(xué)科中看似是一個(gè)存在感不強(qiáng)的知識(shí)點(diǎn)，但在整個(gè)高中生物課本中都穿插、滲透了生物進(jìn)化的思想。因此，“生物的進(jìn)化”一輪復(fù)習(xí)就具備了從一個(gè)更高的維度上去設(shè)計(jì)和開展教學(xué)的可能性。

關(guān)鍵詞：進(jìn)化;一輪復(fù)習(xí);教學(xué)設(shè)計(jì)

一、根據(jù)學(xué)情，設(shè)計(jì)科學(xué)、合理的教學(xué)目標(biāo)

教學(xué)目標(biāo)不僅是教師在課堂教學(xué)中的出發(fā)點(diǎn)，更是學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)中的立足點(diǎn)。作為教學(xué)主體的學(xué)生而言，后者的作用顯得更加重要。因此，教學(xué)目標(biāo)的設(shè)計(jì)不應(yīng)該僅僅基于課本和教師，更多的時(shí)候應(yīng)該考慮學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)和接受能力?！吧锏倪M(jìn)化”的核心在于生物的傳承和發(fā)展，“共同由來學(xué)說”體現(xiàn)了傳承，“自然選擇學(xué)說”則體現(xiàn)了發(fā)展。因此，教學(xué)目標(biāo)可設(shè)定為：1.理解共同由來學(xué)說和自然選擇學(xué)說對(duì)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的影響。2.嘗試從分子、細(xì)胞、個(gè)體、種群、群落和生態(tài)系統(tǒng)角度描述生物的進(jìn)化。通過這樣的目標(biāo)，在學(xué)生已經(jīng)掌握生物進(jìn)化基本理論的基礎(chǔ)上，形成較為完整的經(jīng)緯脈絡(luò)，并且逐步建立用進(jìn)化的思維去解釋一些生物問題的意識(shí)。

二、材料分析，建立清晰、遞進(jìn)的進(jìn)化意識(shí)

生物一輪復(fù)習(xí)要面向全體學(xué)生，不同學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)有一定的差距，同時(shí)，生物的進(jìn)化作為一個(gè)存在感不強(qiáng)的知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生的遺忘率是比較高的。適當(dāng)?shù)幕A(chǔ)回顧，有利于學(xué)生盡快喚醒知識(shí)儲(chǔ)備，進(jìn)入復(fù)習(xí)狀態(tài)?；A(chǔ)回顧盡可能不要出現(xiàn)選擇題，要以填空為主，這樣既可避免學(xué)生胡亂選擇，又可促進(jìn)學(xué)生熟悉書本。填空的主要內(nèi)容可以“生物的進(jìn)化”中核心概念和學(xué)生日常易錯(cuò)概念為主。例如，支持共同進(jìn)化學(xué)說的證據(jù)有 ? ? ? ? ? ? ?、

、 ? ? ? ? ? ? ?以及細(xì)胞和分子水平。自然選擇學(xué)說包括

、 ? ? ? ? ? ? ? ? ?、遺傳和變異、 ? ? ? ? ? ? ? 。

設(shè)計(jì)教學(xué)過程是教學(xué)設(shè)計(jì)中的主要內(nèi)容，一節(jié)課的課容量是極為有限的，如何在有限的時(shí)間里完成預(yù)設(shè)的教學(xué)目標(biāo)，是教學(xué)過程設(shè)計(jì)中要著重考慮的方面。在該教學(xué)設(shè)計(jì)中，可采取從微觀到宏觀，材料帶入、問題引領(lǐng)、思考比較、踩點(diǎn)成線的方式。

（一）從分子角度看進(jìn)化

當(dāng)我們從一個(gè)極為微觀的角度去看待生物時(shí)，它們都是由一個(gè)個(gè)微小的生物分子組成的，因此生物的進(jìn)化可以反映在這樣的微觀角度，生物的進(jìn)化也就是組成生物的分子不斷發(fā)展變化的過程。教學(xué)中，可以通過對(duì)閱讀材料的精心設(shè)計(jì)，來引導(dǎo)學(xué)生從微觀的角度去重新認(rèn)識(shí)生物的進(jìn)化。例如，材料1：人類與猩猩以及長(zhǎng)臂猿的某段同源DNA上的差異分別為2.4%和5.3%。人類與黑猩猩基因的差異僅有3%;材料2：2017年，我國(guó)的科學(xué)家將深圳擬蘭作為主要研究對(duì)象，通過對(duì)擬蘭進(jìn)行基因組測(cè)序以及功能的分析，發(fā)現(xiàn)它有474個(gè)特有的基因家族，擬蘭的這種多樣性源于進(jìn)化過程中相關(guān)基因家族的擴(kuò)張、收縮;該擬蘭的花無唇瓣、無完整的花柱，是由于以B-AP3為主的基因丟失所引起的……這就從基因角度解開了蘭花的進(jìn)化之謎;材料3：從細(xì)菌到人類，在蛋白質(zhì)的生物合成中幾乎都使用同一套三聯(lián)體的密碼;材料4：ATP幾乎是所有細(xì)胞生命活動(dòng)的直接能源物質(zhì)。材料之后可以通過問題鏈的設(shè)計(jì)，啟發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)進(jìn)化背后的生物分子，實(shí)現(xiàn)從生物分子角度來認(rèn)識(shí)生物的共同由來，認(rèn)識(shí)生物的發(fā)展變化。

（二）從細(xì)胞角度看進(jìn)化

除病毒等少數(shù)生物外，細(xì)胞是一切生物的基本組成單位，但即便是病毒，也不能夠脫離細(xì)胞而單獨(dú)生存發(fā)展。因此，生物的進(jìn)化在細(xì)胞層面就有了非常典型而明確的體現(xiàn)，從簡(jiǎn)單的原核細(xì)胞到復(fù)雜的真核細(xì)胞，從全能戰(zhàn)士的單細(xì)胞生物到分工合作的多細(xì)胞生物，從原始生命的出現(xiàn)到細(xì)胞學(xué)說的建立。教學(xué)中，可以通過一些課本材料的整理和設(shè)計(jì)，來喚醒學(xué)生細(xì)胞層面的進(jìn)化記憶。例如，材料1：已知地球上最為古老的化石是大約35億年前的古細(xì)菌化石?，F(xiàn)在，在土壤、河流、海洋等自然環(huán)境中仍可以發(fā)現(xiàn)古細(xì)菌，這些古細(xì)菌在結(jié)構(gòu)上全部有細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、核糖體和DNA;材料2：細(xì)胞學(xué)說認(rèn)為，細(xì)胞是一個(gè)有機(jī)的整體，一切動(dòng)物和植物都是由細(xì)胞發(fā)育而形成的，并且由細(xì)胞以及細(xì)胞產(chǎn)物所構(gòu)成;材料3：病毒由蛋白質(zhì)和核酸組成，雖然不具有細(xì)胞結(jié)構(gòu)，但必須寄生于活細(xì)胞中，利用宿主細(xì)胞所提供的原料和能量進(jìn)行增殖，因此病毒的生命活動(dòng)離不開活細(xì)胞。

（三）從個(gè)體角度看進(jìn)化

個(gè)體角度是學(xué)生最容易理解的一個(gè)角度，也是現(xiàn)代進(jìn)化理論奠基人達(dá)爾文在研究生物進(jìn)化時(shí)的角度。在這個(gè)角度的材料中可以展現(xiàn)一些個(gè)體同源器官方面的差異，以便于學(xué)生有一個(gè)具體的切入點(diǎn)來比較并得出結(jié)論。例如，材料1：展示鯨的鰭、蝙蝠的翼、貓的前肢和人的上肢的比較解剖圖;材料2：人類的胚胎在發(fā)育早期會(huì)出現(xiàn)尾和鰓裂，這與魚的胚胎發(fā)育非常相似。只是隨著發(fā)育的不斷推進(jìn)，人類的尾和鰓裂都消失了，而成年的魚類卻仍然保留著這兩種結(jié)構(gòu)。不僅如此，在胚胎發(fā)育早期，已知的脊椎動(dòng)物都有彼此相似的發(fā)展階段。這樣，通過不同種生物個(gè)體之間相似性和差異性的材料引導(dǎo)和問題解答，學(xué)生一般都能正確認(rèn)識(shí)個(gè)體角度所體現(xiàn)出來的進(jìn)化。

（四）從種群角度看進(jìn)化

種群是生物進(jìn)化和繁殖的基本單位，任何脫離了種群的個(gè)體進(jìn)化都不具有長(zhǎng)期的可延續(xù)性。從這個(gè)角度看待生物的進(jìn)化也就意味著要從一個(gè)宏觀的角度去認(rèn)識(shí)和理解進(jìn)化。不僅是進(jìn)化對(duì)生物個(gè)體帶來的影響，而是要把更多的焦點(diǎn)集中在進(jìn)化對(duì)某個(gè)生物種群發(fā)展帶來的影響。因此，在材料的設(shè)計(jì)方面應(yīng)該更加注重引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)個(gè)體變化對(duì)整體變化的影響。例如，材料1：進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率的定向改變。如果某個(gè)種群非常龐大、沒有遷入遷出、所有雌雄個(gè)體間都能自由交配并繁殖后代、不發(fā)生突變以及自然選擇對(duì)該種群不起作用，那么該種的基因頻率則不會(huì)發(fā)生任何改變，該種群也就不會(huì)進(jìn)化。在問題的設(shè)計(jì)方面，則可通過一些具體的數(shù)值計(jì)算，將抽象的進(jìn)化具象化為數(shù)值的變化。例如，“某種群中AA 30只、Aa 60只、aa 10只，該種群中A、a基因頻率分別為多少？某種群中A基因頻率60%，a基因頻率40%，該種群隨機(jī)交配，則F1中AA、Aa、aa的比例分別為多少？”這樣類似的基因頻率和基因型頻率的計(jì)算，可方便學(xué)生的理解和掌握種群水平的進(jìn)化。

（五）從群落、生態(tài)系統(tǒng)角度看進(jìn)化

相對(duì)于種群而言，群落、生態(tài)系統(tǒng)這個(gè)角度則更為宏觀。地球上某種生物的生存繁衍、發(fā)展變化，時(shí)時(shí)刻刻受到周邊其他物種以及生存環(huán)境的影響，同時(shí)，也會(huì)影響著周邊其他物種以及生存環(huán)境。這些聯(lián)系和改變，既影響著生物的進(jìn)化，也受到生物進(jìn)化的影響，此為共同進(jìn)化。生態(tài)系統(tǒng)角度的進(jìn)化研究往往具有較強(qiáng)的生態(tài)工程實(shí)施指導(dǎo)意義。因此，在材料的設(shè)計(jì)方面應(yīng)該更加注重材料的真實(shí)性和實(shí)用性。例如，材料1：我國(guó)內(nèi)蒙古大草原棄耕以后農(nóng)田的恢復(fù)以及演替情況。內(nèi)蒙古大草原在農(nóng)業(yè)耕作前的原始植被是具稀疏灌木叢的貝加爾針茅草原，當(dāng)農(nóng)業(yè)開墾后，種植了幾年的小麥，而后又因小麥產(chǎn)量下降并棄耕。棄耕以后的一兩年內(nèi)部分雜草形成優(yōu)勢(shì)，如豬毛菜、黃蒿、狗尾草等;黃蒿在兩到三年內(nèi)占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì);三四年后，根莖禾草入侵，如野古草、羊草、狼尾草等，并逐漸占據(jù)優(yōu)勢(shì)，演替進(jìn)入到了根莖禾草階段。七八年后，該地區(qū)的土壤變得堅(jiān)實(shí)，叢生禾草大量定居，并逐漸代替了根莖禾草，恢復(fù)到了以貝加爾針茅為優(yōu)勢(shì)的群落。整個(gè)演替過程需經(jīng)歷十到十五年，該過程又會(huì)因土壤的侵蝕程度、耕作時(shí)間的長(zhǎng)短以及周圍原始物種的距離而有所區(qū)別;材料2：經(jīng)過漫長(zhǎng)的共同進(jìn)化過程，地球上不但出現(xiàn)了千姿百態(tài)的物種，而且形成了繁紛多樣的環(huán)境。在生物的進(jìn)化歷程中，藍(lán)細(xì)菌的出現(xiàn)，為地球提供了大量的氧氣。過量的氧氣無法完全耗盡，便會(huì)從地球逃逸出去，并在地球引力的作用下，形成了臭氧層，防止紫外線的侵蝕，這樣又為生物從水生到陸生創(chuàng)造了條件。地球上不僅出現(xiàn)了千姿百態(tài)的物種，以及物種背后多種多樣的基因，進(jìn)而形成了繁紛復(fù)雜的環(huán)境。

通過分子、細(xì)胞、個(gè)體、種群、群落和生態(tài)系統(tǒng)這五個(gè)角度去重新審視生物的進(jìn)化，從而形成了一條貫穿高中生物必修、選擇性必修課本的主線，緊密聯(lián)系了分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、生態(tài)學(xué)和進(jìn)化學(xué)，對(duì)學(xué)生一輪復(fù)習(xí)過程中大知識(shí)框架的構(gòu)建有著非常重要的作用。

三、課后反思，形成發(fā)展、辯證的思維方式

關(guān)于生物的進(jìn)化，從來都不是只有一種聲音，例如，從線粒體的產(chǎn)生來說就有內(nèi)共生學(xué)說和非內(nèi)共生學(xué)說，生物表觀遺傳在生物進(jìn)化中的作用，決定生物進(jìn)化方向的是否為中性突變的積累等等。我們需要做的是認(rèn)真對(duì)待所學(xué)知識(shí)的主流觀點(diǎn)，不排斥、不針對(duì)其他非主流觀點(diǎn)，用發(fā)展、辯證的眼光去看待它們，用實(shí)驗(yàn)和時(shí)間去探究它們，從而形成在特定階段對(duì)于某一知識(shí)最為客觀和準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)。

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